El Bereznyak-Isayev BI-1 fue un interceptor soviético propulsado por cohetes de corto alcance desarrollado durante la Segunda Guerra Mundial.
La investigación y el desarrollo soviéticos de aviones propulsados por cohetes comenzaron con el proyecto GIRD-6 de Sergey Korolev en 1932. Su interés en el vuelo estratosférico también fue compartido por el mariscal Mikhail Tukhachevsky, quien apoyó este trabajo inicial. Después de una larga serie de pruebas de vehículos no tripulados, el avión cohete RP-318-1 de Korolev voló el 28 de febrero de 1940. Esa primavera, TsAGI ( ЦАГИ – Центра́льный аэрогидродинами́ческий институ́т – Tsentralniy Aerogidrodinamicheskiy Institut Central Aerohydrodynamic Institute) organizó una conferencia para jefes de diseño de aviones sobre el tema de la propulsión de cohetes y estatorreactores. El 12 de julio, el Consejo de Comisarios del Pueblo pidió el desarrollo de un avión estratosférico de alta velocidad.
El diseñador de aviones y director de la OKB-293, Viktor Fedorovich Bolkhovitinov, asistió a la conferencia de la TsAGI junto con dos de sus ingenieros de mayor jerarquía, A. Ya. Bereznyak y A. M. Isaev . El joven Bereznyak había causado sensación en 1938 con un diseño de avión de alta velocidad que algunos creían que podría batir el récord mundial de velocidad. Bereznyak e Isaev estaban entusiasmados con la idea de diseñar un avión propulsado por cohetes, y su "patrón" Bolkhovitinov lo aprobó. En el otoño de 1940, pudieron mostrarle a su colega ingeniero Boris Chertok un diseño preliminar del "Proyecto G". El diseño, hecho principalmente de madera contrachapada y duraluminio , tenía un peso de despegue de 1.500 kg (3.300 lb) y estaba previsto que utilizara el nuevo motor cohete de 13,734 kN (3.088 lbf) que se estaba desarrollando en el RNII ( Raketnyy Nauchno-Issledovatel'skiy Institut , instituto de investigación científica de motores de reacción). Chertok se quedó atónito al comprobar que el avión podía ascender casi verticalmente.
Bereznyak, Isaev y Chertok visitaron el RNII en marzo de 1941, pero el nuevo motor de cohete aún no estaba funcionando. El motor fue diseñado por Leonid Dushkin , quien había fabricado el RD-A-150 para el Korolyov RP-318-1 . Impulsado por queroseno de tractor y ácido nítrico rojo fumante , no alcanzó el empuje esperado de 13,74 kN (3090 lbf) y se esperaba que el D-1-A-1100 alcanzara los 10,8 kN (2400 lbf). La "A" representaba ácido nítrico ("Azotnokislotny" en ruso), frente a la K de oxígeno líquido ("Kislorodny" en ruso), una distinción de importancia inusual y controvertida entre los científicos de cohetes soviéticos. La bomba de combustible de turbina de Dushkin causaba considerables problemas, impulsada por gas caliente y vapor procedente de una pequeña cámara de combustión alimentada con combustibles para cohetes mezclados con agua, pero este sistema se perfeccionó unos años más tarde para el motor RD-2M.
El D-1-A-1100 se construyó con acero S54 (una aleación de cromo del 12%). En ese momento, los motores de cohetes rusos se construían con la tecnología de fabricación típica de los motores de pistón de aviación. Con un peso de 48 kg (106 lb), se podía dividir en secciones discretas de acero forjado: una cabeza cónica con 60 inyectores centrífugos, la cámara cilíndrica y la tobera, unidas con pernos y juntas de cobre. Se encendía con una bujía incandescente de nicromo, reemplazada más tarde por carburo de silicio, y se enfriaba de forma regenerativa con ambos propulsores, las paredes de la cámara con un flujo en espiral de combustible entrante (queroseno) y la sección de la tobera con el flujo de oxidante (ácido nítrico).
El 21 de junio, Isaev propuso un nuevo diseño que utilizaba aire comprimido en lugar de una bomba para impulsar el combustible hacia el motor. Al día siguiente, la Operación Barbarroja llevó a la Unión Soviética a la Segunda Guerra Mundial, y el interceptor propulsado por cohetes de repente adquirió importancia. Bereznyak e Isaev comenzaron un nuevo diseño más detallado, que terminaron en tres semanas. El 9 de julio, Bolkhovitinov y su equipo del proyecto G se reunieron con Andrey Kostikov, el jefe del RNII. Dushkin no estaba contento con la idea de pasar por alto su diseño de bomba de combustible, pero respaldaron el plan y firmaron una carta que finalmente se mostró a Joseph Stalin . Después de dar un informe en el Kremlin, se les ordenó construir el avión y solo se les dio 35 días para hacerlo. La orden oficial estaba fechada el 1 de agosto, pero el trabajo comenzó a fines de julio. Los ingenieros recibieron permiso para visitar a sus familias y luego vivieron literalmente en la fábrica hasta que el avión estuvo terminado.
El nuevo diseño se denominó "BI" por Blizhnii Istrebitel (caza de corto alcance), pero todos entendieron que las letras también representaban a sus inventores: Berezniak e Isaev. El plan original de incluir cuatro ametralladoras fue reemplazado por un diseño con un par de cañones ShVAK de 20 mm (0,79 pulgadas) . El nuevo avión era un monoplano de ala baja de 6,4 m (21 pies) de largo, con una envergadura de 6,5 m (21 pies) y una masa de despegue estimada de 1.650 kg (3.640 lb) (masa seca de 805 kg (1.775 lb) y tenía una carga máxima de propulsor de 705 kg (1.554 lb). El motor D-1-A-1100 era capaz de estrangular entre 400 kg y 1.100 kg y con 705 kg (1.554 lb) de propulsor, el motor podía arder durante casi dos minutos. [1]
Los primeros dos prototipos (BI-1 y BI-2) fueron construidos a destajo por trabajadores locales del sector del mobiliario. El revestimiento era de madera contrachapada de 2 mm (0,08 pulgadas) con una cubierta de tela adherida. Los alerones, los elevadores y el timón estaban cubiertos de tela, y los flaps eran de duraluminio. En la sección delantera había 5 tanques de aire comprimido y 2 tanques de queroseno. En la popa había 5 tanques de aire comprimido y tres tanques de ácido nítrico.
Los tanques, presurizados a 60 bares (6.000 kPa), estaban hechos de un acero al cromo-manganeso-silicio de alta resistencia ("Chromansil") que no era especialmente resistente a la corrosión, por lo que los tanques de ácido debían reemplazarse periódicamente. También se utilizó aire comprimido para retraer y desplegar el tren de aterrizaje y para accionar el cañón incorporado.
El 1 de septiembre de 1941, el BI-1 fue completado y preparado para las pruebas de planeo por el piloto Boris N. Kudrin, ya que el motor de Dushkin aún no estaba listo. Unas semanas más tarde, el diseñador de aviones rival AS Yakovlev se encargó de remolcar el prototipo a TsAGI para realizar pruebas en el túnel de viento. Esto alarmó al equipo de Bolkhovitinov, porque su patrón tenía una historia problemática con Yakovlev, pero Alexander Sergeevich y el diseñador de aviones Ilya Florov estudiaron los resultados de las pruebas y les dieron buenos consejos para mejorarlos. La inestabilidad de guiñada se corrigió agrandando el timón y añadiendo dos placas circulares al estabilizador horizontal de cola.
En octubre, tanto el OKB-293 como el RNII fueron evacuados a los Urales, junto con la mayor parte de la industria bélica de Moscú. El equipo de Boljovitínov se estacionó en Bilimbay y el equipo de Dushkin en Sverdlovsk, a unos 60 km de distancia. Se construyó un banco de pruebas en la orilla del lago helado Bilimbay, con una cuna dinamométrica para sostener el BI-1 durante las pruebas del motor. Un nuevo piloto de pruebas, Grigory Yakovlevich Bakhchivandzhi , fue asignado al equipo. Dushkin estaba cada vez más absorbido por otros trabajos, incluido el proyecto de avión cohete del propio RNII, el Kostikov-302. Asignó a su ingeniero Arvid V. Pallo para supervisar la instalación y prueba del motor cohete. [2]
El ácido nítrico supuso un problema constante, ya que corroía las piezas y causaba quemaduras en la piel e irritación respiratoria. Se mantenían tanques de solución de carbonato de sodio a mano para neutralizar los derrames de ácido. El 20 de febrero de 1942, el motor explotó durante una prueba completa del sistema. La sección de la tobera salió despedida hacia el lago y la cabeza del motor golpeó el respaldo del asiento del piloto, golpeando a Bakhchivandzhi contra el panel de instrumentos y hiriéndolo levemente. El ácido nítrico presurizado de una línea de propulsor rota empapó a Pallo. Afortunadamente, los mecánicos que reaccionaron rápido lo sumergieron de cabeza en un tanque de solución de soda. Su rostro estaba amarillo por la característica mancha de ácido, pero sus gafas lo salvaron de quedar ciego. Para proteger al piloto en el futuro, se agregó una placa de acero de 5,5 mm (0,22 pulgadas) a la parte posterior del asiento.
En abril de 1942, el BI-1 estaba listo para las pruebas en el cercano aeródromo de Koltsove. Se formó una comisión de pruebas, con representantes de OKB-293, RNII y el NII VVS (Instituto de Pruebas Científicas de la Fuerza Aérea). El 2 de mayo, el piloto dejó que el avión despegara a 1 m (3 pies 3 pulgadas) con bajo empuje.
El 15 de mayo a las 19:02 (UTC), Bakhchivandzhi realizó el primer vuelo real del BI-1, alcanzando una altitud de 840 m (2760 pies) y una velocidad máxima de 400 km/h (220 nudos; 250 mph). La masa de la aeronave se había reducido a 1300 kg (2900 lb) (solo 240 kg (530 lb) de ácido nítrico y 60 kg (130 lb) de queroseno cargados), y el motor se redujo a 4,9 kN (1100 lbf). El piloto apagó el motor cohete después de aproximadamente un minuto, cuando una luz indicó que se estaba sobrecalentando. Al aterrizar, la aeronave descendió demasiado rápido debido a una velocidad de avance insuficiente, rompiendo el tren de aterrizaje principal al tocar tierra. El piloto salió ileso e informó que, aparte del aterrizaje brusco, la aeronave se manejó bien. El vuelo duró solo 3 minutos y 9 segundos.
En julio, Dushkin llamó a Pallo para que le ayudara a trabajar en el proyecto del avión cohete "302", mientras que Bolkovitinov le pidió a Isaev que se hiciera cargo y dominara la tecnología de los motores cohete de combustible líquido. Isaev obtuvo permiso para visitar a Valentin Glushko , el principal experto soviético en motores cohete, que entonces trabajaba en un laboratorio especial para prisioneros políticos . Glushko enseñó a Isaev las complejas técnicas de cálculo de transferencia de calor de las paredes de la cámara y el diseño del motor, desarrolladas por él mismo y Fridrikh Tsander a principios de la década de 1930. El sistema de alimentación de propulsor de Isaev era simple, pero producía una presión de combustible desigual que disminuía a medida que se consumía el aire comprimido. Bolkovitinov y sus ingenieros lucharon con este problema, diseñando reguladores de presión e incluso una bomba de combustible de pistón impulsada por aire comprimido, pero ninguna de estas mejoras se llevó a cabo.
El BI-1 estaba demasiado dañado por el ácido para poder volar con seguridad, por lo que se retiró y se preparó el segundo prototipo, el BI-2. El Backchivadzhi realizó el segundo vuelo el 10 de enero de 1943, alcanzando los 1.100 m (3.600 pies), pero con el motor todavía a baja velocidad para alcanzar una velocidad máxima de 400 km/h (220 nudos; 250 mph). El primer vuelo se había realizado con el tren de aterrizaje bajado y se observaron algunas vibraciones. Para el segundo vuelo, el tren de aterrizaje estaba retraído y no se observaron vibraciones a la misma velocidad.
El tercer vuelo lo realizó el 12 de enero (algunas fuentes dicen que el 10 de febrero) un piloto de pruebas temporal, Konstantin Gruzdev, mientras Bakhchivandzhi asesoraba sobre el proyecto "302" de Kostikov. Esta vez, el motor se puso a pleno rendimiento a 10,79 kN (2.430 lb f ) y se alcanzó una velocidad de 675 km/h (364 kn; 419 mph) y una altitud máxima de 2.190 m (7.190 ft). Durante el invierno, el tren de aterrizaje se cambió de ruedas a esquís. En uno de los vuelos de Gruzdev, uno de los esquís se rompió durante el despegue, pero pudo aterrizar sin problemas. Bakhchivandzhi volvió a realizar vuelos en el tercer prototipo BI-3 el 11 de marzo, el 14 de marzo y el 21 de marzo, alcanzando una altitud máxima de 4.000 m (13.000 pies) con una velocidad máxima de ascenso de 83 m/s (16.300 pies/min).
El vuelo del 21 de marzo se realizó con una carga completa de munición, pero la mayoría de los BI no llevaban armas y, aunque algunos informes afirman que el BI-4 se utilizó para pruebas de munición real, los cañones nunca se dispararon en vuelo. También se informó de que el modelo BI-4 se utilizaría como modelo para la producción en masa de 30 a 50 aviones BI-VS en la fábrica de Andrey Moskalev, que aumentaría el cañón doble ShVAK con una carga de diez bombas de termita.
El 27 de marzo, durante un vuelo de prueba a baja altitud, el BI-1, pilotado por Bakhchivandzhi, entró en un picado de 45 grados y se estrelló contra el suelo, matando a Bakhchivandzhi. [3] El accidente detuvo las pruebas de vuelo y comenzó una larga investigación. Finalmente, después de las pruebas en el túnel de viento, se determinó que el BI-1 perdió el control debido a los efectos transónicos en los controles de cabeceo / estabilizadores. Las estimaciones de la velocidad final de Bakhchivandzhi varían de 800 a 900 km / h (430 a 490 kn; 500 a 560 mph), pero los instrumentos de grabación estaban demasiado dañados por el accidente para una medición confiable. El 27 de marzo se considera un día negro en la historia de la aviación soviética, siendo también la fecha en que Yuri Gagarin murió en un accidente de MiG-15UTI . En 1973, Bakhchivandzhi fue elevado póstumamente a Héroe de la Unión Soviética .
En mayo de 1943, el OKB-293 regresó de su evacuación y se estableció en la ciudad de Khimki, en las afueras de Moscú. El 18 de mayo, Boljovitínov escribió un informe detallado "Sobre los aviones cohete y las perspectivas futuras". En él, hacía hincapié en la necesidad de estudiar el peligroso régimen de " pérdida de sustentación " y de realizar con seguridad la transición a la velocidad transónica y más allá. Proponía como objetivo la creación de un nuevo avión cohete capaz de alcanzar una velocidad de 2.000 km/h (1.100 nudos; 1.200 mph).
Al año siguiente, Bolkhovitinov hizo fabricar cinco aviones más, del BI-5 al BI-9. En la primavera de 1944, el BI-6 fue equipado con un par de motores estatorreactores DM-4 de Igor A. Merkulov. No contenía un motor cohete, por lo que fue remolcado en el aire. El piloto, Boris Kudrin, voló el BI-6 tres veces, pero nunca pudo hacer que ambos estatorreactores se pusieran en marcha al mismo tiempo. El avión fue llevado a TsAGI para realizar más pruebas en el túnel de viento T-101. El motor auxiliar DM-4 también se probó en el caza Yak-7b .
Tras la pérdida del motor D-1-A-1100, Isayev comenzó a diseñar un nuevo motor. El RD-1 se completó y probó en octubre de 1944. La forma general del motor era la misma que la de Dushkin, pero con numerosas mejoras. Isayev fabricó las secciones con acero inoxidable al cromo 12Kh13 (13 % de cromo, 0,12 % de contenido de carbono). La culata tenía 85 inyectores giratorios dispuestos en un patrón de panal que favorecía una mejor mezcla de combustible y oxidante. También utilizaba un arrancador de arco eléctrico más fiable en lugar de una bujía incandescente. Isayev también mejoró la refrigeración regenerativa, aumentando el caudal alrededor de la boquilla.
El BI-7 voló dos veces con el motor RD-1, el 24 de enero y el 9 de marzo de 1945. Pallo informa que hubo una emergencia con el tren de aterrizaje durante el vuelo de enero. Además del nuevo motor, se realizaron varios cambios en el diseño de la aeronave: un timón más grande, una quilla falsa más pequeña y diferentes filetes de ala. Durante los vuelos de prueba, el piloto Boris Kudrin, notó un poco de aleteo en la aleta de cola . El 29 de mayo, el piloto MK Baykalov probó el BI-7 en modo planeador, sin encender el motor, y no se detectó el aleteo. En este punto, el avión estaba demasiado corroído por el ácido nítrico para volar de nuevo, y fue retirado. Para investigar más a fondo el problema del aleteo, el BI-5 se modificó de la misma manera que el BI-7 (pero sin motor) y se probó en vuelos con planeador; sin embargo, el problema no se reprodujo.
Después de que el BI-6 fuera enviado a TsAGI, el BI-9 fue puesto en servicio como reemplazo (marcado con un "6" en su cola). Volado por Boris Kudrin y MA Baikalov, fue utilizado en pruebas de planeadores con carga útil adicional. Se desconoce el destino del BI-8.
Cuando a mediados de la década de 1940 comenzaron a aparecer los aviones turborreactores , se hizo evidente la falta de perspectivas para un mayor desarrollo de los aviones cohete en general, y de los BI en particular, debido principalmente al tiempo de vuelo limitado.
Sin embargo, la experiencia acumulada por la oficina de diseño de Bolkhovitinov resultó inestimable, y los ex alumnos de la oficina de diseño se convirtieron en figuras destacadas en la tecnología espacial y de cohetes soviética. Dos ingenieros de BI se convirtieron en los fundadores de dos escuelas de diseño: Bereznyak fundó OKB-155, que era la oficina de diseño líder de la URSS en el desarrollo de misiles de crucero , e Isayev se convirtió en el fundador de OKB-2, que se especializaba en motores de cohetes de propulsante líquido de empuje bajo y medio para cohetes y vehículos espaciales.
El BI voló 12 veces con motor: siete veces con el motor D-1-A-1100 de Dushkin, tres veces con los estatorreactores DM-4 y dos veces con el motor cohete RD-1 de Isaev.
Datos de [4]
Características generales
Actuación
Armamento
