Антон Первушин - Битва за звезды-1. Ракетные системы докосмической эры
В 1908 году французский изобретатель Рене Лорэн опубликовал в авиационном журнале «Аэрофил» несколько статей о проекте реактивного самолета, приводящегося в движение однорядным шестицилиндровым двигателем внутреннего сгорания.
Гондола этого аппарата весом около 100 килограммов имела цилиндрическую форму и опиралась на землю лыжами. Два двигателя размещались под крыльями. Пилот должен был сидеть сзади и управлять как работой моторов, так и поворотами их вокруг горизонтальной оси, с помощью чего достигалась стабилизация аппарата. При взлете оси раструбов моторов располагались почти вертикально и по мере разбега угол их наклона уменьшается.
Свой реактивный двигатель Лорэн предлагал сделать настолько плоским, чтобы он помещался в крыле самолета.
Каждый цилиндр поршневого двигателя должен был иметь выхлопное сопло. Предполагалось, что самолет будет приводиться в движение серией последовательных выхлопов.
В 1910 году Рене Лорэн предложил новый проект — воздушную торпеду, представляющую собой аппарат с реактивным двигателем и управляемый посредством телемеханики. Согласно расчетам Лорэна, скорость полета торпеды должна была составить около 200 км/ч.
Еще через год французский изобретатель представил новый вариант реактивного металлического аэроплана, разгон которого по земле производился при помощи электрической тележки, катящейся по рельсам. Когда при движении по земле аппарат достигнет определенной скорости, начинает действовать реактивный двигатель и аэроплан взлетает.
Выхлопные трубы (дюзы) двигателя были устроены так же, как и в предыдущем проекте. Пилот опять же помещался почти у кормы аппарата в особой камере, которая могла скользить внутри трубчатого фюзеляжа аэроплана по особым направляющим.
Взлет производился следующим образом. На протяжении первого километра электрическая тележка увлекает аэроплан по рельсовому пути, доводя его скорость до 300 км/ч. В конце пути устроен своеобразный трамплин — дорога поднимается в вертикальной плоскости по кривой с начальным радиусом в 1200 метров. Здесь благодаря центробежной и подъемной силам, приданной скорости и работе собственного реактивного двигателя аэроплан отделяется от тележки и далее летит самостоятельно. Тележка же катится по рельсам дальше и тормозится.
Спуск аппарата производится еще более необычным способом В специально отведенном для этого месте свален мягкий грунт. Аэроплан, спускаясь по наклонной линии (глиссаде), носом врезается в него, уходя на глубину до 2 метров. Для уменьшения скорости «спуска» пилот тормозит движение специальным воздушным тормозом, состоящим из ряда алюминиевых тарелок и выдвигаемым им с кормы аппарата
Вдохновленный идеями Лорэна российский инженер Александр Горохов выдвинул свой проект реактивного летательного аппарата. В статье «Механический полет будущего» (1911 год) он описал управляемую крылатую ракету на трех пассажиров, движимую реакцией газов, получаемых в результате горения жидкого топлива (бензин, спирт, керосин) в воздухе, забираемом из внешней атмосферы. Корпус аппарата имел обтекаемую форму с хвостовым оперением, играющим роль рулей высоты и направления. Двигатель ракетоплана Горохова состоял из двух симметрично расположенных камер сгорания, в которые двумя компрессорами нагнетается воздух, а специальным насосом — топливо.
Скорость аппарата должна была составить более 350 км/ч. Схема взлета и посадки в точности воспроизводили схему, предложенную Лорэном для «аэроплана с катапультой».
Во всех проектах Лорэна (и, соответственно, в проекте Горохова) фигурирует реактивный двигатель, использующий энергию быстрой струи выхлопных газов. Однако Лорэн не понимал, почему этот двигатель уступает поршневому двигателю с винтом, создающим «струю» с большой массой, но малой скоростью. Только спустя несколько лет инженеры начали осознавать глубокую разницу между скоростью истечения газов и скоростью самолета.
Имелось два способа сокращения этой разницы: увеличение скорости самолета и снижение скорости истечения газов. Оба способа, примененные одновременно, привели бы к полному устранению разницы.
В 1917 году француз Мориз представил проект двигательной установки для самолетов, которая, как предполагалось, позволяла соединить планер с реактивным двигателем. С помощью компрессора, топливных форсунок и камеры сгорания с выхлопным соплом Мориз сумел получить реактивную струю. Дополнением к его двигателю являлась форсажная камера — устройство, замедляющее скорость реактивной струи, но увеличивающее ее массу. Однако осуществить свою идею на практике Мориз не сумел. Три года спустя это сделал за него его соотечественник инженер Мело.
Мело отказался от большей части оборудования Мориза, а вместо этого взял два цилиндра и соединил их открытыми концами друг с другом. На каждом конце этой двухцилиндровой сборки имелись отверстия для подачи топлива и запальные свечи. Внутри помещался свободный поршень без шатуна, двигавшийся взад и вперед для создания компрессии. Выхлоп осуществлялся через отводные трубки в общую «буферную камеру», к которой крепилось реактивное сопло. В результате создавалась пульсирующая реактивная струя, которая затем также пропускалась через форсажную камеру.
Мело не только описал свой проект, но и построил действующий двигатель. Правда, его было трудно запускать, но работал он исправно. После того как были накоплены опытные данные, Мело рассчитал, что двух больших двигателей такого рода достаточно, чтобы поднять обычный для того времени самолет.
Вплоть до Мело история создания ракетопланов шла общим путем: от изобретателя к изобретателю, от проекта к проекту. Но в дальнейшем это развитие пошло разными дорогами из-за стремления изобретателей как-то повысить коэффициент полезного действия новых двигателей. Одни пытались достичь этого за счет максимального увеличения скорости, рассматривая ракету как самостоятельное средство передвижения, другие брали за основу любую приемлемую скорость и, подобно Мело, стремились приспособить ракету к самолету, а не наоборот. Последний путь и привел к тому, что сейчас называют аэрокосмическими системами многоразового использования.
Межпланетные ракетные корабли
В самом начале XIX века в Париже жил мастеровой Клод Руджиери, итальянец по происхождению. В это время стали очень модными рассказы о запусках воздушных шаров и боевых ракетах Конгрева. Руджиери неплохо зарабатывал тем, что организовывал публичные зрелища, в которых мелкие животные — вроде мышей и крыс — поднимались в небо на пороховых ракетах и возвращались на землю живыми и здоровыми при помощи маленьких парашютов. Размеры и мощность ракет Клода Руджиери все увеличивались, и в один прекрасный день — это было в 1830 году — предприимчивый ремесленник объявил, что «большая комбинированная ракета поднимет в небо барана». Тут же появился некий юноша, который предложил себя вместо несчастного животного. И Руджиери, недолго думая, принял это предложение! Вполне возможно, что юный смельчак кончил бы тем же, чем и китайский мандарин Ван Гу, но тут в дело вмешалась полиция, запретившая необычное представление под страхом ареста талантливого мастерового.
Так, Франция стала первой страной в мире, где осуществлялись запуски «геофизических» ракет с подопытными животными. Оставалось сделать всего один шаг…
Мы помним, что уже к середине XIX века многие энтузиасты научно-технического прогресса заговорили о возможности использования реактивной тяги для нужд пассажирского и грузового транспорта. Разумеется, не обошли эту тему и литераторы. Большая часть из них, как мы увидели, полагала, что будущее за комбинированными реактивно-аэростатическими системами, — это было время паровых двигателей, а о ракетах на жидком топливе никто не мог даже мечтать. Например, Жюль Верн не рискнул описать космический полет на ракете, полагая, что для достижения Луны заряда ракеты недостаточно — куда проще и «эффективнее» запустить этот снаряд из пушки. Однако и он в романе «Вокруг Луны» (1870 год) приводит эпизод с применением тормозных ракет, которые первоначально планировалось использовать для мягкой посадки на Луну, но затем нужда заставила путешественников запустить эти ракеты для коррекции курса с целью возвращения на Землю.
Обратимся к тексту романа:
«…мощные ракеты, имея точкой опоры дно снаряда и вылетая наружу, должны были вызвать обратное действие снаряда и тем самым до некоторой степени замедлить скорость его падения. Правда, этим ракетам пришлось бы гореть в безвоздушном пространстве, но кислорода им хватило бы, потому что он заключался в самих ракетах. Ведь извержению лунных вулканов никогда не препятствовал недостаток атмосферы вокруг Луны.
