拉沃契金的混合动力活塞战斗机

研发背景

1944年,德国Me262和英国流星等涡轮喷气战斗机的出现,标志着空战即将进入超高速时代,而苏联在国产涡喷发动机领域严重滞后。苏联研制的航空工业人民委员部第293厂装有液体火箭发动机的”BI”截击机(1941年)以及弹药人民委员部第3研究所设计的预装液体火箭发动机和冲压喷气发动机的”302″飞机(1942 年)因航程极短和维护复杂而无法列装。而由于无法指望在短期内研制出本国的涡喷发动机,苏联高层于1944年5月22日发布指令,决定采取“走捷径”的过渡方案:即在成熟的现役活塞式战斗机上加装液体火箭发动机和冲压喷气发动机作为辅助动力,以求在短时间内获得对抗敌方喷气机的速度优势。

1941年1月,航空工业人民委员阿·伊·沙胡林在给约·维·斯大林的信中报告称:“短时间使用喷气发动机能使飞机凭借最大速度在战斗中获得优势,从而追击或摆脱敌人。目前,喷气发动机的高油耗使得尚无法讨论将其直接应用于战斗机。发动机需要进一步完善,为此中央空气流体动力研究院正在组织一个专门小组来研究喷气发动机问题。此外,为开展喷气发动机及其应用的后续设计实验工作,计划在莫斯科近郊弗拉德基诺(Владыкино)车站附近的一座旧呢绒厂工业建筑内建立增压座舱和喷气发动机实验基地,该建筑目前由一家慢性残疾人之家占用。”

在活塞式飞机上安装空气喷气发动机方面,虽然雅科夫列夫设计局和苏霍伊设计局均有设计,但工作量最大的还是塞·阿·拉沃契金的战斗机。

研发历程

活塞-液体火箭发动机混合动力

1944年5月22日,国防委员会发布了第5946ss号决议,随后于5月30日,航空工业人民委员部发布了第371ss号命令。根据国防委员会的决议,计划于9月前建造并提交带有辅助液体火箭发动机RD-1的Yak-9、La-5和Su-6 2TK-3战斗机改进型进行飞行试验。在这些文件中,除了其他工作外,还要求第21设计局研发一种La-5FN的改装型,配备M-82FN或M-83发动机,以及由格鲁什科设计的RD-1单室液体火箭发动机。

La-5RD

首架试验机La-5RD 1号应于1944年9月交付试验,2号机于10月交付,3号机于1945年1月交付。在开启液体火箭发动机的情况下,预定时速应达到780 km/h,且在3分钟内爬升至5000 m高度。试验型La-5RD由第81厂利用高尔基市(即第21厂)的系列化部件建造。但由于第16厂未能按时制造出发动机,改进型飞机的试验开始日期被迫推迟。10月21日,第一架飞机被推上机场,但火箭发动机泵组的驱动装置无法提供所需的压力。发动机专家于11月18日前排除了故障,但随后关于La-5RD的工作便停止了,因为同日,另一架类似的基于La-7改装的飞机已完工,第81厂将有限的力量集中到了后者上。

La-7R


1944年秋,配备附加液体火箭发动机的试验型截击机La-7R-1


在La-7R飞机上安装液体火箭发动机

La-7R-1截击机由一架“45型”量产飞机改装而来,安装了一台由瓦·彼·格鲁什科(В.П. Глушко)领导的第16设计局研制的RD-1液体火箭发动机,该发动机采用电点火,配有由 ASh-82FN 主发动机驱动的泵式组分供应系统,台架推力为300kg。发动机安装在垂直尾翼下方,水平尾翼略微抬高。硝酸储罐(180 L)布置在中央翼段,而煤油储罐(90 L)则布置在右侧机翼中。它们的储量足以维持发动机运行3.5min,主燃油系统的容量被缩减,活塞发动机用汽油从340 kg缩小到 215 kg。飞机空重增加了近 100 千克,起飞质量从 3265 千克增至 3500 千克。武器装备为两门B-20机炮。测试过程中多次出现故障且其中数次故障原因始终无法查明。在最成功的第三次飞行中,靠 RD-1 获得的速度增量为 85 公85 km/h。试验进展并不顺利,新系统尚不成熟,但这并非主要障碍。最关键的问题是液体火箭发动机无法重复启动,且调节其推力极具风险——RD-1仅在额定工况下才能稳定工作。1945 年仅完成了 15 次飞行,其中只有 5 次开启了液体火箭发动机,之后飞机便需要维修。原因相当充分:首先,尽管动力装置使用了纯铝及其合金以及不锈钢等耐酸材料,但具有侵蚀性的硝酸一旦渗入某些组件和部件,仍会无情地将其腐蚀并导致报废。受此影响,工厂程序试验于1945年2月24日结束。并行进行的Yak-3和Su-6配备 RD-1 的试验也暴露了与拉沃契金飞机相同的问题:3 月 23 日,Su-6 在 5000 米高度开启 RD-1 时燃烧室发生爆炸,发动机脱离飞机,升降舵轻微受损。

第二架原型机 La-7R-2 在第 81 工厂制造,主要由第 51 系列的La-7 部件组装而成。与仅作为飞行试验平台的La-7R-1 不同,该机具有更好的空气动力学外形。1945 年,La-7R-2 开始飞行试验。3月1日,在 2700 m高度,发动机工作一分半钟后因燃烧室脉动被迫关闭。仪表显示速度增量为 80 km/h。3月10日,在2600 m高度,RD-1 提速约 95 km/h。3月27日,在6000 m高度尝试开启助推器未果,在3000 m高度再次尝试时燃烧室发生剧烈爆炸,舵面严重受损。飞机失去控制并发生横滚,座舱充斥着硝酸蒸汽,试飞员希亚诺夫费尽九牛二虎之力才将飞机降落,飞机的维修工作于4月14日结束。截至当时,La-7R-2已完成了19次飞行,空中启动6次,地面启动49次,其中15次启动出现故障,6 次是由于点火系统故障。


RD-1发动机爆炸后的La-7R-2

针对暴露出的电点火系统故障率高的问题,格鲁什科承诺在改型上的RD-1KhZ(Химическое Зажигание,即采用化学点火,使用 B23-75(合成橡胶中间体与汽油混合物)和硝酸作为启动组分)上予以解决。但RD-1KhZ也同样不可靠:在5月12日的地面试车中,发动机再次爆炸。这远非最后一次此类事故,每次事故都有人员受伤,但飞机本身暂且还算幸运。同日Pe-2的助推器在飞行中爆炸;两天后Yak-3 的引擎再次爆炸。在首批 4 台 RD-1KhZ 中,3 台发生了事故。

RD-1Khz发动机

7月25日,该机安装了新的RD-1KhZ发动机,配备专用启动/排放阀的新改进型引擎交付,实现了两种燃料组分的先后喷射,使启动变得平稳。这是格鲁什科根据事故调查结果进行改进后的型号。尽管火箭发动机的工作依然不可靠,La-7R-2还是在战后首届空中阅兵中亮相。在9月16日交付进行下一轮改进前完成了 14 次飞行,其中8次开启了火箭发动机。虽然 RD-1KhZ 仍故障 23 次,但因点火系统引起的仅剩 2 次。最终,La-7R 在6300 m高度达到了 795 km/h 的最高时速。但在此阶段不得不更换了四个燃烧室和两个泵组。此外,ASh-82FN活塞发动机机油系统的缺陷始终未能彻底消除。

此时,苏联决定将拉沃契金设计局从高尔基市整体迁往莫斯科第81工厂,飞机的试验进度因此放缓。虽然格鲁什科将RD-1KhZ发动机的寿命提高到了50分钟,但这已远远不够,且所获得的速度增量仍被认为不足。拉沃契金曾考虑使用三燃烧室的RD-3V发动机(该发动机于1945年夏季开始地面试验),但没有任何文件证明该机已建成。到试验结束时,La-7R本身已成为一种在技术上过时的机型。

几款La-7系列战斗机主要数据对比:

项目La-7UTI La-7La-7R
工厂编号45210203
发动机ASh-82FNASh-82FNASh-82F
功率 (马力):
起飞功率185018501850
第一临界高度 (米)1630 / 16501630 / 16501630 / 1650
第二临界高度 (米)1430 / 46501430 / 46501430 / 4650
助推器RD-1KhZ
推力 (公斤)300
起飞重量 (公斤)32323523
燃油重量 (公斤)545
最大速度 (公里/小时):
海平面552 / 592
高空 (米)652 / —657—747 / 3000
爬升至 5000 米时间 (分钟)5
实用升限 (米)11300
最大航程 (公里)820
起飞滑跑距离 (米)340
落地滑跑距离 (米)530
武器装备 (数量 × 口径, 毫米)2 × 202 × 20

备注: 所有机型翼展均为 9.8 米;机身长度 8.31 米(拉-7R 为 8.6 米);机翼面积 17.62 平方米。

“120R”

“120R”飞机上RD-1KhZ发动机的测试

第三架安装火箭助推器的飞机是实验型“120”号的改进型 —— “120R”。为此,飞机重新设计了机尾和垂尾,并将机身油箱改为硝酸罐。由于空气动力学设计更优,该机预期潜力巨大。武器方面,该机不再装备两门 NS-23 机炮,取而代之的是一门 NS-23 和一门 B-20。该机于 1945 年 7 月 2 日开始飞行试验。然而,因机油系统过热、设计局搬迁以及航空工业部的行政审批延迟,飞机在送回车间后直到1946 年 7 月 1 日才被签发飞行试验许可。期间仅进行了ASh-83 和 RD-1KhZ 的例行维护工作。在短时间热启动试车中其 RD-1KhZ 依然故障不断(21 次启动中故障 7 次)。仅在第一次飞行后,就不得不更换了燃烧室。新的燃烧室共进行了 23 次热启动,其中 5 次在空中完成。累计工作11分55秒后,新的燃烧室就在喷嘴带和喷管关键部位出现了裂纹。后续飞行试验也不尽人意。在整个飞行试验期间,“120R”共进行了 16 次飞行,其中 7 次开启了液体火箭发动机。1946年8月18日,在图希诺举行的航空节期间,达维多夫驾驶该机在低空进行了精彩展示,给在场的普通观众和国家领导人都留下了深刻印象。然而,成功也就止步于此——由于增加了两台发动机,飞机的飞行速度甚至慢于仅配备单台活塞发动机的“普通”战斗机。此外,火箭发动机依然是一个非常娇贵且危险的装置。

仅在一次飞行中成功测定了“120R”开启 RD-1KhZ 后的最大速度,在 2150 m高度的数据为:未开启火箭发动机时 622 km/h,开启后 725 km/h,即速度增量为 103 km/h。

到开始测试新型钢制燃烧室时,安装在“120R”上的 83001 号 ASh-83 发动机已接近寿命极限,且该型发动机已无进一步改进计划,长期暴露在氮气环境下的飞机机体也开始出现结构损坏。根据拉沃契金的指示,飞行试验正式停止。在“120R”进行地面和飞行试验期间,共试用了 5 个液体火箭发动机燃烧室,加速器共启动 63 次,其中 5 次在空中。燃烧室总工作时长为 28 分 19 秒。试验表明,配备 RD-1KhZ 的飞机操作极其困难,且需要研制专门的地面设备用于加压加注氮气和煤油。

“130”R

1946年春,拉沃契金设计局最后一架配备格鲁什科液体火箭发动机的飞机开始建造。该机在全金属结构的”130″号飞机基础上研制,代号为”130R”。按计划在 1946 年应制造两架此类飞机。在设计和建造”130R”时曾设想,如果试验获得圆满成功,这些加速器将用于装备量产型的La-9战斗机。在”130R”上,原”130″号机的四门NS-23机炮仅保留了两门,总备弹量为 180 发,其布置方案与”120″号战斗机相同。当第 301 工厂的车间已经完成飞机部件和机体的总装时,该课题被撤销,关于该机的所有工作被迫停止。

在两年的时间里,RD-1 和 RD-1KhZ 发动机始终未能调试达标。由于液体火箭发动机故障频发,飞机的全套飞行数据一直未能测定,且发动机的维护操作依然复杂得令人无法接受。硝酸对仪表以及方向舵和升降舵的蒙皮都产生了有害影响,其蒸汽甚至会渗入飞行员座舱。显然,正因如此,1946 年 10 月决定停止在飞机上加装格鲁什科系统液体发动机的工作。至于在活塞式飞机上安装由其他设计局研制的液体火箭发动机,1945 年初,曾计划在La-7上对杜什金设计的单燃烧室液体火箭发动机 RD-2M-3V 进行试验:要求在 1945 年 7 月 25 日前完成飞机方案的地面试验,并于 8 月 15 日前将装有机组的飞机交付飞行试验。然而,这些指示并未得到进一步执行,很可能是由于 RD-2M-3V 尚未研制成熟,该发动机直到 1947-1948 年才通过最终试验。

喷气发动机助推

在活塞式战斗机上安装空气喷气发动机的实验早在战前就开始了。技术基础源于设计师梅尔库洛夫自1939年起在I-15bis和I-153上进行的DM系列冲压助推器实验。1939年,在航空工业人民委员部技术委员会的一次会议上,设计师伊·阿·梅尔库洛夫(И А Меркулов)提出建议,利用冲压喷气发动机与飞机自身的螺旋桨动力装置组合使用,以提高其最大速度。这项工作得到了航空工业人民委员部第1厂厂长帕·阿·沃罗宁(П А Воронин,自1940年起任航空工业副人民委员)的支持。同年8月,梅尔库洛夫研制出了DM系列(дополнительный мотор,即辅助发动机)的第一台冲压发动机——直径240毫米的DM-1;同年12月,两台直径400毫米的DM-2被安装在I-15 bis战斗机上。在飞机自身时速为315公里时,助推器平均能提供15公里的速度增量。1940年9月,装有DM-2的I-153进行了飞行测试,开启冲压发动机后显示的平均速度增量为30公里/小时。不到一个月,装有改进型DM-4发动机的I-153开始测试。10月27日,该机在2000米高度获得了51公里/小时的速度增量。尽管实验证明PVRD油耗极高(DM-4耗油量高达20kg/min)且增速有限(尤其是对于机体强度差、极速低的双翼机而言),但在无法立即获得可靠涡喷发动机的紧迫形势下,这被视为提升飞机追击与摆脱能力的唯一可行手段。

除开对双翼机的改造,MD系列发动机后续分别在不同的螺旋桨平台上就行了搭载冲压发动机的设计与实验。1940年至1941年间,在博罗夫科夫和弗洛罗夫的试验型战斗机BoF-1(I-207 3号机)上进行了安装喷气发动机的工作。关于对Yak-1装载冲压发动机的工作一直未能得到进展,后续雅科夫列夫设计了安装有一台D-1A液体火箭发动机和两台DM-4S冲压发动机的Yak-7R战斗机,但未能实现,取而代之的是在Yak-7B上搭载两台DM-4S发动机并进行了飞行性能测试。后续设计的Yak-3RD则导向了悲剧性的事故。

挂载有DM-4S的Yak-7B

使用冲压发动机作为助推器与使用液体火箭发动机相比具有一系列优势:准备发动机飞行所需时间较短;助推器使用与主发动机相同的燃料;机上不带有硝酸等腐蚀性物质;能够在飞行中多次开启和关闭助推器;且挂架易于拆卸。除此之外,通过挂架链接的辅助发动机被证明在使用和机场维护方面非常简单。

LaGG-3 VRD-1

1942年8月,编号为31213173号机的安装了两台VRD-1冲压发动机的LaGG-3通过了飞行试验。该发动机提交了两个版本:标准型(进口直径140毫米,总长2150毫米,重量16公斤)和增强型(进口直径170毫米,总长1900毫米,重量16公斤)。两台发动机均悬挂在机翼两侧的第二翼肋附近。在试验中,于1500米高度获得的绝对最大速度增量为12-15公里/小时。发动机本身及其挂架整流罩具有较大的气动阻力,使最大速度降低了35-40公里/小时。试验表明,冲压喷气发动机还非常不完善,需要进一步改进调试。尽管VRD-1的燃烧过程尚未调试好,但获得的速度增量与计算值的偏差并不大。根据计算,装有M-105PF发动机的LaGG-3(31213173号机)在开启助推器后,标准型在4000米高度的最大速度增量应为23公里/小时,在1500米高度为17公里/小时;增强型则分别为49和40公里/小时。不过,增强型由于VNK-10泵的流量不足而未进行测试。

1942年8月,配备VRD-1喷气助推器的LaGG-3战斗机

根据飞行试验结果得出结论:“必须加强改善燃烧状态、高空启动、混合气比例自动调节以及设计更合理挂架形状的工作,以使喷气发动机与飞机更完美地结合。”

La-164 (La-126 PVRD)

La-164 (La-126 PVRD)

在设计出VRD-1冲压发动机后,邦达留克(H.H.Бондарюка)继续从事航空冲压发动机的研制工作并于1944年研制出PV-430(直径430毫米),其地面推力为170公斤力。1946年3月,在第301厂完成了拉沃契金安装两台此类发动机的”120″号试验机初步设计。然而随后选择了装有四门机炮的”126″号战斗机。La-126是La-7的进一步发展型。翼型采用中央空气流体动力研究院层流翼,结构节点中采用了镁合金铸件,武器配置为四门NS-23机炮(重量 152 千克,290 发炮弹总重 112 千克,弹药量略有减少);驾驶舱盖外形略有改变,飞机空重和起飞重量几乎没有变化。该机经过改装以安装两台额外的PV-430发动机,工厂代号定为”164″(La-126 PVRD)。工厂测试于1946年6月至9月进行。


La-164机翼下的PVRD-430

在机翼两侧第2号肋骨附近安装了四个易拆卸的助推器固定座,在机翼与发动机机体之间加装了金属整流罩,并在左翼PV-430上方安装了压力接收器。此外,还加固了水平安定面的固定座和升降舵的大梁。驾驶舱内布置了与助推器工作相关的设备。在左侧和最右侧的两门机炮及其弹药箱的位置,安装了冲压发动机系统的控制和供油装置。

1946年6月26日至9月4日期间,在第301厂的飞行试验站对“164”号机进行了联合工厂试验。试验目的是获取确定助推器工作效能和使用性能的初始数据。共进行了34次飞行,总飞行时长12.5小时。在其中的30次飞行中开启了冲压发动机,在空中的累计工作时间为46分钟。在助推器的全部110次启动中,有20次发生了点火失败,主要原因是点火系统和供油系统的故障。仅有一次是在这两个系统均正常的情况下发生的故障。对这些故障原因的分析表明,它们要么是由点火线圈烧毁引起,要么是由于启动喷嘴堵塞或节流阀调节失灵导致的不正常工作。

试验中获得的操作冲压发动机时的最大飞行速度在2340米高度为694公里/小时,在1235米高度为663公里/小时。速度增量分别为109和104公里/小时,这与计算数据吻合,表明发动机工作良好。然而,助推器具有较大的气动阻力,这导致了飞行特性的恶化。最终,相对于未装备助推器的飞机,在上述高度的速度增量仅为64公里/小时和62公里/小时。如果改进助推器挂架的气动性能并调试好燃油供应,在2000米高度10-15公里的航段上,“164”号机在完全进入稳定速度后的速度增量可达到75-80公里/小时,在5000米高度可达90-100公里/小时。

主试飞员阿·瓦·达维多夫认为,该机在起飞、爬升和水平飞行中的驾驶技术与普通的拉沃契金系列战斗机没有显著区别。唯一的例外是起飞,起飞过程持续时间略长,且需要更长的滑跑距离(大约增加100-125米)。

根据试验结果,建议在消除发现的缺陷后,将PV-430安装在载油量更大的“130”号飞机上,并在完成工厂试验后提交国家试验。

La-138

La-138

1947年2月,”138″ (La-138) 和 “138D” (La-138D) 飞机的工厂试验开始,这两款飞机是在量产型La-9的基础上加装了 PVRD-430而成的,两台额外的PV-430冲压发动机通过三个可调固定座安装在翼下。试验共完成了58次飞行,开启冲压发动机时的速度增量为 107—112 公里/小时。与未安装加速器、迎风阻力较小的拉-9相比,开启加速器几分钟内的速度增量总共只有约 60 公里/小时,而冲压发动机关闭时,在整个飞行过程中速度的降低几乎也是相同的数值。

La-138机翼下的PVRD-430

然而,在其中的48次飞行中,未能完全完成既定任务。其中19次是由于冲压发动机故障导致的,这些发动机仅在 3000 米以下高度才能可靠工作。起初,试验曾一度暂停以便对冲压发动机进行改进,但由于这一过程拖延过久,该研究课题最终被关停。

La-138在装备PVRD-430发动机的过程中

La-7 PuVRD(La-7 D-10)

战后,在弗·尼·切洛梅(В.Н. Челомей)的领导下,第51厂开始自主研发脉冲喷气发动机。1945年秋,根据航空工业人民委员部的命令,由第21厂和第51厂合作,对三架量产型La-7进行了改装,在机翼下方安装了两台PuVRD D-10脉冲喷气发动机,推力各 200 千克力。它们由主油箱提供汽油。首架飞机的改装工作于10月完成,但因天气恶劣,试验被推迟。1946年春,工作继续进行,甚至还做出决定,要在五一航空阅兵式上展示这些飞机。然而,由于各种“不协调”,带有脉冲喷气发动机的La-7首飞直到1946年夏末才进行。首席试飞员是从第51厂借调来的尼·瓦·加夫里洛夫(Н.В. Гаврилов)。试验结果证实了计算数据,甚至超出了预期。依靠脉冲喷气发动机的工作,La-7在3000米高度的飞行速度增加了119km/h,比计算值高出29km/h;在800米高度飞行时,主发动机节流至600毫米汞柱,速度增加了193km/h。然而,由于机体强度限制,开启助推器时飞机的极限速度被限制在630公里/小时,D-10并未在最佳推力状态下运行,因此未能获得开启这些发动机时La-7的全部速度增量。且该性能在当时也已被认为是不充分的。

在测试一年后,于1946年10月15日,根据检修通报,该机试验被终止,建议使用全金属的La-9进行进一步的试验。

同年,根据马·瓦·赫鲁尼切夫(М.В. Хруничев)的指示,将D-10安装在三架 UTI La-7上,并准备让它们参加五一阅兵。尽管飞机和发动机都通过了飞行测试,最终 UTI La-7 D-10还是未能参加阅兵。

笔者注:前面更不稳定的La-7R-2都参加阅兵了为什么不给他参加:(

La-7 PuVRD

La-9RD

为了配合La-9,在弗·尼·切洛梅的设计局,将D-10脉冲喷气发动机改进为D-13发动机。其外形更加完善,扩压器和阀箱的结构也得到了改善。高压输入D-13的燃料与ASh-82FN主发动机使用的燃料相同。1947年5月28日,第51厂接到任务,将这些发动机安装在12架量产型La-9战斗机上,准备参加1947年8月30日的图希诺空中阅兵。 1947年7月,D-13发动机通过了工厂台架试验。它们被安装在第21厂制造的量产型La-9上,为此第51厂加固了连接发动机悬挂梁的机翼翼肋,以及水平尾翼端板的连接点,安装了更坚固的发动机整流罩后部紧固带及其附加固定装置,并换装了新的升降舵配平片。考虑到为两台脉冲喷气发动机供油,La-9的燃油系统也进行了改造。拆除了两门机炮、全部弹药和防弹钢板,从而降低了飞行重量,为了使飞机重心前移,在减速器曲轴箱上固定了60公斤的配重。驾驶舱内安装了额外的仪表。

配备了额外的D-13喷气发动机的La-9RD

1947年8月,带有D-13发动机的La-9开始进行工厂试验,在此期间,主要注意力集中在脉冲喷气发动机上——即其启动的可靠性以及在所有飞行状态下的正常工作。在1947年8月30日的阅兵式上,这架飞机与另外12架配备D-13的La-9在约100米的高度飞越了图希诺机场上空。驾驶这些飞机的国家红旗空军科学研究所试飞员被授予了苏联勋章。

1947年11月,工厂试验中断,带有D-13的La-9被移交给国家红旗空军科学研究所,以进行专门的飞行试验,确定两台脉冲喷气发动机工作带来的水平飞行速度增量。

发动机的不完善以及确保飞机结构强度的必要性,再次导致了对开启脉冲喷气发动机时La-9的飞行速度和高度的限制。因此,最大水平飞行速度的测定是在发动机整流罩侧面舱门完全打开的情况下进行的,但这仅影响水平速度的绝对值,仍能确定助推器工作带来的速度增量。

从1947年11月21日到1948年1月13日,La-9进行了10次飞行,总飞行时长为4小时11分钟。每台D-13发动机各运行了27分钟。

专项飞行试验的结果远不能令人满意。虽然依靠D-13工作带来的飞机实际最大水平速度增量达到了127 km/h,但与没有脉冲喷气发动机的同一架La-9的最大速度相比,增量仅为70 km/h。由于安装了D-13,La-9的最大水平速度减少了42km/h,悬挂发动机的梁及其整流罩又“贡献”了15 km/h的阻力,也就是说总速度下降了约57 km/h。因此,获得的速度增量仅略大于配备冲压喷气发动机的飞机。这也是意料之中的事:毕竟在飞行马赫数达到0.4-0.5时,由于空气流量显著较小,脉冲喷气发动机的正面推力就开始逊色于冲压喷气发动机。

在噪音和振动方面,脉冲发动机超过了所有其他类型的喷气发动机。在马·萨·阿尔拉佐罗夫(М.С. Арлазоров)的《前线穿过设计局》一书中,引述了OKB-301的试飞员瓦·阿·克里维亚金(В.А. Кривякин)的回忆:“这是出奇吵闹的发动机。我一生中从未听过如此地狱般的噪音。在为阅兵做准备时,当装有脉冲喷气发动机的飞机飞越工厂上空时,仿佛世界末日降临了……”。12架轰鸣的La-9给图希诺阅兵的观众留下了不可磨灭的印象。

作为在飞行器上实战应用此类发动机的先驱,德国人也曾长期受困于振动对R-103(V-1)巡航导弹仪表的破坏,这经常导致仪表失效。实验飞机Me-328在1944年6月的首次飞行中,就因As-014脉冲喷气发动机工作引起的剧烈振动而解体。显著的振动和强烈的噪音加剧了飞行员的疲劳。与量产型La-9相比,带脉冲喷气发动机的La-9的驾驶操控性也略有恶化:起飞滑跑距离略微增加,为了达到使飞机转入爬升所需的必要速度,必须在近地表面保持更长时间的平飞;在进行垂直机动时,带有辅助脉冲喷气发动机的La-9掉速更快;水平机动则显得迟钝。在试验期间,两台D-13通常无法同时启动,并且经常发生其中一台自动熄火的情况。在最大水平速度增量较小且油耗极大的情况下,上述缺点使人得出结论:在量产型La-9战斗机上使用D-13是不合理的。

后记

La-7R-2与La-7 D-10的对比

在活塞式飞机上安装液体火箭发动机、冲压喷气发动机和脉冲空气喷气发动机作为助推器的实验表明,这些辅助喷气发动机无法将战斗机的速度提升至符合航空新时代要求的值。在La-7 和La-9 战斗机上安装冲压和脉冲发动机显著增加了它们的迎风阻力,起飞质量也有所增加。这导致在助推器不工作的情况下,最大速度有所降低,且机动性较原始版本变差。在大多数情况下,助推器仅仅变成了额外的麻烦来源,其带来的问题远远超过了最大飞行速度那一点短暂微小的提升。1947 年进行的试验仅对研究冲压发动机有益。这在实践中没有应用价值。唯一的出路是研制配备涡轮喷气发动机的飞机。

虽然这一技术方向在航空领域最终被证明没有前途,但它为弹道导弹、防空导弹以及最终的航天火箭的发展提供了强有力的推动。几年后,拉沃契金设计局彻底转向这一领域,成为苏联火箭制造领域的领先者之一。

资料来源

В.Б. Шавров, “История конструкций самолетов в СССР,1938-1950гг.”;

Детище триумвирата (Истребитель ЛаГГ-3), Авиация и Время, 2019, 01;

ВЕЛИКОЛЕПНАЯ СЕМЕРКА, Самолеты мира, 1995, 02;

Вершина. Истребитель Лa-7, Авиация и Время, 2012, 04;

ПОРШНЕВЫЕ ИСТРЕБИТЕЛИ С.А. ЛАВОЧКИНА С РЕАКТИВНЫМИ УСКОРИТЕЛЯМИ, Самолеты мира, 1997, 03-04;

Fighter A to Z, Air International, 1984, 02.

1 条评论

  1. lemir3说道:

    为什么有装ash82f的拉7啊

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