Kostikov 302 a 302P

Typ:  výškový přepadový stíhací letoun uzpůsobený pro činnost pouze za dne a za dobrých meteorologických podmínek

Určení:  ničení vzdušných cílů (bombardovací letouny protivníka) v rámci protivzdušné obrany

Historie:  Na jaře roku 1940 se dva pracovníci KB-293 V.F. Bolchovitinova, A.J. Bereznjak a A.M. Isaev, z vlastní iniciativy pustili do prací na projektu prvního tuzemského stíhacího letounu s reaktivním pohonem. Zmíněný stroj vešel ve známost jako BI a již od počátku počítal s raketovým pohonem na KPL. Volba na právě tento typ pohonu přitom nepadla náhodou. Raketový motor na KPL totiž ze všech druhů leteckých pohonných jednotek měl a stále má bezkonkurenčně nejlepší poměr tahu a hmotnosti. Díky tomu měl být letounu typu BI schopen zajistit až dvojnásobnou rychlost a až desetinásobnou stoupavost v porovnání s nejvýkonnějšími bojovými letouny s pístovým pohonem té doby. Cenou za to ale byla velmi malá vytrvalost (řádově několik minut). Raketový motor na KPL totiž má značnou spotřebu paliva. Z tohoto důvodu měl stíhací letoun typu BI sloužit k přepadům letounů protivníka v rámci PVO průmyslových a vojenských objektů nacházejících se ve visuálním kontaktu. Zmíněný stroj měl nejprve využít tahu své pohonné jednotky k rychlému přepadu nepřátelského letounu. Po spotřebování veškerého paliva měl přistávat klouzavým letem na domovském letišti jako bezmotorový kluzák. Schopnost klouzavého bezmotorového letu mu přitom měl umožnit razantní pokles hmotnosti po spotřebování veškerého paliva a střeliva. Raketový stíhací letoun typu BI se velmi brzy dostal do středu pozornosti vedoucího institutu RNII (Reaktivní vědecko-výzkumný institut) A.G. Kostikova. Kostikov si hned všiml hlavního nedostatku tohoto stroje v podobě velmi malé vytrvalosti. Zásoby paliva letounu typu BI totiž postačovala jen na jednu zteč s nepřátelským bombardovacím letounem. Pokud by tedy nepřátelský bombardér nesestřelil napoprvé, neměl by již možnost útok opakovat. V hlavě Kostikova se proto zrodila myšlenka reaktivního stíhacího letounu s pohonným systémem sestávajícím se z raketového motoru na KPL a dvou motorů náporových. Náporové motory totiž mají velmi malou spotřebu paliva. Naproti tomu pracují jen při určité dopředné rychlosti. Náporové motory totiž nemají kompresor. K stlačení vzduchu před vstupem do spalovací komory (kde se vzduch mísí s palivem) u tohoto typu motoru dochází náporem uvnitř přívodní trubice se zmenšujícím se průměrem. Z tohoto důvodu letoun, který by byl opatřen pouze náporovými motory, by nebyl schopen samostatného vzletu. Stíhací letoun s kombinovaným raketo-náporovým pohonem měl dle představ Kostikova využívat kapalinový raketový motor pouze k urychlení na operační rychlost a rychlému výstupu na operační výšku. Poté měly poslání pohonných jednotek převzít motory náporové. Přistávat měl takový letoun, stejně jako letoun typu BI, klouzavým letem jako bezmotorový kluzák. Práce na projektu takto koncipovaného přepadového stíhacího letounu se v institutu RNII rozeběhly již v polovině roku 1940. Zmíněný stroj obdržel označení „302“ a byl vyvíjen konstrukčním týmem M.K. Tichonravova, pod vedením A.G. Kostikova. Letoun typu „302“ byl prvním vyvíjeným reaktivním stíhacím letounem na světě s kombinovaným pohonem a počítal s jedním 1 400 kp raketovým motorem na KPL typu RD-1400 z dílny L.S. Duškina, který využíval kerosin jako palivo a kyselinu dusičnou jako oxidační činidlo, a dvojicí náporových motorů z dílny V.S. Zujeva. Ty měly spalovat letecký benzín a měly začít pracovat po dosažení výšky okolo 50-ti m a rychlosti nejméně 260 km/h. Svým celkovým uspořádáním se letounu typu „302“ nápadně podobal letounu typu BI. Jednalo se tedy o jednomístný celodřevěný dolnoplošník s vřetenovitým trupem, přímým křídlem s lichoběžníkovým půdorysem, klasicky koncipovanými lichoběžníkovými ocasními plochami a zatahovatelným tříbodovým kolovým podvozkem ostruhového typu. V porovnání s typem BI byl ale větší a téměř jednou tak těžký. Hlavní zbraní letounu typu „302“ se měla stát čtveřice 20 mm kanónů typu ŠVAK s celkovou zásobou 400 nábojů. Pod křídlo tohoto stroje mělo být navíc možné zavěsit neřízené rakety typu RS-82 ráže 82 mm či RS-132 ráže 132 mm nebo dvě 125 kg pumy. Dle předběžných výpočtů měl letoun typu „302“ mít max. rychlost 900 km/h a operační dostup 9 000 m. Na tuto výšku měl být schopen vystoupat za 2 minuty. Úvodní projekt letounu typu „302“ byl technickou komisí institutu RNII přezkoumán a schválen dne 5. února 1941. Práce na detailním designu tohoto stroje ale krátce nato pozastavila nečekaná německá invaze do SSSR, která byla zahájena dne 22. června toho samého roku. Den nato byl totiž experimentální závod institutu RNII prověřen produkcí raket typu BM-13 Kaťuša, což vytížilo jeho veškeré kapacity. Rychlý postup německých vojsk k Moskvě si navíc již v říjnu roku 1941 vyžádal celý institut RNII přesunout k Sverdlovsku. Zde byly práce na projektu letounu typu „302“ obnoveny. Po evakuaci institutu RNII za Ural na projektu zmíněného stroje zpočátku pracovala jen malá skupina nadšenců, a to ještě ve svém volném čase, zejména pak v noci. V lednu roku 1942 byl projekt letounu typu „302“ prezentován komisi Vojenské letecké akademie N.J. Žukovského. Poté byl zaslán do institutu CAGI (Centrální institut aero- a hydrodynamiky). Následně, na základě výnosu ze dne 15. července 1942, byl institut RNII transformován v NII-3 (vědecko-výzkumný institut č.3). Na post šéfkonstruktéra NII-3 a ředitele přidruženého experimentálního závodu (č.55) byl přitom jmenován A.G. Kostikov. Krátce nato, mezi 17. a 18. červencem toho samého roku byl projekt letounu typu „302“ přezkoumán a schválen komisí NKAP (Národní komisariát leteckého průmyslu). Oficiálně byl vývoj tohoto stroje posvěcen výnosem ze dne 26. července toho samého roku. Termín odevzdání prototypu letounu typu „302“ ke zkouškám byl stanoven na březen roku 1943. Ve druhé polovině roku 1942 Kostikov s projektem letounu typu „302“ obeznámil též tehdejšího Lidového komisaře pro Obranu K.J. Vorošilova. Ten samý den pokročilý vývojový projekt tohoto stroje schválil osobně J.V. Stalin. Na počátku roku 1943 byla při institutu NII-3 zřízena konstrukční kancelář OKB-55. Zmíněné konstrukční kanceláři byl přidělen experimentální závod č.55 a do její čela byl jmenován M.R. Bisnovat. Zde byla nejprve postavena dřevěná 1:1 maketa letounu typu „302“. Zmíněná maketa byla dokončena v polovině ledna roku 1943 a následně prezentována představitelům NKAP. Krátce nato byla zahájena stavba dvou prototypů. Stavba draků prototypů letounu typu „302“ probíhala bez větších problémů, neboť dřevěná konstrukce tohoto stroje byla podřízena nízkým nárokům na výrobu. Na jaře roku 1943 ale vyšlo najevo, že plánované náporové motory, na kterých pracoval konstrukční tým V.S. Zujeva, nebudou k dispozici v termínu. Zmíněný motor totiž tehdy existoval pouze ve zkušebním modelu, který byl postaven v poloviční velikosti. Tento zkušební model navíc ani neměl za sebou celý cyklus zkoušek. Kromě toho bylo stále více než zřejmé, že se stavba použitelného náporového motoru neobejde bez dalších teoretických výzkumů a praktických experimentů, které si žádají svůj čas. Vnitřní aerodynamika náporového motoru zkrátka sebou přinášela příliš mnoho nového a neznámého. Do problémů se ale dostal též vývoj urychlovacího kapalinového raketového motoru typu RD-1400 z dílny L.S. Duškina. Zmíněný motor totiž při pozemních zkouškách nepodával vypočtený tah. V této souvislosti byla krátce zvažována instalace motokompresorových proudových motorů pod křídlem. Zmíněné motory měly být opatřeny axiálnímu kompresory, které měly být roztáčeny jedním hvězdicovým motorem typu M-11 z dílny A.D. Švecova, instalovaným uvnitř trupu. Protože bylo toto řešení shledáno jako příliš komplikované, nakonec padlo rozhodnutí, že bude letoun typu „302“ pohánět výlučně kapalinový raketový motor. Volba konkrétně padla na 1 100 kp motor typu D1A-1100 z dílny L.S. Duškina, a to ne náhodou. Zmíněný motor totiž již poháněl prototyp raketového stíhacího letounu typu BI. Tato změna v pohonném systému si ale vyžádala zredukovat rozpětí křídla z 11,10 m na 9,55 m. Naproti tomu obě dvě 180 l nádrže paliva pro náporové motory, které byly vestavěny do střední části křídla, bylo nyní možné využít pro palivo raketové. Díky tomu zásoba raketového paliva vzrostla na 505 kg. Zásoba oxidačního nyní činila 1 230 kg. Takto modifikovaný letoun typu „302“ vešel ve známost jako „302P“ a dle předběžných výpočtů měl mít rychlost 800 km/h, dostup 8 000 m a vytrvalost na operační výšce 20 min. Vývoj zmíněného modelu probíhal pod vedením M.R. Bisnovata. Technické dokumentace k letounu typu „302P“ byly zpracovány v červenci roku 1943 a vedoucím institutu NII-3 A.G. Kostikovem schváleny dne 15. září toho samého roku. První prototyp letounu typu „302P“ byl letovému zkušebnímu institutu LII předán v srpnu roku 1943. Zmíněný stroj postrádal instalaci výzbroje i raketového motoru. Motor typu D1A-1100 totiž tehdy stále ještě nebyl dostupný. Z tohoto důvodu padlo rozhodnutí, aby byl první prototyp letounu typu „302P“ nejprve odzkoušen jako bezmotorový kluzák. V této souvislosti byla tryska raketového motoru tohoto stroje opatřena ogiválním aerodynamickým krytem. Prvních 12 bezmotorových letů první prototyp letounu typu „302P“ vykonal v říjnu roku 1943. K prvnímu z nich se přitom vydal dne 4. října (dle jiných zdrojů. 9. října). Posláním zmíněných letů se stalo prověření letových charakteristik tohoto stroje při nízkých rychlostech a při přistání. Roli vlečného letounu přitom zastával dvoumotorový frontový bombardér typu Tupolev SB (ANT-40). Letové zkoušky prvního prototypu letounu typu „302P“ se neobešly bez problémů. Při rychlostech vyšších než 200 km/h totiž let tohoto stroje sužovaly vibrace. Protože zmíněné vibrace nevymizely ani pro vnesení změn do profilu ocasní části trupu a vyvážení směrovky, následně byl druhý prototyp letounu typu „302P“ odeslán do institutu CAGI, aby zde prošel zkouškami v aerodynamickém tunelu typu T-104. Z výsledků zmíněných měření vyplynulo, že tento stroj má nebývale vysoký poměr vztlaku a odporu. Následně byly do konstrukce letounu typu „302P“ vneseny změny. Tomu následovaly další bezmotorové lety. Tentokrát byl první prototyp tohoto stroje do vzduchu dopravován nejen letounem typu SB, ale i (dle některých zdrojů) letouny typu Tupolev Tu-2 (Bat) a North American B-25 Mitchell (Bank). V průběhu celého zkušebního programu první prototyp letounu typu „302P“ vykonal několik desítek bezmotorových klouzavých letů. Zmíněný letoun měl vynikající stabilitu a ovladatelnost a snadnou pilotáž. Přistávací rychlost tohoto stroje činila 115 až 120 km/h. Mezitím ale vyšlo najevo, že letoun typu „302P“ nebude mít vytrvalost na operační výšce 20 min, ale jen 8 min. Dle dalších kalkulací měla vytrvalost tohoto stroje na operační výšce činit dokonce pouhých 2,7 min. A nejen to. Dle zmíněných výpočtů měl letoun typu „302P“ dosahovat rychlosti pouhých 725 km/h, a nikoliv 800 km/h, jak se předtím předpokládalo. Kostikov jako řešení nedostatečné vytrvalosti nejprve navrhl vzdušný start po předchozím odpoutání od nosného letounu v podobě čtyřmotorového pístového bombardéru typu Pe-8. Zmíněný stroj měl přitom pod křídlem přepravovat hned dva letouny typu „302P“. S nimi měl být schopen provádět několik hodin dlouhé hlídkové lety okolo bráněných objektů. Tento svůj návrh následně, dne 6. prosince 1943, zaslal předsedovi Rady Lidových Komisařů (SNK). S kladnou odezvou se však nesetkal. V zimě roku 1944 první prototyp letounu typu „302P“ vykonal, po předchozí instalaci lyžového podvozku, svůj první motorizovaný let. Zmíněný let byl úspěšný, až na přistání. Při přistání se totiž odmítla vysunout jedna z podvozkových lyží. Prototyp letounu typu „302P“ se proto po dosednutí náhle stočil, načež vyjel z VPD a zabořil se do sněhové závěje. Protože byl mezitím celý program „302P“ zastaven, další motorizovaný let již nebyl realizován. Z toho samého důvodů se nepodařilo ani dokončit stavbu prototypu třetího. Zmíněný stroj přitom počítal s vyvíjeným dvoukomorovým raketovým motorem, který mu měl zajistit vytrvalost na operační výšce 3,5 min. I to ale bylo málo. Oficiálně byl vývoj zmíněného stroje zastaven kuli absenci oficiálního zadání na raketový přepadový stíhací letoun krátkého doletu a dostupnosti obdobně koncipovaného raketového stíhacího letounu typu BI, jehož vývoj mezitím navíc dospěl do stádia stavby nevelké ověřovací série. Mezitím, v listopadu roku 1943, se konalo zasedání komise, která měla prošetřit aktivity institutu NII-3. Přestože za průtahy ve vývoji letounu typu „302P“ mohly průtahy ve vývoji pohonných jednotek, za viníka neplnění plánů byl označen vedoucí institutu NII-3 A.G. Kostikov. Ten byl proto následně, dne 15. března 1944, zatčen. Krátce nato, v květnu toho samého roku, byl institut NII-3 v souvislosti s novou pracovní náplní přejmenován na NII-1. Novou pracovní náplní zmíněného institutu se přitom stal vývoj proudových a raketových motorů.

Popis (model 302):  Jednomotorový jednomístný výškový raketový přepadový stíhací letoun typu „302“ byl koncipován jako celodřevěný dolnoplošník s přímým křídlem a klasicky koncipovanými přímými ocasními plochami. Vřetenovitý trup tohoto stroje byl řešen jako poloskořepina a měl průřez na výšku postavené elipsy. Trup letounu typu „302“ měl dřevěnou kostru a potah z březové dýhy. Ve špici trupu tohoto stroje se nacházela instalace dvou 20 mm kanónů typu ŠVAK. Příďovou zbraňovou sekci s kanóny typu ŠVAK a nábojovými zásobníky zpřístupňoval odnímatelný duralový kryt. Špice trupu letounu typu „302P“ měla, kuli výhledu z pilotní kabiny, minimální možný průměr. Z tohoto důvodu byly nábojové zásobníky instalovány za sebou, což si vyžádalo jeden z kanónů instalovat o něco blíže směrem k zádi trupu. Přímo za příďovou zbraňovou sekcí se nacházela jednomístná pilotní kabina. Pilotní kabina letounu typu „302P“ byla opatřena třídílným překrytem, který vystupoval nad hřbet špice trupu a svou zadní částí plynule přecházel ve hřbet zadní části trupu. Překryt pilotní kabiny tohoto stroje se sestával z pevného čelního štítku s rozděleným zasklením na čtyři okénka, výklopného (směrem doprava) krytu s rozděleným zasklením na pět okének a pevné zadní části s rozděleným zasklením na dvě okénka. Ochranu pilota před projektily palných zbraní obstarávalo čelní pancéřové sklo a čelní pancéřový plát. Ten byl instalován pod přístrojovou deskou. Pod kokpitem letounu typu „302“ byly instalovány další dva kanóny typu ŠVAK. Ve střední části trupu letounu typu „302“ se nacházely nádrže paliva a okysličovadla. Do zadní části trupu tohoto stroje byla vestavěna urychlovací pohonná jednotka v podobě raketového motoru na KPL typu RD-1400, který využíval kerosin jako palivo a kyselinu dusičnou jako oxidační činidlo. Dolnoplošně uspořádané přímé křídlo letounu typu „302“ mělo dřevěnou konstrukci, půdorys ve tvaru lichoběžníku, výrazné zúžení směrem od kořenů k zaobleným koncovým obloukům, rozpětí 11,10 m a plochu 19,2 m². Zatímco střední část křídla tohoto stroje měla vzepětí 2°37‘ a úhel šípu náběžné hrany 8°35‘, vzepětí vnějších částí křídla letounu typu „302“ činilo 6°, zatímco v případě úhlu šípu náběžné hrany tomu bylo 8°. Mechanizace křídla letounu typu „302“ se sestávala ze vztlakových klapek a křidélek. Vztlakové klapky přitom okupovaly 64% rozpětí odtokové hrany křídla. Ke spodní ploše vnějších částí křídla letounu typu „302“ byly uchyceny vřetenovité gondoly letových pohonných jednotek v podobě náporových motorů z dílny V.S. Zujeva. Zmíněné motory odebíraly palivo ze dvou 180 l nádrží, které byly vestavěny do střední části křídla. Ocasní plochy letounu typu „302“ se sestávaly z jedné lichoběžníkové svislé plochy (SOP) se zaobleným vrcholem, která byla integrální součástí trupu, a jedné přímé hornoplošně uspořádané vodorovné plochy (VOP) s půdorysem ve tvaru lichoběžníku a zaoblenými koncovými oblouky. Zatímco na odtokové hraně SOP se nacházelo směrové kormidlo, odtokovou hranu VOP okupovala dvojice výškových kormidel. Směrovka i obě výškovky měly duralovou kostru a plátěný potah a byly opatřeny vyvažovacími ploškami. Vzletové a přistávací zařízení letounu typu „302“ tvořil zatahovatelný tříbodový kolový podvozek ostruhového typu. Zatímco hlavní podvozky se zatahovaly směrem k sobě, do útrob střední části křídla, ostruhový podvozek se zasouval (po směru letu) do břicha ocasní části trupu, na úrovni VOP. V případě potřeby bylo podvozková kola tohoto stroje možné zaměnit lyžemi.

Verze:

302 – výše popsaná původní modifikace letounu typu „302“. Tento model počítal s jedním 1 400 kp raketovým motorem na KPL typu RD-1400 z dílny L.S. Duškina a dvojicí náporových motorů z dílny V.S. Zujeva. Jejich vřetenovité gondoly měly být uchyceny ke spodní ploše vnějších částí křídla. Protože se nepodařilo dokončit vývoj ani jedné z výše uvedených pohonných jednotek, tento model byl nakonec postaven pouze v 1:1 maketě.

302P – pozdější modifikace letounu typu „302“. Pohon letounu typu „302P“ obstarával jeden 1 100 kp raketový motor na KPL typu D1A-1100 z dílny L.S. Duškina. Kromě toho tento model měl křídlo s menším rozpětím (9,55 m vs 11,10 m) a menší plochou (14,8 m² vs 19,2 m²). Letové zkoušky letounu typu „302P“ se omezily na několik desítek bezmotorových a jeden motorizovaný let.

Vyrobeno:  dva prototypy

Uživatelé:  žádní

 

302P

 

Posádka:    jeden pilot

Pohon:        jeden raketový motor na KPL typu Duškin D1A-1100 s max. tahem 1 100 kp (jediný dokončený prototyp tohoto stroje instalaci motoru postrádal)

Výzbroj:      čtyři 20 mm kanóny typu ŠVAK s celkovou zásobou 400 nábojů, instalované v přední části trupu, a dvě neřízené rakety typu RS-82 ráže 82 mm, dvě neřízené rakety typu RS-132 ráže 132 mm nebo dvě pumy typu FAB-125 o hmotnosti po 125 kg, přepravované pod křídlem (jediný dokončený prototyp tohoto stroje instalaci výzbroje postrádal)