ベレズニャク・イサエフ BI-1

BI-1
BI-1は
一般情報
タイプ	インターセプター
メーカー	OKB-293
デザイナー	AYベレズニャクとAMIサエフ
プライマリユーザー	ソビエト空軍
建造数	9
歴史
初飛行	1942年5月15日
引退	1945年3月9日

ベレズニャク・イサエフ BI-1 は、第二次世界大戦中に開発された ソビエトの短距離ロケット推進迎撃機です。

ソ連のロケット推進航空機の研究開発は、 1932年のセルゲイ・コロリョフのGIRD-6プロジェクトから始まった。コロリョフの成層圏飛行への関心は、この初期の研究を支援したミハイル・トゥハチェフスキー元帥にも共有されていた。無人機による長期にわたる一連の試験の後、コロリョフのRP-318-1ロケット航空機は1940年2月28日に飛行した。その春、TsAGI（ЦАГИ – Центра́льный аэрогидродинами́ческий институ́т – Tsentralniy Aerogidrodinamicheskiy Institut Central Aerohydrodynamicistsi）は、ラムジェットとロケット推進をテーマに航空機主任設計者向けの会議を主催した。 7月12日、人民委員会は高速成層圏航空機の開発を求めた。

航空機設計者で OKB-293 の責任者であるヴィクトル・フョードロヴィチ・ボルホヴィチノフは、彼のトップエンジニアであるA. Ya. ベレズニャクとAM イサエフの 2 人とともに TsAGI 会議に出席しました。若きベレズニャクは 1938 年に、世界速度記録を破る可能性があると思われた高速飛行機の設計で注目を集めていました。ベレズニャクとイサエフはロケット推進航空機の設計というアイデアに興奮し、彼らの「パトロン」であるボルホヴィチノフもそれを承認しました。1940 年の秋までに、彼らは同僚のエンジニアであるボリス・チェルトクに「プロジェクト G」の予備設計を示すことができました。主に合板とジュラルミンで作られたこの設計は、離陸重量が1,500 kg (3,300 lb) で、RNII (反動エンジン科学研究所) で開発中の新しい13.734 kN (3,088 lbf) ロケットエンジンを使用する予定でした。チェルトクは、この航空機がほぼ垂直に上昇できることに驚きました。

ベレズニャク、イサエフ、チェルトクは1941年3月にRNIIを訪れたが、新しいロケットエンジンはまだ動作していなかった。このエンジンは、コロリョフRP-318-1用のRD-A-150を製造したレオニード・ドゥシュキンによって設計された。トラクターの灯油と赤煙硝酸で駆動されたこのエンジンは、期待された13.74 kN (3,090 lbf)の推力には達せず、D-1-A-1100は10.8 kN (2,400 lbf)に達すると予想された。"A"は硝酸(ロシア語で"Azotnokislotny")の略で、Kは液体酸素(ロシア語で"Kislorodny")の略であり、ソ連のロケット科学者の間では異例の重要性と論争を呼んだ区別であった。ダシュキンのタービン推進剤ポンプは、水と混合したロケット推進剤が供給される小さな燃焼室からの高温のガスと蒸気で駆動するため、かなりの問題を引き起こしていましたが、このシステムは数年後にRD-2Mエンジン用に完成されました。

D-1-A-1100 は S54 鋼 (12% クロム合金) で製造されました。この時点で、ロシアのロケット エンジンは一般的な航空ピストン エンジン製造技術で製造され、重量は 48 kg (106 ポンド) で、個別の鍛造鋼セクション (60 個の遠心インジェクターを備えた円錐形のヘッド、円筒形のチャンバー、およびノズル) に分解でき、ボルトと銅製ガスケットで結合されていました。点火はニクロム グロー プラグ (後にシリコン カーバイドに置き換えられました) で行われ、両方の推進剤によって再生冷却され、チャンバー壁は流入する燃料 (灯油) の螺旋流によって、ノズル セクションは酸化剤 (硝酸) の流れによって冷却されました。

6月21日、イサエフは、エンジンに燃料を送り込むためにポンプの代わりに圧縮空気を使用する新設計を提案した。翌日、バルバロッサ作戦によりソ連は第二次世界大戦に参戦し、ロケット推進の迎撃機が突如重要になった。ベレズニャクとイサエフはより詳細な新設計を開始し、3週間で完成させた。7月9日、ボルホヴィチノフとプロジェクトGチームは、RNIIの責任者アンドレイ・コスティコフと会談した。ドゥシュキンは彼の燃料ポンプ設計を回避する案に不満だったが、彼らは計画を支持し、最終的にヨシフ・スターリンに提示される書簡に連署した。クレムリンで報告した後、彼らは航空機の製造を命じられたが、与えられた期間はわずか35日であった。正式な命令は8月1日付だったが、作業は7月下旬に始まった。技術者たちは家族を訪問する休暇を与えられ、航空機が完成するまで文字通り工場で暮らした。

この新しい設計は、ブリジニイ・イストレビテル（近距離戦闘機）の頭文字をとって「BI」と呼ばれたが、この文字は発明者であるベレズニャクとイサエフの頭文字でもあると誰もが理解していた。当初の計画では4挺の機関銃を搭載する予定だったが、20mm（0.79インチ）のShVAK砲を2門搭載する設計に変更された。この新型機は低翼単葉機で、全長6.4メートル（21フィート）、翼幅6.5メートル（21フィート）、推定離陸質量1,650kg（3,640ポンド）（乾燥質量805kg（1,775ポンド）、最大推進剤積載量は705kg（1,554ポンド）であった。D-1-A-1100エンジンは400kgから1,100kgの間でスロットル調整が可能で、705kg（1,554ポンド）の推進剤でエンジンはほぼ2分間燃焼することができた。^[1]

最初の 2 つのプロトタイプ (BI-1 および BI-2) の製造には、地元の家具職人が 24 時間体制で雇用されました。外板は 2 mm (0.08 インチ) の合板で、布で覆われていました。補助翼、昇降舵、方向舵は布で覆われ、フラップはジュラルミン製でした。前部には 5 つの圧縮空気タンクと 2 つの灯油タンクがありました。後部には 5 つの圧縮空気タンクと 3 つの硝酸タンクがありました。

60 バール (6,000 kPa) に加圧されたタンクは、特に耐腐食性のない高強度のクロムマンガンシリコン鋼 (「クロマンシル」) で作られていました。そのため、酸タンクは定期的に交換する必要がありました。また、着陸装置の格納と展開、および内蔵の大砲の動力源として圧縮空気が使用されました。

1941 年 9 月 1 日、BI-1 は完成し、パイロットのボリス N. クドリンが滑空テストを行う準備が整いましたが、ドゥシュキンのエンジンはまだ準備が整っていませんでした。数週間後、ライバルの航空機設計者AS ヤコブレフが、風洞テストのために試作機をTsAGIに牽引することを自ら引き受けました。これは、パトロンのボルホヴィチノフとヤコブレフの間に険悪な歴史があったため、ボルホヴィチノフのチームを驚かせましたが、アレクサンダー セルゲーヴィチと航空機設計者のイリヤ フロロフがテスト結果を検討し、改善のための適切なアドバイスを行いました。ヨーの不安定性は、方向舵を大きくし、尾部の水平安定板に 2 つの円形プレートを追加することで修正されました。

10月、OKB-293とRNIIはモスクワの軍需産業の大半とともにウラル山脈に避難した。ボルホヴィティノフのチームはビリンバイに、ドゥシュキンのチームは約60km離れたスヴェルドロフスクに駐留した。凍ったビリンバイ湖の岸に試験台が建設され、エンジン試験中にBI-1を載せる動力計クレードルが備えられた。新しいテストパイロット、グリゴリー・ヤコヴレヴィチ・バフチヴァンジがチームに配属された。ドゥシュキンはRNII独自のロケット航空機プロジェクト、コスティコフ302など、他の仕事にますます没頭するようになった。彼は技術者のアルヴィド・V・パロにロケットエンジンの設置と試験の監督を任せた。^[2]

硝酸は常に問題を引き起こし、部品を腐食させ、皮膚の火傷や呼吸器の炎症を引き起こした。炭酸ナトリウム溶液のタンクが、こぼれた酸を中和するために常備されていた。1942年2月20日、全システムテスト中にエンジンが爆発した。ノズル部分が湖に吹き飛ばされ、エンジンヘッドが操縦席の背もたれに激突し、バフチヴァンジは計器盤に叩きつけられて軽傷を負った。破断した推進剤ラインから出た加圧硝酸がパロをびしょ濡れにした。幸いにも、機転の利いた整備士が彼をソーダ溶液のタンクに頭から突っ込んだ。彼の顔は酸による特有の染みで黄色くなっていたが、眼鏡のおかげで失明は免れた。将来パイロットを保護するために、座席の背面に5.5 mm (0.22インチ) の鋼板が追加されました。

1942 年 4 月までに、BI-1 は近くのコルツォヴェ飛行場でテストする準備が整いました。OKB-293、RNII、NII VVS (空軍科学試験研究所) の代表者からなるテスト委員会が結成されました。5 月 2 日、パイロットは低推力で航空機を 1 メートル (3 フィート 3 インチ) まで離陸させました。

5月15日19時02分（UTC）、バフチヴァンジはBI-1の初の実飛行を行い、高度840メートル（2,760フィート）、最高速度400キロメートル/時（220ノット、250マイル）に到達した。機体の質量は1,300キログラム（2,900ポンド）に軽減され（積載していたのは硝酸240キログラム（530ポンド）と灯油60キログラム（130ポンド）のみ）、エンジンは4.9キロニュートン（1,100ポンド）に定格出力が下げられた。パイロットは、約1分後に過熱を示すライトが点灯したため、ロケットエンジンを停止した。着陸の際、前進速度が不十分だったため機体は急降下し、接地時に主脚が破損した。パイロットは無傷で、着陸が荒かったことを除けば機体は良好に操縦できたと報告した。飛行時間はわずか3分9秒でした。

7月、ドゥシュキンはパロを呼び戻して「302」ロケット航空機プロジェクトを手伝わせ、一方ボルコビチノフはイサエフに液体燃料ロケットエンジンの技術を引き継いで習得するよう依頼した。イサエフは、当時政治犯のための特別研究室で働いていたソ連の第一人者、ワレンチン・グルシコを訪問する許可を得た。グルシコはイサエフに、1930年代初頭に彼とフリドリフ・ツァンデルが開発した、チャンバー壁の熱伝達計算とエンジン設計の複雑な技術を教えた。イサエフの推進剤供給システムは単純だったが、燃料圧力が不均一になり、圧縮空気が消費されるにつれて圧力が下がっていった。ボルコビチノフと彼のエンジニアたちはこの問題に取り組み、圧力調整器や圧縮空気で駆動するピストン燃料ポンプまで設計したが、これらの改善はどれも実現されなかった。

酸による損傷がひどく安全に飛行できないため、BI-1 は退役し、2 番目の試作機 BI-2 が準備されました。バックチヴァジは 1943 年 1 月 10 日に 2 回目の飛行を行い、高度 1,100 m (3,600 フィート) に到達しましたが、エンジンは依然としてスロットルを絞ったままで、最高速度 400 km/h (220 ノット、250 mph) でした。最初の飛行では着陸装置が下げられた状態で行われ、多少の振動が見られました。2 回目の飛行では着陸装置が引き込まれ、同じ速度で振動は見られませんでした。

3 回目の飛行は、バフチヴァンジがコスティコフの「302」プロジェクトについて相談していた 1 月 12 日 (一部の情報源では 2 月 10 日) に、臨時のテスト パイロットであるコンスタンチン グルズデフによって行われた。このとき、エンジンは 10.79 kN (2,430 lb _f ) の最大推力まで開放され、時速 675 km (364 kn、419 mph) の速度と 2,190 m (7,190 ft) の最高高度を達成した。冬季には、着陸装置が車輪からスキーに変更された。グルズデフの飛行の 1 つでは、離陸時にスキーの 1 つが破損したが、安全に着陸できた。バフチヴァンジは3月11日、3月14日、3月21日に3機目の試作機BI-3で飛行に戻り、最大上昇率83メートル/秒（16,300フィート/分）で最大高度4,000メートル（13,000フィート）に到達した。

3月21日の飛行には弾薬が満載されていたが、ほとんどのBIは武器を搭載しておらず、BI-4が実弾テストに使用されたと主張する報告もあるが、飛行中に銃が発射されることはなかった。また、BI-4モデルは、アンドレイ・モスカレフの工場で30機から50機のBI-VS航空機の量産のテンプレートとして使用されることになっていたと伝えられており、モスカレフはShVAK連装機関砲に10発のテルミット爆弾を積んで増強した。

3月27日、低高度試験飛行中、バフチヴァンジ操縦のBI-1が45度の急降下に入り、地面に墜落し、バフチヴァンジは死亡した。^[3]この事故により飛行試験は中止され、長期にわたる調査が始まった。最終的に、風洞試験の後、BI-1はピッチ制御/安定装置への遷音速効果により制御不能になったと判明した。バフチヴァンジの最終速度は800～900 km/h (430～490 kn、500～560 mph) と推定されているが、記録計器は墜落により損傷が大きかったため、信頼性の高い測定は不可能であった。3月27日は、ユーリイ・ガガーリンがMiG-15UTIの墜落事故で死亡した日でもあり、ソ連航空史上暗黒の日とされている。1973年、バフチヴァンジは死後、ソ連邦英雄に叙せられた。

1943 年 5 月、OKB-293 は撤退から戻り、モスクワ郊外のヒムキで作戦を開始しました。5 月 18 日、ボルホヴィティノフは「ロケット航空機と今後の展望について」という詳細な報告書を書きました。彼は、「衝撃失速」の危険な状態を研究し、遷音速以上を安全に移行する必要性を強調しました。彼は時速 2,000 km (1,100 ノット、1,200 mph) の能力を持つ新しいロケット航空機という目標を提案しました。

翌年、ボルホヴィチノフは BI-5 から BI-9 までさらに 5 機の航空機を製造しました。1944 年の春、BI-6 にイゴール A. メルクロフの DM-4 ラムジェット エンジンが 2 基搭載されました。ロケット エンジンが搭載されていなかったため、空中に牽引されました。パイロットのボリス クドリンは BI-6 で 3 回飛行しましたが、両方のラムジェットを同時に始動させることはできませんでした。航空機は TsAGI に運ばれ、T-101 風洞でさらにテストされました。DM-4 補助モーターはYak-7b戦闘機でもテストされました。

D-1-A-1100 エンジンの喪失に伴い、イサエフは新しいエンジンの設計に着手しました。RD-1 は 1944 年 10 月に完成し、テストされました。エンジンの基本的な形状はドゥシュキンのエンジンと同じでしたが、多くの改良が加えられました。イサエフは 12Kh13 ステンレス クロム鋼 (クロム含有量 13%、炭素含有量 0.12%) からセクションを製作しました。ヘッドには 85 個の渦流インジェクターがハニカム パターンで配置され、燃料と酸化剤の混合が改善されました。また、グロー プラグの代わりに、より信頼性の高い電気アーク スターターを使用しました。イサエフは再生冷却も改良し、ノズル周辺の流量を増加させました。

BI-7は1945年1月24日と3月9日の2回、RD-1エンジンで飛行した。パロは1月の飛行中に着陸装置に緊急事態があったと報告している。新しいエンジンに加えて、より大きな方向舵、より小さな擬似キール、そして異なる主翼フィレットなど、機体の設計に様々な変更が加えられた。試験飛行中、パイロットのボリス・クドリンは尾翼のバタつきに気付いた。5月29日、パイロットのMK・バイカロフはエンジンを始動せずにBI-7をグライダーモードで試験したが、バタつきは検出されなかった。この時点で、機体は硝酸で腐食しすぎて再飛行できなくなり、退役した。バタつきの問題をさらに調査するため、BI-5はBI-7と同じ方法で（ただしエンジンなしで）改造され、グライダー飛行で試験されたが、問題は再現されなかった。

BI-6 が TsAGI に送られた後、BI-9 が代替機として運用されました (尾翼に「6」のマークが付いています)。ボリス・クドリンと MA バイカロフによって飛行し、追加の積載重量を備えたグライダーのテストに使用されました。BI-8 の運命は不明です。

1940 年代半ばにターボジェット機が登場し始めると、飛行時間が限られていることが主な原因で、ロケット航空機全般、特に BI のさらなる開発の見込みがないことが明らかになりました。

しかし、ボルホヴィチノフ設計局が蓄積した経験は貴重なものとなり、設計局の卒業生はソ連のロケットおよび宇宙技術の著名人となった。2人のBIエンジニアが2つの設計学校の創設者となった。ベレズニャクは巡航ミサイルの開発でソ連を代表する設計局であるOKB-155を設立し、イサエフはロケットと宇宙船用の 低推力および中推力の液体燃料ロケットエンジンを専門とするOKB-2の創設者となった。

BI は動力飛行で 12 回飛行し、そのうち 7 回はダシュキンの D-1-A-1100 エンジン、3 回は DM-4 ラムジェット、2 回はイサエフの RD-1 ロケット エンジンで飛行しました。

 ソビエト連邦

• ソビエト空軍

データ元: ^[4]

一般的な特徴

• 乗員: 1
• 長さ: 6.40 m (21 フィート 0 インチ)
• 翼幅: 6.48 m (21 フィート 3 インチ)
• 高さ: 2.06 m (6 フィート 9 インチ)
• 翼面積: 7 m ² (75 平方フィート)
• 自重: 805 kg (1,775 ポンド)
• 最大離陸重量: 1,650 kg (3,638 ポンド)
• 動力装置: 1 × ダシュキン D-1A-1100 液体燃料ロケットモーター、推力 10.79 kN (2,430 lbf)

パフォーマンス

• 最高速度:推定時速800km (500mph、430kn)
• 実用上昇限度: 12,000 m (39,000 フィート)

武装

• 銃：機首に20mm ShVAK機関砲2門、砲1門あたり45発
• ロケット: RS-82ロケット2基

• 第二次世界大戦の航空機一覧
• メッサーシュミット Me 163 コメット

• チェルトク、ボリス、ロケットと人々：第 1 巻、NASA 歴史シリーズ、2005 年。
• Dushkin, Leonid S.、「液体推進剤ロケットエンジンの分野における実験的研究と設計計画」、ロケットと宇宙飛行の歴史に関するエッセイ、NASA、1977 年。
• Isaev, AM、Pervye Shagi k Kosmicheskii Dvigatelyam (宇宙エンジンの最初のステップ)、マシノストロエニエ、1978 年。
• Loktev, A.、「Chetyre Vstrechi c Arvidom Pallo (Arvid Pallo との 4 つのインタビュー)」、Vestnik、No 18、1999。
• パロ、アルビッド、「ラケトニー・イストレビテル BI-1 (ロケット戦闘機)」、コスモナフティカ プロシュロゴ
• Evtifev, MD, Ognennye Krylya (Fire Wings: The History of Jet Aviation in the USSR 1930–1946)、モスクワ、2005年。
• Salakhutdinov、GM、Razvitne Metodov Teplozashchity Zhidkosthykh Raketnykh Dvitatelei (液体推進ロケット エンジンの熱保護方法の開発)、Nauka、1984 年。
• 図解航空機百科事典（1982～1985年分）、1985年、Orbis Publishing。

ウィキメディア・コモンズには、 ベレズニャク=イサエフ BI-1に関連するメディアがあります。

• Le Bereznyak-Isayev BI の記事 (フランス語) と写真集。
• ダッシュボードや大砲の写真を含む写真付きの BI 記事 (ロシア語)。
• アルヴィド・パロ ロシア国立公文書館 (RGANTD) によるアルヴィド・パロへのトリビュート。発表イベントの表付き。
• BI テスト飛行のビデオ映像。