Он занял место в задней кабине самолета, летчик дал газ, и самолет вырулил на старт. Взлетел, набрал небольшую высоту и пошел над аэродромом по курсу, на котором должен запускаться ускоритель. Мы на земле ждали этого момента. Наконец пуск ускорителя состоялся. Но что произошло? Почему самолет как-то неестественно пошел на посадку? Вот он подрулил к месту стоянки. Мы кинулись к нему. Сергея Павловича нашли в кабине с окровавленной головой. Помогли ему выбраться из самолета, забинтовали голову и сдали на попечение врача. Как оказалось, он был ранен в лицо осколками взорвавшегося двигателя, но, к счастью, не тяжело. „Хорошо, что я летел сам, а то потом все время терзался бы догадками: что при запуске было сделано не так? Почему двигатель взорвался? Вот главное, что надо установить!“ И это он говорил в больнице.
Немного поправившись, Сергей Павлович продолжал испытание двигателей. С повязкой на голове. Снять ее врачи еще не позволили».
О размахе, с которым велись летные испытания жидкостных ускорителей, можно судить хотя бы по тому, что на бомбардировщике Пе-2 с двигателем РД-1ХЗ было выполнено 110 полетов. Еще задолго до завершения испытаний стало ясно: надежды конструкторов оправдываются. В начале 1944 года Сергей Павлович записал: «Испытания показывают, что двигатель РД и реактивная установка в целом работают нормально. Хорошо совпадают экспериментальные и расчетные данные. Таким образом, в настоящее время имеется опробованная в воздухе материальная часть вспомогательного двигателя и реактивной установки Пе-2».
Среди документов периода войны есть заключение по реактивной установке С. П. Королева, подписанное известным авиаконструктором В. М. Мясищевым и директорами заводов: «Считать целесообразным предъявить реактивную установку с двигателями РД-1ХЗ на самолете Пе-2 № 15/185 на испытания совместно с представителями ВВС КА по согласованной программе».
Какие же тактические выгоды получал самолет с реактивной установкой? Эта установка, по мнению Сергея Павловича, могла служить ускорителем для увеличения горизонтальной скорости полета при догоне противника и необходимости быстрого ухода из опасной зоны. Реактивная тяга повышала скороподъемность машины при наборе высоты, обеспечивала достижение высот, превосходящих возможности винтомоторных самолетов. Во время старта ракетный двигатель облегчал отрыв и разгон самолета, взлет с аэродрома, окруженного препятствиями, подъем перегруженных машин, что важно для увеличения бомбовой нагрузки или запаса горючего. Как вывод звучали слова Королева: «Пе-2 с РУ-1 сможет успешно выполнять боевые задания в 1944 году с учетом роста скоростей современных истребителей. Запас топлива предусматривает возможность уйти от вражеских самолетов при выполнении боевого задания и возвращении на свою базу. Ближайшей задачей, — писал в заключение С. П. Королев, — является испытание и проверка в боевых условиях опробованной в воздухе реактивной установки с двигателями РД-1 путем постройки серии самолетов Пе-2 с РУ-1».
Полковник С. П. Королев и полковник Ю. А. Победоносцев в 1946 году.
Во всем, что сказано, чувствуются неуемная воля и энергия Сергея Павловича, его умение придать новому делу большой размах. С юности обуреваемый мечтами о высотных и скоростных полетах, он рисует картину за картиной новых и разнообразных применений реактивной тяги на разных типах бомбардировщиков, рассчитывает и настойчиво предлагает «ореактивить» модификацию «Петлякова» — Пе-3, рассчитывает и предлагает построить высотный истребитель.
На Пе-3 он предложил поставить два реактивных двигателя, чтобы получить от них тягу уже не в 300, а в 600 килограммов. Таким путем Сергей Павлович рассчитывал превратить Пе-3 в истребитель с дальностью полета около тысячи километров и с высокими летными качествами.
«В этом случае, — писал С. П. Королев в феврале 1944 года, — Пе-3 на участке догона противника по максимальной скорости становится на уровень новейших истребителей. Значительное увеличение скороподъемности и одновременно высоты боевого применения позволит с успехом использовать Пе-3 для уничтожения самолетов противника, идущих на большой высоте. Запас реактивного топлива на Пе-3 обеспечивает последнему выполнение ряда новых тактических задач».
Эти раздумья и предложения С. П. Королева отвечали требованиям отечественной авиации того времени. Как известно, в 1943 году гитлеровцы стали применять высотные разведчики, и нужно было найти способ уверенно сбивать их.
Перед тем как осуществить идею превращения бомбардировщика Пе-3 в истребитель, Сергей Павлович проверил ее на самолете Пе-2 с моторами М-82. Среди документов военных лет хранится полный расчет высотного истребителя на базе бомбардировщика за счет добавления двух ракетных двигателей. Схема его действия описывалась Королевым так. «Самолет поднимается на бензиновых моторах до высоты 9000—11000 метров и совершает горизонтальный полет. При обнаружении летящего выше противника летчик переводит поршневые моторы на режим полного газа, включает реактивные двигатели РД-1 на полную тягу и в короткое время набирает нужную высоту. Далее, если необходимо догнать самолет противника, то дальнейший полет по горизонтали на „площадке“ происходит при полной тяге РД-1 (на Н = 15 000 м и Vmax. = 785 км/час). Если же нужно продержаться на большой высоте, то это происходит на минимально потребной тяге и крейсерских режимах (V = 500–660 км/час)».
Цифры, названные Королевым, не могли не поразить воображение — высота полета 15 000 метров (!), скорость — 785 километров в час. И это в то время, когда у лучшего истребителя фашистской Германии максимальная скорость на высоте 5000 метров составляла 584 километра в час, а у нашего Як-3 — 648 километров в час. Практический потолок бомбардировщиков тех лет был всего 7000 метров.
И эта модификация была продумана и просчитана С. П. Королевым до деталей. Что же предусматривал его проект? На Пе-2 устанавливались два дополнительных турбокомпрессора, чтобы повышать давление воздуха, поступающего в моторы в условиях разряжения на большой высоте. Кабины штурмана и летчика заменялись одной герметической кабиной.
Самолет максимально облегчался, снимались бомбовая нагрузка, часть горючего, оборудования и вооружения. Экипаж сокращался с трех человек до одного. Летчику-истребителю оставлялись две пушки калибром 20 миллиметров, располагавшиеся под бомбовым отсеком. На самолете монтировалась мощная реактивная установка с двумя двигателями и запасом реактивного топлива в 2100 килограммов.
Сама реактивная установка состояла из двух однокамерных двигателей, специальных приводов для вращения насосных агрегатов, кислотной и керосиновой систем и системы дренажирования, пусковой и электрической систем. Из этого перечисления уже видно, как с усложнением реактивной установки самолет все более включал в себя элементы будущей мощной ракеты.
Сергей Павлович рассчитал два варианта размещения камер сгорания и автоматики для управления их работой. Первый вариант уже был опробован в полетах на первом самолете Пе-2 с реактивной установкой. По этому варианту агрегаты РД-1 устанавливались в хвосте. По второму варианту камера сгорания и автоматика помещались в задней части мотогондол. В этом случае получалась меньше длина кислотных трубопроводов высокого давления. Да и все оборудование размещалось более компактно, доступ к нему был прост и удобен. Но эта схема еще нуждалась в проверке.
«Расчетные данные, — писал С. П. Королев, — не дают основания предполагать возникновение в этом случае каких-либо нежелательных явлений, и при подтверждении экспериментом схема будет принята к осуществлению».
Отсеки центроплана, где располагались кислотные баки, герметизировались и снабжались аварийными сливами кислоты за борт на случай течи или прострела. Предусматривалось иметь шесть баков для 1750 килограммов кислоты. Основной бак для керосина помещался в носовой части фюзеляжа, впереди герметической кабины. Общий запас керосина — 350 килограммов. Пуск двигателей осуществлялся нажатием кнопок, а регулирование режима работы — секторами газа.