17 сентября время непрерывной работы ДМ-1 увеличили до 31 минуты. После этого двигатель осмотрели: он оказался в полной сохранности. Можно было приступать к лётным экспериментам.
В сентябре изготовили три экземпляра дополнительных моторов ДМ-2, предназначенных для установки на самолёт. Непрогораемость камеры сгорания обеспечивалась специальной системой охлаждения, причём в качестве охлаждающей жидкости использовался поступающий в двигатель бензин. Устойчивость горения в камере сгорания достигалась так называемыми защитными кольцами, установленным внутри камеры. Они создавали зоны с малыми скоростями потока воздуха, в этих защищенных зонах — форкамерах — осуществлялось воспламенение и горение небольшой доли бензина. Выходящее из-под защитных колец пламя обеспечивало распространение горения на основную массу бензовоздушной смеси.
По размеру ДМ-2 были больше, чем ДМ-1, но по-прежнему очень легки. Их длина равнялась 1500 мм, максимальный диаметр — 400 мм, диаметр выходного сопла — 300 мм, при этом вес составлял 12 кг.
Для исследования работы ПВРД перед лётными испытаниями в Отделе спецконструкций завода № 1 сконструировали аэродинамическую трубу. Максимальная скорость потока воздуха в её рабочей части была 75 м/сек. Опыты в трубе, начавшиеся 22 октября, позволили проверить безопасность работы двигателей, отработать зажигание, устойчивость процесса горения и определить параметры ПВРД. Эти испытания повторялись в течение всего периода лётных исследований ДМ как с целью проверки конструктивных усовершенствований, вносимых в процессе лётных испытаний, так и для периодического контроля за работой и состоянием двигателей.
Для полётов выделили истребитель-биплан Поликарпова И-15 бис (заводской номер 5942) с мотором М-25В. Для предохранения фюзеляжа и хвостового оперения от продуктов сгорания, хвост и оперение обшили дюралюминиевыми листами.
И-15 бис с ПВРД ДМ-2.
Полёты И-15 бис с двумя прямоточными воздушно-реактивными двигателями, установленными под нижними плоскостями самолёта, начали в декабре 1939 г. Испытания поручили лётчику П.Е. Логинову. Первые пять вылетов были сделаны с целью проверки свойств модернизированной машины. Затем начались полёты для отработки запуска двигателей.
25 января 1940 г. состоялось официальное испытание И-15 бис с воздушно-реактивными двигателями. Согласно заданию, Логинов сделал несколько кругов над Центральным аэродромом им. Фрунзе с работающими ПВРД. За время полёта лётчик несколько раз выключал и вновь включал ДМ-2. Работа ПВРД оказалась надежной, устойчивой и не опасной для самолёта. Даже в том случае, когда лётчик давал в дополнительные моторы максимальный расход горючего, при котором длина выходящего из сопла факела превышала длину фюзеляжа, самолёт совершал виражи и лётчик спокойно управлял им, демонстрируя полную безопасность новой технологии.
Но со стороны казалось, что машина охвачена пламенем. В городе начался переполох, спустя короткое время к воротам аэродрома примчались сразу пять пожарных команд[327].
Испытания прямоточных воздушно-реактивных двигателей на самолёте И-15 бис продолжались до июля. Они проводились с целью испытания различных конструктивных усовершенствований, направленных на сокращение времени запуска реактивного двигателя (оно составляло 40–50 с), улучшение процессов горения и повышение эффективности ПВРД. Затем были осуществлены полёты для замера прироста скорости при работе дополнительных моторов. В них, кроме Логинова, приняли участие лётчики-испытатели А.В. Давыдов и Н.А. Сопоцко. Всего на И-15 бис с ДМ-2 было сделано 54 полёта, из них Логиновым — 34, Давыдовым — 18, Сопоцко — 2.
В «Акте об испытании самолёта И-15 бис с воздушно-ракетными моторами» сказано: «На основании результатов лётных испытаний комиссия констатирует, что работами завода „Авиахим“ создан авиационный воздушно-ракетный двигатель, который работает на самолёте и увеличивает скорость полёта. Безопасность, огнеупорность и долговечность двигателя проверена продолжительными испытаниями на земле и в полёте.
Вес двух двигателей составляет 24 килограмма. Двигатели питаются из общего бензобака и управляются одной рукой. Установка двигателей может быть осуществлена на любую серийную машину.
Испытаниями установлено, что воздушно-ракетные двигатели увеличивают скорость самолёта при собственной его скорости 315 км/час в среднем на 16 км/час. Наибольшие приросты скорости получены лётчиком Логиновым П.Е. — 21 км/час, что соответствует мощности воздушно-ракетных двигателей в 117 л. с. и лётчиком Давыдовым А.В. — 22 км/ч, что соответствует мощности 124 л. с.
Комиссия считает целесообразным провести испытания на скоростных машинах, где в силу характера воздушно-реактивных двигателей они дадут наибольший эффект»[328].
Более подробные сведения о полётах приведены в таблице.
Результаты испытаний самолета И-15 бис ДМ-2.
Результаты испытаний самолёта И-153 ДМ-2.
Для дальнейших испытаний был выделен истребитель И-153 № 6034. Этот биплан имел более мощный двигатель, убирающееся шасси, и по скорости превосходил И-15 бис на 70 км/ч.
К полётам на И-153 с двумя ДМ-2 приступили в сентябре 1940 г. Их выполняли П.Е. Логинов, А.И. Жуков и А.В. Давыдов. Средний прирост скорости при включении ДМ составил около 30 км/час.
Летом 1940 г. под руководством И.А. Меркулова были изготовлены новые прямоточные двигатели ДМ-4, отличающиеся увеличенными размерами.
3 октября 1940 г. прошёл первый полёт на И-153 с ДМ-4. Самолёт поднялся на высоту двух тысяч метров и при собственной скорости 388 км/ч после включения ПВРД увеличил скорость на 42 км/ч. Во время последующих полётов средний прирост скорости составил примерно 40 км/час по сравнению с полётом при неработающих воздушно-реактивных двигателях. 27 октября было достигнуто увеличение скорости на 51 км/ч.
И-153 с двигателями ДМ-4.
По результатам лётных испытаний самолёта И-153 с дополнительными моторами ДМ-4 был составлен следующий документ:
«В октябре 1940 года отдел изобретений завода № 1 провёл лётные испытания самолёта И-153 с воздушно-реактивными двигателями конструкции инженера Меркулова И.А. Воздушно-реактивные двигатели были установлены на самолёте в качестве дополнительных моторов под нижними плоскостями и укреплены на существующих бомбовых балках. Вес двух дополнительных моторов составил 60 кг.
Питание горючим дополнительные моторы получали из того же бензобака, что и основной М-62. Управление дополнительными моторами осуществлялось одной ручкой, установленной в кабине пилота.
Испытание самолёта И-153 производил лётчик Логинов П.Б. на Центральном аэродроме им. Фрунзе. Программа испытаний состояла из 20 полётов, предусматривающих проверку прочности самолёта с дополнительными моторами, испытания работы дополнительных моторов и определения прироста максимальных скоростей.
Лётные испытания позволили полностью установить факт эффективной работы воздушно-ракетных двигателей и увеличения благодаря их действию максимальной скорости полёта.
Испытанные воздушно-ракетные двигатели обладают способностью работать на любом сорте авиационного бензина…Долговечность двигателей проверена продолжительными испытаниями на земле и в полёте.
Лётные испытания установили, что самолёт И-153 при полёте на высоте 2 тыс. метров при работе воздушно-ракетных двигателей увеличивает свою максимальную скорость с 389 км/час до 440 км/час, т. е. увеличивает максимальную скорость полёта на 51 км/час»[329].
На самолете И-207/3 в 1941 г. выполнялись полёты с ПВРД.
Казалось бы, всё идёт хорошо — чем быстрее самолёт, тем больше прирост скорости от «дополнительных моторов». Но проблема была в том, что подвешенные под крылом ПВРД создавали немалое аэродинамическое сопротивление. В результате скорость истребителя после установки на него ДМ-4 снижалась на 40 км/ч, а включение этих двигателей позволяло увеличить её всего на 10 км/ч по сравнению с Vмакс обычного И-153. Этот недостаток подтвердился позднее при испытаниях истребителя Як-7Б с двумя ДМ-4 — «чистый» прирост скорости составил всего 19 км/ч[330].
Чтобы ликвидировать этот недостаток, требовалось «вписать» ПВРД в контуры летательного аппарата. Это попытались сделать в ОКБ А.А. Боровикова и И.В. Флорова на подмосковном авиазаводе № 207 (бывший «Дирижаблестрой»). Во второй половине 1930-х годов Боровиков и Флоров спроектировали оригинальный бесстоечный истребитель-биплан И-207. Его скоростные качества оказались ниже ожидаемых, и военные утратили к нему интерес. Пытаясь спасти своё детище, в сентябре 1940 г. конструкторы решили добавить к основному мотору М-71 реактивные двигатели И.А. Меркулова. Их планировалось установить в нишах по бокам задней части фюзеляжа, выхлоп происходил через общее сопло под килем самолёта. Проект получил обозначение «самолёт № 11». По расчёту он мог развить скорость 654 км/ч на высоте 6000 м.
