"Изобретатель" №12-1934

В своем непрерывном развитии авиация стремится к увеличению скоростей и высоты («потолка») полета. От первых самолетов бр. Райт и Блерио путем постепенного усовершенствования, отмеченного длинной серией рекордов, авиация подошла к созданию современных скоростных машин.

В настоящее время самолетами фирмы «Локхид» уже осуществлено пассажирское движение на американских воздушных линиях со скоростью 320 км/час. Немецкая коммерческая машина «Пост-Ягер» обладает максимальной скоростью в 370 км/час, поставленной в 1933 г. итальянским летчиком Ф. Анджело на самолете «Макки-Кастильди» с мотором «Фиат» в 2 800 л. с. Борьба за большие скорости вызвана, с одной стороны, экономическими соображениями (коммерческий скоростной транспорт имеет крупное значение для почтовых и пассажирских сообщений), а с другой — мотивами военного характера.

Совершенно ясно громадное преимущество разведчиков, истребителей и бомбовозов, обладающих большими скоростями, чем соответствующие типы авиации противника.

Колоссальная территория Советского союза настойчиво требует увеличения быстроты сообщений. Легко представить перспективы, которые выдвигает скоростная авиация для связей между крупными промышленными центрами, из которых многие разделены расстоянием более 10 000 км.

Но на пути увеличения скорости полета стоят значительные трудности.

Непрерывно растущее с увеличением скорости сопротивление воздуха не позволяет в настоящее время использовать достигнутые рекорды скорости для пассажирской и даже военной авиации.

Неосуществимо также значительное увеличение скорости и самых гоночных машин. Достаточно указать, что для увеличения скорости лишь вдвое, против последнего рекорда, т. е. для достижения 1 200 км/час потребовалась бы мощность моторов в 30 000 л. с, что при современном состоянии техники является невозможным.

Чтобы разрешить создавшееся техническое противоречие между ростом потребностей и возможностями их удовлетворения, авиации необходимо овладеть высокими слоями атмосферы. Разреженный воздух окажет значительно меньшее сопротивление движению самолета и, следовательно, потребуется гораздо меньшие мощности. На высоте 12 км плотность воздуха и его сопротивление уменьшены уже в 5 раз, а на высоте 30 км - в 100 раз. Стратосфера представляет собой ту область, где возможно осуществление полетов со скоростями, превосходящими в несколько раз скорость звука (330 м/сек).

Поэтому совершенно понятен интерес, который вызывает к себе стратосфера и ее широкие исследования, проводимые во всем мире с помощью стратостатов, шаров-зондов, звуковыми, световыми и другими методами, а также полеты в стратосферу на самолетах-стратопланах. В сентябре 1933 г. французский летчик Лемуан поднялся на высоту 13 000 м, а в апреле текущего года этот рекорд уже был побит итальянским пилотом Донати, который не самолете «Капрони» достиг высоты 14 400 м.

Германская фирма «Юнкерс» построила стратоплан, предназначенный для полетов на высоте до 16 000 м. Он представляет собою цельнометаллический самолет с низко посаженными крыльями.

Кабина пилотов герметическая и снабжена запасами кислорода для дыхания и препаратами для поглощения углекислоты. На стратоплане имеется радиоустановка, позволяющая осуществлять двустороннюю связь. Расчетная скорость этого самолета равна 600 км/час и мощности мотора всего в 850 л. с. (т. е. в 3 раза меньше, чем у самолета Анджело при почти одинаковых скоростях полета).

Французская фирма «Фарман» построила и провела ряд испытаний стратосферного самолета. Этот стратоплан рассчитан на подъем на высоту 20 000 м, где его скорость должна достигать 1600 км/час. Чтобы мотор на этой высоте мог работать, на стратоплане установлен трехступенчатый компрессор, нагнетающий в мотор необходимое количество воздуха. Ступени компрессора включаются поочередно на различных высотах, чтобы по мере подъема в более разреженные слои атмосферы подавать в мотор воздух с необходимым для горения давлением. Стратоплан Фармана был уже испытан на небольших высотах и показал вполне удовлетворительные результаты.

Широкому развитию высотных полетов мешают трудности, стоящие перед винтомоторной группой.

Для высотных моторов требуются сложные и весьма тяжелые компрессоры, которые поглощают значительную часть мощности мотора. С увеличением высоты полета доля поглощаемой мощности растет и при определенной, степени разреженности воздуха наступит момент, когда вся мощность мотора должна будет итти на компрессию воздуха, но еще ранее этой точки полет станет невозможен, так как остающейся мощности нехватит на движение самолета.

Кроме того часть мощности теряется на воздушном винте, который в условиях стратосферы работает с более низким коэфициентом полезного действия.

Указанные трудности ограничивают высоту полета стратопланов, примерно, до 22 км. Выше этого потолка самолет с винтомоторной группой летать не может. Наиболее же важными для нас являются высоты в 30—35 км и выше.

Условиями таких полетов может удовлетворить только реактивный двигатель, который позволяет создать сверхскоростную стратосферную авиацию, т. е. суперавиацию.

Реактивный двигатель прямой реакции или, как его называют, ракетный мотор, не нуждается для своей работы в окружающем воздухе и, следовательно, ракетные аппараты могут летать не только в сильно разреженном слое атмосферы, но даже и в безвоздушном пространстве. Поэтому ракетные моторы не имеют для своего применения границ высоты и скорости полета.

В 1928 г. состоялся первый полет реактивного самолета. В Вассеркуппе (Германия) на аэродроме Рен-Розиттенского о-ва после нескольких опытов с моделями были произведены удачные испытания ракетного самолета типа утки, построенного фирмой «Оппель» при участии М. Вальера и Ф. Зандера. Реактивный самолет, пилотируемый летчиком Штамером, плавно оторвался от земли, продержался в воздухе 30 сек. и, сделав несколько поворотов, благополучно опустился на аэродром, покрыв расстояние в 1,5 км. Этот первый полет ракетоплана следует расценивать так же, как и первый полет аэроплана бр. Райт. Как тогда впервые была доказана возможность полета человека на аппарате тяжелее воздуха, так и полет Штамера доказал полную возможность развития ракетной авиации и целесообразность работы в этой области.

В 1929 г. на аэродроме близ Франкфурта Оппель снова проводил опыты с ракетными самолетами. На этот раз самолет, построенный по проекту Э. Хатри, достиг дальности полета в 2 км.

После опытов Оппеля в ряде стран стали проводиться испытания ракетных самолетов. В 1930 г. в Дюссельдорфе (Германия) был построен бесхвостый самолет, на котором летчик Эспенлауб совершил серию удачных полетов, достигнув скорости движения в 150 км/час и дальности до 2 км. Разбег самолета был всего лишь 10 м и происходил под действием ракеты с тягой в 150 кг.

В 1931 г. в Италии был испытан ракетный самолет Э. Каттанео, построенный формой «Пьеро-Магни-Авиационе» Самолет был деревянной конструкции с высоко расположенным свободнонесущим крылом. Для старта применялась ракета, дававшая тягу 400 кг. Во время испытаний на аэродроме в Милане самолет пролетел расстояние в 1 км в течение 34 сек.

В Америке работа над ракетами ведется одновременно тремя исследовательскими группами. Один из первых работников реактивного движения, американский профессор Годдард разработал проект реактивного стратоплана, который на высоте 10 км по его расчетам должен достигнуть скорости в 1600 км/час, а по мере дальнейшего подъема превзойти в несколько раз скорость звука.

В Калифорнии Морисом Пуарье и Франклином Уоллс испытан реактивный самолет, о результатах полета которого нам известно то, что он приводился в действие 39 ракетами. Этот самолет является, повидимому, моделью более сложного ракетоплана, спроектированного Морисом Пуарье для полетов в стратосферу.

Рис. 1. Полет ракетного самолета Эспенлаубе.

В Новой Мексике летчик Вильям Сван совершил полеты на ракетном планере со скоростью около 60 км/час. Планер имел 2 ракетные батареи по 6 ракет, из которых каждая давала тягу в 20 кг.

Следует полагать, что дальнейшие опыты с ракетными самолетами дали ценные результаты, сведения о которых в печать не поступают из-за военного значения ракетопланов.

Помимо самостоятельного значения ракет как двигателей, они могут применяться для ускорения разгона самолетов.

Германская фирма «Юнкерс» проводила опыты по применению ракет, которые сокращали время и длину разбега самолета.

О широкой работе фирмы «Юнкерс» в области ракетного движения в последнее время появилось несколько сообщений в английской печати. Как указывают газетные сведения, фирма строит ракетный самолет для полетов в стратосфере, рассчитанный на движение с большими скоростями.

Задача создания ракетопланов требует чрезвычайно большой работы. Помимо сложности конструирования ракетных моторов и подбора для них необходимых материалов, основное затруднение заключается в том, что для питания этого мотора требуются большие запасы топлива.

То преимущество ракетного мотора над авиационным, что он не нуждается для работы в кислороде окружающего воздуха, является и его недостатком, так как заставляет брать большое количество кислорода. Для сгорания 1 кг бензина требуется 5 кг кислорода, и следовательно, общее количество необходимых для горения веществ увеличивается в 4,5 раза по сравнению с обычным авиационным мотором. Это обуславливает большой вес баков для хранения топлива и увеличение тяжести всей конструкции. В этом деле решающая роль принадлежит химии, которая должна дать высококалорийные топлива и наиболее выгодные окислители.

До настоящего времени самым подходящим двигателем для стратосферной авиации является особый тип — воздушнореактивный мотор. Это мотор для подачи кислорода в камеру, сгорания использует энергию встречного потока воздуха, который, попадая в отверстие двигателя, сжимается, затем нагревается путем сжигания в нем топлива, снова расширяется и с увеличенной скоростью выбрасывается из сопла, создавая при этом реактивную силу.

Рис 2. Американский ракетный планер

Теория воздушнореактивных двигателей была впервые разработана советским ученым, проф. Б. С. Стечкиным. В его работе показано, что коэфициент полезного действия этого двигателя растет с увеличением скорости полета и при скоростях, больших скорости звука, значительно превосходит кпд (коэфициент полезного действия) авиодвигателя. Отсюда ясно, что этот двигатель будет иметь все преимущества в стратосферной авиации.

Воздушнореактивный мотор, обладая многими качествами ракетного мотора, т. е. имея возможность осуществлять колоссальные скорости полета и работать в сильно разреженных слоях атмосферы, имеет еще то преимущество, что требует в 4 раза меньшее количество горючей смеси, так как необходимый для горения кислород он берет непосредственно из воздуха.

Аппараты с воздушнореактивными моторами нуждаются в приспособлениях для своего разгона. Поэтому сочетание такого мотора со стартовой ракетой явится наиболее эффектным двигателем для суперавиации.

Чтобы показать те возможности, которые открывает воздушнореактивный мотор, приведем результаты расчетов итальянского генерала Дж. Крокко, свидетельствующие о напряженной работе империалистических авиационных сил над двигателями этого типа. Крокко дает расчет для аппарата весом в 1 000 кг, из которых 400 кг вес топлива. С помощью воздушнореактивного мотора этот аппарат должен поднялся на высоту 30 км, затратив на подъем 300 кг топлива и покрыв за это время расстояние в 200 км. На достигнутой высоте самолет продолжает горизонтальный полет со скоростью 3 600 км/час, на протяжении 1000 км, расходуя при этом оставшиеся 100 кг горючего. Затем идет спуск с высоты 30 км, в течение которого покрывается еще 200 км, и, наконец, самолет опускается на землю на расстоянии 1400 км, пройденных со средней скоростью 2 700 км/час.

Этот подсчет говорит сам за себя.

Необходимость обороны страны должка заставить нас начать борьбу за советскую супер-авиацию, которая явится в то же время мощным фактором мирного социалистического строительства.

На всей советской общественности и в первую очередь на изобретателях лежит долг усиленно работать над проблемой ракетного движения, от которого зависит суперавиация.

Советская авиация должна получить стратопланы.

Нет таких трудностей, которые остановили бы творческие силы строящего социализм общества, идущего вперед под руководством партии и ее вождя т. Сталина.

И. МЕРКУЛОВ