Я познаю мир. Авиация и воздухоплавание - Станислав Зигуненко

Попытки использовать эту силу для движения транспортных средств предпринимались еще в XV веке. Тот же Даниил Бернулли проделывал такой опыт: на корму игрушечной лодки ставил бачок с водой, в стенке которого имелось отверстие. Вода выливалась струей за корму, лодка двигалась вперед.

Огромное внимание реактивному принципу движения уделял и К.Э. Циолковский. Он полагал, что именно таким образом человечество освоит космическое пространство.

В начале войны наши конструкторы использовали реактивный принцип при создании знаменитых «катюш». Теперь уже ни для кого не секрет, что это грозное оружие имело в своей основе неуправляемые ракеты. Немецкие конструкторы .потом попытались создать на его основе фауст-патроны — первые гранатометы. Использовали они ракетные двигатели и на своих «Фау-1» и «Фау-2», о которых мы уже говорили.

Еще осенью 1941 года в глубоком тылу, на Урале, были начаты работы по созданию самолета БИ-1, который поднимался в воздух с помощью жидкостного реактивного, а точнее, ракетного двигателя. (О разнице между ними в авиации мы поговорим чуть позже.) По своей форме этот двигатель смахивал на большую железную бутылку, обращенную горлышком назад. Во внутреннюю полость по трубкам подавались керосин и азотная кислота. Смешиваясь, они воспламенялись и создавали мощную струю, которая разгоняла ракетоплан до скоростей, недоступных обычному самолету.

Экспериментальный истребитель БИ-1

Однако летать на баке с кислотой, а тем более участвовать в боевых действиях было чревато большими неприятностями. Уже в первых испытательных полетах летчик Г.Я. Бахчиванджи понял, что летать ему впору в противогазе. Кислотные пары просачивались в кабину, пилот кашлял, задыхался. Слезы ручьями текли из глаз, так что он временами полностью терял ориентацию. Как в таких условиях вести боевые действия?

Кроме того, на высоких скоростях полета, близких к скорости звука, с самолетом начинали происходить какие-то непонятные явления: его начинало трясти, он переставал подчиняться управлению... Все в конце концов кончилось катастрофой. Весной 1943 года во время очередного испытания Бахчиванджи погиб — самолет неожиданно перешел в пикирование, врезался в землю и взорвался с такой силой, что не осталось даже обломков, по которым можно было бы понять причину аварии.

Работы над БИ-1 были прекращены.

Немецкие конструкторы пошли другим путем. Они использовали не ракетный, а именно реактивный двигатель. Разница тут заключается прежде всего в том, что наряду с керосином такой двигатель использует кислород воздуха, нагнетаемый внутрь камеры сгорания специальным вентилятором, а стало быть, не нуждается в кислоте или ином окислителе. Такой двигатель куда более безопасен. Да и экономичность его выше.

Так что первые наши реактивные самолеты начали летать на трофейных двигателях. Ракетные годились лишь в качестве стартовых ускорителей, когда нужно было поднять тот же «Лавочкин» в воздух почти без разбега. Но дальше летел он на обычном поршневом двигателе.

«Взять взаймы» — на языке техники

Тут надо, наверное, сказать, что ничего особенного в заимствовании реактивных двигателей в общем-то не было. Германия перед второй мировой войной была своеобразной Меккой науки и техники. Лучшие в мире физики, химики, конструкторы, инженеры и даже врачи были немецкими. Именно здесь, как ныне стало известно, были начаты работы по созданию атомной бомбы, первых баллистических ракет, по производству особых лаков и красок, стиральных порошков и многого чего другого.

В авиации немецкие конструкторы тоже занимали передовые позиции. Созданная ими «рама» — высотный самолет-разведчик «Фокке-Вульф-189», прозванный так за раздвоенный фюзеляж, оказался настолько хорош, что подобная же схема была использована американцами при создании истребителя Локхид Р-38 «Лайтинг». Немцы же первыми создали реактивные истребители, принявшие участие в боевых действиях. Собирались даже создать скоростной реактивный бомбардировщик, которому бы не понадобились пушки и пулеметы для защиты, поскольку истребители все равно не могли бы за ним угнаться, да не успели — война кончилась раньше.

Самолет-разведчик «Фокке-Вулъф-189»

И вот тут уж победители постарались разобраться с немецкими специалистами. Большая часть их, правда, попала на Запад, в США. В частности, там после войны продолжал работать знаменитый ракетчик Вернер фон Браун, специалисты по ядерной физике. Но и нам кое-что перепало. В частности, кое-какое оборудование с авиационных и ракетных заводов, несколько уже готовых реактивных двигателей и самолетов, технология их производства.

Пикирующий бомбардировщик «Юнкерс-87»

Все это было тщательно изучено, подкреплено собственными идеями и конструкторскими разработками (что, как будет показано чуть позже, далеко не всегда поощрялось тогдашним руководством страны) и реализовано в опытных образцах.

Война с флаттером

Впрочем, если первые наши реактивные самолеты еще походили на немецкие прототипы, то вскоре отечественные конструкторы создали ряд оригинальных конструкций, намного их превосходивших. В частности, истребитель МиГ-15 справедливо считался лучшим самолетом 50-х годов в своем классе. Нашим конструкторам не только удалось создать для него надежный, мощный и довольно экономичный двигатель, но и разобраться с проблемами флаттера, мучившего многих.

Помните, мы уже говорили о том, что ракетный самолет БИ-1 на больших скоростях терял управление? Чуть позже с той же проблемой столкнулся летчик-испытатель М.Л. Галлай, подробно описавший эпизоды этой борьбы в книге «Через невидимые барьеры»:

«Яркое весеннее солнце играло на светлой обшивке самолета. Далеко внизу медленно плыла назад земля, сплошь усеянная разливами рек и водоемов, похожих с высоты на разбросанные осколки разбитых зеркал, в которых отражалось веселое апрельское небо.

Что ни говорите, а летать в такую погоду гораздо приятнее, чем среди грязной ваты осенних многослойных облаков.

Медленно, как ей и положено, ползет стрелка указателя скорости. Удерживаю ее на несколько секунд в одном положении — очередная ступенька — и снова мягким увеличением нажима на штурвал посылаю чуть-чуть вперед.

И вдруг — будто огромные невидимые кувалды забарабанили по самолету. Все затряслось так, что приборы на доске передо мной стали невидимыми, как спицы вращающегося колеса. Я не мог видеть крыльев, но всем своим существом чувствовал, что они полощутся, как вымпелы на ветру.

Меня самого швыряло по кабине из стороны в сторону, штурвал, будто обратившийся в какое-то совершенно самостоятельное, живое и притом обладающее предельно строптивым характером существо, вырвался у меня из рук и метался по кабине так, что все попытки поймать его ни к чему, кроме увесистых ударов по пальцам, не приводили. Грохот хлопающих листов обшивки, выстрелы лопающихся заклепок, треск силовых элементов конструкции сливались во всепоглощающий шум.

Вот он, флаттер!»

Если бы летчик не предусмотрел, что управление может быть выбито у него из рук, вряд ли бы ему довелось описать свои ощущения. Но грамотный инженер подошел к своему полетному заданию предельно расчетливо. Он отрегулировал управление таким образом, что для сохранения скорости полета ему все время пришлось придерживать рукоятку сектора газа — пружина стремилась оттянуть его в сторону уменьшения скорости. И вот когда флаттер обрушился на самолет, пружина сама уменьшила тягу мотора, скорость снизилась, и тряска сразу же прекратилась.

Но и того, что она успела натворить, оказалось достаточно. Галлай едва дотянул израненную машину до аэродрома. Записи приборов, анализ состояния конструкции, впечатления самого испытателя — все это легло в основу исследований, проведенных группой ученых ЦАГИ, среди которых был и будущий президент Академии наук СССР М.В. Келдыш.

Они выяснили, что в данном случае приходится иметь дело со своеобразным проявлением аэроупругости. (Кстати, само слово flutter в переводе с английского означает «трепыхаться, бить крыльями».) Самолет в определенной степени представляет собой упругую, колебательную систему. И стоит какой-то из частей аппарата — крылу, хвостовому оперению и т.д. — попасть в резонанс с вибрациями набегающего скоростного потока, как все идет «вразнос» — частота и амплитуда колебаний резко увеличиваются, и дело обычно кончается тем, что самолет буквально разваливается в воздухе.

Флаттер очень долго мучил летчиков. Так, в Германии за период с 1935 по 1943 год от флаттера погибло около 150 экипажей. Примерно такие же потери были в составе ВВС США. Хватили лиха и наши пилоты...