Полеты богов и людей - Юрий Никитин

При своем движении внутри агрегата (рис. 3, п. а) пары и газы не совершают никакой работы. Они не перемещают поршни, не вращают роторы турбин, не работают в каких-то пусть доисторических, но теплообменниках. После прохождения через каскад сопел они истекают в атмосферу. «Паровая машина бронзового века», как и ракета Корта, представляет собой устройство для увеличения тяги реактивной ртутной струи, которую генерирует паровой котел. Перед нами (рис. 6) пусть своеобразная, но вполне узнаваемая авиационная «эжекторная камера» древности.

Рис. 6. Эжекторные камеры древности, а — сопла взлета и посадки (эжекторные камеры) аэрофуги; в — реактивный двигатель из Чавин де Хуантар вкупе с «эжекторной камерой»; с — сопла взлета и посадки (эжекторные камеры) аэрофуги из Чавин де Хуантар

Американский физик Ричард Филипс Фейнман однажды высказал следующую мысль: «Если бы в результате какой-то мировой катастрофы все накопленные знания вдруг оказались уничтоженными и к грядущим поколениям живых существ перешла бы только одна фраза, то какое утверждение, составленное из наименьшего количества слов, принесло бы наибольшую информацию? Я считаю, что это атомная гипотеза- все тела состоят из атомов — маленьких телец, которые находятся в беспрерывном движении, притягиваются на небольшом расстоянии, но отталкиваются, если одно из них плотнее прижать к другому. В одной этой фразе, как можно убедиться, содержится невероятное количество информации о мире, стоит лишь приложить к ней немного воображения и чуть соображения»/12/. Если попробовать продолжить мысль Р. Ф. Фейнмана применительно к зашифрованному подтексту каменных стел и плит, то в информационном плане их содержание, пожалуй, можно было бы выразить словами мюнхенского механика Румфорда, который занимался сверлением пушечных стволов: «Теплота есть движение». Иными словами, он сказал, что теплота — это некое свойство самого вещества/13/. Древним совсем не обязательно было знать природу теплоты, но для практических целей механики полета все же, видимо, необходимо было иметь некоторое представление о единицах измерения теплоты и хотя бы в приближенном виде — соотношение между теплотой и механической энергией. Экспериментальным путем в 1843 году это соотношение в Европе получил Джоуль. В его честь названа единица энергии — джоуль.

Чтобы легче ориентироваться в том, над чем поработала мысль создателей древних летательных аппаратов вертикального взлета и посадки (ВВП), ознакомимся с более близкими и понятными для нас решениями аналогичной проблемы в наши дни. По Г. А. Никитину и Е. Л. Баканову, обычно вертикальная тяга на проектах современных самолетов ВВП осуществляется при помощи реактивного двигателя с агрегатами усиления тяги или с дополнительными подъемными двигателями. На самолетах с единой силовой установкой один и тот же двигатель (рис. 7) создает вертикальную и горизонтальную тяги. У самолетов с составной установкой (рис. 8) для вертикального взлета предназначены подъемные, а горизонтального полета — маршевые двигатели. Подъемные двигатели имеют вертикально, а маршевые — горизонтально расположенные оси. Более подробно рассмотрим проект самолета с турбовентиляторными агрегатами вертикального взлета (рис 9). Наглядность и взаимная гармония работы, выполняемой агрегатами при взлете самолета, высвечивают задачи, подобные тем, которые решали при осуществлении вертикального взлета и древние пилоты. При взлете маршевые турбореактивные двигатели выполняют роль газогенераторов. После выхода из работающего двигателя газы, в центральной части фюзеляжа, попадают в эжекторные устройства, где подпитываются дополнительной массой атмосферного воздуха. Затем направляются в крыльевые вентиляторы с газотурбинным приводом. Крыльевые вентиляторы создают вертикальную тягу, которая обеспечивает вертикальный взлет и зависание над землей. Передний вентилятор в этот период полета обеспечивает продольное равновесие В переходный период от зависания к полету в горизонтальной плоскости аэродинамические силы еще отсутствуют или малы. Вентиляторы какое-то время продолжают обеспечивать устойчивость и управляемость, а затем по мере нарастания скорости полета в действие вступают аэродинамические рули. Без особых объяснений понятна в работе и схема (рис. 7) самолета ВВП с единой силовой установкой. Сложнее компоновочная схема самолета с составной силовой установкой. Она состоит из маршевого двигателя горизонтального полета и разнесенных по длине и ширине фюзеляжа (рис. 8) реактивных двигателей вертикального взлета.

Рис. 7. Самолет ВВП с единой силовой установкой Рис. 8. Самолет ВВП с составной силовой установкой

Двигатели вертикального взлета на верхней и нижней поверхностях фюзеляжа закрываются створками. Маршевые двигатели могут быть задействованы как в периоды вертикального взлета и посадки, так и в режиме зависания/14/. Идея создания летательного аппарата с вертикальным взлетом и посадкой вначале была реализована в виде вертолета. По Н. В. Якубовичу, создание же самолета с аналогичными свойствами сдвинулось с мертвой точки лишь после появления турбореактивных двигателей. В 1947 году инженер К. В. Шуликов получил одно из первых авторских свидетельств на свое изобретение в этом направлении. Суть изобретения заключалась в предложении использовать поворотное сопло ТРД Лишь через 20 лет ОКБ им А. С. Яковлева смогло перейти от идей и стендовых моделей к реальной машине — самолету ВВП. У серийного отечественного самолета ЯК-141 имеется один двухконтурный подъемно-маршевый двигатель (рис. 10) и два подъемных.

Рис. 9. Компоновочная схема самолета ВВП с турбовентиляторными агрегатами: 1 — турбореактивные двигатели; 2 — турбовентиляторыРис. 10. ЯК-141

По-прежнему, как и в 1947 году, главной особенностью подъемно-маршевого двигателя является его сопло. Оно поворачивается на 95 градусов, что позволяет осуществлять вертикальный взлет и сокращать предпосадочную дистанцию. Этот момент чрезвычайно важен для самолетов, базирующихся на авианосцах.

Из зарубежных самолетов ВВП подобным свойством обладает разработанный Англией и США проект «Хариер»/15/.

В свете того, какие усилия были затрачены в XX веке на создание боевых самолетов ВВП, которые увенчались успехом лишь при применении новейших технологий, достижения древних авиационных специалистов по созданию летательных аппаратов ВВП достойны быть признанны непреходящей ценностью. Камень, который был использован как материал для передачи потомкам феноменальною достижения древней изобретательской мысли, при малой информативности, больших затратах времени и сил сумел вопреки всем бедствиям и катаклизмам передать в будущее вверенное ему послание.

«Двигатель Мело» древних умельцев

На современных самолетах ВВП вертикальная тяга, как мы помним, осуществляется при помощи реактивного двигателя с агрегатами усиления тяги или с дополнительными подъемными двигателями. Как же поступали древние? Для эжектирования достаточного количества атмосферного воздуха необходима была большая скорость набегания воздушных масс в подставленные для этих целей зевы приемных дефлекторов. В начале взлета аппарат ВВП практически неподвижен. Чтобы оторвать летательный аппарат от земли, нужна достаточная тяга, величина которой напрямую зависела от величины эжектируемого воздуха

Близкую задачу в 1920 году пришлось решать французскому инженеру Х. Ф. Мело. Он изобрел керосиновый двигатель реактивного действия и производил с ним опыты. Схема двигателя Мело (рис. 11) включала в себя каскад из четырех эжектирующих атмосферный воздух насадок.

Рис. 11. Двигатель Х. Ф. Мело. 1 — трубки с отверстиями; 2 — взрывная камера; 3 — профильные направляющие дефлекторы; 4 — насадки; 5 — центральная струя газов из взрывной камеры; 6 — струи газов из отверстий трубок; F — воздушный поток атмосферного воздуха, увлекаемого струями газов (6), а в полете — напор набегающего воздуха

Впрыснутую во взрывную камеру (п. 2) удлиненной формы смесь керосина с воздухом он воспламенял электрической искрой. Продукты сгорания за счет взрывной силы вырывались через центральное отверстие с большой скоростью и проходили через каскад (п. 4) насадок, эжектируя воздух. Чтобы дополнительно повысить тягу, впридачу к насадкам перед ними были установлены два кольцевых профильных дефлектора (п. 3). Из взрывной камеры он вывел кольцевые трубки (п. 6) с отверстиями и установил их перед кольцевыми дефлекторами. При взрыве в камере из отверстий трубок тоже вырывались газы. Они с определенной скоростью увлекали за собой в дефлекторы окружающий воздух. Дефлекторы, в свою очередь, формировали направление движения скоростного потока и подводили его к насадкам с целью увеличения ими приема дополнительной массы эжектируемого воздуха. В дальнейшем свою работу Мело сосредоточил на усовершенствовании первичного (рис. 12) генератора газов, ибо топливно-воздушный компрессор и система зажигания оказались громоздкими.