Примерно в это же время в недрах ЦКБ-29 начали формировать отдельные конструкторские бюро, в том числе и КБ-4, которое возглавил Д.Л. Томашевич — бывший заместитель «короля истребителей» Н.Н. Поликарпова и получивший срок за гибель В.П. Чкалова.
Д.Л. Томашевич родился в 1899 году. Свое детство и молодость провел в Киеве. В 1926 году окончил Киевский политехнический институт и поступил на работу на авиаремонтный завод. Проработав в Киеве несколько лет, Дмитрий Людвигович переехал в Москву и определился в КБ Поликарпова. В 1936 году его назначили ведущим инженером по ремонту самолета И-15бис, спустя год — заместителем главного конструктора по многоцелевому самолету «Иванов», способному решать задачи штурмовика, бомбардировщика и разведчика. Одновременно он разрабатывал убирающееся шасси для истребителя И-153. Затем он возглавил создание истребителя И-180.
В послевоенные годы под руководством Томашевича была создана первая отечественная управляемая авиационная ракета РС-1-У класса «воздух — воздух».
Осенью 1940 года Дмитрий Людвигович предложил проект истребителя «110». Вошел в состав КБ-4 и Бартини.
26 ноября 1940 года нарком Шахурин докладывал Сталину:
«В соответствии с Вашим указанием группой арестованных специалистов <…> ОСБ (Особое бюро, больше известное как ЦКБ-29. — Прим. авт.) под руководством Томашевича Д.Л. проектируется одноместный истребитель ВИ-1 (с мотором М-105П-Ф с ТК).
ВИ-1 проектируется в двух вариантах — с гермокабиной (ГК) и без гермокабины. Оба варианта имеют общую схему… Самолеты будут отличаться только передней частью фюзеляжа».
Истребитель И-110, созданный в тюремном ЦКБ-29
По расчетам, эти машины (с гермокабиной и без нее) могли развивать скорость 650 и 655 км/ч соответственно. На высоту 8000 метров они могли подниматься за 10 и 9,5 минуты и летать на расстояние до 1750 км. Вооружение планировалось из 23-мм пушки и четырех пулеметов, два из которых — крупнокалиберные.
За день до нового, 1941 года вышло постановление СНК о постройке третьего экземпляра истребителя в высотном варианте с гермокабиной и двигателем М-107П, оснащенным турбокомпрессором. Этот самолет должен был развивать скорость до 670 км/ч на высоте 7000 метров и подниматься на 8000 метров за девять минут. Расчеты показали, что его дальность достигнет 1590 км.
Спустя девять дней по приказу НКАП постройку ВИ-1, более известного как самолет «110», или И-110, возложили на завод № 156, при этом первые две машины переориентировали на двигатели М-107П. Летом 1941 года состоялась защита эскизного проекта. Впереди была постройка машины, но начавшаяся война нарушила все планы мирного времени.
Часть ЦКБ-29 эвакуировали в Омск, разместив на заводе № 289. В итоге срок предъявления машины сместили на июль 1942 года, при этом окончательно решили строить истребитель с перспективным, как тогда казалось, мотором М-107. Однако и в этот срок не уложились, предъявив самолет военным лишь осенью 1942 года.
НИИ ВВС, где испытывался истребитель Д.Л. Томашевича, в то время находился в эвакуации в Свердловске (ныне Екатеринбург). Ведущими по машине были инженер В.Ф. Болотников и летчик-испытатель П.М. Стефановский. Однако, вопреки ожиданиям, достигнуть заявленных данных не удалось.
Самолет развивал скорость не более 610 км/ч. Это, безусловно, было больше, чем могли серийные отечественные машины аналогичного назначения, но явно недостаточно для двигателя М-107. Главными причинами этого были завышенный взлетный вес (3980 кг) и недостаточная (1300 л.с.) мощность двигателя из-за его плохого охлаждения. И это несмотря на то, что Дмитрий Людвигович предпринял все меры для обеспечения нормальной работы мотора. В частности, И-110 отличался огромным воздухозаборником, но это особого эффекта не дало.
Вслед за созданием истребителя «110» летом 1942 года в КБ-4 был разработан эскизный проект легкого и дешевого противотанкового самолета «Пегас». Самолет проходил испытания, но дальше постройки пяти опытных экземпляров дело не пошло. Был ли привлечен к этой работе «сотрудник» КБ-4 Бартини — неизвестно, но исключать это нельзя, поскольку квалифицированных специалистов в те годы катастрофически не хватало и опыт Роберта Людвиговича мог пригодиться. В пользу этого предположения говорит тот факт, что после закрытия ЦКБ-29, просуществовавшего до конца 1942 года, и освобождения Томашевича КБ-4, превратившееся в 4-й спецотдел НКВД, возглавил Бартини, который полностью отмотал свой срок и вдобавок был понижен в правах еще на пять лет.
Одновременно с участием в проектах Д.Л. Томашевича Роберт Людвигович приступил к реализации собственных замыслов.
Прежде чем приступить к описанию событий, сопровождавших проектирование реактивного самолета Бартини, стоит кратко остановиться на работах его предшественников. Как ни странно, но первый полет с использованием реактивной тяги состоялся в 1910 году на самолете с мотокомпрессорным двигателем, построенном под руководством Анри Коанда. Но пионерами этого направления в авиации по праву считаются немцы. Напомню, что первые самолеты: Не-178 с турбореактивным двигателем и Не-176 с жидкостно-реактивным двигателем ЖРД — взлетели в 1939 году.
Занимались этим вопросом и в Советском Союзе. Первый полет с использованием реактивной тяги состоялся 28 февраля 1940 года с подмосковного аэродрома Подлипки. В тот день летчик-испытатель В.П. Федоров взлетел на ракетоплане РП-318, буксируемом за самолетом П-5. На высоте 3000 метров пилот отцепился от самолета и запустил ЖРД. Тогда мы еще не знали об опытах в Германии и в меру своих возможностей пытались решить задачи, связанные с полетом реактивного самолета.
Два года спустя взлетел прототип ракетного истребителя-перехватчика БИ, созданного А.Я. Березняком и А.М. Исаевым под общим руководством В.Ф. Болховитинова. Эту дату принято считать отправной точкой в истории отечественной реактивной авиации. Но я думаю, эту ошибку надо исправлять, поскольку первый полет все же состоялся в 1940 году на ракетоплане С.П. Королева.
Ракетоплан РП-318 — это, по сути, тот же самолет, только стартующий с помощью буксировщика. Тогда это был самый простой путь по исследованию полета реактивного летательного аппарата, и он был проложен Сергеем Павловичем, но реализован, когда великий творец отбывал свой срок в ГУЛАГе по 58-й (политической) статье.
В 1941 году в Омске, куда был эвакуирован завод № 156 с тюремным конструкторским бюро ЦКБ-29, Бартини начал прорабатывать предложение по реактивному самолету «Р», став третьим конструктором в Советском Союзе, пытавшимся создать подобную машину.
Если присмотреться к проектам летательных аппаратов, разработанных под руководством Роберта Людвиговича, то можно обнаружить общую черту. Начиная со «Сталь-7» конструктор стремился, чтобы как можно больше агрегатов планера создавало подъемную силу при минимальном лобовом сопротивлении. В «Сталь-7» это прежде всего поперечное сечение фюзеляжа, близкое к треугольному, плавно сопрягавшемуся с широким центропланом. В первом послевоенном самолете Т-117 — широкий фюзеляж, также вносивший существенный вклад в повышение аэродинамического качества. По тому же пути Роберт Людвигович пошел и в годы войны, предложив проект «Р».
Для самолета «Р» была предложена несущая система типа биплана Буземана, не создающая волновое сопротивление и представляющая собой плоский прямоточный двигатель, в котором горючее и окислитель поступали вдоль размаха крыла в виде перегретых паров. Камеры сгорания изнутри выложены тонкими трубами прямоточного котла, по которым под высоким давлением проходили горючее и окислитель по принципу противотока к инжектору.
Таким образом, на старте двигательная установка работала как жидкостно-реактивный двигатель (ЖРД) с подсосом воздуха, а при больших скоростях — как прямоточный воздушно-реактивный двигатель с использованием инжекции паров горючего. Проведенные опыты с инжектором такого рода подтвердили правильность предложенной концепции.
По образному выражению И. Берлина, это была концепция «газодинамического единства планера и силовой установки».
Много лет спустя, и особенно на рубеже 1950—1960-х годов, задачи тесного взаимодействия планера, силовой установки и воздушного потока, обтекающего летательный аппарат, стали доминирующими не только в работах Бартини, но и предметом исследований, направленных на создание сверхзвуковых самолетов. Достаточно отметить такие проекты, как пассажирский самолет Ту-144, бомбардировщик-ракетоносец Ту-160, многоцелевой Т-4 ОКБ П.О. Сухого, аналог американского ХВ-70 «Валькирия» и др. Особенно остро этот вопрос стоит и сегодня при проектировании гиперзвуковых летательных аппаратов с воздушно-реактивными двигателями, и Бартини в этом отношении был первопроходцем.
Все, кто работал в оборонных отраслях промышленности Советского Союза, знают, что информация, содержащая секретные сведения, записывалась в «спецблокноты», в годы войны они именовались как «спецтетради» с грифом «секретно» и «фирменным» штампом:
Суть своего предложения Бартини изложил в «Объяснительной записке по определению летных данных самолета «Р», подготовленной в эвакуации в Омске и датированной 21 января 1941 года, откуда следует, в частности:
«Основная идея заключается в следующем:
1. Для рациональной компоновки реактивного двигателя с самолетом целесообразно создать машину, в которой струя двигателя и самолета взаимодействуют т. о., что(бы) интерференция увеличила тягу, уменьшила сопротивление и увеличила подъемную силу.
Такая схема осуществима путем расположения вытянутой вдоль размаха выходной щели газов реактивного двигателя на верхней стороне крыла. Тогда разряжение, созданное крылом, увеличивает скорость истечения газов реактивного двигателя, обдув же верхней стороны крыла дает уменьшение сопротивления и увеличение подъемной силы.
Данное обстоятельство, а также отсутствие винта и большое уменьшение веса машины в полете приведут к созданию самолета особой схемы.