Известный с давних пор принцип движения обыкновенной начиненной порохом ракеты еще сравнительно мало изучен, даже несмотря на ранние опыты Годдара и недавние испытания Опеля; наравне с разного рода другими двигателями для летательных аппаратов сам по себе порох кажется многим мало приятным и удобным соседом для пилота и пассажиров во время полета.

Поэтому с осторожностью следует отнестись к сообщениям американских журналов о том, что некоему Морису Руарье удалось сконструировать ракетный трехмоторный самолет. Эта машина по расчету конструктора должна развивать фантастическую скорость — свыше 1500 км/час. Любопытно однако отметить, что ракеты будут приводиться в действие только на большой высоте, которая набирается с помощью обыкновенных моторов и с нормальной скоростью примерно в 150 км/час.

Рис. 1.

Так или иначе, — самый принцип действия ракеты как движущей силы заслуживает того, чтобы с ним ознакомиться несколько подробнее.

На рис. 1 показана наполненная медленно горящим порохом бумажная гильза, имеющая отверстие у конца В.

Воплощенная в этой конструкции идея получения движущей силы является пределом простоты. После воспламенения при помощи зажигательного шнура порох начинает медленно сгорать, постепенно развивая внутри гильзы высокое давление, которое выбрасывает горячие газы через отверстие направо. Если бы это отверстие было закрыто, то давление у конца гильзы А оказалось бы равным давлению у конца В. При таких условиях отсутствовала бы основная причина, сообщающая гильзе поступательное движение.

Рис. 2.

В действительности же отверстие уменьшает площадь дна, на которое давят газы у конца В, и эта разница давлений у противоположных концов гильзы создает неуравновешенные силы, что вызывает движение гильзы в направлении М. Если например поперечное сечение ракеты у А равняется 4 см² и если отверстие В имеет 1 см², то разница в площади переднего и заднего дна гильзы составит 1 см². Совершенно очевидно, что при давлении в 1 кг/см² толчок гильзы в сторону М будет равен по силе 1 кг. Вот эта сила и может быть использована в качестве двигательной энергии на аэропланах, дирижаблях и т. п., причем безразлично, будут ли газы развиваться вследствие сгорания пороха или же вместо пороховых газов будет действовать сжатый воздух.

Коль скоро у отверстия поддерживается постоянное давление, мы будем иметь постоянный напор в сторону М. Следует особенно отметить, что этот напор совершенно не зависит от природы окружающей воздушной среды, тогда как на работу пропеллера влияют местные воздушные вихри, плотность воздуха и т. п. Существенным являются только постоянное давление внутри трубки и размер отверстия.

Идея ракетного двигателя была немного видоизменена и проверена на практике несколько лет тому назад, причем это изменение состояло в том, что место пороха занял бензин.

В основном конструкция двигателя приняла вид, изображенный на рис. 2. Здесь в камере сжигалась смесь бензина с воздухом, и газы выходили через отверстие «а» точно так же, как и в ракете. Камера была разделена на две части, причем в одной из них происходило сжигание горючей смеси, а в другой помещались бензинные пары. Путем изменения об'емов секций камеры поддерживалась постоянная струя газа, что вызывало напор в сторону М. Смесь воздуха с бензином поступала через центробежный вентилятор, как это видно на рисунке.

3. Схема самолета, движущегося посредством сжатого воздуха.

Однако такое устройство двигателя сопряжено со значительными затруднениями во-первых вследствие сложности механизма питания горючей смесью, а во-вторых благодаря относительно низкому давлению, достигаемому при сжигании бензина. Много хлопот вызывало также сильное нагревание стенок камеры и ее внутренних механизмов. В результате этот опыт не привел к революции в авиации.

Наряду с привлекательной на первый взгляд идеей непосредственного применения развивающихся при горении того или иного вещества газов в качестве движущей силы имеется еще и другой, так сказать, промежуточный метод, кажущийся более жизненным. Этот метод или принцип схематически изображен на рис. 3 и состоит он в том, что действующей в обратном направлении силой является струя воздуха, сжатого приводимым в движение от мотора многолопастным вентилятором. Этот многолопастный вентилятор или компрессор, приводимый в движение мотором Е, обозначен на рисунке буквой В. Поступающий через отверстие «в-в» в фюзеляж воздух гонится назад через кольцеобразное пространство передней части фюзеляжа.

Такое устройство двигателя представляет ряд практических преимуществ. Первое из них — это компактность всего силового механизма и полная защищенность его от дождя, снега и всяких других веществ, плавающих в воздухе. Второе преимущество заключается в том, что шасси самолета может быть гораздо ниже обычного, так как диаметр вентилятора значительно меньше диаметра винта. Низкое шасси уменьшает лобовое сопротивление и облегчает пробег аппарата по неровной местности, не говоря уже об экономии в весе. В-третьих с вентилятором мотор может работать на гораздо большей скорости, чем с обыкновенным пропеллером, а это означает, что эффективность работы мотора в первом случае выше и что здесь нет потери производительности вследствие шага винта при различных поступательных скоростях. Следует отметить также, что при такой конструкции самолета вредное сопротивление благодаря меньшему количеству частей аппарата, обдуваемых воздушным потоком, соответственно понижается.

Рис. 4. Детализированная схема двигателя, работающего на сжатом воздухе.

Многолопастной или центробежный вентилятор может работать со скоростью от 2200 до 2400 об/мин., т. е. в условиях максимального использования работы мотора. С другой стороны здесь допустим мотор, работающий на постоянных оборотах с регулированием скорости и напора воздуха посредством дроссельных отверстий, благодаря чему возможно иметь сильный напор при малых скоростях, например на взлете. Носовая часть служит для обтекаемости фюзеляжа и направления воздушного потока.

Рис. 5. Улучшение условий обтекаемости и устройства кабин при воздушном двигателе.

Более подробная схема силовой установки изображена схематически на рис. 4. Воздух, поступающий через отверстия «в-в», проходит через неподвижные направляющие лопатки, затем через вращающиеся части В₁ — В₂—В₃ и наконец, пройдя сквозь последние направляющие лопатки, выходит наружу. Такое устройство двигателя весьма просто, ибо вращающиеся части вентилятора посажены непосредственно на вал, выходящий из мотора, чем устраняется излишнее напряжение, а также опасность поломки лопастей или неуравновешенного хода. Этот тип вентилятора с 3-4 ступенями давления может легко поддерживать напор свыше 40 мм водяного столба у кольцеобразного отверстия «а-а», что дает для небольшого самолета тягу порядка 270 кг.

Одно из самых больших преимуществ такого двигателя заключается в том, что он может быть расположен в задней части фюзеляжа, как это показано на рис. 5. Благодаря этому «нос» и передняя часть самолета могут быть использованы для расположения в них кабин, что создает лучшие условия видимости по сравнению с обычным типом аппаратов, в которых мотор и пропеллер помещаются на носовой части корпуса машины.