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.
Как же менялся вес самолета? Герметическая кабина весила 100 килограммов, реактивная установка — 250, реактивное топливо — 2100, турбокомпрессоры — 200 килограммов. Учитывая, что одновременно снималась часть оборудования, полетный вес высотного истребителя (9325 килограммов) был близок к весу бомбардировщика (8500 килограммов).
Таким образом, Сергей Павлович в этом своем проекте от разработки ускорителей для самолетов подошел к решению задачи обеспечения полета, как он говорил, «на высотах, больших винто-моторного потолка самолета при совместной работе бензиновых моторов и реактивных двигателей». Так самолет превращался в пилотируемую полуракету.
Какие же условия были необходимы, по мысли Сергея Павловича, чтобы достичь небывало большой для того времени высоты полета? «Существенным условием, — писал конструктор 9 февраля 1944 года, — является предварительное достижение максимально возможной высоты полета на бензиновых моторах, то есть достижение наибольшей начальной высоты включения РД-1 и надежной эффективной работы моторов и ТК (турбокомпрессора) на высотах до 16 000 метров.
Наличие максимально возможного запаса реактивного топлива на борту самолета (порядка 20–25 процентов от начального полетного веса на высоте) также является необходимым условием… Реактивная установка в высотном варианте потребует разработки ряда специальных агрегатов, устройств и конструкций в связи со спецификой полетов на столь больших высотах. Потребуется проведение значительных экспериментальных работ по доводке реактивных двигателей РД-1, в частности системы запуска для работы на больших высотах».
О перспективах реактивных установок С. П. Королев говорил так: «В дальнейшем, с ростом высоты винто-моторных самолетов, вспомогательные реактивные установки с двигателями РД-1 не потеряют своего значения, а соответственно в большей степени позволят увеличить высоту и продолжительность полета.
Эффект использования двигателей РД-1 резко увеличивается с повышением высоты полета».
«Ближайшей задачей, по нашему мнению, — заключал С. П. Королев свой обзор перспектив применения ЖРД на самолетах, — является разработка модификации винто-моторного самолета с реактивной установкой в высотном варианте с осуществлением опытной машины с рабочей высотой полета порядка 13 000—15 000 метров».
Как видим, С. П. Королев выдвигал все более весомые и перспективные предложения. Его начинания были подкреплены и организационно — Сергей Павлович возглавил бюро реактивных установок в опытном конструкторском бюро, работавшем в области ракетных двигателей.
…Как-то Владимир Михайлович Мясищев пригласил Королева зайти к нему на завод. Сергей Павлович пришел, захватив с собой готовый отчет о продолжавшихся испытаниях РУ-1 на Пе-2. Владимир Михайлович просмотрел отчет, пообещал подписать и подумать о выводах для Военно-Воздушных Сил. Потом посмотрел на Королева лукавым взглядом и сказал:
— А мы тут вам подарочек подготовили. У нас готова совсем новая машина Пе-два И. Есть возможность на ней попробовать вашу ракетную силу. Пойдемте для начала глянем.
С интересом познакомившись с новой машиной, Сергей Павлович удивленно спросил:
— Почему машина называется Пе-два И? Она совсем не похожа на заслуженного пикировщика и построена уже без Петлякова…
— Петляков мой учитель, — серьезно, с ноткой грусти ответил Мясищев, — и я работаю на его заводе. И вообще, сочтемся славою, ведь мы свои же люди…
Королев понимающе посмотрел на утомленное от бессонных ночей лицо друга, на грозно блестевший в электрическом свете новый самолет, сказал тихо, как бы про себя:
— Пускай нам общим памятником будет одна на всех — живых и мертвых — победа. Так?
— Так.
И Сергей Павлович с большим желанием взялся за разработку реактивного варианта нового самолета B. М. Мясищева. «По своим боевым данным, — писал C. П. Королев, — самолет „И“ с реактивной установкой в варианте бомбардировщика и истребителя оставит далеко позади все известные самолеты не только этих классов, но и одноместные истребители. Как бомбардировщик самолет Пе-2И с реактивной установкой будет неуязвим для истребителей с учетом роста их скоростей за период создания серийных машин типа „И“. Как истребитель самолет „И“, обладая высокими качествами, может быть использован для решения самых разнообразных истребительных задач. Реактивная установка, включаемая в необходимые моменты боя, обеспечивает ему решающее превосходство в воздухе над противником».
И это предложение Сергей Павлович обосновывал всесторонними расчетами. Идея С. П. Королева о применении реактивной установки для повышения высоты полета истребителя была осуществлена уже в ходе войны. Правда, не на Пе-2И, а на самолете конструкции С. А. Лавочкина.
Шло лето 1944 года. Сергей Павлович жил и трудился вдали от Москвы, вдали от семьи. Уехал он на новое место срочно и ничего из вещей, даже самую необходимую одежду, захватить не успел. Но, как всегда, Сергей Павлович не унывал. «Нас здесь, — писал он домой, — просто замечательно встретили, и очень много людей сейчас хлопочет о нашем дальнейшем благополучии… На производстве для нас сделали многие хозяйственные предметы, как, например, алюминиевую посуду, которую я терпеть не могу, так как все это время пользовался только ею, затем всякие плитки, тазы, бидоны и пр. Шьют нам занавески на окна и белье (у меня нет ни одной пары, и я пока обхожусь просто так!). Чувствую, что вы в ужасе, но, ей-богу, это же все пустяки, и я даже не замечаю всего этого. Так не волнуйтесь и давайте посмеемся вместе».
Несмотря на большую загруженность работой, Сергей Павлович еще и учился. Вот что он писал дочери Наташе 26 декабря 1944 года:
«Я теперь тоже занимаюсь английским языком, и мне мой учитель обещал поставить пятерку. А почему ты получила четыре? Вот я приеду — и мы с тобой будем разговаривать по-английски. Пришли мне какую-нибудь хорошую песенку».
Но в Москву он тогда не приехал. Не мог отвлечься от захвативших его дел.
К реактивной модификации «Лавочкина» Сергей Павлович подошел очень серьезно. Он предложил (и подкрепил это точными выкладками) построить три типа высотного истребителя: один — с дополнительной реактивной тягой 300 килограммов, второй — истребитель-полуракету с реактивной тягой 900 килограммов и, наконец, чисто ракетный истребитель без поршневого мотора, только на реактивной тяге. В связи с тем что на истребителях нет свободных объемов и очень строги требования центровки, Сергей Павлович предложил помещать топливо для РД в подвесных гондолах, под крыльями. По его мнению, потери в скорости от этого в полете до включения РД оказались бы невелики. Рабочие высоты будущего истребителя должны были составлять 14 000 — 15 000 метров и даже доходить до 17 000 метров. Максимальная горизонтальная скорость возрастала согласно расчетам при тяге РУ 300 килограммов до 779 километров в час, при тяге 600 килограммов — до 900 километров в час и при тяге 900 килограммов — до 950 километров в час.
Оценивая предложение Королева, один из видных специалистов по тактике писал тогда: «По своим летно-техническим данным и по конструкции самолет ВИ (высотный истребитель) представляет собой самолет совершенно нового класса».
Свой проект С. П. Королев направил С. А. Лавочкину. Его предложение было осуществлено на самолете Ла-7, к названию которого добавилась буква «Р». Самолет этот специально предназначался для перехвата фашистских разведчиков, рвавшихся к Москве, на больших высотах. Но принять участие в боевых действиях Ла-7Р не успел. Гитлеровцы к этому времени уже прекратили попытки прорваться к столице нашей Родины.