Выдвинул он и другое предложение: «Возможно, будет выгодным подниматься вверх без крыльев, а для спуска и горизонтального полета выпускать из корпуса ракеты плоскости, которые развивали бы подъемную силу».
И в докладе на конференции, и в статье в журнале «Техника Воздушного Флота» Сергей Павлович из своих расчетов сделал практический вывод:
«Если не задаваться установлением каких-либо особых рекордов, то, несомненно, в настоящее время уже представляет смысл постройка аппарата-лаборатории, при посредстве которой можно было бы систематически производить изучение работы различных ракетных аппаратов в воздухе.
На нем можно было бы поставить первые опыты с воздушным реактивным двигателем и целую серию иных опытов, забуксируя предварительно аппарат на нужную высоту. Потолок такого аппарата может достигнуть 9-10 километров.
Осуществление первого ракетоплана-лаборатории для постановки ряда научных исследований в настоящее время хотя и трудная, но возможная и необходимая задача стоящая перед советскими ракетчиками уже в текущем году».
Ракетоплан «РП-318»
По свидетельству сотрудника ГИРДа Николая Ефремова, после организации РНИИ нагрузка на Королева уменьшилась, и у Сергея Павловича появилось свободное время, чтобы вернуться к отложенным проектам новых планеров, конструированием которых он занимался со студенческих лет.
Для разработки одного такого проекта Королев привлек нескольких энтузиастов, согласившихся работать вечерами и дома. Эскизное проектирование, аэродинамический расчет и определение основных характеристик выполнил сам Сергей Павлович. Все проектная работа заняла немногим более двух месяцев. На основе этой конструктивной схемы и апробированных агрегатов: веретенообразного фюзеляжа со средним расположением крыла, оперения и других элементов конструкции — был создан двухместный планерлет «СК-9». Один экземпляр планера изготовили на заводе Осоавиахима. Он прошел все стадии облета и даже совершил дальний перелет за буксировщиком из Москвы в Коктебель, показав неплохие результаты.
Планерлет «СК-9» имел типичные для рекордных планеров аэродинамические формы. Это был моноплан со средне-расположенным крылом большого удлинения, с высоко поднятым на небольшом киле горизонтальным оперением и высоким обособленным рулем направления. Конструкция была выполнена из дерева, только рули и хвостовая часть фюзеляжа частично обшивались тонкой листовой нержавеющей сталью. Именно «СК-9» стал основой для проекта высотного ракетоплана-лаборатории, о котором Королев говорил в своем докладе.
В конце 1935 года начальник РНИИ Иван Клейменов, находясь, вероятно, под впечатлением от Всесоюзной конференции по применению ракетных аппаратов, согласился на включение в план института эскизного проекта ракетоплана.
В короткий срок Королев вместе с инженером Евгением Щетинковым закончили разработку эскизного проекта и 2 февраля 1936 года вынесли его на обсуждение руководства РНИИ.
В первоначальном проекте ракетоплан имел обозначение «РП-218» (или «Объект № 218» — индекс означает: отдел № 2, тема № 18). В приложенной записке Королев излагал свое видение будущего аппарата такими словами:
«Ракетоплан должен нести следующую нагрузку:
а) экипаж — 2 человека с парашютами — 160 кг,
б) скафандры, с кислородными аппаратами — 2 шт. — 40 кг, всего — 200 кг.
<…> Проектом и расчетами должны быть обеспечены следующие полетные данные ракетоплана:
а) наибольшая высота полета (потолок) до 25 000 м,
б) наибольшая скорость горизонтального полета на высоте порядка 3000 м (на базе 1 км) до 300 м/сек,
в) посадочная скорость с опорожненными баками не более 160 км/час,
г) продолжительность горизонтального полета с ракетными двигателями до 400 сек.
<… > Взлет ракетоплана может осуществляться следующими способами:
а) путем подъема РП до высоты 8-10 тыс. м на тяжелом самолете с высотными моторами,
б) путем буксировки РП мощным самолетом до высоты 4–5 тыс. м (а в случае применения специальных устройств до высоты 8-10 тыс. м),
в) путем самостоятельного взлета с земли.
Для обеспечения взлета ракетоплана может быть применен предварительный разгон с помощью пороховых ракет».
Вообще же в РНИИ рассматривались несколько вариантов ракетоплана. Сначала конструкторы остановили свой выбор на проекте двухместного самолета-моноплана «СК-10» нормальной схемы с низким расположением трапециевидного крыла малого удлинения. В передней части фюзеляжа предполагалось разместить герметическую кабину, в которой последовательно располагались бы летчик-испытатель и инженер-испытатель (лицом назад). За кабиной — цилиндрический топливный бак с внутренней перегородкой, отделяющей окислитель от горючего. Вокруг бака компоновалась батарея баллонов сжатого газа, служившая аккумулятором давления вытеснительной системы подачи топлива в камеру сгорания. В хвостовой части предусматривалась установка связки из трех азотно-кислотно-керосиновых двигателей «ОРМ-65» конструкции Валентина Глушко. Ракетный самолет в этом варианте должен был иметь стартовый вес 1600 килограммов, скорость — 850 км/ч, потолок — 9 километров. Его предполагалось использовать для исследований динамики полета пилотируемого ракетного летательного аппарата на больших скоростях.
Этот проект и был утвержден на техническом совещании в РНИИ. Обсуждалась программа его разработки, включавшая в качестве предварительного шага создание более простого ракетоплана-лаборатории «РП-218-1» на базе планер-лета «СК-9» с двигателем небольшой тяги. Техническое совещание приняло решение: «…Отделы института должны предусмотреть работу по 218-му объекту в планах на 1937 год как одну из ведущих работ института».
Вскоре началась разработка рабочих чертежей и оборудования планера «СК-9» под установку ЖРД «ОРМ-65». Это был наиболее отработанный азотно-кислотно-керосиновый двигатель того времени. Он мог развивать тягу до 175 килограммов и скорость истечения на установившемся режиме до 2110 м/с. Пуск двигателя осуществлялся либо вручную, либо автоматически, зажигание — пиротехническое. К 1936 году «ОРМ-65» прошел цикл стендовых испытаний, доказав свою работоспособность после 50 пусков общей продолжительностью свыше 30 минут.
В сентябре 1937 года двигательную установку смонтировали на планере. 3 декабря после проведения серии холодных испытаний по регулировке системы подачи топлива начались огневые испытания.
В 1938 году в связи с изменением структуры института и номеров отделов первая цифра в обозначении объектов РНИИ была изменена, и ракетоплан «218-1» стал обозначаться «РП-318-1».
В феврале 1938 года в докладе о развитии исследовательских работ по ракетному самолету, подготовленном совместно с Щетинковым, Сергей Королев впервые определил область рационального применения ракетоплана в научных, народнохозяйственных и оборонных целях. Тогда же была выдвинута и обоснована идея создания истребителя-перехватчика с ракетным двигателем. Вот что писал по этому поводу сам Сергей Павлович:
«1. Разница в максимальных скоростях современных бомбардировщиков и истребителей настолько мала, что преследование бомбардировщика после маневра практически нецелесообразно, так как за время преследования бомбардировщик успевает пройти десятки и сотни километров. В настоящее время почти нет средств остановить бомбардировщики, летящие сомкнутым строем на высоте 6–8 км со скоростью 500–600 км/час. Появление таких бомбардировщиков на вооружении в ближайшее время вполне реально.
2. Недостаточные вертикальные скорости современных истребителей вызывают необходимость отнесения аэродромов истребительной авиации на 100–140 км от линии фронта. Таким образом, линия перехвата противника может лежать в пределах 80-120 км от фронта, и защита этой полосы («зоны тактической внезапности») чрезвычайно затруднена. Эта зона по мере увеличения скоростей и высот полета бомбардировщиков имеет тенденцию к дальнейшему расширению.
3. Вследствие больших горизонтальных скоростей современных самолетов и больших нагрузок на 1 м2 [крыла] радиусы виражей значительно увеличились и возросли трудности, связанные с нахождением противника в воздухе после маневра. Поэтому воздушный бой при перехвате противника сведется к кратковременной встрече или преследованию.
4. На основе сказанного выявляется необходимость постройки истребителя, обладающего очень большой скоростью и особенно скороподъемностью и предназначенного в основном для защиты зоны тактической внезапности. Запас топлива такого истребителя должен обеспечить продолжительность боя в течение 4–5 мин и дальность полета в пределах зоны тактической внезапности (т. е. 80-120 км). Ракетный истребитель может удовлетворить этим требованиям».