Koroljov RP-318-1 (RP-218-1)

Typ:  experimentální motorizovaná modifikace rekordního bezmotorového kluzáku typu Koroljov SK-9

Určení:  ověření použitelnosti kapalinového raketového motoru k pohonu pilotovaných letounů a získání provozních zkušeností s tímto typem techniky

Odlišnosti od letounu typu SK-9:

- instalace hermeticky uzavřených hliníkových „van“ s jednou 20 l nádrží raketového paliva v podobě kerosinu a dvěma 20 l nádržemi oxidačního činidla v podobě koncentrované kyseliny dusičné na pozici zadního kokpitu (přední kokpit zůstal zachován). Zatímco nádrž raketového paliva se nachází přímo za sedadlem pilota, nádrže oxidačního činidla raketového paliva jsou umístěny mezi nosníky střední části křídla. Zmíněné hliníkové „vany“ přitom chrání dřevěný drak před negativními účinky paliva a oxidačního činidla.

- instalace systému pro dopravu paliva a oxidačního činidla do spalovací komory raketového motoru, který využívá stlačený dusík. Zmíněný dusík je skladován uvnitř dvou ocelových tlakových lahví, které jsou instalovány mezi nosníky střední části křídla.

- instalace raketového motoru typu RDA-1-150 (původně ORM-65) v zadní části trupu, pod modifikovaným směrovým kormidlem se „seříznutou“ (o 70 mm) spodní částí. Zmíněný motor je uchycen k rámu svařenému z ocelových trubek, který je přišroubován k poslednímu žebru trupu, a s nádržemi s palivem a oxidačním činidlem je propojen duralovými trubkami. Směrové kormidlo přitom před účinky horkých výstupních plynů raketového motoru chrání štít ze žáruvzdorného materiálu.

- instalace ovládacích prvků raketového motoru v zachovaném předním kokpitu

- instalace akumulátorové baterie ve špici trupu

Historie:  Jedním z nejvýznamnějších průkopníků raketového létání v SSSR byl stal S.P. Koroljov. Svou kariéru na poli raketoplánů tento nadějný konstruktér odstartoval v Moskevské Skupině pro studium reaktivního pohybu (MosGIRD), která byla zřízena dne 18. července 1931 při organizaci OSOAVIACHIM (Společnost pro podporu obrany, letecké a chemické výroby) a sdružovala nadšence do raketové techniky. Koroljov zde zpočátku vedl brigádu č.4, která se zabývala stavbou experimentálních létajících aparátů poháněných raketovými motory navrženými brigádou č.1 F.A. Candery. Později, dne 1. května 1932, byl však jmenován na post předsedy celého MosGIRDu. Všichni členové MosGIRDu pracovali zadarmo ve svém volném čase. Prvním produktem brigády č.1 se stal raketový motor na KPL typu OR-1. Zmíněný motor byl postaven v roce 1930 a využíval benzín jako palivo a vzduch jako okysličovadlo. Jeho tah činil 5 kp. K testům na pilotovaném letounu byla ale určena až následující konstrukce raketového motoru na KPL. Konkrétně se jednalo o motor typu OR-2 s projektovaným tahem 50 kp. Zmíněný motor původně využíval benzín jako palivo a zkapalněný kyslík jako okysličovadlo. Později byl ale přepracován, aby mohl spalovat ethanol. Koroljov původně zvažoval zmíněným motorem vybavit dvoumístný hornoplošník typu SK-4 vlastní konstrukce. Od tohoto záměru ale velmi brzy opustil. Zástavba zmíněného motoru do zádě trupu letounu typu SK-4 by totiž vedla k výraznému posunu těžiště tohoto stroje směrem dozadu. Následně se proto do středu Koroljovovi pozornosti dostal bezmotorový kluzák typu BIČ-8 z dílny B.I. Čeranovského, a to ne náhodou. Zmíněný stroj byl totiž koncipován jako bezocasé křídlo. Díky tomu by zástavba raketového motoru typu OR-2 do draku zmíněného stroje měla jen minimální vliv na pozici těžiště. B.I. Čeranovský ale speciálně pro testování raketového motoru typu OR-2 navrhl a postavil nový obdobně koncipovaný kluzák, který vešel ve známost jako BIČ-11. Zmíněný stroj měl po zástavbě raketového motoru typu OR-2 nést označení RP-1 a dle předběžných výpočtů měl mít max. rychlost 140 km/h a přistávací rychlost 54 km/h. Motorizovaného letu měl být přitom schopen po dobu 7 min. Protože testy raketového motoru typu OR-2 sužovaly problémy, z plánované zástavby zmíněného motoru do zádě kluzáku typu BIČ-11 nakonec sešlo. Vývoj raketoplánu typu RP-1 tedy nakonec neopustil projektové stádium. V roce 1933, na základě výnosu ze dne 21. září toho samého roku, byl na bázi organizací MosGIRD a GDL (laboratoř dynamiky plynů) zřízen institut RNII (Reaktivní vědecko-výzkumný institut). S.P. Koroljov zde zpočátku, do ledna roku 1934, zastával post zástupce vedoucího. V roce 1935 byl jmenován na post vedoucího oddělení létajících raketových aparátů. V RNII se Koroljov zabýval zejména vývojem raket. Kromě toho zde v roce 1936 zpracoval, spolu s E.S. Ščetinkovem, projekt experimentálního dvoumístného výškového raketoplánu typu RP-218 (SK-10). Zmíněný stroj měl mít vřetenovitý trup, přímé dolnoplošně uspořádané křídlo s lichoběžníkovým půdorysem (a plochou 7,20 m²), klasicky koncipované lichoběžníkové ocasní plochy a tříbodový podvozek ostruhového typu. Oba dva členové posádky letounu typu RP-218, pilot a zkušební technik, měly sedět zády k sobě uvnitř přetlakové kabiny, která měla být instalována v přední části trupu a měla být opatřena „plechovým“ překrytem s malými okénky. Pohon tohoto stroje měla obstarávat trojice raketových motorů na KPL typu ORM-65 z dílny V.P. Gluška s celkovým tahem 900 kp. Instalace dělené válcovité nádrže na palivo a okysličovadlo se měla nacházet přímo za pilotní kabinou. Vzletová hmotnost raketoplánu typu RP-218 měla činit 1 600 kg. Dle předběžných výpočtů měl tento stroj dosahovat rychlosti 850 km/h. Při vzletu ze země měl být raketoplán typu RP-218 schopen vystoupat na výšku 9 000 km ve dvoumístné konfiguraci, resp. 20 000 m v jednomístné konfiguraci. Po předchozím odpoutání od čtyřmotorového bombardovacího letounu typu Tupolev TB-3 ve výšce 8 000 m měl však být schopen dosáhnout výšky 25 000 m ve dvoumístné konfiguraci, resp. 37 000 m v jednomístné konfiguraci. Takové výkony přitom tehdy zdaleka neměl žádný letoun na světě. Úvodní projekt raketového letounu typu RP-218 byl vedení RNII představen dne 2. února 1936. Protože konstrukce raketového letounu typu RP-218 sebou přinášela mnoho nového a neznámého, Koroljov se rozhodl nejprve kapalinovým raketovým motorem vybavit dvoumístný rekordní bezmotorový kluzák typu SK-9 vlastní konstrukce. Tento záměr byl přitom vedením RNII schválen dne 16. června toho samého roku. Posláním takto modifikovaného jediného prototypu kluzáku typu SK-9, který byl postaven v roce 1935, se stalo ověření použitelnosti kapalinového raketového motoru k pohonu pilotovaných letounů a získání provozních zkušeností s tímto typem techniky. Volba kluzáku typu SK-9 coby základu vzdušné raketové laboratoře ze strany Koroljova přitom nepadla náhodou. Pro zmíněný stroj totiž hovořilo nejen křídlo s vysokým plošným zatížením a vysoká provozní bezpečnost, ale též skutečnost, že jeho trup kromě dvoumístné pilotní kabiny ukrýval též tři zavazadlové úložné prostory. Přestavba kluzáku typu SK-9 na experimentální raketoplán přitom spočívala v zástavbě nádrží na raketové palivo a okysličovadlo raketového paliva do prostoru zadního kokpitu a jednoho raketového motoru typu ORM-65 do zádě trupu. Takto modifikovaný jediný prototyp kluzáku typu SK-9 byl zpočátku znám jako RP-218-1. Krátce nato, v roce 1938, bylo ale označení tohoto stroje změněno na RP-318-1. Důvodem volby motoru typu ORM-65 byla skutečnost, že se jednalo o nejvíce pokročilý kapalinový raketový motor sovětské konstrukce té doby. Motor typu ORM-65 podával tah 175 kp a využíval kerosin jako palivo a kyselinu dusičnou jako okysličovadlo. Dodávky obou zmíněných komponent z nádrží do spalovací komory byly prováděny vytlačováním stlačeným dusíkem, tedy bez použití čerpadel. Zmíněný pohonný systém byl ale velmi nebezpečný. Pokud by se totiž náhodně smísilo palivo s okysličovadlem v důsledku nějaké netěsnosti nebo porušení palivového systému, došlo by k výbuchu. Kromě toho hrozilo vznícení dřevěného draku při kontaktu s kyselinou. Aby toho nebylo málo, tak kyselina dusičná má navíc silně korozivní a žíravý účinek, přičemž její výpary jsou velmi dráždivé. Z tohoto důvodu byly nádrže na palivo a okysličovadlo umístěny v hermeticky utěsněných hliníkových „vanách“. Cyklus pozemních zkoušek motor typu ORM-65 absolvoval v roce 1936. Jejich součástí se stalo celkem 50 zážehů. Celková doba chodu přesahovala 30 min. Přestavba jediného prototypu kluzáku typu SK-9 na experimentální raketoplán typu RP-318-1 byla završena dnem 1. září 1937. První zážeh pohonné jednotky zmíněného stroje v podobě raketového motoru typu ORM-65 byl uskutečněn dne 16. prosince toho samého roku. Mezi 17. prosincem 1937 a 15. dubnem 1938 bylo provedeno dalších 29 „pozemních“ zážehů motoru raketoplánu typu RP-318-1. První let tohoto stroje byl naplánován na léto roku 1938. Tomu ale zabránila vlna zatýkání v rámci tzv. Stalinových čistek. Těmto politickým persekucím, které měly vytvořit atmosféru strachu a upevnit Stalinovu absolutistickou moc, tehdy neunikla ani celá řada tehdejších představitelů sovětského průmyslu, leteckého nevyjímaje. Jakýkoliv neúspěch ve zkušebním programu nějakého prototypu nového letounu nebo pouhá pomluva mohla v této temné době vést k okamžitému ukončení kariéry, zatčení nebo dokonce popravě do té doby velmi úspěšného leteckého konstruktéra. Nejprve, v průběhu roku 1937, si sovětská tajná služba NKVD přišla pro vedoucího institutu RNII I.T. Klejmenova a technického náměstka institutu RNII G.E. Langemaka. V březnu roku 1938 potkal shodný osud i konstruktéra raketových motorů V.P. Gluška. Krátce nato, dne 27. června toho samého roku, skončil v poutech i S.P. Koroljov. Koroljov konkrétně dostal trest odnětí svobody na 10 let a znárodnění osobního majetku, a to za členství v antisovětské ilegální kontrarevoluční organizaci a záškodnickou činnost v oblasti vývoje raketové techniky. Protože po zmíněné vlně zatýkání institut RNII přišel o personál, který by byl schopen provést letové zkoušky raketoplánu typu RP-318-1, následně byly další práce na tomto stroji byly přesunuty do Oddělení speciálních konstrukcí (OSK) závodu č.1 (Aviachina), a to ne náhodou. OSK závodu č.1 bylo totiž vedeno A.J. Ščerbakovem, který se zabýval návrhem přetlakové kabiny pro raketový letoun typu RP-218. Zde jediný prototyp raketoplánu typu RP-318-1 nejprve, mezi listopadem a prosincem roku 1938, prošel úpravami. Zmíněný stroj tehdy konkrétně obdržel novou přistávací lyži, odpružení ostruhy a nový potah v oblasti nad nádržemi raketového paliva a okysličovadla. Kromě toho byla opravena zadní část trupu, která byla poškozena od průniků kyseliny dusičné, a v neposlední řadě též kontrola ovládacích prvků raketového motoru v pilotní kabině. Tomu následovaly tři bezmotorové zkušební lety, jeden bez paliva, jeden se zaplněnými palivovými nádržemi na 50 % a jeden se zaplněnými palivovými nádržemi na 100 %. Součástí posledně uvedeného letu bylo vypuštění palivových nádrží ve vzduchu. Posláním těchto tří letů se stalo osvojení pilotáže raketoplánu typu RP-318-1. Protože tento stroj měl i po všech zmíněných úpravách dobrou stabilitu a ovladatelnost, následně byl předán oddělení L.S. Duškina, konstruktéra raketových motorů, k dalším úpravám. Na základě rozboru výsledků pozemních zkoušek raketového motoru typu ORM-65 na letounu typu RP-318-1 padlo rozhodnutí, aby byly provedeny opakovací pozemní zkoušky této pohonné jednotky. Motor typu ORM-65 byl totiž původně určen k pohonu raket a nikoliv pilotovaných letounů, a tak panovaly obavy z nedostatečné provozní spolehlivosti a bezpečnosti této pohonné jednotky. Zmíněný záměr ale nemálo zkomplikovala skutečnost, že byl motor typu ORM-65 tehdy k dispozici v počtu pouhých tří exemplářů, přičemž dva z nich byly vyhrazeny pro testování okřídlené rakety typu „212“. Výsledky opakovacích zkoušek motoru typu ORM-65, které byly realizovány na speciálním testovacím stendu, byly následně zužitkovány při návrhu odvozeného pokročilejšího kapalinového raketového motoru typu RDA-1-150. Zmíněný motor měl max. tah 150 kp a min. tah 50 kp a byl schopen pracovat po dobu 110 sec při chodu na max. tah, resp. 200 sec při chodu na min. tah. Záměna motoru typu ORM-65 motorem typu RDA-1-150 se obešla bez větších zásahů do konstrukce draku raketoplánu typu RP-318-1. Pozemní zkoušky motoru typu RDA-1-150 jako pohonné jednotky raketoplánu typu RP-318-1 byly realizovány mezi únorem a říjnem roku 1939. Jejich součástí se stalo přes 100 zážehů. Přitom se podařilo vyladit způsob zapínání i vypínání zmíněné pohonné jednotky přímo z kokpitu, zlepšit její provozní spolehlivost a nabýt řadu zkušeností s provozem této techniky. Letovými zkouškami raketoplán typu RP-318-1 prošel na letišti konstrukční kanceláře KB-29 Podlipky, nacházejícího se nedaleko Moskvy. Sem byl přitom tento stroj přepraven v listopadu roku 1939. Letové zkoušky raketoplánu typu RP-318-1 byly zahájeny v únoru roku 1940, po důkladné inspekci draku a palubních systémů. V průběhu letových zkoušek byl tento stroj do vzduchu dopravován v závěsu za průzkumným dvouplošníkem typu Polikarpov R-5. Po ukončení zkušebního letu přistával klouzavým letem jako bezmotorový kluzák. Z bezpečnostních důvodů bylo ale s ním zakázáno překračovat rychlost 150 km/h. První let raketoplán typu RP-318-1 absolvoval s prázdnými palivovými nádržemi. Po zmíněném letu bylo do špice trupu tohoto stroje instalováno 10 kg závaží, za účelem zlepšení stability. Ke svému druhému, resp. třetímu, letu se raketoplán typu RP-318-1 vydal s palivovými nádržemi naplněnými na 50 %, resp. na 100 %. Součástí zmíněných letů se staly též krátké zkušební zážehy raketového motoru. První motorizovaný let raketoplán typu RP-318-1 vykonal dne 28. února 1940. Při zmíněném letu se tento stroj od vlečného letounu typu R-5 uvolnil ve výšce 2 800 m při rychlosti 80 km/h. V jeho nádržích se tehdy nacházelo 10 kg paliva a 40 kg okysličovadla. První let raketoplánu typu RP-318-1 bylo možné považovat za úspěšný. Po zažehnutí motoru rychlost tohoto stroje vzrostla během pouhých 5-ti až 6-ti sec z 80-ti km/h na 140 km/h. Motor raketoplánu typu RP-318-1 tehdy běžel po dobu 110 sec. Za tuto dobu vystoupal z výšky 2 600 m na výšku 2 900 m. Rychlost stoupání přitom činila 3 m/s. Zmíněný stroj měl dobrou stabilitu a ovladatelnost i při motorizovaném letu. Zážeh raketového motoru neměl na řízení žádný vliv. Rychlost po zážehu motoru raketoplán typu RP-318-1 nabíral plynule. Hluk od pracujícího raketového motoru v kokpitu nejenže nebyl obtěžující, ale dokonce byl ještě menší, než při pozemních zkouškách. Pilotáž raketoplánu typu RP-318-1 při akceleraci byla příjemnější než pilotáž letounu s pístovým pohonem běžícím na max. výkon. Typ RP-318-1 se tak stal historicky vůbec prvním zalétaným letounem s raketovým pohonem sovětské konstrukce. Prvním zalétaným raketoplánem na světě byl však německý typ Heinkel He176. Ten přitom poprvé vzlétl již dne 20. června 1939. Dne 10. a 19. března roku 1940 jediný prototyp raketoplánu typu RP-318-1 vykonal ještě dva motorizované lety. Oba zmíněné lety se obešly bez problémů. V jejich průběhu byl raketoplán typu RP-318-1 filmován ze zadního kokpitu vlečného a doprovodného letounu typu R-5. Poté další zkoušky pozastavilo jarní tání. Následkem toho se totiž rozbahnila nejen VPD letiště Podlipky, ale i přístupové cesty. Ty se tak staly nesjízdnými, což sebou přineslo problémy s dodávkami okysličovadla raketového paliva. Tehdejší plány počítaly s tím, že bude raketoplán typu RP-318-1 opatřen silnějším motorem typu RDA-1-300 s max. tahem 300 kp a že s ním bude vzlétat přímo ze země za využití odhazovatelného vozíku. Tyto plány ale nakonec nebyly realizovány. Důvodem toho byla vytíženost sovětského raketového průmyslu s vývojem a testováním raket řady RDD a RAS a vývojem 1 100 kp raketového motoru typu RDA-1-1100 pro raketový stíhací letoun typu BI, na kterém pracoval A.J. Bereznjak s A.M. Isaevem v OKB V.F. Bolchovitinova. Na podzim roku 1940 byl jediný prototyp raketoplánu typu RP-318-1 odvezen zpět do Moskvy, kde byl rozebrán. Krátce nato, v srpnu roku 1941, podlehl náletu Luftwaffe. Vývoj výškového raketového letounu typu RP-218 pak nepřekročil ani projektové stádium. Byla postavena pouze zmenšená maketa tohoto stroje pro testování v aerodynamickém tunelu a některé komponenty prvního prototypu.

Verze:  žádné

Vyrobeno:  jeden prototyp (vznikl konverzí jediného prototypu bezmotorového kluzáku typu SK-9)

Uživatelé:  žádní

Posádka:    jeden pilot

Pohon:       jeden raketový motor typu Duškin RDA-1-150 s max. tahem 150 kp

Výzbroj:     žádná