Разумеется, для выполнения всех этих задач необходимо иметь на истребителе комплект вооружения. Королев предусмотрел и это. На «РП» он планировал установить две пушки «ВЯ» калибром 23 миллиметра с запасом 150 снарядов и пулемета «ВС» с запасом патронов. В перегруженном варианте была возможна подвеска 6 реактивных снарядов калибра 82 миллиметра.
Реактивные бомбардировщики «Пе-2»
Конечно, Королев понимал, что до реализации проекта «РП» в полном объеме еще очень далеко. Потому в качестве первого этапа он рассматривал возможность создания экспериментального ракетоплана на основе пикирующего бомбардировщика «Пе-2».
В реализации этой идеи Королеву помог генеральный конструктор завода, выпускавшего «Пе-2», — Владимир Михайлович Мясищев.
Подробнее о начале и первых результатах работы по модернизации «Пе-2» можно узнать из докладной записки Королева начальнику Спецотдела НКВД СССР:
«…Прибыв 19/XI — 1942 г. в Казань, — пишет Сергей Павлович, — я имел задание ознакомиться с работами, ведущимися по реактивным двигателям.
ОКБ завода № 16 работало над созданием четырехкамерного реактивного двигателя РД-1 с тягой 1200 кг на жидком топливе с питанием от автономно действующего турбонасосного агрегата для самолетов.
Эта работа была построена таким образом, что вначале отрабатывалась секция РД-1 в виде одной камеры с тягой 300 кг и системой питания от постороннего источника энергии (на стенде — от электромотора).
Объем всей работы по РД-1 достаточно велик и технически труден и потому первый ее этап — однокамерный двигатель с приводом являлся наиболее реальным и близким к осуществлению.
Одновременно простейшие подсчеты показали, что целесообразна установка однокамерного РД-1 тягой 300 кг в качестве вспомогательного двигателя на самолет Пе-2 с приводом от мотора М-105.
В этой постановке становилась реальной не только задача в кратчайший срок испытать и отработать РД-1 в воздухе, но и самолет с реактивной установкой приобретал летные данные, могущие представить самостоятельный интерес для боевого применения. Несомненно также, что опыт установки реактивного двигателя на самолете в качестве вспомогательного двигателя должен послужить надежной базой для создания в будущем чисто ракетного самолета».
Все расчетно-проектные работы по оснащению «Пе-2» реактивной установкой «РУ-1» заняли у группы Королева четыре месяца. Всесторонний анализ проекта показал, что модернизация бомбардировщика заметно улучшит его характеристики.
Поскольку двигатель требовал 90 килограммов топлива в минуту, то 900 килограммов топлива, запасенных на борту самолета, обеспечивали двигателю десятиминутную работу. За счет реактивной тяги скорость «Пе-2» в полете должна была возрасти на высоте 7 километров на 108 км/ч. Как видим, прибавка весьма солидная, и достигалась она за 80-100 секунд. Причем увеличивать скорость полета можно было в любой момент простым включением рубильника в кабине летчика. Расчет также подтвердил, что чем больше высота, тем эффективнее «РУ-1».
Но не только в увеличении скорости полета заключался смысл реактивной установки. В случае необходимости она могла помочь сократить взлетный разбег «Пе-2» на 70 метров.
«Вертикальная скорость при отрыве от земли с включенной РУ-1 возрастает на 30 процентов и соответственно увеличивает возможный угол набора высоты, — писал Королев, — что важно при взлете с аэродрома, ограниченного препятствиями».
Окончательный расчет самолета с дополнительным реактивным двигателем Сергей Павлович утвердил 24 мая 1943 года. Во введении он писал:
«Необходимо отметить, что РУ-1 является совершенно новым техническим агрегатом, впервые осуществленным на самолете с целью испытания и отработки реактивного двигателя в летных условиях».
Подготовка самолета и изготовление всех частей «РУ-1» велись быстрыми темпами. Уже в том же 1943 году на одном из заводских аэродромов можно было видеть внешне почти обычный «Пе-2», но стоявший отдельно от своих собратьев и время от времени (когда подходил срок огневых испытаний) громко гудевший и извергавший огненную струю из сопла, помещенного в его хвостовой части. Самолет этот значился в документах под номером 15/185.
В техническом описании, составленном Королевым специально для заводских испытаний первенца, говорилось, что «для грамотной эксплуатации РУ-1 требуется тщательное, глубокое изучение конструкции ее агрегатов и систем, строгое соблюдение всех правил обращения с ними». Экипаж самолета состоял из трех человек: летчика, инженера-экспериментатора на месте штурмана и еще одного инженера на месте стрелка-радиста.
В инструкции четко определялось все, что надо делать при подготовке опытной машины к полетам.
«Любые отступления от установленных правил допустимы лишь с письменного разрешения главного конструктора РУ-1», — предупреждал Королев.
Для проведения заводских испытаний «Пе-2» с реактивным двигателем была создана комиссия. В нее вошли конструктор двигателя Валентин Глушко и автор реактивной установки Сергей Королев. Пилотировал экспериментальный самолет летчик-испытатель Васильченко. Королев также был включен в летный экипаж в качестве инженера-экспериментатора.
Испытания в воздухе проводились по широкой программе. Первый полет предназначался для пробного включения и рассчитывался на 30 минут. Потом предстояли шесть полетов общей продолжительностью в четыре с половиной часа для включения РУ в режиме максимальной скорости на высоте 2,5, 5 и 7 километров. После этих испытаний экипажу нужно было готовиться к полетам при двукратном включении ракетного двигателя и на максимальной скорости. Планировалось два таких полета. Далее в программе значились полеты с двумя запусками ракетного двигателя на малой высоте, у земли. Затем следовали три полета с включением «РУ-1» на взлете, еще два в режиме набора высоты. Всего планировалось шестнадцать полетов. В действительности же программа испытаний сильно разрослась и заняла почти два года
Первый раз самолет «Пе-2» с включенным ЖРД взлетел 1 октября 1943 года. Ракетный двигатель работал 2 минуты, и его выключили, когда самолет вошел в облака. К моменту остановки давление в камере сгорания возросло до 2030 атмосфер, а скорость полета увеличилась на 92 километра в час.
Через день — повторный полет. Ракетный двигатель включили на скорости 365 километров в час, и он работал 3 минуты. После этого обороты моторов увеличили, и ЖРД тянул еще минуту. И опять все оборудование после полета оказалось полностью в исправности.
Ощущения пилота при включении «РУ-1» описаны в отчете:
«В первые секунды создавался небольшой кабрирующий момент и ощущалось ускорение. Возникало давление на штурвал, которое легко устранялось летчиком. Условия пилотирования не ухудшались».
4 октября 1943 года экипаж шесть раз поднимался с бетонной полосы при включенной реактивной установке. Она работала каждый раз по минуте и каждый раз сокращала длину разбега. Затем начались систематические полеты, продолжавшиеся до мая 1945 года. РД включался десятки раз на разных высотах и на максимальных скоростях.
В течение всех испытаний Сергей Королев, как правило, непосредственно находился на борту летающей реактивной лаборатории. Поначалу РУ преподносила экипажу сюрпризы. Так, в одном из полетов вышла из строя газовая трубка на высоте 2500 метров, в другой раз упало давление в камере сгорания, а как-то двигатель даже самовыключился.
Всего на «Пе-2» было совершено 110 полетов, в том числе 29 с включенной реактивной установкой. Четырнадцать раз экипаж поднимался для отладки оборудования, 67 полетов было выполнено для отработки зажигания. Эта последняя задача в первоначальной программе испытаний не значилась, но потребовала львиной доли летного времени. Дело в том, что поначалу пусковая смесь зажигалась с помощью электрической свечи накаливания. Но свеча работала неустойчиво, особенно на больших высотах. Тогда Валентин Глушко разработал систему химического зажигания двигателя (ХЗ) и название двигателя соответственно изменилось на «РД-1ХЗ». Эту систему опробовали, а затем доводили в многочисленных полетах.