Igor Alekseevich Merkulov behoort tot een prachtig sterrenstelsel van enthousiastelingen die, onder leiding van S. P. De koningin was de pionier op het gebied van raketten. Oudere mensen herinneren zich hem van zijn optredens op de All-Union-wedstrijden "Cosmos", waar hij sprak over de dromen van K. E. Tsiolkovsky en F. A. Zander, doordrenkt met de romantiek van interplanetaire vluchten, over het werk van het GIRD-team. Igor Alekseevich heeft zelf een belangrijke bijdrage geleverd aan de luchtvaart en de raket- en ruimtetechnologie: hij was in het bijzonder de ontwerper van 's werelds eerste raket met een luchtstraalmotor (het werd ook de eerste Sovjet-tweetrapsraket) en 's werelds eerste straalmotoren voor de luchtvaart.
Merkulov liep bijna vijf jaar doelbewust naar zijn doel. Na zijn afstuderen aan de technische school, werkend bij TsAGI als ontwerper, leert hij dat de Groep voor de Studie van Jet Propulsion - GIRD - is opgericht. Hij schrijft een brief aan CS Osoaviakhim: “Ik ben geïnteresseerd in zeesterren. Gelieve toegelaten te worden tot de GIRD." Merkulov wordt geaccepteerd en hij wordt een student van speciale engineering- en ontwerpcursussen. En al snel werd Igor Alekseevich benoemd tot hoofd van de afdeling wetenschappelijke en technische literatuur en, in opdracht van het hoofd van de GIRD, werd de vijfentwintigjarige S. P. Koroleva - Merkulov organiseert de publicatie van de collecties "Jet Propulsion".
Tijdens de jaren van studie aan speciale cursussen, komt Merkulov tot het idee dat het het meest interessant is om met luchtstraalmotoren om te gaan en een baan te krijgen in de experimentele fabriek van de GIRD in de Pobedonostsev-brigade. Hier neemt hij deel aan 's werelds eerste experimentele studies van modellen van straalmotoren. Pobedonostsev plaatste ze in een romp van drie-inch artilleriegranaten die werden afgevuurd vanuit een veldkanon.
Toen dit werk begon te verminderen, stopte Merkulov. Vol vertrouwen in de vooruitzichten dat straalmotormotoren (ramjet) open gingen voor luchtvaart en raketten, blijft Igor Alekseevich op vrijwillige basis eraan werken.
Wanneer de GIRD wordt overgedragen van een openbare organisatie onder de Osoaviakhim naar het Jet Research Institute, wordt een Rocket Group georganiseerd onder het Militair Wetenschappelijk Comité (om het publieke bezit van de GIRD niet te verliezen). De twintigjarige Igor Merkulov wordt aangesteld als hoofd. Na de oprichting van het Stratospheric Committee zal deze groep bekend worden als de Jet Section. Bij het organiseren van haar werk voert hij onmiddellijk correspondentie met K. E. Tsiolkovsky, die ongeveer anderhalf jaar duurde tot de allerlaatste dagen van het leven van de wetenschapper. Twaalf letters zullen blijven als een herinnering aan de grondlegger van de kosmonauten. Het was in de derde brigade van de Rocket Section, die ook werd geleid door Merkulov, dat hij theoretische studies van de straalmotor begon.
De geschiedenis kent vele voorbeelden waarin nieuwe theorieën, experimenteel getest, onhoudbaar bleken te zijn. In die jaren vreesde iedereen dat dit zou kunnen gebeuren met de theorie van straalmotoren. Er zijn al wetenschappelijke werken verschenen waarin is bewezen dat het maximale gedeelte van de verbrandingskamer, dus van de motor zelf, veertig of zelfs negentig keer zou moeten toenemen in vergelijking met het inlaatgedeelte van de motor. Het resultaat was geen compacte motor, maar bijna een luchtschip. In één woord, een doodlopende weg.
De verdienste van Merkulov was dat de mening van de autoriteiten hem niet stoorde. Hij kwam tot de overtuiging dat het probleem eerst in principe opgelost moet worden. Hij had de methode van wiskundige analyse eerder onder de knie, de mechanica en wiskunde van de universiteit, waar hij tegelijkertijd studeerde, gaf meer serieuze kennis.
Het werk was arbeidsintensief: drie jaar zoeken, onophoudelijk rekenen. Het maakt niet uit hoe het telt, de stuwkracht is laag. Verhoog het - vergroot catastrofaal de grootte van de motor. Tot slot werden theoretische zoektochten met succes bekroond. Merkulov komt tot de conclusie dat als we het verlies van een onbeduidend deel van de efficiëntie van de thermodynamische cyclus toestaan, men winst kan maken op de afmetingen van de dwarsdoorsnede van de kamer.
Omdat in die jaren straalmotoren werden behandeld als gevaarlijke energiecentrales, besluit de ontwerper dat het gemakkelijker en veiliger is om het op een raket te testen. Ze vliegt zonder persoon, dus het risico is minder. Aanvankelijk was het een project van een eentrapsraket met een gecombineerde motor, daarna een tweetrapsraket met verschillende soorten motoren - vaste stuwstof en straalmotor. Het bleek makkelijker om zo'n raket te maken. Na het gedoe, rondlopen bij de autoriteiten, en ook dankzij de steun van wetenschappers, in het bijzonder professor V. P. Vetchinkin, Merkulov in de Aviakhim-fabriek slaagt erin om zo'n raket te bouwen en vervolgens op het Osoaviakhim-vliegveld nabij het Planernaya-station, voor het eerst in de geschiedenis van raketten, op 19 mei 1939, om tests uit te voeren. Hij wordt de eigenaar van twee prioriteiten tegelijk - wereld en binnenlands. Pas daarna begon Merkulov een straalmotor voor vliegtuigen te maken.
In juli 1939 vond een vergadering van de Technische Raad plaats in het Volkscommissariaat van de luchtvaartindustrie. Het hoorde een rapport van Merkulov over de resultaten van experimenten met straalmotormotoren op raketten en plannen voor verder werk aan hun onderzoek, verbetering van het ontwerp en gebruik in de luchtvaart. Igor Alekseevich bracht het idee naar voren om straalmotoren te gebruiken als extra motoren die onder de vleugels van jagers zijn gemonteerd, waardoor hun maximale snelheid wordt verhoogd. Deze motoren zouden bij het werk moeten worden betrokken wanneer het nodig was om de vijand in te halen of om grote hoogte te beklimmen.
De bijeenkomst werd bijgewoond door vooraanstaande experts uit de luchtvaart- en defensie-industrie. Velen van hen kenden en keurden de experimenten van Merkulov goed. Ook de technische directie van het Volkscommissariaat van de Luchtvaartindustrie was positief over hen. Maar er waren ook kwaadwillenden. Igor Alekseevich herinnerde zich dat het werk waaraan hij besloot zijn leven te wijden volledig geruïneerd zou zijn als de directeur van de Aviakhim-fabriek P. A. Voronin. Op eigen risico en risico heeft hij het mogelijk gemaakt deze ontwikkelingen voort te zetten.
In korte tijd, in augustus 1939, werden de eerste straalmotoren voor vliegtuigen ontwikkeld en geproduceerd voor laboratoriumtests. Ze werden extra motoren genoemd - DM-1. Merkulov begreep dat aangezien hij een motor aan het maken was die geen analogen had in de wereldpraktijk, deze grondig moest worden getest. Maar waar de motor testen, waaruit een krachtige vurige straal vliegt? Hoe creëer je een hogesnelheidsluchtdruk, zonder welke de motor niet kan werken?
De gedachte suggereerde zichzelf - om te testen in een windtunnel. Maar in die tijd waren ze gemaakt van hout, omdat er niet in werd gewerkt met een open vuur. Merkulov besloot een injector te gebruiken om de motor te testen. Een soortgelijk idee in zijn tijd werd voorgesteld door Yu. A. Pobedonostsev. Het bestond uit het gebruik van een raketmotor met vloeibare stuwstof om lucht in straalmotoren te injecteren. Maar Pobedonostsev koelde het af, omdat er op dat moment geen betrouwbaar werkende raketmotoren waren. En nu, enkele jaren later, herinnerde Merkulov zich opnieuw het idee van injectie. Deze keer stelde hij voor om een luchtstroom te creëren met behulp van perslucht uit een cilinder. Het was veel gemakkelijker en sneller om zo'n installatie te maken. De motor was klein - anderhalve meter lang, met een diameter van tweehonderdveertig millimeter.
Het moeilijkste bleek te zijn om een stabiele verbranding en de meest volledige verbranding van benzine te bereiken. Ze hebben hier meer dan een maand over gevochten. Maar het ontwerp om de verbrandingskamer te koelen was meteen een succes. Merkulov paste een koelsysteem toe met brandstof die aan de motor werd geleverd. Hoewel er hier een verre analogie was met raketmotoren voor vloeibare stuwstof, was het in de luchtvaart een innovatie. En hij maakte het voorgestelde ontwerp heel ingenieus.
DM-1-tests waren succesvol. In september, dat wil zeggen twee maanden na de gedenkwaardige bijeenkomst in het Volkscommissariaat van de luchtvaartindustrie, waarbij sceptici de onmogelijkheid voorspelden om een langlopende straalmotor te maken, werkte de DM-1 op de stand in Glidernaya een half uur zonder burn-outs (het was voor deze tijd dat er voldoende perslucht was voor injectie) …
Al snel werd de DM-2 (400 mm in diameter, 12 kg in gewicht) gemaakt, bedoeld voor installatie op een vliegtuig en voor vliegtesten. Maar eerst moesten uitgebreide grondtests worden uitgevoerd.
Deze keer was het onmogelijk om zonder windtunnel te doen. Het was nodig om zeker te zijn van de betrouwbaarheid en veiligheid van de motor. En hiervoor was het nodig om het volledig op te blazen, controleer het werk in de luchtstroom. Maar het had geen zin om er zelfs maar aan te denken om de onderzoekers in een aerodynamisch laboratorium te laten (en er waren er maar drie in Moskou). Toen hadden zelfs grote luchtvaartontwerpbureaus nog geen eigen windtunnels.
We besloten om zo'n pijp in onze fabriek te bouwen. De directie ondersteunde de ingenieurs. Merkulov ontwierp het samen met zijn vriend Alexander Maslov. Het was een stalen pijp van nogal indrukwekkende afmetingen. De diameters van de inlaat- en uitlaatsecties van de diffusor en het mondstuk waren drie meter, de diameter van het werkende deel was één meter, met een lengte van twee en een halve meter. De totale lengte van de leiding was 12,5 meter.
Een maand na het einde van de tests van de eerste motor hield de krachtigere DM-2 in de windtunnel het al twee uur uit. De stabiele prestaties maakten officiële tests mogelijk. Ze vonden plaats op 22 oktober. Pas na zo'n grondig onderzoek besluit Merkulov dat het mogelijk is om de motoren in het vliegtuig te installeren. Directeur Voronin wees een I-15bis-jager toe aan Merkulov voor het testen van straalmotoren.
De vliegtests begonnen begin december. Aan de vooravond van de eerste vlucht stuurde Voronin de plaatsvervangend hoofdingenieur Yu. N. Karpov om A. A. Mikulin - een van de leiders van het Sovjet-vliegtuigmotorgebouw. Mikulin zei: “Je vliegtuig zal exploderen en verbranden. Je zult blij zijn als de piloot aan een onverbrande parachute neerdaalt." Daarna belde Voronin de fabriekstestpiloot P. E. Loginov en liet hem kennismaken met de mening van een bekende motorbouwer. Loginov had het recht om te weigeren, en niemand zou hem hiervoor hebben veroordeeld. "Ik geloof in deze motoren en ben klaar om te vliegen", zei hij.
De eerste vlucht was niet succesvol. De motoren startten niet. De luchtstroom tijdens de vlucht was drie keer sterker dan verwacht en de vlammen werden weggeblazen. Bovendien was het een strenge winter. Het was erg moeilijk om de ontsteking in een ijzige luchtstroom af te werken. Merkulov verbetert de ontsteking. Nieuwe tests, verbeteringen.
Het succes kwam op 13 december 1939. Vanaf die dag werkten de motoren gestaag. En op 25 januari 1940 vonden officiële vliegtesten plaats. Een stevige commissie verzamelde zich: vertegenwoordigers van het Volkscommissariaat voor de luchtvaartindustrie, onder leiding van plaatsvervangend Volkscommissaris P. A. Voronin, het gehele management van de fabriek, samen met de directeur P. V. Dementyev (toekomstige minister van de luchtvaartindustrie van de USSR), vertegenwoordigers van het partijcomité, fabriekscomité.
Loginov op de I-15bis-jager maakte verschillende cirkels over het vliegveld. Herhaaldelijk straalmotoren gestart en uitgeschakeld, waarbij hun stuwkracht toenam en werd verlaagd. De leden van de commissie keken met een gemengd gevoel van nieuwsgierigheid en angst toe hoe strakke vurige straaljagers uit de straalmotoren barstten terwijl de stuwkracht toenam. Bij maximale stuwkracht overschreden ze zelfs de lengte van de romp. Het vliegtuig maakte, alsof er niets was gebeurd, bochten en de piloot controleerde het blijkbaar kalm.
In de akte van de commissie, opgesteld ter bevestiging van deze belangrijke gebeurtenis, werd gezegd: "door het werk van de Aviakhim-fabriek is een luchtraketmotor voor vliegtuigen gecreëerd, die stabiel in een vliegtuig werkt en de vliegsnelheid verhoogt. Operationele veiligheid, brandwerendheid en duurzaamheid van de motor zijn geverifieerd door middel van langdurige tests."
Slechts twee en een half jaar later werden de eerste buitenlandse direct-flow-motoren in Duitsland getest door professor E. Senger op een Dornier-vliegtuig. Dus dankzij het werk van Merkulov heeft ons land prioriteit gekregen bij de ontwikkeling van straalmotoren.
In 1940 creëerde Merkulov een krachtigere straalmotor DM-4 met een diameter van vijfhonderd millimeter. De I-153 "Chaika" jager met deze extra motoren vloog gemiddeld veertig kilometer per uur sneller.
Succesvolle vliegtests van straalmotoren trokken de aandacht van luchtvaartontwikkelaars. In drie ontwerpteams L. P. Kurbaly - AA Borovkova, I. F. Florov en A. Ya. Shcherbakov begon zuigervliegtuigen te ontwerpen, die tegelijkertijd voorzagen in de installatie van een straalmotor. Ze werden niet opgevat als hangend, maar passen in de structuur en vormen een integraal onderdeel van de vleugel of romp. Voor deze vliegtuigen maakt Merkulov berekeningen voor straalmotoren.
Op dit moment voerde Shcherbakov (hoofd van de afdeling speciale ontwerpen van de Aviakhim-fabriek), die met succes werkzaamheden uitvoerde aan het op grote hoogte slepen van zweefvliegtuigen in de stratosfeer met behulp van de zogenaamde "luchttrein", en ook de eerste van het land creëerde drukcabines, stelde Merkulov voor zich te verenigen en de fabriek te bemachtigen. Shcherbakov was van plan om te gaan met hogesnelheidsjagers met cabines onder druk, Merkulov - straalmotoren voor hen.
In maart 1941 keurde de leiding van het land het besluit goed om een dergelijke fabriek te creëren. Shcherbakov werd benoemd tot hoofdontwerper, Merkulov - zijn plaatsvervanger. Maar de fabriek werd nooit geopend - de oorlog brak uit. Merkulov krijgt de opdracht om straalmotoren te maken voor de A. S. Jakovleva - Jak-7. Hij wordt aangesteld als hoofd van een kleine SKB.
Ik moest werken in moeilijke omstandigheden. Evacuatie. Novosibirsk, dan Tasjkent. Overal heerst wanorde. In het voorjaar van 1942, toen de Duitsers werden teruggedreven, keerde hij terug naar Moskou. Er was geen productiebasis. De industrie schakelde over op het voldoen aan de behoeften van het front. Tests en fine-tuning van de nieuwe DM-4s straalmotor met een diameter van vijfhonderd millimeter vorderden langzaam.
Ten slotte werd de Yak-7 uitgerust met extra motoren. Merkulov was van plan grootschalig onderzoek te doen. In een van de vluchten met straalmotormotoren werd een snelheidsverhoging verkregen - meer dan vijftig kilometer per uur. Het management van het vliegteststation besloot de snelheidsindicator van het vliegtuig af te stemmen voor nauwkeurigere metingen. Maar bij het vliegen op een meetbasis (zonder straalmotoren) treedt er een storing op in de jager en testpiloot S. N. Anokhin moest hem “op zijn buik” op een omgeploegd aardappelveld leggen. Als gevolg hiervan verging de auto en werd het harde werk van de motorploeg vernietigd.
De nieuwe jager was niet toegewezen aan Merkulov. De tests, verwijzend naar een kleine snelheidstoename, die werden gegeven door straalmotormotoren, een afname van de snelheid met de straalmotor uit, evenals het hoge benzineverbruik, besloot het Volkscommissariaat van de luchtvaartindustrie te stoppen.
Eind 1945 werd een ander interessant voorstel van I. A. Merkulova is de eerste naverbrander. Lavochkin maakte toen het eerste swept-wing vliegtuig van het land, de La-160. Maar het bleek wat zwaar te zijn voor de gevangen YuMO-004 turbojetmotor, en met de door I. A. Merkulov, hij vertrok met succes.
Merkulov had een gespannen leven vol dramatische gebeurtenissen, toen niet al zijn ideeën werden aanvaard en ondersteund. Dus in het midden van de jaren vijftig, als hoofd van de afdeling CIAM-ramjetmotoren, ontwikkelt Merkulov theoretisch een nieuw type krachtcentrale die werkt volgens een volledig ongebruikelijke thermodynamische cyclus - met een variabele massa van de werkvloeistof en variabele eigenschappen van het gas. Maar dit idee heeft zijn belichaming nog niet gevonden.
In het begin van de jaren zestig voltooide Merkulov aan het Institute of Engines van de Academy of Sciences het werk aan een ander interessant type motoren. Het was een gasturbinestraalmotor. Maar net als de vorige keer was het niet mogelijk om het te bouwen.
Eind 1960 ontving Merkulov een uitvinderscertificaat voor een ionenmotor. Daarna nam hij deel aan de voorbereiding en het testen van een vergelijkbare motor op de Meteor-18-satelliet.
Sinds het midden van de jaren zeventig, zodra het VNIIPItransprogress-instituut werd opgericht om niet-traditionele vervoerswijzen te ontwikkelen, is Merkulov daar een toonaangevende ontwerper. Hij is betrokken bij het opzetten van een aantal projecten voor ultrasnelle grondtransportsystemen. Maakt aanzienlijke verbeteringen aan hun turbojetmotoren.
Tot de allerlaatste dagen van zijn leven I. A. Merkulov zat vol creatieve ideeën. In zijn hoofd werden voortdurend nieuwe projecten geboren, tot hypersonische vliegtuigen aan. Maar niet alle ideeën van de ontwerper werden gerealiseerd.
