В работах Конференции освещен широкий круг вопросов, касающихся изучения высших слоев атмосферы. И действительно, как говорит одно мудрое изречение: «Для того чтобы победить врага, его нужно раньше как следует изучить».

Но мне также очень понятно и близко высказанное в приветствии нашей Конференции, в день ее открытия, пожелание Ивана Ульяновича Павлова^[1] о том, «чтобы из всей огромной цепи вопросов, предстоящих разрешению, поскорее вытащить такое звено, чтобы в наикратчайший срок летать в стратосфере»

С этой стороны реактивные летательные аппараты, о которых я имею честь докладывать Конференции, зачастую пользуются незаслуженной репутацией. Иногда принято в необычайно оптимистических тонах обсуждать возможности полета человека в ракете или самолете, снабженном реактивным двигателем, на громадных высотах, с огромными скоростями.

К сожалению, наша литература, и при этом не только популярная, но и специальная, техническая, как уже указывал предыдущий докладчик^[2], сплошь и рядом изобилует сенсационными сообщениями о возможности таких перелетов, как, например, «Москва-Ленинград в 3¹/₂ минуты» или «Перелет реактивного самолета-амфибии через Атлантику в 1¹/₂ часа со скоростью 4500 км в час» и т. д. (см. журнал «Самолет» № 3, стр. 43, за 1932 год) ^[3].

Не будем останавливаться на принципиальной возможности и осуществимости таких идей, укажем только на то, что вообще, в большинстве случаев, когда применение авиационных моторов Для полетов в высших слоях атмосферы встречает некоторые затруднения или даже становится невозможным, взоры многих с несколько излишней легкостью обращаются к ракете.

Пусть не истолкуют этих моих слов в том смысле, что я противник ракет: отнюдь нет! Я глубоко уверен, что очень многое будущем принадлежит именно реактивным летательным аппаратам, но в настоящее время в представление о них крайне необходимо внести некоторую ясность. И пусть не гневается на меня профессор Н. А. Рынин, но впредь в его докладах о реактивных аппаратах хотелось бы видеть материал, преподанный с известной технической критикой^[4].

Чем объясняется или чем приуготавливается благодатная почва дли широкого применения реактивных аппаратов при полетах в разреженных слоях стратосферы? Хотя эти определения и общеизвестны, но в целях большей последовательности изложения приведем их еще раз. С увеличением высоты полета мощность авиационного мотора начинает уменьшаться, так как значительно уменьшается плотность засасываемого воздуха. В этом именно и заключается невозможность полета на больших высотах аппарата, снабженного обычной винтомоторной группой. Именно это требует устройства специальных приспособлений или особых винтомоторных установок (о чем здесь несколько ранее говорилось другими докладчиками), которые имели бы или сохраняли бы нужную мощность до заданной большой высоты. Несомненно, однако, что сама природа полета в стратосфере, на высоте нескольких десятков, а возможно, что в весьма недалеком будущем, ста и более километров и, очевидно, с очень большими скоростями ставит под сомнение вообще возможность применения для этой цели, пусть даже специальной, высотной винтомоторной группы.

Потолок последней, очевидно, будет много ниже.

Поэтому летательный аппарат, движущийся на высоте исключительно с помощью реактивного двигателя, и представляется наиболее приспособленным для полетов в высших, разреженных слоях атмосферы, и именно вследствие того, что он, как известно, содержит в самом себе, а не в окружающей среде, необходимую движущую силу.

В последующем изложении мною будет освещен ряд отдельных вопросов в связи с полетом реактивных аппаратов в стратосфере, причем, особо подчеркиваем, именно полетов, а не подъемов, т. е. движения по какому-то маршруту для покрытия заданного расстояния^[5]. Вопросы эти являются для ракетчиков больными вопросами, своего рода слабыми местами в нашей работе, и изложение их покажет Конференции не фантастические, а реальные задачи сегодняшнего дня, стоящие на разрешении.

Необходимо также оговориться, что из-за недостатка времени, а кроме того по ряду других причин, доклад мой будет в значительной мере носить конспективный характер.

Переходим к рассмотрению классификации существующих реактивных систем. В предыдущем докладе Михаил Клавдиевич Тихонравов остановился на истории развития [ракетных летательных аппаратов] и основных определениях, поэтому классификацию даем в простейшем виде, разделив реактивные аппараты на группы, в зависимости от рода топлива, на котором работают установленные на них двигатели. Исходя из этого получаются три группы.

Первая группа — аппараты, снабженные реактивными двигателями на твердом топливе. В данном случае в качестве топлив могут применяться различные твердые термитные и пороховые составы. Работы с такого рода двигателями получили значительное распространение в Германии, где можно назвать имена Тилинга, Опеля, Оберта и др.

Вторая группа — это аппараты, снабженные реактивными двигателями на жидком горючем. Работы в этом направлении в настоящее время ведутся, можно сказать без преувеличения, почти во всех странах мира. Здесь можно назвать имена таких исследователей, как Оберт (Германия), Годдард (Америка), а также наших соотечественников — Константина Эдуардовича Циолковского и недавно умершего инженера Фридриха Артуровича Цандера.

Третья группа — аппараты, снабженные так называемыми воздушными реактивными двигателями. Эти двигатели являются по существу [реактивными] двигателями на жидком топливе, но только с той разницей, что при их работе необходимый для сгорания кислород берется из окружающего воздуха. Работу таких двигателей исследовали Лорен (Франция), профессор Б. С. Стечкин (СССР) ^[6] и итальянский ученый генерал Крокко.

Переходим к анализу некоторых характерных особенностей вышеуказанных систем, исходя из поставленной нами задачи.

Одной из отличительных черт аппаратов первой группы, т. е. снабженных реактивными двигателями на твердом топливе, является чрезвычайная кратковременность их действия.

В результате этого получается быстрое нарастание скорости, и ускорение достигает весьма значительных величин со всеми вытекающими отсюда последствиями для экипажа и конструкции аппарата. Вообще говоря, работа реактивного двигателя на твердом топливе представляет не что иное, как реактивный выстрел^[7]. Попытки комбинировать такие двигатели в виде многозарядных батарей или устройство перезаряжающих приспособлений натолкнулись на большую конструктивную сложность, громоздкость и весьма значительный вес таких установок. Надо также отметить, что, помимо сказанного, работа с реактивными двигателями на твердом топливе является в достаточной мере опасной. Как пример можно привести гибель в результате взрыва лаборатории немецкого инженера Тилинга со всем персоналом 10 октября прошлого года^[8]. И, наконец, одним из основных недостатков реактивных систем на твердом топливе является весьма невысокая энергоемкость последнего. Так, для пороха мы имеем около 900 кал с 1 кг^[9], что дает тягу 180-200 кг. По сравнению с некоторыми из существующих жидких топлив, обладающих теплотворной способностью до 10000 кал с 1 кг, эти цифры незначительны^[10]. Из вышеизложенного достаточно ясно видны пределы возможного применения аппаратов, снабженных реактивными двигателями на твердом топливе, или, вернее, невозможность применения этих двигателей для летательных аппаратов. Двигатели на твердом топливе имеют значение как источники большой мгновенной силы. Областью их применения может быть, как уже говорил в своем сообщении конференции Вячеслав Иванович Дудаков ^[11], облегчение взлета самолета или, иными словами, реактивный разгон его. Возможны также еще и иные специальные виды применения, но останавливаться на них я не буду.

Переходим к разбору второй группы аппаратов, согласно установленной нами классификации, а именно: к аппаратам, снабженным реактивными двигателями на жидком топливе. Необходимо отметить большое значение подобных конструкций, работа которых уже не является кратковременным реактивным выстрелом, а может продолжаться заданное время. В процессе работы такого двигателя возможно умышленное изменение режима, т. е. управление двигателем. В качестве компонентов окислителей и топлив употребляются, как уже говорил Михаил Клавдиевич, жидкий кислород или иные содержащие его вещества, бензин, спирт и т. д.

Рассмотрим весовые характеристики реактивных аппаратов, снабженных двигателями на жидком топливе.

Первое — экипаж. Здесь речь может идти об одном, двух или даже трех человеках, которые, очевидно, могут составить экипаж одного из первых реактивных кораблей. Во всяком случае, вес экипажа является величиной определенной и для нас достаточно ясной.

Второе — жизненный запас. Сюда войдут все установки, приборы и приспособления для поддержания жизненных условий экипажа при его работе на большой высоте.

Третье — кабина, которая, очевидно, будет герметической. Одним из конструкторов стратостата «СССР-1», кажется тов. Годуновым, здесь был назван вес кабины около 500 кг^[12]. Возможно, конечно, что у ракетоплана каким-то образом можно сделать более легкую кабину, но во всяком случае, порядок цифр, вернее их размерность, не будет очень сильно отличаться от привычных для нас величин.

И, наконец, последнее — конструкция. Конструкция должна отвечать трем задачам: прежде всего, допускать взлет и полет (набор высоты) в низших слоях, в тропосфере, далее — полет с большими скоростями в стратосфере и, наконец, планирование и посадку.

В задачу моего доклада не входит изложение того или иного конкретного проекта реактивного аппарата для полетов в стратосфере, но приведенными выше рассуждениями я хотел показать, что реактивный аппарат вряд ли будет проще и легче по весу достаточно известных нам авиационных конструкций вообще и в частности — стратопланов с обычной винтомоторной группой. Вес его будет измеряться не десятками, не сотнями, а быть может, тысячей или даже двумя тысячами килограммов и более.

Каковы условия взлета такого аппарата? Независимо от того, каким образом будет произведен взлет, можно сказать, что он будет происходить, по крайней мере в первой своей части, достаточно медленно. Это объясняется тем, что организм человека не переносит больших ускорений. Ускорение порядка четырех допустимо, но и то в течение ограниченного времени. Кроме того, низшие, наиболее плотные слои атмосферы выгодно проходить с небольшими скоростями, так как в противном случае пришлось бы преодолевать весьма значительное сопротивление воздуха. Таким образом, мы видим, что и здесь реактивный летательный аппарат в период взлета и набора высоты весьма далек от тех сказочных скоростей (и, само собой разумеется, соответствующих им громаднейших ускорений), о которых мы так много читали и слышали. А раз так, то можно сделать наши первые выводы, что реактивный летательный аппарат по своему весу и ряду других чисто конструктивных данных и габаритов будет не так уж сильно отличаться от довольно известных нам стратопланов с высотной винтомоторной группой. Условия взлета и набора высоты реактивным аппаратом (вплоть до того момента, когда он достигнет значительных скоростей или, быть может, перейдет на установившийся режим полета) будут до некоторой степени аналогичны условиям взлета и набора высоты обычными стратопланами. А если так, то значит и потребные для этого мощности двигателей и их тяги будут близки самолетным. Посмотрим, каковы в этом случае расходы топлива реактивных двигателей.

Как известно, состав смеси реактивных двигателей, работающих на жидком топливе и окислителе, составляется в пропорции около 1:4. Теплотворная способность смеси будет около 2000 кал, и получаемая тяга с 1 кг расхода смеси составит 220-240 кг. В таблице приведены величины расходов по тягам в 1 сек, в 1 мин, и в 1 час. Величины тяги двигателя взяты чисто условно и в данном случае равны 100, 500 и 1500 кг. В пределах этих величин, возможно, как раз и будет находиться потребная тяга реактивного аппарата в момент его взлета, набора высоты и затем горизонтального полета.

Вычисления [для РД на жидком топливе] производились по формулам:

Тяга

В правой части таблицы приведены расходы, получающиеся у воздушных реактивных двигателей, о которых я буду говорить несколько дальше. В этом случае вычисление производилось по формуле:

Необходимо отметить, что приведенные в таблице величины расходов в значительной мере являются оптимальными и их следует увеличить на 10—15%. Данные, приведенные в таблице, достаточно говорят сами за себя и не нуждаются в каких-нибудь особых комментариях. Рекомендую эту таблицу вниманию конструкторов, собирающихся летать в стратосфере на аппаратах, снабженных реактивными двигателями на жидком топливе.

Необходимо оговориться, что метод характеристики полета реактивных аппаратов исключительно по продолжительности полета (что как раз и было допущено нами) не совсем правилен. Порядок скоростей реактивного аппарата практически будет значительно отличаться от тех величин, которые мы имели у земли. Кроме того, значительная часть пути будет пройдена аппаратом на планировании или при очень малой потребной тяге. Таким образом, общий баланс весов (включая сюда и вес горючего) окажется более приемлемым. Но несомненно, что проблема уменьшения расхода топлива еще долгое время будет стоять как первоочередная, и, не разрешив ее человеку вряд ли удастся осуществить полет по заданному маршруту через стратосферу на реактивном аппарате с жидкостным двигателем, завершив свое путешествие посадкой в заданном пункте. Задача же только подъема реактивных аппаратов на очень большие высоты, как мы видели из доклада инженера Тихонравова, может быть разрешена гораздо легче.

В заключение разберем некоторые наиболее актуальные вопросы работы реактивных двигателей на жидком топливе.

Центральным вопросом является повышение полезной отдачи топлива. Из сравнения теплотворной способности 1 кг жидкой смеси (2000 кал и 240 кг тяги) и 1 кг пороха (900 кал и 200 кг тяги) и снимаемых при этом с 1 кг тяг ясно видно несовершенство процессов, происходящих в реактивном двигателе на жидком топливе.

Другим немаловажным вопросом является получение сплавов с очень высокой температурой плавления, [необходимых] для изготовления ответственных частей двигателя. В качестве примера можно указать на моторы немецкого инженера Оберта, который в результате многолетней экспериментальной работы добился продолжительности работы что-то около 7 мин, не больше. Затем, коль скоро мы имеем дело с большими расходами горючих компонентов, довольно трудной задачей является создание насосов или иных подающих устройств с расходом в секунду 6, 10 и 15 кг какой-то жидкости.

В день открытия нашей Конференции, приветствуя ее от имени ВОИЗа ^[13], тов. Чудновский (если не ошибаюсь) брался силами изобретателей выполнить социалистический заказ для скорейшего завоевания стратосферы. От имени реактивщиков могу передать тов. Чудновскому задание по топливам, по сплавам высокой огнестойкости, по насосам или иным устройствам для подачи больших расходов топлив и т. д. Можно упомянуть еще ряд неразрешенных вопросов, как-то: управление реактивным аппаратом, его устойчивость, вопросы посадки (что, как можно предполагать, будет делом далеко не легким), необходимость создания принципиально совершенно новых приборов для управления аппаратом, различных наблюдений и т. д.

Переходим к разбору последнего раздела нашей темы, к аппаратам, снабженным воздушными реактивными двигателями.

Получающееся из расчетов громадное количество топлива, которое нужно аппаратам с жидкостными реактивными двигателями, заставило техническую мысль искать какое-то иное решение задачи. Естественно, что при полетах с большими скоростями возникла мысль об использовании кислорода, имеющегося в воздухе, как это делается в авиации. Вот что по этому поводу говорит итальянский инженер Крокко: «Речь идет о том, чтобы при движении захватывать окружающий воздух, сжимать его под давлением, достаточным для создания хорошего коэффициента полезного действия двигателя, затем, подавая распыленное топливо, сжигать его при постоянном давлении и, наконец, дать возможность расширяться продуктам горения для достижения скорости [истечения], превышающей скорость засасываемого воздуха. Произведение массы воздуха, проходящего в данный промежуток времени, на этот выигрыш скорости и даст необходимую движущую силу нашему аппарату»^[14].

Необходимо отметить, что как раз было недостаточно оттенено профессором Рыниным при изложении задачи Крокко, что воздушные реактивные двигатели могут работать только при условии сообщения им какой-то начальной скорости, [например] 60 — 80 м/сек. Для этой цели необходимо наличие постороннего источника силы, будь то жидкостной реактивный двигатель или несколько ракет на твердом топливе, действующих непродолжительное время. В таблице [нами] приведены величины расходов топлива воздушных реактивных двигателей. Получается значительно более благоприятная картина. Расход топлива примерно в три раза меньше, чем у аппаратов, снабженных реактивными двигателями на жидком топливе. Даже при наличии каких-то вспомогательных устройств для приобретения начальной скорости общий весовой баланс аппаратов с воздушными реактивными двигателями будет довольно благоприятным.

Необходимо указать, что воздушные реактивные двигатели смогут быть применены на высотах не более 30—35 км^[15], так как тяга их изменяется пропорционально плотности воздуха. Преимущество таких двигателей, по сравнению с высотными винтомоторными группами, у которых мощность также падает с уменьшением плотности, заключается, помимо несколько большего потолка, еще и в том, что на высоте будут возможны весьма значительные скорости полета. А у аппаратов с высотной винтомоторной группой, как мы уже тут слышали от товарищей Розанова и Пышнова^[16], наибольшая скорость полета в стратосфере едва ли превысит 700 км/час. Останавливаться на задаче Крокко я не буду, поскольку это хотя кратко, но уже сделал профессор Рынин. Перейду к заключению.

Из сегодняшних докладов о стратопланах мы видели, что те летные данные, которые можно получить при полетах с высотной винтомоторной группой, т. е. потолки порядка 15—20 км и наибольшие скорости порядка 500—700 км/час, весьма далеки от тех данных, которые принято ожидать при полетах в стратосфере. Предел высот и скоростей у реактивных летательных аппаратов будет несомненно значительно выше, но задать сегодня эти цифры я не берусь из-за пока что еще значительной свежести этого вопроса и по целому ряду других соображений. Полагаю, что вопросы, освещенные мною в докладе, достаточно ясно показывают, как еще далеки мы от успеха. И если нет у реактивных аппаратов таких близких [по скорости] и низких [по высоте] пределов, как у стратопланов с винтомоторной группой, то все же до реального [их осуществления] еще достаточно далеко.

Работа над реактивными летательными аппаратами трудна, но необычайно интересна и многообещающа. Трудности, в конечном счете, несомненно преодолимы, хотя, быть может, и с несколько большими усилиями, чем это кажется на первый взгляд. Основное, что нужно сейчас, — это хорошая координированная работа ракетчиков и работников ряда других областей науки и техники.

Строго научно, серьезно и достаточно глубоко разрешив ряд задач, некоторые из которых я осветил в своем докладе, мы вплотную подойдем к поставленной цели.