Ла-7ТК
Истребитель Ла-7 показал себя надежным и перспективным самолетом, подходящей платформой для различных экспериментов. В 1943 г. перед конструкторами КБ Лавочкина была поставлена задача создать истребитель, способный достигать потолка в 13–14 000 м и перехватывать высотные разведчики люфтваффе, в частности самолеты Ju-388 из группы подполковника Роуэлла, которые время от времени пролетали даже над Москвой. Аналогичные задания получили также КБ Яковлева, Микояна и Гуревича.
В КБ Лавочкина за работы по высотному перехватчику отвечал заместитель Главного конструктора Семен Михайлович Алексеев. Алексеев видел два способа достичь поставленной задачи — поднять высотность двигателя за счет установки турбокомпрессора конструкции инженера Трескина (этот турбокомпрессор уже испытывался на ЛаГГ-3) или поставить дополнительный ракетный двигатель.
Оснащенный турбокомпрессором Ла-7ТК появился в июле 1944 г. Двумя турбокомпрессорами ТК-3 оснастили один из первых серийных Ла-7 с мотором АШ-82ФНВ. Двигатель АШ-82ФНВ прототипа запускался только с помощью автостартера, поэтому на самолете Ла-7ТК стоял винт ВИШ-105В, имевший втулку-муфту, к которой подсоединялся автостартер. Самолет показал на испытаниях скорость на высоте 8000 м 676 км/ч, потолок составил 11 000 м. Хорошие результаты, однако недостаточные для перехвата высотных разведчиков. В то же время на советско-германском фронте с рабочими высотами авиации порядка 5000 м в подобных высотных истребителях не было необходимости.
В течение 1944 г. изготовили десять истребителей Ла-7ТК, в серийное производство данная модель не передавалась. Все построенные машины переждали ПВО Москвы. Вооружение Ла-7ТК состояло us одной 20-мм пушки ШВАК, установленной по левому борту.
Еще одним вариантом Ла-7 стал самолет, оснащенный мотором АШ-71ТК мощностью 2027 л.с. К ожидаемому улучшению летных характеристик установка АШ-71ТК не привела. Планер прототипа Ла-7 использовался для проверки влияния на летные характеристики установки двигателя АШ-83. С мотором АШ-83 скорость самолета на высоте 7400 м составила 725 км/ч. Ла-7/АШ-83 имел вооружение из двух 23-мм пушек НС-23. Заводские испытания этой модификации завершились 12 сентября 1945 г. — слишком поздно для запуска в серийное производство, война уже закончилась.
Экспериментальный Ла-7TK, снимок 1944 г. На снимке можно рассмотреть детали турбокомпрессора, видимые на фоне жаропрочной панели.
Ла-7Р
Реактивный двигатель позволял резко улучшить скоростные качества Ла-7. Рассматривалась возможность установки на самолет жидкостно-реактивного двигателя РД-1 конструкции Валентина Петровича Глушко, прямоточного воздушно-реактивного двигателя М.М. Бондарюка и пульсирующего реактивного двигателя В.Н. Челомея.
Первым на Ла-7 установили ЖРД конструкции Глушко. Этот двигатель уже был опробован на бомбардировщики Пе-2РД, третий мотор на самолете Петлякова ставился в хвостовой части планера между килями. Отвечал за летные испытания Пе-2РД будущий Главный конструктор ракетно-космических систем Сергей Павлович Королев. На Ла-7 ЖРД устанавливался внутри фюзеляжа и крепился к 15-му шпангоуту фюзеляжа. В качестве горючего использовался керосин, окислителя — азотная кислота, оптимальное соотношение компонентов — 2:1. Сразу за кабиной устанавливался 90-литровый бак для керосина, в центральной части фюзеляжа — 170-литровый бак для азотной кислоты. Установка дополнительных баков и ЖРД привела к сокращению запаса горючего для основного мотора, АШ-82ФН был способен работать лишь в течение 27 минут. Стандартный топливный бак азотная кислота быстро разъедала, поэтому пришлось ставить бак из нержавеющей стали. Замена бака привела к серьезной задержке в реализации программы. Помимо проблем с баком возникли сложности с обеспечением коррозионной стойкости самого ЖРД и внедрением мероприятий по предотвращению попадания кислоты на деревянную конструкцию планера. Кроме того, требовалось очень точно поддерживать соотношение поступления компонентов в ЖРД при его работе, неточная дозировка подачи горючего или окислителя могло привести к взрыву. Не стоит забывать и том, что азотная кислота представляла опасность для обслуживающего самолет технического персонала, степень опасности многократно возрастала в момент заправки.
Установка ЖРД сместила центр тяжести самолета, чтобы скомпенсировать массу ракетного мотора и баков с керосином и кислотой пришлось перенести из крыла в переднюю часть фюзеляжа (по типу Ла-5) воздухозаборники нагнетателя. Мощность, необходимая для работы насосов подачи топлива и горючего к ЖРД отбиралась от АШ-82ФН. Практика показала, что система подачи керосина работает ненадежно, из-за частого появления трещин и отверстий в топливопроводах. Дабы избежать потерь топлива все топливопроводы попробовали поместить в стальной контейнер. Несмотря на принятые меры и постоянный контроль за состоянием трубок, отказы продолжались. Заправкой самолета руководил Р.А. Арефьев, первый полет на оснащенном ЖРД Ла-7 летчик-испытатель Г.М. Шиянов выполнил в конце 1944 г.