В 1931–1932 годах в ГИРДе были разработаны планы создания планера, оснащенного ракетным двигателем — ракетоплана, получившего обозначение РП-1. Предполагалось использовать ЖРД, который работал на жидком кислороде и бензине конструкции советского пионера ракетной техники Ф. А. Цандера, и планер БИЧ-11, созданный конструктором Б. И. Черановским. Оба конструктора были членами ГИРДа. Скоро стало ясно, что задача, которую поставили перед собой гирдовцы, была сложности чрезвычайной. Трудности заключались прежде всего в создании и отработке жидкостного двигателя. Работы по созданию РП-1 не увенчались успехом, но послужили хорошей основой для последующих работ в этой области. Оценивая возможности создания ракетоплана, С. П. Королев писал в своей книге "Ракетный полет в стратосфере", изданной в 1934 году: "Полет в стратосферу человека при помощи аппаратов, снабженных жидкостными ракетными двигателями, в настоящее время… еще невозможен".
В этот период в нашей стране были проведены важные мероприятия в области ракетной техники. На основе двух организаций — московской ГИРД и Ленинградской газодинамической лаборатории — в 1933 году в Москве был создан Реактивный научно-исследовательский институт (РНИИ). С. П. Королев стал заместителем директора института. Сначала работы по созданию ракетоплана в тематический план института не были еще включены. Все свое внимание С. П. Королев, возглавлявший отдел крылатых ракет, сосредоточил на их создании. Здесь были получены результаты приоритетного характера. Полученный опыт был использован впоследствии при создании ракетоплана.
Одновременно в свободное от работы время Королев проектирует летательные аппараты, которые он планирует использовать позже в качестве ракетоплана.
Сергей Павлович спроектировал двухместный планер СК-9. Осоавиахим, заинтересованный в разработке планеров современной конструкции, финансировал работы. Осенью 1935 года планер был готов. В том же году на планерном слете в Крыму в Коктебеле СК-9 совершил несколько успешных полетов. Своими характеристиками — высокие значения запаса прочности конструкции и нагрузки на крыло — планер удивил специалистов. Тогда мало кто догадывался, что СК-9 предназначался для экспериментальных полетов с ЖРД.
В 1936 году по настоянию С. П. Королева работы по исследованию возможности создания планируемого крылатого аппарата с ЖРД включаются в тематический план РНИИ. Работы получили "права гражданства", теме присваивается номер 18, а создаваемый аппарат стал называться РП-218 (двойка появилась потому, что разрабатывался он в отделе № 2). В том же году появился научно обоснованный документ — "Тактико-технические требования на самолет с ракетным двигателем (ракетоплан)". В этих ТТТ говорилось: "Ракетоплан разрабатываемого типа предназначается для получения первого практического опыта при решении проблемы полета человека на ракетных аппаратах". Вот он, первый шаг, ведущий к апрелю 1961 года, к космическому полету человека!
Уже в начале 1936 года С. П. Королев при активном участии одного из своих соратников по ГИРДу, ныне покойного профессора Е. С. Щетинкова, а потом и инженера А. В. Палло, провел углубленные изыскания по проектированию ракетоплана, предназначенного для полета человека в стратосферу. Было рассмотрено несколько вариантов аппарата, отличавшихся топливом, геометрическими параметрами, количеством членов экипажа.
Так родился в чертежах первый ракетный аппарат для полета человека, получивший название СК-10, или РП-218. Это был моноплан, В передней части фюзеляжа находилась герметичная кабина. Летчик размещался в ней лидом вперед, а инженер-испытатель — лидом назад. За кабиной размещался топливный бак с окислителем (азотная кислота) и горючим (керосин), которые разделялись перегородкой. Вокруг бака гирляндой висели баллоны со сжатым газом, использовавшиеся для вытеснительной системы подачи топлива. В хвостовой части располагался трехкамерный ЖРД.
Тяговооруженность ракетоплана давала ему возможность самостоятельно взлететь с аэродрома. Но в дальнейшем создатели предполагали поднимать ракетоплан с помощью самолета, а потом должен был включаться жидкостный ракетный двигатель, работа которого обеспечивала достижение больших высот. После окончания работы двигателя ракетоплан должен был планировать и совершать посадку с использованием обычного двухколесного шасси.
Приведем некоторые характеристики нашего первенца реактивной авиации. Стартовый вес, по проекту, составлял 1600 кг, из них 540 кг приходилось на топливо, 160 кг — на полезный груз. Время работы двигателя составляло 120 с. Длина ракетоплана достигала 7,5 м, размах крыла — 7,4 м, нагрузка на крыло — 204 кг/м2. Стартуя с земли, ракетоплан должен был подняться на высоту около 9 км, а при буксировке самолетом на высоту 8 км его потолок поднимался до 25 км. Скорость полета при самостоятельном старте составляла около 200 м/с.
Какие же проблемы намечали решать создатели ракетоплана при испытании машины нового типа? Это прежде всего исследование динамики полета пилотируемого ракетного аппарата. Затем вопросы аэродинамики больших скоростей. Как будет чувствовать себя человек в условиях герметичной кабины в полете с большими скоростями и при воздействии больших перегрузок? Эти задачи были в плане работ. И конечно, в программе использования ракетоплана было проведение различных научных исследований стратосферы.
Работы по проектированию ракетоплана были завершены к ноябрю 1936 года, когда техническое совещание РНИИ одобрило эскизный проект РП-218. При этом было решено, что на первом этапе работ целесообразно создать ракетоплан с двигателем меньшей, чем по проекту, тяги. И в план института были включены работы по созданию ракетного аппарата на базе уже упоминавшегося планера СК-9. Этот проект получил обозначение РП-218-1. В решении технического совета института было записано: "Отделы института должны предусмотреть работу по объекту 218 в планах 1937 года как одну из ведущих работ института". (Впоследствии нумерация отделов института изменилась, второй отдел стал отделом № 3, соответственно изменилось и наименование разрабатываемого ракетоплана — РП-318-1, под которым он и вошел в историю ракетной техники.)
Работы, связанные с ракетопланом, велись энергично во всех отделах. Наиболее отработанным двигателем тогда был ЖРД ОРМ-65 (опытный реактивный мотор) конструкции В. П. Глушко, в котором использовались высококипящие компоненты топлива. В 1937–1938 годах двигатель прошел серию наземных огневых испытаний на различных режимах при установке на ракетоплане.
Скажем несколько слов о планере СК-9. Это был моноплан со среднерасположенным крылом большого удлинения. На небольшом киле было высоко установлено горизонтальное оперение. Конструкция планера — деревянная, она частично была обшита тонкой листовой нержавеющей сталью. Два бака окислителя и один горючего располагались на месте второго пилота. Двигатель устанавливался в хвостовой части. Отметим, что его запуск и режим работы контролировались и управлялись пилотом. Взлет ракетоплана производился с помощью самолета-буксировщика, а затем, после расцепки, включался ракетный двигатель.
В феврале 1938 года С. П. Королев в докладе о дальнейшем развитии работ по ракетному самолету, подготовленном совместно с Е. С. Щетинковым, показал рациональность его использования в научных и народнохозяйственных целях. Здесь же выдвигалась и обосновывалась идея создания ракетного истребителя-перехватчика.
Но случилось непредвиденное. В июле 1938 года во время стендовых испытаний одной из крылатых ракет Сергей Павлович получил ранение, и работы пришлось приостановить.
В 1939 году работы были продолжены. В январе ракетоплан испытывался в свободном полете с баками, заправленными разным количеством топлива. Несмотря на существенно возросший полетный вес, планер сохранил высокие летные качества. Испытания проводись А. Я. Щербаковым, известным авиаконструктором того времени (ведущий по планеру), и А. В. Палло (ведущий по двигателю). В конструкцию ракетоплана были внесены некоторые изменения, было принято решение установить на него другой ЖРД, РДА-1-150 конструкции Л. С. Душкина. Серия огневых испытаний этого двигателя в составе ракетоплана началась в феврале, к октябрю 1939 года прошло около 100 испытаний, из них последние 16 испытаний были контрольными. Во всех этих работах активно участвовал летчик В. П. Федоров. Ведь ему предстояло вскоре совершить полет на этой необычной машине.
Уже совсем немного времени оставалось до первого полета. В январе 1940 года на небольшом подмосковном аэродроме началась последняя серия свободных полетов — необходимо было уточнить аэродинамические характеристики ракетоплана после установки на него двигателя, определить центровку.
