Сначала изготовлялись и пускались модели, а потом и сами ракеты. Модели достигали дальности 2 километра и высоты 700 метров, а ракеты — 1 километр и 500 метров.
В опытных полетах аппаратура управления на ракетах отсутствовала. Миниатюрный самолет уходил в сторону от первоначального направления. Четырехкрылая ракета летела и без телеуправления устойчиво.
После успешных полетов крылатых ракет Сергей Павлович становится руководителем сектора, а потом и отдела.
Чем же примечательны были эксперименты с крылатыми ракетами? Тем, что в этих экспериментах выявлялись особенности проектирования и постройки беспилотных аппаратов. Была найдена и оригинальная методика испытания ракет, для чего построили специальные стенды и приспособления. Так, Королев и его помощники впервые применили старт ракеты с катапульты. Для этого ими был построен длинный рельсовый путь, по которому ходила тележка. На ней — пороховые двигатели. Они служили стартовыми ускорителями, разгоняли тележку и установленную на ней стартующую ракету. После отрыва от тележки ракета летела уже под действием тяги своего собственного двигателя. (Рельсовый путь с реактивной тележкой впоследствии получил широкое применение в США.) Ракета набирала высоту в зависимости от запаса топлива на борту, а после выключения двигателя автоматически переводилась в планирование или пикирование на цель.
Да, много интересного и перспективного содержалось в работах отдела С. П. Королева по управлению и стабилизации полета крылатой ракеты. (Была даже предложена система самонаведения и заказано оборудование, необходимое для этого. Но, к сожалению, оно так и не поступило в РНИИ.) Работа по созданию автоматов стабилизации и управления с каждым днем продолжалась все успешнее. Занимался непосредственно этим в отделе Сергея Павловича инженер Пивоваров. Было построено несколько гироскопических приборов стабилизации (ГПС). Опробовали эти приборы сначала на пороховых ракетах с крыльями. Потом перенесли автоматы на ракеты с ЖРД. Наиболее полно управление с помощью автоматов было применено на ракете 06/4 (212).
Во время огневых пусков ракеты поднимались на километровую высоту и достигали дальности в несколько километров. Наиболее устойчивый полет наблюдался на первом километре до высоты 500 метров. В дальнейшем автопилоты не могли удержать ракету, и она начинала «петлять», делала крутые виражи с набором высоты и наконец переходила в падение. Однако было ясно, что при мощной и хорошо отлаженной автоматике вполне можно обеспечить управление на гораздо больших высотах и дальностях. Что же касается собственно ракетной части, то она работала удовлетворительно. Значит, замысел в принципе был верен!
Ракета 201 предназначалась для пусков с самолета по движущимся воздушным целям, а также и по земным объектам. Для нее создавалась аппаратура радиоуправления. Руководил этой работой профессор Шорин. Автоматы должны были командовать: «правый поворот», «левый поворот», «выше», «ниже», «взрыв».
На практике удалось проверить лишь одну команду, и то на другой ракете — 216. В нее вмонтировали приемник и, когда она находилась в полете, передали команду «взрыв». Была взорвана дымовая шашка. И Королев с товарищами наблюдал, как в небе по радиосигналу образовалось дымное облачко.
Интересно также то, что на многих ракетах вместо взрывчатого вещества в носовую часть закладывали небольшой парашют. В определенный момент парашют выстреливался, и ракета плавно спускалась на землю. Позже этот принцип был распространен Королевым на более мощные научные ракеты.
Сергей Павлович при проектировании проводил продувку моделей и самих ракет в аэродинамических трубах. С целью снятия в полете необходимых данных по его заданию были разработаны различные приборы-самописцы для регистрации скорости полета, ускорения при включенном ракетном двигателе, углов подъема. Эти приборы объективного контроля за летящим аппаратом полное свое развитие получили спустя десятилетие — в век реактивной авиации и космических ракет.
Погруженный в работу над беспилотными крылатыми ракетами. Королев по-прежнему не упускал перспективы постройки ракетоплана. Наиболее детальный анализ существовавших в то время возможностей для создания такого аппарата содержится в его выступлении на I Всесоюзной конференции по применению ракетных аппаратов для исследования стратосферы, состоявшейся 2 марта 1935 года в ЦДКА имени М. В. Фрунзе.
В этом выступлении Королев впервые четко определил особенности и возможные схемы пилотируемой ракеты, рассчитал ее весовые и летные характеристики.
«Различными изобретателями, — говорил Сергей Павлович, — было предложено в разное время множество всяческих ракетных аппаратов, которые, по мысли авторов, должны были внести переворот в технику. В большинстве своем эти схемы были очень слабо и в собственно ракетной своей части малограмотно разработаны. В последнее время многие предложения сводились к простой постановке ракетного двигателя (на твердом или на жидком топливе) на общеизвестные типы самолетов. Нет надобности много говорить о всей несостоятельности подобного механического перенесения ракетной техники в авиацию».
Тогда же С. П. Королев пояснил, что при всем сходстве ракетного и винтового летательных аппаратов есть различие в динамике их полета, траектории и весовых данных. Ракетоплан представлялся Королеву в виде свободнонесущего моноплана с центрально расположенным фюзеляжем и хвостовым оперением на нем. Ракетоплану присущи малый размах, малое удлинение, малая несущая поверхность. Фюзеляж будет иметь значительную длину, и в нем расположатся в основном двигатели и баки, питающие двигательные устройства. Возможно, что крыло также будет использовано для размещения различных агрегатов двигателя и приборов.
Сергей Павлович в своем выступлении точно указал те узловые пункты в создании пилотируемой ракеты, от которых зависит успех дела. Первый — создание мощного двигателя на жидком топливе. Именно от решения этой задачи, считал Королев, зависит «осуществление стратосферного полета человека на ракетном аппарате». Второй — создание герметической кабины больших габаритов, что представляет собой серьезную трудность. Третий — создание и эксплуатация «такого громадного высотного аппарата и необычайная трудность работы с громадными количествами жидких газов».
Сергей Павлович рассмотрел пути преодоления этих трудностей. И сделал он это на основе точного расчета, иллюстрируя свои выводы многочисленными графиками. Концентрированное выражение его мысль нашла в приведенных им данных простейшей крылатой ракеты для полета человека в стратосферу при условии ее минимального веса. Таким весом Сергей Павлович назвал 2 тонны. Пилоту в скафандре он отводил 5,5 процента всего веса аппарата, двигателю — 2,5, аккумулятору давления —10, бакам — 10, конструкции — 22 процента. Остальную половину веса составляло топливо. Сергей Павлович считал, что при тяге 2000 килограммов ракета такого веса смогла бы поднять человека на высоту 20 километров.
Полет ракет с более совершенным двигателем рисовался Королеву в таком виде: ракета разгоняется по земле отбрасываемыми пороховыми ускорителями до скорости 80 метров в секунду, взлетает и начинает набор высоты под углом 60 градусов на собственном двигателе. После выработки всего топлива ракета переводится в вертикальный полет по инерции и достигает высоты 32 000 метров. С этой высоты она пикирует на скорости 600–700 метров в секунду (т. е. на скорости вдвое выше звуковой). Время полета предполагалось 18 минут и дальность 220 километров.
«В итоге наших расчетов, — говорил Сергей Павлович, — мы получили очень скромные высоты, порядка 20 километров. Заглядывая несколько вперед, отказываясь от технически невыгодных конструкций, совершенствуя двигатель, мы видим возможность достижения высот порядка 30 километров. Даже и эти, сравнительно небольшие, высоты не даются легко».
Сергей Павлович объяснил далее, что при своих расчетах он исходил из предельных величин скорости взлета, посадки и т. д. «Реальная ракета, — говорил он, — может оказаться хуже, чем проект».
«Что же можно сделать еще? — задавал он себе вопрос и отвечал: — Надо искать новые схемы». Сергей Павлович предлагал попробовать комбинированные и составные ракеты. «Большая ракета, — пояснял он, — имеет на себе меньшую до высоты, скажем, 5000 метров. Далее эта ракета поднимает еще более меньшую на высоту 12 000 метров, и, наконец, эта третья ракета или четвертая по счету уже свободно летит на несколько десятков километров вверх».
Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской премии генерал- майор-инженер В. М. Мясищев.
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».
Дальше он вновь и вновь повторяет: «Самое основное — это надо не только совершенствовать двигатель и его агрегаты, но и искать новые схемы и применять новые топлива».
Листая материалы конференции, на которой выступал Сергей Павлович, читая сборники статей по ракетам того времени, видишь, что не он один занимался проблемой ракетных аппаратов. В. И. Дудаков, например, анализировал взлет с ракетными ускорителями, В. П. Ветчинкин разбирал характеристики вертикального полета аппарата.
Но в выступлении Королева было свое, отличавшее его от других. Он остро чувствовал злобу дня, самое насущное в ракетных делах и умел доступно и ясно сказать об этом даже неспециалистам. В своих теоретических трудах он выступает не просто исследователем, а пропагандистом идей ракетного летания и организатором борьбы за их скорейшее осуществление.
И в докладе на конференции, и в статье в журнале «Техника Воздушного Флота» Сергей Павлович из своих расчетов сделал практический вывод: надо строить ракетоплан-лабораторию. При этом Сергей Павлович ссылался на опыт ГИРДа, занимавшегося установкой ракетного двигателя на аппарат для полетов экспериментального характера. Докладчик показал чертеж, на котором был изображен планер, построенный инженером Черановским для ГИРДа в 1932 году. «Планер был рассчитан, — пояснил Королев, — под опытный двигатель системы инженера Цандера. Несовершенство двигателя не позволило произвести его испытания в полете».