Карл Гильзин - В небе завтрашнего дня

Карл Александрович Гильзин

В небе завтрашнего дня

Издание второе, дополненное

Обложка Г. Алимова

Эта книга представляет собой живой, увлекательный рассказ об авиации, ракетной технике и космонавтике, их настоящем и будущем. Она вводит юного читателя в мир необычных летательных аппаратов атмосферной и заатмосферной авиации. Сегодня эти аппараты еще только рождаются в замыслах ученых и конструкторов, на чертежных досках и экспериментальных аэродромах, но именно им принадлежит будущее.

В 1959 году книга «В небе завтрашнего дня» удостоена второй премии на конкурсе Министерства просвещения РСФСР на лучшую книгу о науке и технике для детей.

Автор книги — ученый-специалист и талантливый популяризатор науки. Созданные им книги («Путешествие к далеким мирам» и др.) переизданы во многих странах мира.

Вступление

Немногим более полувека прошло с тех пор, как в воздух поднялись первые смельчаки на громоздких и неуклюжих сооружениях из полотна и жердочек. Но сколько теперь нужно воображения, чтобы в этих «летающих этажерках» и «летающих гробах», с тарахтением поднимавшихся в небо над толпами изумленных людей, узнать прообразы современных самолетов, молниями пронизывающих небосвод!

Можно ли сегодня рассказать, какой будет авиация через десять, двадцать, пятьдесят лет? Сделать это, пожалуй, труднее, чем говорить о будущем любой другой отрасли техники. Ведь ни одна область техники не знает такого бурного прогресса, таких высоких темпов развития, как авиация.

Особенно это заметно с тех пор, как началась предсказанная Циолковским эра реактивной авиации. Все новые и новые самолеты поднимаются в воздух, все быстрее, выше и дальше летают они. Далеко позади остался казавшийся непреодолимым «звуковой барьер», и авиация вышла на просторы сверхзвуковых скоростей. Не за горами время, когда обычными станут скорости полета в две, три, четыре тысячи километров в час, а потом и еще больше…

Быстро растет не только скорость полета, но и его дальность и высота. Уже сейчас самолеты проникают в преддверие космоса, авиация теснит свою младшую сестру — астронавтику, всерьез претендуя на околоземное космическое пространство.

Авиационная и космическая техника завтрашнего дня рождается уже сегодня в лабораториях и кабинетах ученых, в светлых залах конструкторских бюро, на зеленой глади и бетонных полосах опытных аэродромов, в ажурных переплетах пусковых башен космодромов. О ней, об этой технике, о будущем авиации и астронавтики, о замечательных реактивных двигателях, потому что именно они прокладывают путь в будущее, и рассказывается в нашей книге.

Конечно, не все будет так, как мы предполагаем. Невозможно предвидеть точные сроки и угадать детали. Могут быть — и наверняка будут — неожиданные повороты в развитии и авиации, и астронавтики. Впереди много неизведанных трудностей, да и кто предусмотрит еще не сделанные открытия! И все же наука позволяет с уверенностью заглянуть в будущее, хотя бы ближайшее, различить в нем основное, главное, потому что и сейчас, как много лет назад, пророчески справедливо изречение великого Жуковского: «Человек… полетит, опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума».

Часть первая. Двигатели фантастических скоростей

Глава I. На дальних подступах

В этой главе рассказывается о последних успехах поршневых авиационных двигателей и закате их славы, о том, почему они не смогли преодолеть «звуковой барьер» и навсегда потеряли свое былое значений в авиации.

Это было в 1934 году. Все страны облетела сенсация — установлен новый абсолютный мировой рекорд скорости полета. Летчик Аджелло на итальянском гоночном гидроплане «Макки Кастольди» пролетел три километра с огромной, невиданной для того времени скоростью — 709 километров в час.

Нельзя было не залюбоваться грациозным гидропланом. Его узкое, стремительно вытянутое тело было высоко приподнято над ножевидными поплавками и напоминало гигантскую стрекозу, опустившуюся на гладь моря. Даже неспециалист видел, сколько инженерного искусства понадобилось для создания этого самолета: в нем не было ни одного грамма лишнего веса, ни одного кубического сантиметра лишнего объема. В изящном фюзеляже с совершенными аэродинамическими очертаниями конструктор скупо отмерил место для летчика — все остальное было занято двумя мощнейшими для того времени поршневыми двигателями, по 1600 лошадиных сил каждый. Они стояли друг за другом, и их объединенная мощность использовалась для вращения общего винта. Все было подчинено только одному — поставить рекорд во что бы то ни стало. Пусть на этом самолете потом нельзя будет летать, пусть перенапряженные двигатели выйдут из строя, лишь бы поставить рекорд!

Мировые рекорды скорости самолетов (начиная с 1945 г., все рекорды установлены реактивными самолетами).

И вот цель достигнута. Старый рекорд, установленный год назад, превзойден на 27 километров. Это означало увеличение скорости на 4 процента — большой скачок за год.

Отчего же вслед за этим некоторые специалисты стали высказывать мрачные прогнозы, заговорили о тупике, о «кризисе» авиации? Почему десятки научных работ доказывали, что эта последняя победа авиации — пиррова победа, что у авиации нет будущего в борьбе за скорость? Ученые писали, что самые невероятные усилия смогут лишь ничтожно продвинуть авиацию на пути к недостижимой мечте — скорости звука.

Шли годы, и казалось, действительность подтверждает взгляды самых мрачных скептиков.

Ученые и инженеры выжали все, что можно, из аэродинамики, облагородив внешние формы самолета. Машина с двумя крыльями — биплан, — прочная, хорошо проверенная, маневренная, уступила свое место самолету с одним крылом — моноплану — главным образом потому, что моноплан обладает меньшим лобовым сопротивлением и позволяет летать быстрее. Была осуществлена давнишняя мечта авиаконструкторов — убирающееся шасси. Теперь ничто не выступало за контуры летящего самолета, ничто не мешало ему лететь со все большей скоростью.

Вместе с этим широкое применение получили так называемые высотные авиационные двигатели — двигатели с наддувом, сохраняющие постоянную мощность до высоты в несколько километров. Это позволило летать с максимальной скоростью на значительной высоте, где воздух разрежен и оказывает меньшее сопротивление. У двигателей без наддува мощность стремительно падает с высотой — почти так же, как и плотность атмосферного воздуха, — на высоте 5 километров она примерно вдвое меньше, чем у земли. Двигатель с наддувом снабжен нагнетателем, который сжимает воздух, так что в цилиндры все время поступает воздух постоянного давления независимо от высоты полета.

Можно было считать, что сделано все для максимального повышения скорости полета. Тем не менее рекорд итальянского гидроплана оставался непревзойденным. Только через пять лет, в 1939 году, немецкий летчик Ванд ель на самолете «Мессершмитт» побил наконец этот рекорд.

Снова, как и прежде, конструкторы сделали все, что могли, для достижения наибольшей скорости. Так, например, один из топливных баков самолета был наполнен не бензином, а водой. Почему же это привело к увеличению скорости на несколько десятков километров в час? Обычно на самолетах вода, охлаждающая двигатель, протекает через радиатор, который обдувается встречным потоком воздуха. Тепло, полученное в двигателе, вода отдает этому воздуху и снова поступает в двигатель, циркулируя в замкнутом контуре. Но сопротивление радиатора сильно уменьшает скорость полета. На рекордном самолете радиатор был отключен, и охлаждающая вода свободно испарялась в атмосферу. Вот для этого-то она и была запасена в баке.

Рекорд итальянца был побит на 46 километров в час. За пять лет бурного технического прогресса скорость возросла на 6,5 процента, то есть всего по 1,3 процента в год. Немногим более одного процента, — и это ценой колоссальных усилий ученых, конструкторов, рабочих, инженеров, высокого мастерства летчиков!

Видно, не без основания заговорили в свое время о барьере на пути развития авиации. Сейчас это волновало ученых и специалистов во всех странах. Но почему «звуковой барьер» упоминался в те годы не иначе, как непреодолимая преграда? Почему так встревожились ученые и конструкторы еще на далеких подступах к нему? Ведь скорость звука в воздухе равна примерно 1225 километрам в час, а последний рекорд равнялся всего лишь 755 километрам в час.

Это объяснялось двумя причинами.

Одна из них связана с физическими явлениями, происходящими в воздухе при полете с большой скоростью, другая — с особенностями «сердца» самолета — поршневого двигателя.