Немецкий ракетный самолет DFS 346: Разработка и испытания.

Введение

Немецкий исследовательский самолет, 1948 год

DFS 346 (Самолет 346) — немецкий самолет с ракетным двигателем и стреловидным крылом, разработка которого началась во время Второй мировой войны в Германии. Он был спроектирован Феликсом Крахтом в Deutsche Forschungsanstalt für Segelflug (DFS), «Немецком институте планирования и полетов на планерах». Был построен прототип, но он не был завершен до окончания войны. Самолет был вывезен в Советский Союз, где был достроен, испытан и совершил полеты (с переменным успехом).

Дизайн

DFS 346 представлял собой среднеплан цельнометаллической конструкции. Передний фюзеляж 346 был корпусом вращения, основанным на профиле NACA 0012 0,66 50. Средняя часть была приблизительно цилиндрической и сужалась к задней части для размещения вертикально расположенных сопел. Вероятно, из-за соображений объема и веса, DFS 346 был оснащен посадочными полозьями как в оригинальной немецкой конструкции, так и в более поздних советских прототипах, что несколько раз приводило к проблемам. Крылья имели профиль NACA 0012 0,55 1,25 со стреловидностью 45° и относительной толщиной 12%. Непрерывно изменяющаяся форма профиля вызывала срыв потока в определенных условиях полета, что приводило к полной потере управления. Позже это было исправлено установкой концевых шайб на крыльях.

Концепция

DFS 346 был параллельным проектом к высотному разведывательному самолету DFS 228, разработанному под руководством Феликса Крахта и его команды в DFS. В то время как DFS 228 по сути представлял собой планер обычной конструкции, DFS 346 имел сильно стреловидные крылья и высокообтекаемый фюзеляж, что, по мнению его создателей, должно было позволить ему преодолеть звуковой барьер. Как и его «собрат», он также оснащался автономной спасательной капсулой для пилота – функцией, изначально разработанной для DFS 54 до войны. Пилот должен был управлять машиной в полулежачем положении, что было решено на основе опыта, полученного с первым прототипом DFS 228. Это было обусловлено, главным образом, меньшей площадью поперечного сечения и более простой герметизацией кабины, но также было известно, что это облегчает перегрузки. DFS 346 предназначался для воздушного запуска с задней части большого самолета-носителя, которым являлся Dornier Do 217. После запуска пилот активировал бы двухкамерный двигатель Walter 509B/C "круизер" для разгона до расчетной скорости 2,6 Маха и высоты 30 500 метров (100 000 футов). Этот двигатель имел две камеры – основную верхнюю камеру сгорания Hauptofen, как и в более раннем двигателе HWK 509A, но способную выдавать чуть более двух коротких тонн (4410 фунтов) тяги на максимальной мощности (больше на высоте), и нижнюю регулируемую камеру тяги Marschofen, расположенную под основным блоком, с максимальной тягой 300 кг (версия B) или 400 кг (версия C), установленную под основной камерой. После достижения высоты скорость можно было поддерживать короткими включениями нижней крейсерской камеры Marschofen. Вопрос о том, какой подтип ракетного двигателя должен был быть использован (509B или C), здесь не рассматривается в достаточной мере. В боевых условиях самолет затем выполнял бы фоторазведку над Англией, снижаясь в полете, но сохраняя высокую скорость. После завершения задания двигатель снова включался бы на короткое время, чтобы набрать высоту для длительного полета на малой скорости обратно на базу в Германии или северной Франции.

The DFS 346 was a parallel project to the DFS 228 high altitude reconnaissance aircraft, designed under the direction of Felix Kracht and his team at DFS. While the DFS 228 was essentially of conventional sailplane design, the DFS 346 had highly swept wings and a highly streamlined fuselage that its designers hoped would enable it to break the sound barrier. Like its stablemate, it also featured a self contained escape module for the pilot, a feature originally designed for the DFS 54 prior to the war. The pilot was to fly the machine from a prone position, a feature decided from experience with the first DFS 228 prototype. This was mainly because of the smaller cross sectional area and easier sealing of the pressurized cabin, but it was also known to help with g force handling. The 346 design was intended to be air launched from the back of a large mother ship aircraft for air launch, the carrier aircraft being the Dornier Do 217. After launch, the pilot would fire the 346's Walter 509B/C twin chamber "cruiser" engine to accelerate to a proposed speed of Mach2.6 and altitude of 30,500 meters (100,000 ft). This engine had two chambers — the main, upper Hauptofen combustion chamber as used on the earlier HWK 509A motor; but capable of just over two short tons (4,410 lbf) of thrust at full power (more at altitude), and the lower thrust Marschofen throttleable chamber below the main unit of either 300 kg (B version) or 400 kg (C version) top thrust levels mounted beneath the main chamber. After reaching altitude, the speed could be maintained by short bursts of the lower Marschofen cruise chamber. The question of what rocket motor subtype was to be used (the 509B or C) is not adequately addressed here. In an operational use the plane would then glide over England for a photo reconnaissance run, descending as it flew but still at a high speed. After the run was complete the engine would be briefly turned on again, to raise the altitude for a long low speed glide back to a base in Germany or northern France.

Строительство прототипа

Поскольку самолет проектировался как цельнометаллический, у DFS не было производственных мощностей для его создания, и строительство прототипа было передано компании Siebel Werke, расположенной в Галле. Там наступающая Красная Армия захватила первые модели для аэродинамических испытаний и частично собранный прототип.

Послевоенные годы

22 октября 1946 года советскому ОКБ-2 (Конструкторское бюро №2), под руководством Ганса Россинга и Александра Березняка, было поручено продолжить его разработку. Захваченный DFS 346, получивший простое название "Самолет 346" (самолет – "самолет") для отстранения от его немецкого происхождения, был завершен и испытан в аэродинамической трубе Т-101 ЦАГИ. Испытания выявили некоторые аэродинамические недостатки, которые приводили к сваливанию без возможности восстановления на определенных углах атаки. Это явление было связано с потерей продольной устойчивости планера. После аэродинамических испытаний на более продвинутой и удлиненной версии DFS 346 были установлены два концевых щитка крыла, предназначенные для прерывания потока воздуха вдоль размаха крыла, который в противном случае приводил бы к отрыву пограничного слоя и переходу воздушного потока от обтекаемого к свалившемуся, с потерей подъемной силы и увеличением сопротивления. Это решение применялось на большинстве советских самолетов со стреловидным крылом в 1950-х и 1960-х годах. Параллельно система катапультирования была испытана с использованием B-25J и показала хорошие результаты. Несмотря на результаты исследований, указывающие на то, что самолет не смог бы достичь даже скорости Маха 1, были отданы приказы о продолжении строительства и дальнейших испытаниях.

Оперативное использование

В 1947 году был построен совершенно новый прототип 346, в котором были учтены усовершенствования, выявленные в ходе испытаний. Он получил обозначение 346 P ("P" – от "планер"). Предусмотрения для установки двигателя не было, но для имитации веса двигателя и топлива был добавлен балласт. Подъем на высоту осуществлялся с помощью бомбардировщика B-29 Superfortress, захваченного во Владивостоке, и Вольфганг Зизе успешно выполнил на нем серию тестовых полетов. Это привело к созданию еще трех прототипов, предназначенных для последующих испытаний с двигателем.

Первые аварии

Новый 346 1 имел незначительные аэродинамические улучшения по сравнению с 346 P и совершил первый полет 30 сентября 1948 года под управлением Зизе с установленными муляжами двигателей. Планер был выпущен с высоты 9700 м, и пилот понял, что ему едва удается сохранять контроль над самолетом. В результате, при попытке посадки, он снижался слишком быстро (его скорость позже была оценена в 310 км/ч). После первого касания земли он подскочил на высоту 3–4 м и пролетел 700–800 м. При втором заходе посадочный лыжа сломался, а фюзеляж сильно ударился о землю. Конструкция пилотского кресла и ремень безопасности оказались крайне ненадежными, поскольку в конце резкого торможения Зизе был выброшен вперед и ударился головой о фонарь, потеряв сознание. К счастью, он не получил серьезных травм и после лечения в больнице смог вернуться к полетам. Комиссия по расследованию аварии пришла к выводу, что причиной катастрофы стала ошибка пилота, который не полностью выпустил посадочные лыжи. Эта авария показала, что поведение самолета оставалось очень непредсказуемым, поэтому все полеты с ракетным двигателем были отложены до тех пор, пока пилоты не смогут эффективно управлять самолетом в беспилотном планировании, что потребовало дополнительных полетов на планере. Поврежденный 346 1 был впоследствии отремонтирован и модифицирован до версии 346 2. Он был успешно испытан летчиком-испытателем П. Казьминым зимой 1950–1951 годов, но тем не менее эти полеты также закончились посадкой "на фюзеляж". Более того, после последнего полета этой серии фюзеляж снова потребовал капитального ремонта. 10 мая 1951 года Зизе вернулся к программе, выполнив заключительные беспилотные испытательные полеты на 346 2, а с 6 июня – беспилотные испытания 346 3 без происшествий.

Последние полеты

К середине 1951 года 346-3 был завершен, и Зизе впервые совершил на нем полет под собственным ходом 13 августа 1951 года, используя только один двигатель. Продолжающиеся опасения по поводу устойчивости самолета на высоких скоростях привели к ограничению VNE на уровне 0,9 Маха во время испытательных полетов. Зизе совершил еще два полета 2 и 14 сентября. Однако во время последнего полета произошла серьезная авария. Отделившись от самолета-носителя на высоте 9300 метров над аэродромом Луковичи, пилот включил двигатель и разогнался до скорости 900 км/ч. Ракетный двигатель работал штатно, и 346-3, быстро набирая скорость, начал подниматься и вскоре оказался в непосредственной близости от самолета-носителя. Затем Зизе доложил, что самолет не реагирует на органы управления и теряет высоту. С земли ему приказали катапультироваться. Он использовал спасательную капсулу, чтобы покинуть поврежденный самолет на высоте 6500 метров и благополучно приземлился на парашюте. После потери этого самолета программа 346 была закрыта.

Варианты

DFS 346 Первый прототип, построенный Siebel Werke в начале 1940-х годов. Позже был доставлен в СССР, где недавно сформированное ОКБ-2 испытывало его в аэродинамической трубе ЦАГИ. Впоследствии был утилизирован, так как не был пригоден для полетов. 346 P Этот самолет стал первой послевоенной постройкой данной модели, завершенной в 1948 году немецкими инженерами. Визуально 346 P был идентичен более ранней конструкции, за исключением обтекателя шасси, который был удален главным образом для облегчения конструкции. Этот прототип также был оснащен подкрыльевыми упорами для помощи в торможении при посадке. 346 1(A) 5 мая 1949 года строительство 346 1 было завершено. На нем был установлен макет ракетного двигателя и внесены некоторые незначительные изменения в конструкцию руля и хвостового оперения. 346 2(D) Аналогичен 346 1, но с установленными ракетными двигателями. 346 3 Единственный самолет, который летал с ракетным двигателем и дважды преодолевал скорость звука.