Часть I
15 мая 1942 года произошло событие, которое на фоне трудных дней войны не выглядело выдающимся, и значение которого по достоинству было оценено лишь спустя годы. В этот день с аэродрома поселка Билимбай под Свердловском, куда в 1941 г. был эвакуирован авиазавод, был выполнен первый полет экспериментального истребителя БИ-1 (часто встречается название Би-1) с жидкостным ракетным двигателем (ЖРД). Интерес к созданию необычного самолета в большой степени стал следствием сложной международной обстановкой конца 30-х годов, поиском и осуществлением мероприятий по перевооружению Красной Армии. Было ясно, что фашистская Германия, создавшая сильнейшую военную машину, рано или поздно, проявит захватнический интерес к советской территории. Неизвестны были только конкретные планы и сроки реализации замыслов фашистской Германии.
Гитлер уже разрабатывал планы нападения на Советский Союз. И в то же время в Германию приглашались наши делегации, которым немцы предоставляли возможность знакомиться с военными заводами и самыми современными разработками военной техники. В 1940 году советским специалистам были продемонстрированы новейшие боевые самолеты, готовые составить основную ударную силу «Люфтваффе»: «Мессершмиты-109 и 110» «Юнкерсы-88 и 52», Дорнье-215», опытный «Хейнкель-100». Немцы не только предоставили возможность осмотреть эти самолеты, но и позволили закупить их образцы, на которых в НИИ ВВС были проведены летные испытания. Немцы были уверены в своем неоспоримом превосходстве и пошли на этот шаг, маскируя свои планы нападения на нашу страну.
Знакомство с немецкой техникой показало, что советская авиация на тот момент существенно уступает военной авиации Германии.
Необходимо было что-то предпринимать экстраординарное.
Как появился проект БИ?
Рождение идеи БИ, в первую очередь, обязано выпускнику МАИ 1938 года Александру Яковлевичу Березняку, который преддипломную практику проходил в КБ конструктора В.Ф. Болховитинова.
Сотрудники КБ в это время работали над проектом скоростного истребителя-перехватчика. Специалисты пытались использовать традиционную схему с поршневым двигателем, на котором в качестве ускорителя в хвостовой части фюзеляжа планировали установить прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ПВРД). Двигатель имел малую массу, но обеспечивал создание необходимой тяги лишь при большой скорости набегающего потока воздуха. В связи с этим встал вопрос о силовой установке для разгона самолета. Как у нас, так и за рубежом в этот период велись работы по облегчению взлета тяжело нагруженных самолетов с помощью пороховых ускорителей
После многочисленных проработок было решено в дополнение к поршневому двигателю применить комбинированную силовую установку, состоящую из ЖРД и ПВРД. Однако топлива эти двигатели расходовали слишком много, и, все же, необходимой скорости не обеспечивали. Тогда А.Я. Березняк предложил в качестве силовой установки использовать один только ЖРД (без ПД и ПВРД) повышенной тяги. ЖРД был наиболее легким по сравнению с другими двигателями. Проведенные в ОКБ расчеты дали обнадеживающие результаты. Несмотря на максимально возможный запас топлива, время полета было непривычно малым (около 5 мин). Однако высокая скорость самолета при огромной скороподъемности, казалось, должны были обеспечить перехват любого самолета тех лет.
К идее Березняка присоединился А.М. Исаев, который в то время руководил в ОКБ бригадой двигателей. Первые результаты своей работы Березняк и Исаев доложили руководителю КБ В.Ф. Болховитдинову, который поддержал инициативу молодых конструкторов и предоставил им для работы свой кабинет, с тем, чтобы ускорить разработку эскизного проекта. Порекомендовал сосредоточить основное внимание на создание ЖРД и подключил к работе Леонида Степановича Душкина — специалиста в области двигателестроения, конструктора первого отечественного ЖРД. Проект, начатый двумя молодыми инженерами, стал общим делом большого КБ.
Узким местом оказался ЖРД. В стране было мало опыта по использованию двигателей такого типа. В процессе работы по созданию БИ Двигатель плохо запускался, горел, взрывался. В.Ф. Болховитинов поручает А.М. Исаеву заняться двигателем, как он выразился, “уж без кустарщины, всерьез и надолго”
В начале июля 1941 г. проект был завершен и направлен в Государственный Комитет Обороны и Военный совет ВВС. Особое место в сопроводительной документации занимали схемы атаки целей на различных высотах и время, необходимое для уничтожения противника с учетом того, чтобы общее время на перехват не превышало длительность работы двигателя. При выполнении боевой задачи предполагалась одна атака, после выработки топлива самолет возвращался и садился по планерному.
Конечно, продолжительность активного полета представлялась слишком малой (закладывалась 2 мин), в то же время, в условиях жесточайшей войны этот фактор не имел решающего значения.Уже в конце августа вышло Правительственное решение, в котором отмечалась необходимость создания перехватчика в кратчайший срок. Самолет получил наименование БИ. «БИ» - «ближний истребитель».
Данное сочетание двух букв отображало фамилии авторов проекта: «Березняк-Исаев». Во всех официальных документах той поры было указано - «самолет БИ конструкции генерал-майора ИАС - тов. Болховитинова В.С (как ответственного руководителя ОКБ).На проектирование и постройку самолета отводилось 35 дней.
За это время нужно было создать и довести до рабочего состояния ЖРД и систему регулирования его тяги. Этим занимались Л. С. Душкин, А.В. Палло (специалист по огневым испытаниям) и А. М. Исаев, ведавший силовой установкой самолета в целом. Над конструкцией самолета работал А. Я. Березняк. Общее руководство осуществлял В. Ф. Болховитинов. Для решения задачи ОКБ перевели на казарменное положение, работа велась практически круглосуточно. Рабочие чертежи готовились параллельно с изготовлением деталей. Отдельные элементы вычерчивались в натуру на фанере и шли в работу. Все это позволило обеспечить действительно рекордные сроки - самолет был изготовлен за 40 дней.
Самолет имел взлетную массу 1500 кг, скороподъемность - 180 м/сек. Максимальная скорость у земли должна составить 900 км/ч. ЖРД Д-1А (конструкции Л.С. Душкина)
массой 45 кг развивал тягу 1100 кг. Запас топлива составлял: керосина — 135 кг, азотной кислоты — 570 кг. Предполагалось оснастить самолет двумя парами пулеметов калибра 12,7 и 7,6 мм. Первые летные испытания проводились в планерном варианте. Во второй половине сентября самолет «БИ» перевезли на аэродром ЛИИ в Раменское, где он приступил к полетам на буксире за самолетом Пе-2. Летал Борис Кудрин. Он выполнил 15 безмоторных полетов, проведя испытания машины в полете и на посадке.
Для испытаний БИ-1 руководство НИИ ВВС назначило капитана Григория Бахчиванджи, которого в августе 1941 г отозвали с фронта. Бахчиванджи был одним из самых молодых летчиков-испытателей. В НИИ ВВС он летал с 1935 г. С началом войны Г. Бахчиванджи получил назначение на фронт в 402-й ИАП, состоящий, в основном, из летчиков-испытателей (командир П.М.Стефановский)|. В боевых действиях участвовал до 10 августа 1941 г., летал на истребителе МиГ-3, в короткий срок вырос до командира эскадрильи. В его боевой характеристике указывалось:
«...За время пребывания на фронте произвел 65 боевых вычетов и налетал 45 часов 05 минут. Провел 26 воздушных боев. В воздушных боях сбито им лично и в группах три Ю-88. один До-215 и один Хе-126. В совершенстве владеет техникой пилотирования на самолетах-истребителях, летает уверенно и грамотно, обладает большой практикой высотных полетов (2900 полетов, 1285 часов). Волевой, требовательный командир. Уверенно водит самолеты к облаках и трудных метеорологических условиях. Как летчик, уравновешен, спокоен, строго соблюдает дисциплину полета».
15 мая 1942 года
в первом полете Григория Бахчиванджи на БИ-1 с использованием ракетного двигателя в течение одной минуты работы ЖРД была набрана высота 840 м. Общее время полета составило 3 мин. 9 сек. Максимальная скорость – 400 км/ч, максимальная скороподъемность – 23 м/с.
Согласно оценки Государственной комиссии, первый полет БИ-1 доказал возможность создания ракетного перехватчика и возможность его использования в военных целях. Предлагалось продолжить испытания опытных образцов и, одновременно, приступить к серийному изготовлению самолета.
Второй полет БИ-1 с установленными на нем вооружением и лыжами для удобства посадки на снег был выполнен на втором экземпляре самолета в январе 1943 г. Казалось, испытания идут нормально, и третий вылет поручили выполнить К. А. Груздеву. Он достиг скорости полета 630 км/ч, что являлось значительной величиной для того времени.
Наступило время полета, в котором нужно было развить максимальную скорость самолета БИ-1. 27 марта 1943 г. машина, пилотируемая Г. Я. Бахчжванджи, достигла максимальной скорости 800 км/ч. Все ждали благополучного завершения полета, однако самолет вдруг пошел с резким снижением и, врезавшись в землю, взорвался. Причины гибели самолета и летчика в течение долгого времени оставались непонятными.
Да, простят меня профессионалы за то, что ниже я дам некоторые тривиальные пояснения из области аэродинамики, как правило, неизвестные людям, не имеющим отношение к авиации.
Позднее, когда стали осваивать околозвуковые скорости полета (приближающиеся к области сверхзвуковых скоростей ~1200 км/час), обнаружили, что в этой области начинают происходить изменения аэродинамических сил, действующих на самолет, в результате чего при увеличении скорости полета фокус самолета (точка приложения вектора прироста подъёмной силы, обусловленного изменением угла атаки самолета) существенно смещается назад. Обычно самолеты (за исключением специальных схем и систем управления) проектируются по принципу аэродинамической устойчивости по углу атаки, когда фокус самолета располагается на определенном расстоянии позади центра тяжести самолета. В этом случае случайное изменение угла атаки (порыв ветра) приводит к появлению прироста (+ или –) подъемной силы, парирующей произошедшее изменения угла атаки и самолет сохраняет устойчивость.
Если же фокус самолета значительно смещается назад относительно центра тяжести, самолет попадает в зону неустойчивости по скорости полета. В этом случае увеличение скорости полета за счет увеличения тяги двигателей дают значительное (не парируемое) приращение подъемной силы, усиливающее исходный фактор воздействия. Что и произошло (наиболее вероятная причина) с БИ-1: при попытке разогнать самолет. Фокус сместился назад значительно за центр тяжести и прирост подъемной силы стал искривлять траекторию полета вниз. Сегодня на самолетах, обладающих транс звуковыми и сверхзвуковыми скоростями, устанавливаются аэродинамические и автоматические устройства (системы: управляемые стабилизаторы, автопилоты, бустеры и др.), обеспечивающие летчику возможность парировать явления аэродинамической неустойчивости.
Когда проектировался БИ, об особенностях изменения аэродинамических характеристик на транс звуке еще не знали и в конструкции самолета не были заложены соответствующие элементы управления. Как только самолет с увеличением скорости попал в область неустойчивости, его неумолимо стало затягивать в пикирование. Для перевода самолет в горизонтальный полет отсутствовали соответствующие средства управления (теоретически существовал один шанс: уловить (!?) момент начала затягивания в пикирование, выключить двигатель и максимально взять ручку на себя – но это уже с учетом сегодняшних знаний, да и то, сидя за столом).
Несмотря, на попытки продолжить работу над самолетом (закладка малой серии БИ-2), в конечном итоге проект был закрыт. Как известно прогресс авиации в дальнейшем был обеспечен за счет создания турбореактивных двигателей, в том числе с использованием немецких технологий, к которым удалось получить доступ после поражения гитлеровской Германии. Советское и американское развитие космических проектов в послевоенные годы также начиналось с изучения достижений немецких военных проектов.
Так как же следует относиться к советскому довоенному проекту создания уникального БИ? Тупиковое направление? Первые опыты в освоении новых технических решений редко сразу дают положительный результат. Поэтому не следует говорить о тупиковом направлении. Конструкторская школа по овладению новых идей и технологий? Идея освоения новых скоростей была реализована на новой научно-технической основе. А вот то, что работа над БИ открыла новую научно-техническую школу – это бесспорно.
Достаточно ознакомиться с дальнейшими достижениями тех, кто двигал проект БИ (см. Часть II).