Уже в начале 30-х годов, когда самолет с поршневым двигателем и воздушным винтом считался “королем воздуха”, авиационная наука со всей определенностью указывала, что недалек тот день, когда в своем развитии он приблизится к пределу своих возможностей и что достижимая им скорость вряд ли превысит 800–900 км/час.
Столь суровый диагноз объясняется тем, что мощность, потребная для преодоления аэродинамического сопротивления самолета растет пропорционально кубу скорости. В то же время обычная винтомоторная группа, даже при сохранении коэффициента полезного действия винта в результате изменения его шага, может развивать на заданной высоте лишь ограниченную мощность. Увеличение ее мощности сопряжено с увеличением габаритов, веса и аэродинамического сопротивления винтомоторной группы, а также с увеличением запаса горючего, так как удельный расход горючего прямо пропорционален мощности. Это в свою очередь приводит к увеличению размеров самолета в целом и к росту его аэродинамического сопротивления. По этой причине при скоростях 700–800 км/час даже значительный прирост мощности уже не обеспечивал увеличение скорости полета самолета.
Дальнейший прогресс авиации в части скоростей и высот полета таким образом был связан с применением принципиально новых двигателей — реактивных. В этих двигателях химическая энергия сгорающих веществ преобразуется в тепловую энергию продуктов сгорания (горячих газов), которая в свою очередь превращается в механическую энергию поступательного движения реактивной струи и, следовательно, летательного аппарата, на котором установлен двигатель.
Кроме возможности получения огромной тяги, реактивная силовая установка по сравнению с винтомоторной группой отличается относительной простотой, компактностью и малым весом. Вследствие возможности размещения установки в задней части фюзеляжа или в крыле уменьшается лобовое сопротивление самолета и улучшается обзор, так как кабина пилота может быть помещена в носовой части фюзеляжа.
Отсутствие воздушного винта позволяет уменьшить высоту самолета и избежать необходимости в высоком и тяжелом шасси.
Немаловажным фактором является также то, что в реактивных двигателях можно использовать не дорогостоящий высокооктановый бензин, а другие, более дешевые сорта горючего.
В предшествовавшие второй мировой войне годы исследования, направленные на создание авиационных реактивных двигателей велись достаточно широко в Италии, Великобритании, Германии, СССР и США. При этом отрабатывались две основные группы двигателей — жидкостные реактивные двигатели (ЖРД) и воздушно-реактивные двигатели (ВРД).
У двигателей первой группы термодинамическая установка представляет собой камеру, в которой горючая смесь из жидких компонентов — топлива и окислителя — уже содержит необходимый для горения кислород и не нуждается в подводе атмосферного воздуха. Продукты сгорания выходят через сопло, создавая необходимую для движения самолета силу.
Для обозначения этих двигателей кроме термина “жидкостно-реактивный двигатель” используется также термин “ракетный двигатель”.
У воздушно-реактивных двигателей термодинамическая установка работает на жидком топливе, для сгорания которого требуется подвод кислорода с атмосферным воздухом.
В предвоенные годы наибольших успехов в разработке реактивных двигателей достигли фирмы Германии. Руководство этой страны активно готовилось к войне за мировое господство и рассматривало авиацию наряду с танковыми войсками как основной инструмент ведения этой войны.
При этом в противоположность постановке исследовательской работы в армии, в военно-воздушных силах Германии (люфтваффе) исследования были организованы достаточно хорошо и приносили неплохие результаты. Руководивший исследованиями военно-воздушных сил комитет состоял из людей, подобранных по способностям, они интересовались результатами исследований, а не политикой. Комитету подчинялись подразделения, специализированные по вопросам радиосвязи, радаров, самолетных двигателей, авиационного вооружения и т. д. Некоторые проблемы передавались для разработки в заводские и университетские исследовательские лаборатории, для которых такое положение было идеальным: работа на военно-воздушные силы означала надежное финансирование и полную обеспеченность материалами и персоналом.
Поэтому неудивительно, что немецкие исследования в области авиации в целом и реактивных двигателей в частности значительно опережали то, что делалось в других странах.
Во второй половине 30-х годов, когда испытания реактивных двигателей дали первые обнадеживающие результаты, ведущие германские самолетостроительные фирмы под эти двигатели начали проектировать самолеты. Технические проблемы, с которыми столкнулись конструкторы, были обусловлены в основном двумя факторами: особенностями, присущими силовой реактивной установке и явлениями, возникающими при полетах на скорости, близкой к скорости звука.
