„Čriepky z histórie” – Záchytná stíhačka s raketovým motorom BI-1
ZSSR/Rusko, 26. júl 2020 (AM) – BI alebo aj BI-1 bolo experimentálne a zároveň prvé záchytné stíhacie lietadlo s pohonom pomocou raketového motora na kvapalné palivo v Sovietskom zväze. Za jeho zostrojením stáli mladí leteckí konštruktéri Alexander Jakovlevič Berezňak a Alexej Michajlovič Isajev z OKB V.F. Bolchovitinova.
A. J. Berezňak a A. M. Isajev prišli na začiatku jari 1941 z vlastnej iniciatívy s návrhom nového typu záchytnej stíhačky, ktorej jediným pohonom mal byť raketový motor na kvapalné palivo, a vďaka nemu mala stíhačka dosahovať rýchlosť najmenej 800 km/h.
V roku 1940 obaja konštruktéri navštívili Vedecko-výskumný inštitút pre prúdové motory, kde sa zoznámili s motorárom Leonidom Stepanovičom Duškinom. Ten viedol výskumné práce na raketovom motore na kvapalné palivo, urýchľujúcom štart prúdovovej stíhačky projektu „302″, na ktorej v tom čase v inštitúte pracovali.
Lietadlo A. J. Berezňaka a A. M. Isajeva bolo pôvodne navrhované pre motor s ťahom 13,73 kN a turbonasávaním paliva do spaľovacej komory, no kvôli skráteniu času na vývoj bolo toto pomerne zložité riešenie nahradené jednoduchším systémom dopravy paliva pomocou stlačeného vzduchu zo zásobníkov v tvare valca s celkovým objemom 115 l, ktoré boli uložené v trupe lietadla. Toto riešenie umožnilo tak zmenšiť rozmery stroja, ako aj zároveň zlepšiť akceleráciu. Verzia s motorom D-1A sa stala základom pre rozpracovaný projekt a dostala označenie BI. Stroj bol na vtedajšiu dobu klasickej konštrukcie: jednomiestny dolnoplošník s dreveným rámom a potiahnutý plátnom.
Po vypuknutí vojny bol Bolchovitinov požiadaný konštruktérmi, aby predstúpil pred armádne velenie s ich návrhom projektu. 9. júla 1941 bol napokon odoslaný list s návrhom, podpísaný celkom siedmimi osobami, medzi nimi obaja konštruktéri Berezňak a Isajev, tvorca motora Duškin, riaditeľ OKB Bolchovitinov a hlavný inžinier inštitútu Kostikov. Za krátky čas nato boli signatári pozvaní do Kremľa, kde sa dozvedeli, že ich návrh bol odobrený a podpísaný samotným Stalinom, pričom OKB Bolchovitinova dostala čas 35 dní na zostrojenie prototypu záchytnej stíhačky s raketovým motorom RDA-1-1100 (namiesto 3 mesiacov, ako pôvodne požadovali Berezňak s Isajevom).
Všetci pracovníci v OKB Bolchovitinova dostali zákaz opustiť priestory kancelárie a pracovali dňom i nocou, aby 1. septembra 1941 vyšiel z dielní prvý exemplár lietadla určený na testy. Lietadlo bolo skonštruované takmer bez pomoci podrobnejších pracovných nákresov, kreslilo sa priamo na preglejku, z ktorej sa vyrábalo lietadlo. Také niečo bolo možné aj vďaka malým rozmerom stíhačky.
Všetko na novej stíhačke vyzeralo neobvykle. Udivovala absencia vrtule a motor tiež nebolo vidieť, len na samom konci trupu lietadla sa nachádzala malá diera – vystupná tryska raketového motora. Pred kabínou v hornej časti trupu boli nainštalované na drevenej lafete dva letecké kanóny ŠVAK kalibru 20 mm so zásobou streliva 45 kusov na každý.
Na letisku sa začalo v prvom rade s krátkymi pojazdmi a nízkymi letmi nad zemou, ktoré sa vykonávali pomocou vlečenia na lane, pohonná jednotka zatiaľ skúšaná nebola. Objavilo sa veľa nového, s čím sa dovtedy konštruktéri nestretli a vyskytli sa aj problémy, predovšetkým s koncentrovanou (96-98%) kyselinou dusičnou, ktorá spôsobovala koróziu nádrží a elektroinštalácie. Bolo potrebné prijať viacero bezpečnostných opatrení s cieľom vyhnúť sa zraneniam ľudí z výparov kyseliny dusičnej, jej pôsobením došlo totižto aj k vážnym popáleninám. Po prijatí nových pravidiel sa s týmito problémami podarilo viacmenej vysporiadať.
Pre krátkosť času bolo prijaté rozhodnutie obísť fázu autonómnych skúšok motora a rovno sa prešlo na testy motora inštalovaného v lietadle uchyteného na skúšobnom stojane. Tieto testy sa začali ešte v septembri 1941. V zásade sa touto cestou dosiahlo zvýšenie spoľahlivosti systému na spustenie motora.
Raketový motor D-1A-1100 bol inštalovaný v zadnej časti trupu. Palivom bol kerozín (petrolej) a ako oxidačné činidlo sa použila koncentrovaná kyselina dusičná (96 až 98%), táto zmes bola dodávaná do motora pod tlakom z nádrží, pričom motor spotreboval 6 kg zmesi kerozínu a kyseliny za sekundu. Celková zásoba paliva na palube lietadla, rovnajúca sa 705 kg, zabezpečovala prevádzku motora na takmer 2 minúty. Odhadovaná vzletová hmotnosť lietadla BI bola 1650 kg, pričom hmotnosť prázdneho lietadla bola 805 kg.
Na žiadosť zástupcu ľudového komisára leteckého priemyslu pre oblasť skúšobného letectva, A.S. Jakovleva, bol trup lietadla BI pripravený pre testovanie v aerodynamickom tuneli v inštitúte CAGI. Po ich úspešnom ukončení sa začali letové skúšky pomocou vlečenia na lane za lietadlom Pe-2. Skúšobný pilot B. N. Kudrin získal v celkom 15 letoch údaje k základným letovým charakteristikám pri nízkych rýchlostiach, zároveň sa potvrdili všetky aerodynamicky hodnoty lietadla – stabilita a letové vlastnosti zodpovedali vypočítaným hodnotám. Viac sa pred evakuáciou urobiť nepodarilo.
16. októbra 1941 prišiel príkaz z velenia evakuovať OKB Bolchovitina aj s výrobnou prevádzkou za Ural. Nasledujúci deň bol skúšobný stojan rozobratý a spolu so všetkým materiálom a dokumentáciou zaslaný do Sverdlovska (Jekaterinburg). 20. októbra postihol rovnaký osud aj pracovníkov z motorárskej KB Duškina.
Po prenesení základne za Ural pokračovali práce na lietadle BI v ťažkých podmienkach a v šibeničných termínoch od decembra 1941 v priestoroch bývalej zlievarne, poznačenej zubom času, ktorá sa nachádzala v malej dedinke Bilim-baj (asi 60 km od Jekaterinburgu). Kvôli pokračovaniu v testovaní pohonnej jednotky lietadla bola na brehu nádrže priľahlej k bývalej zlievarni postavená provizórna chata, v ktorej bol umiestnený skúšobný stojan na kolíske.
Skúšobný pilot B.N. Kudrin ochorel a tak na jeho miesto na príkaz VVS nastúpil kapitán G. J. Bachčivandži.
20. februára 1942 došlo počas behu motora na skúšobnom stojane, i napriek nespornej kompetentnosti Bachčivandžiho, k výbuchu. Prúd kyseliny dusičnej zasiahol tvár a oblečenie Arvida Palla z KB Duškina a zároveň sa pri výbuchu odtrhlo uchytenie hlavy motora, to preletelo medzi nádržami s kyselinou dusičnou a narazilo do pancierovaného operadla sedadla pilota, pričom odtrhlo upevňovacie skrutky. Pilot Bachčivandži sa udrel hlavou o prístrojovú dosku.
V marci 1942 bol skúšobný stojan opäť opravený a do systému skúšok raketového motora boli zapracované zmeny. Na letovom exemplári motora sa uskutočnili kontrolné hydraulické skúšky a 14 skúšok plameňom, z ktorých 3 záverečné vykonal G. Ja. Bachčivandžii. 25. apríla 1942 bolo lietadlo prevezené z dedinky Bilim-baj do Koľcova (súčasť Vedecko-výskumného inštitútu VVS – NII VVS) a 30. apríla boli vykonané dva skúšobné štarty motora (prvý vykonal Pallo, druhý Bachčivandži, z kabíny lietadla). Začali sa prípravné práce k samotnému letu BI.
Pre prvý let stíhačky BI (označovanej tiež ako BI-1) bola vytvorená Štátna komisia pod vedením V. S. Pyšnova. Ďalšími členmi komisie boli V. F. Bolchovitinov, vedúci NII VVS P. I Fedotov, hlavný inžinier lietadla BI za NII VVS M. I. Tarakanovskij a za KB Duškina, hlavný inžinier pre pohonnú jednotku A. V. Pallo. Za hlavného pilota bol vymenovaný skúšobný pilot NII VVS G. J. Bachčivandži.
Prvý let vykonal na stíhačke BI skúšobný pilot G. J. Bachčivandži 15. mája 1942. Vzletová hmotnosť lietadla pri prvom lete bola obmedzená na 1300 kg, motor bol upravený na ťah 7,85 kN. Let trval 3 minúty a 9 sekúnd. Zapisovače zaznamenali výšku letu 840 m a rýchlosť 400 km/h, rýchlosť stúpania bola 23 m/s. V správe po lete skúšobný pilot poznamenal, že let na lietadle BI je v porovnaní s bežnými stíhačkami mimoriadne príjemný: pred pilotom sa nenachádza vrtuľa ani motor, nie je počuť hluk, do kabíny sa nedostávajú výfukové plyny; pilot, sediaci v prednej časti lietadla má plný výhľad do prednej polosféry a ďaleko lepší, ako na bežnej stíhačke, tiež výhľad do zadnej polosféry; rozloženie prístrojov a ovládacích prvkov je výborné, ich viditeľnosť dobrá, kabína nie je preplnená; čo sa týka ľahkosti ovládania lietadla, prevyšuje všetky (v tom čase) moderné stíhačky.
Štátna komisia vydala nasledovné hodnotenie: „Vzlet a let lietadla BI-1 s raketovým motorom, ktorý bol po prvýkrát použitý ako hlavný motor lietadla, preukázal možnosť praktického letu na novom princípe, ktorý otvára nový smer pre rozvoj letectva.” Tento let bol prvým letom stíhacieho lietadla s raketovým motorom na kvapalné palivo na svete, ktoré bolo navrhnuté tak, aby bolo schopné vykonávať úlohy spojené s touto triedou lietadiel a bolo primerane vyzbrojené. V zahraničí k máju 1942 lietali iba experimentálne lietadlá s motormi na kvapalné palivo bez výzbroje (Heinkel 176 a DFS 194 – prototyp stíhačky Messerschmitt 163B Komet s raketovým motorom, a Gloster E.28/39 (označovaný aj G.40) z Anglicka).
V súvislosti s poškodením konštrukcie draku prvého skúšobného lietadla (spôsobeným predovšetkým výparmi koncentrovanej kyseliny dusičnej) prebiehali nasledujúce testovacie lety s lietadlom BI na druhom (BI-2) a na treťom skúšobnom lietadle. Tie sa od prvého prototypu odlišovali inštaláciou lyžového podvozku. Zároveň bolo velením armády prijaté rozhodnutie o začatí stavby malej série lietadiel nesúcich označenie BI-VS určených pre vojskové skúšky. Od skúšobných lietadiel sa odlišovali inštaláciou ďalšej výzbroje – okrem štandardných dvoch kanónov ŠVAK kalibru 20 mm pred kabínou pilota dostalo lietadlo aj bombovú kazetu prekrytú kapotážou. V kazete bolo uložených 10 kusov malých bômb s hmotnosťou 2,5 kg každá, s relatívne veľkou výbušnou silou. Bol predpoklad, že tieto bomby budú zhadzované nad bojovou formáciou nepriateľských bombardérov a zasahovať ich budú nárazovou vlnou a úlomkami.
10. januára 1943 sa uskutočnil druhý let skúšobného lietadla BI-2. V krátkom čase nato sa na ňom uskutočnili celkom štyri skúšobné lety – tri vykonal pilot G. J. Bachčivandži a jeden (12. januára) skúšobný pilot K. A. Gruzdev. Počas týchto letov boli zaznamenané najvyššie letové hodnoty lietadla BI – maximálna rýchlosť takmer 675 km/h (vypočítaná 1020 km/h vo výške 10 000 m), vertikálna rýchlosť stúpania 82 m/s a doba letu lietadla 6 minút a 22 s, pričom čas chodu motora bol 84 sekúnd.
Počas letu, ktorý uskutočnil Gruzdev došlo pri vysúvaní podvozku pred pristátim k odtrhnutiu jednej lyže podvozku, Gruzdev však napriek tomu dokázal s lietadlom bezpečne pristáť. V spomienkach A. V. Pallo sa zachovalo nasledovné farbisté hlásenie samotným Gruzdevom po skončení letu na BI: „Rýchlo, strašidelne, ako strigôň na metle”.
Let na stíhačke BI bol pomerne ťažký, a to nielen kvôli nezvyku. Pristáť s ním bolo možné len po minutí paliva a sedieť v blízkosti koncentrovanej kyseliny dusičnej uskladnenej pod vysokým tlakom, ktorá občas prenikala cez spoje elektroinštalácie a dokonca aj cez steny potrubí a nádrží, bolo skutočne veľmi nepríjemné. Tieto poškodenia bolo treba neustále opravovať, čo značným spôsobom spomaľovalo testovacie lety, ktoré pokračovali celú zimu 1942-1943.
Šiesty a siedmy let vykonal skúšobný pilot Bachčivandži na treťom skúšobnom lietadle (BI-3). Úlohou pilota pre siedmy let, ktorý sa mal uskutočniť 27. marca 1943, bolo dosiahnuť rýchlosť v horizontálnom lete na úrovni 750 až 800 km/h podľa prístrojov pri letovej hladine 2 000 m. Podľa pozorovania zo zeme, pokračoval siedmy let až do konca chodu motora v 78. sekunde normálne. Po ukončení chodu motora, lietadlo letiace dovtedy v horizontálnom lete, sklonilo prednú časť, prešlo do strmého pádu a pod uhlom približne 50 stupňov narazilo do zeme.
Komisia, ktorá skúmala okolnosti havárie, nedokázala v tom čase určiť skutočné príčiny prechodu do strmhlavého pádu lietadla BI. No vo svojich záveroch uviedla, že javy, ktoré môžu nastať pri rýchlostiach 800-1000 km/h ešte neboli preskúmané. Podľa komisie sa pri týchto rýchlostiach môžu objaviť nové faktory, ktoré mohli zásadným spôsobom ovplyvniť ovládanie, stabilitu a zaťaženie ovládacích prvkov riadenia, ktoré sa mohli odlišovať od dovtedy prijatých predstáv a skúseností, a tým pádom nemohli byť zohľadnené pri konštruovaní lietadla.
V roku 1943 bol v inštitúte CAGI uvedený do prevádzky nový aerodynamický tunel T-106 pre skúmanie vysokých rýchlostí. Takmer okamžite sa v ňom začalo s rozsiahlym testovaním modelov lietadiel a ich častí pri podzvukových rýchlostiach. Bol preskúmaný aj model lietadla BI kvôli dodatočnému zisteniu príčin havárie. Výsledky testov preukázali, že stíhačka BI havarovala v dôsledku zvláštností prúdenia vzduchu okolo priameho krídla a chvostovej časti lietadla, ktoré vznikajú pri rýchlostiach na hranici rýchlosti zvuku, tie viedli k strate ovládania lietadla, spôsobili jeho prepad do strmého pádu, ktorý pilot nemohol zvrátiť, a ktoré z dôvodu ich nepoznania nemohli byť zohľadnené pri projektovaní lietadla.
Po smrti skúšobného pilota G. J. Bachčivandžiho boli nedokončené lietadlá BI-VS zo série lietadiel pre vojskové skúšky zničené, avšak práce na projekte lietadla BI nejaký čas ešte ďalej pokračovali. Cieľom týchto testov bolo dosiahnuť predĺženie letu raketovej stíhačky BI, ktorý v tom čase trval len 2 minúty. V rokoch 1943-1944 sa skúmala možnosť použitia náporových motorov inštalovaných na koncoch krídiel. Na 6. exemplári (BI-6) boli nainštalované dva náporové motory DM-4 I. A. Merkulova. Lietadlo bolo testované v aerodynamickom tuneli T-101 inštitútu CAGI na jar 1944, okrem uvedených testov v aerodynamickom tuneli však k iným testom už nedošlo. Bola snaha ešte o jeden pokus, ktorý sa ale neuskutočnil, vytvoriť na jednom z lietadiel hermeticky uzavretú kabínu pomocou vlepenia gumených pásikov do všetkých spojov.
V januári 1945, po návrate do Moskvy, vykonal skúšobný pilot B. N. Kudrin na lietadle BI s lyžovým podvozkom a raketovým motorom RD-1 A. M. Isajeva (čo bola evolúcia motora D-1A-1100 L. S. Duškina) ešte dva lety. Počas jedného z nich pri vzletovej hmotnosti lietadla 1800 kg a rýchlosti 587 km/h dosiahol Kudrin vertikálnu rýchlosť lietadla BI v prízemnej výške 87 m/s.
Pri letoch skúšobného lietadla BI-7, ktoré sa odlišovalo od ostatných lietadiel inou pokrývkou krídiel a inštaláciou aerodynamických krytov motorov, vznikli vibrácie a trasenie vo chvostovej časti lietadla. Kvôli vyjasneniu príčin tohto správania boli upravené do analogickej podoby s BI-7 aj lietadlá BI-5 a BI-6. V marci a v apríli 1945 sa uskutočnili letové skúšky s týmito lietadlami v kĺzavom lete vo „vetroňovej konfigurácii”, teda bez zapnutých motorov. Ako ťažné lietadlo bol použitý bombardér B-25J (americký bombardér North American B-25 Mitchell dodaný do ZSSR počas vojny v rámci programu vojenskej a materiálnej pomoci, tzv. Lend-Lease, pozn.prekl.). BI-5 bol testovaný s lyžovým podvozkom, lietadlo BI-6 bolo osadené klasickým kolesovým podvozkom. Žiadne vibrácie ani trasenie sa však na týchto testovacích lietadlách nepodarilo vyvolať. Je pravdepodobné, že to boli zároveň posledné testovacie lety stíhacieho lietadla BI, nakoľko zakrátko po tom boli práce na projekte ukončené. Celkovo bolo postavených 9 kusov testovacích lietadiel BI.
Archívna videoukážka z testovania raketovej stíhačky BI-1:
Napokon sa ukázalo, že raketové lietadlo BI nie je možné zaradiť do služby ako stíhacie lietadlo kvôli nevyhovujúcej dĺžke trvania letu a to ani pri existujúcej výhode 1 a pol násobku rýchlosti oproti protivníkom. Projekt raketovej stíhačky BI však poslúžil na získanie skúseností s takýmto typom vývojových prác a tiež pri vývoji ďalších stíhacích lietadiel s raketovým motorom, ako aj pri inštaláciách raketových motorov slúžiacich ako urýchľovacie pohonné jednotky na lietadlách s klasickým piestovým motorom.
Technické údaje:
Výrobca: OKB Bolchovitinova
Označenie: Berezňak-Isajev BI-1 / BI-VS / BI-6
Typ: záchytné stíhacie lietadlo s raketovým pohonom
Posádka: 1
Dĺžka lietadla, m: 6,78
Výška, m: 2,1
Rozpätie krídla, m: 6,48 / 6,6 / 7,9
Plocha krídla, m2: 7,0 / 7,2
Vzletová hmotnosť, kg
– prázdne lietadlo: 790 / 805
– s palivom (a výzbrojou): 1 650 (z toho palivo 740) / 1683
Počet motorov a typ / ťah: 1xRM D-1A-1100 na kvapalné palivo (zmes koncentrovanej kyseliny dusičnej a kerozínu) / 10,79 kN
Maximálna rýchlosť, pri zemi, vo výške 10 000 m (vypočítaná), km/h: 800 / 1020
Pristávacia rýchlosť, km/h: 143
Dĺžka letu, min.: 7
Výzbroj: 2x20mm letecký kanón ŠVAK, bomby (38,4 kg)
