Карл Гильзин - В небе завтрашнего дня
Но вот уже вертолет летит назад, вниз по Днепру. Снова под вами Киев. Прошло полчаса, и на горизонте открылась панорама Каневской ГЭС, второй станции каскада. Над самой дугой плотины, перегородившей реку, вертолет снизился и замер на высоте в несколько десятков метров.
Вслед за Каневской гидроэлектростанцией под вертолетом проплыли молодое Кременчугское море и станция того же названия, построенная украинскими комсомольцами, потом четвертая станция каскада- Днепродзержинская, питающая своей энергией могучие заводы. Вертолет повернул направо, к югу, следуя за течением реки. Вот уже промчался внизу красавец Днепропетровск, и за ним потянулось широкое озеро Ленина — водохранилище, созданное выше первенца каскада — Днепрогэса. А вот и известная всему миру серая дуга плотины, которую тщетно пытались снести с лица земли фашистские захватчики. Огромный промышленный город Запорожье раскинулся на обоих берегах укрощенной реки.
Уже более 600 километров пролетел вертолет. Сразу же после Запорожья машина снова повернула на юго-запад, к последней станции каскада — Каховской.
Внезапно над ее плотиной вертолет стал быстро подниматься, уходя в небо по вертикали. Странное ощущение испытывали экскурсанты, глядя на открывающуюся под ними панораму, границы которой все расширялись. Стала хорошо видна паутина оросительных каналов, берущих начало в огромном Каховском море, — Южно-Украинский, Северо-Крымский и многие другие. Нити этих каналов скрывались в туманной дали. Вот уже высота достигла трех километров. Сзади стали угадываться знакомые очертания недавно покинутой Днепровской ГЭС и Запорожья, а в другой стороне, южнее, можно было отчетливо видеть Херсон, устье Днепра, Днепровский лиман. Наконец вертолет стал снижаться, летя в этом направлении, и вскоре внизу открылись просторы Черного моря. Еще раз повернув направо, вертолет помчался прямо на запад. Курс — на Одессу!
Очередная остановка была не в воздухе, как прежде, а на берегу моря. Экскурсанты искупались и даже позагорали под знойным черноморским солнцем.
450 километров по прямой до Киева вертолет пролетел менее чем за два часа. 1500 километров проделал он за всю экскурсию в течение примерно девяти часов. Солнце стояло еще довольно высоко, когда он вернулся на ту же улицу украинской столицы, с которой стартовал утром…
В будущем вертолеты станут основным средством пассажирского и грузового сообщения на расстояниях примерно до 500 километров. Однако и у вертолетов есть свои, органически присущие им недостатки. Главный из них — скорость полета, ограниченная условиями, в которых приходится работать несущему винту. Она обычно не превышает 250 километров в час. Этого, конечно, мало даже в наш век, а что же говорить о будущем!
Правда, в будущем максимальную скорость вертолетов удастся, вероятно, существенно увеличить. Большое применение найдут также и реактивные вертолеты, у которых несущий винт вращается без механического привода — под действием реактивных струй, вытекающих с концов его лопастей. Несколько конструкций таких вертолетов существует и сейчас. Иногда на концах лопастей устанавливают реактивные двигатели: на небольших вертолетах прямоточные или ракетные, на крупных — турбореактивные. Реактивные вертолеты расходуют больше топлива, чем вертолеты с механическим приводом винта, но зато в них отсутствует сложная муфта привода винта, они получаются более легкими, их полезная нагрузка и скорость полета больше. Но, учитывая даже все возможные усовершенствования, в скорости вертолет никогда не сможет соревноваться с самолетом.
Глава XV. На крыльях и без крыльев
Эта глава знакомит читателя с необычными летательными аппаратами, которым принадлежит будущее, — «пингвинами», колеоптерами, «летающими сковородками», орнитоптерами и многими другими.
Ученые и конструкторы продолжают поиски таких летательных аппаратов, которые совмещали бы в себе достоинства самолетов и вертолетов без их недостатков. Они должны обладать высокой скоростью полета и способностью совершать вертикальные взлет и посадку.
Разными путями ведутся и будут вестись в дальнейшем эти поиски.
Неудивительно, что это привело уже сейчас к большому разнообразию типов таких летательных аппаратов, и число их будет все время расти. Вероятно, в будущем каждому узкому, специальному назначению будет соответствовать свой особый тип летательного аппарата.
Чтобы разобраться в разнообразных конструкциях этих аппаратов, как созданных, так и тех, которые предстоит создать, обратимся к физическим основам полета.
Для того чтобы аппарат тяжелее воздуха совершал длительный полет в атмосфере, необходимо приложить две силы. Одна из них должна поддерживать его в воздухе, то есть противодействовать земному тяготению, — это так называемая подъемная сила; другая должна двигать вперед с нужной скоростью, преодолевая сопротивление воздуха, — это так называемая тяга.
Во всех случаях длительного, установившегося полета в атмосфере любая сила, действующая на летательный аппарат, должна представлять собой силу реакции отбрасываемого воздуха или газов. Действительно, так именно создает тягу воздушный винт — пропеллер. Так же, конечно, создает реактивную силу несущий винт вертолета, только в этом случае воздух отбрасывается уже не назад, а вниз, отчего сила, создаваемая несущим винтом, направлена вверх. Это — подъемная сила. И точно таким же образом создает подъемную силу крыло самолета. Оно тоже отбрасывает воздух, отклоняет набегающий встречный поток вниз. Ученые, экспериментирующие в аэродинамических трубах, с помощью различных ухищрений видели это не раз простым глазом.
Принципиально то же самое происходит и в реактивном двигателе. Он так же создает тягу, отбрасывая струю газов. Разница, и очень существенная, заключается в том, что двигатель развивает тягу сам, без помощи каких бы то ни было движителей вроде винта. Поэтому реактивные двигатели и называют двигателями прямой реакции.
Но если каждая из двух основных сил, действующих на летательный аппарат, создается принципиально одним и тем же физическим явлением, то в разных летательных аппаратах она образуется по-разному. В самолете, например, тяга создается винтом или реактивным двигателем, а подъемная сила — крылом. В вертолете же обе силы создаются одним и тем же несущим винтом.
Как же совместить достоинства самолета и вертолета?
Вот, например, еще до появления вертолетов был создан и начал применяться летательный аппарат, получивший название автожира. Теперь такие аппараты у нас обычно называют винтокрылами: тяга, необходимая для полета, у них создается пропеллером, как и обычно, но крыла нет, а если и есть, то очень небольшое, оно заменено самовращающимся (или, как говорят, авторотирующим) несущим винтом. Задача такого винта оказывается, естественно, более легкой, чем у вертолета, и винтокрыл может достичь большей скорости. Некоторые новые винтокрылы, например советский винтокрыл конструкции Н. И. Камова, впервые показанный на авиационном празднике в Тушине в 1961 году, обладают скоростями в полтора раза большими, чем у вертолетов. Наш винтокрыл развил на 100-километровом замкнутом маршруте рекордную скорость — 366 километров в час, намного большую, чем у аналогичного по назначению английского винтокрыла «Ротодайн». В том же, 1961 году он установил в одном полете сразу 6 мировых рекордов по грузоподъемности, подняв груз 16 485 килограммов на высоту 2 557 метров 17*.
17* Газета «Правда», 26 ноября 1961 г.
Самовращающийся несущий винт автожира заменяет крыло самолета.
Слева — автожир на поплавках; тягу создает небольшой пропеллер, приводимый во вращение маломощным поршневым двигателем. Справа — увлекательный спорт: «жирокоптер», буксируемый обычной моторной лодкой, взмывает в воздух под действием авторотирующего винта (по журналу «Флайт», февраль 1963 г.).
Винтокрылы — современные самолеты-вертолеты. Вверху — английский автожир «Ротодайн», внизу — винтокрыл Н. И. Камова (по журналу «Люфтфарттехник», январь 1962 г.).
Наряду с увеличенной по сравнению с вертолетами скоростью полета винтокрылы сохраняют преимущество вертикального взлета и посадки — на этих режимах двигатель приводит во вращение не тянущий, как в горизонтальном полете, а несущий винт. В авиации будущего винтокрылы найдут свое место, хотя их применение вряд ли будет очень широким.
Итак, неподвижное крыло не позволяет осуществлять вертикальную посадку и такой же взлет, а вращающееся крыло — достичь большой скорости.
Нельзя ли использовать крыло еще каким-нибудь способом, чтобы добиться желаемой цели?
