Текст книги "Искатель. 1964. Выпуск №5"

Автор книги: Артур Конан Дойл

Соавторы: Владимир Михайлов,Николай Коротеев,Борис Ляпунов,Гюнтер Продёль,Валентин Аккуратов,Д. Пипко
сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 13 страниц)

Д. ЦИПКО
ВЫШЕ, ДАЛЬШЕ, БЫСТРЕЕ…

«Земля лучше всех книг учит нас познавать самих себя.

Потому что она сопротивляется нам…»

Антуан де Сент-Экзюпери

Когда семьдесят тонн сверкающего металла сегодня проносятся у границ стратосферы – это не кажется невероятным. Потому что отброшенные назад крылья, вытянутый фюзеляж и едва выступающие гондолы двигателей – словом, все то, что связано с понятием «современный самолет», – гармонично вписывается в пейзаж заоблачной синевы. Но лишь немногим по-настоящему известно, какой бездной труда, таланта, смелости и упорства оплачено это совершенство. Каждая поднявшаяся в воздух машина венчает собой не только опыт создавших ее конструкторов? – за нею вся история авиации. И не только авиации…

«Per aspera ad astra» – «Сквозь тернии к звездам». Это знаменитое изречение Сенеки стало девизом, под которым проходит история авиации: «Через барьеры – к совершенству». Каждый раз, когда человек пытался подняться выше, полететь дальше, и быстрее, перед ним неизменно возникали препятствия. Только за последние годы – с тех пор как «статистика» барьеров приобрела официальный характер – авиация взяла барьер «звуковой», начала штурм «теплового барьера» и натолкнулась на барьер «шумовой». А впереди уже вырастают призрачные черты нового барьера – «химического». И все это барьеры, которые «существуют не столько в самой природе, сколько в наших знаниях».

Эти слова принадлежат известному советскому ученому, создателю целой серии сверхтяжелых реактивных самолетов, генеральному конструктору Владимиру Михайловичу Мясищеву. С его помощью и родились эти короткие очерки об авиации и ее науке, об их завтрашнем дне и победах человека. Победах, рождающих знания…

ЧЕРЕЗ БАРЬЕР НЕВЕРИЯ

Сначала было дерево и полотно. Фанеры и моторы от мотоциклов. И совсем не было опыта, если не считать пришедшего с легендой предостережения: нельзя сооружать крылья из перьев и воска – это стоило жизни Икару. Но, главное, была вера в, казалось бы, невозможное – полет.

Для тех, кто на первых «коробках» пытался прорваться в небо, никогда не существовало вопроса, нужен ли самолет. Это было бесспорно. Им предстояло дать ответ, каким он должен быть. Но пока полет с благополучным концом был слепым подарком удачи, и ответ мог быть только одним: самолет должен надежно держаться в воздухе.

Как первая веялка доказала свою способность веять без помощи ветра, пароход – плыть без весел и парусов, а автомобиль – двигаться без помощи «живых» лошадиных сил, так и самолету предстояло доказать способность машин тяжелее воздуха держаться в воздухе. Самолет должен летать – таковы скромные требования совершенства тех дней.

Человек «учил» самолет летать. Учил и учился сам. На ощупь, движимый во многом лишь интуицией и смелостью, расплачиваясь за свое незнание тяжелыми жертвами, он открывал свою планету с высоты полета. Он был Колумбом пятого океана, и только случай, неверный случай подчас помогал ему в нелегком единоборстве со стихией.

Сегодня, когда могучие крылья «ТУ-114» без посадки вычерчивают в небе трассы в несколько тысяч километров, трудно поверить, что всего пятьдесят пять лет назад тридцать коротких минут полета человеку дарили… дождь и туман. А ведь именно они помогли французскому летчику и конструктору Луи Блерио совершить знаменитый «прыжок» через Ла-Манш.

Всего тридцать два километра разделяют берега Франции и Англии у входа в Ла-Манш со стороны Па-де-Кале. И дело было не в расстоянии, хотя рекорд дальности полета еще был равен двадцати восьми километрам. Главное – двигатель. Моторы тех лет выходили из строя, проработав едва двадцать минут: из-за малых скоростей полета встречный поток воздуха не справлялся с охлаждением. Из-за перегрева мотора вынужден был сесть на полпути к цели пилот Латам, незадолго до Блерио пытавшийся перелететь Ла-Манш.

Но Блерио повезло: пройдя половину дистанции, его самолет врезался в плотную стену дождя и тумана. Полет осложнился, но холодная влага спасла мотор – он продержался «целых» тридцать три минуты.

Полет Блерио ознаменовал 1909 год, – завершивший первый этап развития авиации. Машины тяжелее воздуха утвердили свою победу над цепкими объятиями земного тяготения, а главное – преодолели барьер неверия в возможности человека. Самолет может летать – таков был итог этих первых крылатых лет.

Но тем не менее… Случай, удача, везенье и невезенье – пока от них зависел исход полета, нечего было и думать об использовании самолета в каких-либо практических целях, а тем более – как средства пассажирского транспорта…

Предстояло осваивать то, что добыто с таким трудом. Вчера еще борьба за право летать была подобна лихим партизанским набегам – и природа уступила свои наименее защищенные позиции. Но освоить – значит взять «главную крепость». А между тем авиация уже начинала ощущать свой первый кризис: плата за незнание становилась все тяжелее.

В начале 1910 года при попытке увеличить скорость полета на самолетах Блерио погибают пилоты Делагранж и Леблон – их машины разрушились в воздухе. Спустя полгода тяжесть первой утраты переживает Россия – во время авиационного праздника в Петербурге из-за лопнувшей в полете растяжки гибнет военный летчик капитан Лев Мациевич. И почти вслед за ним смерть настигает французского пилота Шавеза – крылья его самолета неожиданно сложились вниз уже в тот момент, когда острые вершины Альп остались позади и пилот спускался в долину.

Внешне все кажется ясным: многие аварии возникают из-за недостаточной прочности самолетов. Но как их сделать прочными, если в точности неизвестно, какие силы действуют на машину в полете? Как создать самолет устойчивым, управляемым? Случайные находки и открытия, догадки и предположения… Их нужно собрать, осмыслить, оценить. Их нужно подчинить единой цели. Все это может сделать только наука. Та самая, что уже родилась. Но которой еще предстояло взять власть в свои руки.

В ТАЙНУ ПОЛЕТА

Летом 1878 года жители окрестностей села Орехово Владимирской губернии были свидетелями необычного зрелища: оседлав неуклюжий велосипед фирмы «Мишо» с огромным передним колесом и подвязав за спину большие красные крылья из прутьев и шелка, по пыльным проселкам разъезжал грузный бородатый человек. Это был «ореховский барин» – выдающийся русский ученый Николай Егорович Жуковский. Наблюдая за насекомыми и птицами, ставя опыты с летающими моделями и в построенных им самим аэродинамических трубах, он упорно пытается проникнуть в тайну полета.

«О парении птиц» – так назывался прочитанный им в январе 1891 года доклад на заседании Московского математического общества. На примере пернатых «небожителей» в этом труде были рассмотрены, теоретические основы полета и, в частности, дано описание «мертвой петли», которую спустя двадцать два года первым в мире выполнил русский летчик Петр Николаевич Нестеров. Но для Жуковского это пока был лишь один из первых шагов к действительному пониманию законов полета.

Как возникает сила, удерживающая бумажный змей в воздухе? Если верить Ньютону, то подъёмная сила возникает как результат ударов частичек воздуха о поставленную под углом к потоку преграду. Но почему тогда удерживается в воздухе выгнутая вверх пластинка, хотя частицы должны бы были заставить ее упасть? И снова поиски, наблюдения, опыты. Только пятнадцать лет спустя появляется знаменитый труд Жуковского «О присоединенных вихрях», открывший миру причины, рождающие на крыле подъемную силу. Ту самую силу, что несет сегодня над землей все наши самолеты, планеры, вертолеты и винтокрылы.

Сейчас пожелтевшие от времени страницы этого труда бережно хранятся в небольшом особняке на улице Радио в Москве. Это мемориальный музей, носящий имя «отца русской авиации». Когда-то в этом здании заседал первый научный совет ЦАГИ – Центрального аэрогидродинамического института, созданного по указанию В. И. Ленина в 1918 году. А в соседней комнате Андрей Николаевич Туполев строил свой первый самолет «АНТ-1». Любопытно, что когда строительство подошло к концу и самолет предстояло извлечь из мастерской, пришлось разрушить одну из стен: уже тогда «масштабы» молодого советского самолетостроения явно перерастали свою «колыбель».

Открытия не только рождают победы, с ними возникают и новые преграды. Так на лабораторном столе появился существующий и поныне грозный враг всего летящего – турбулентность. В те дни, когда о существе полета знали еще так мало, из это открытие, возможно, никто и не обратил бы внимания, если бы с ним не был связан своего рода научный курьез.

В 1907 году тогда еще молодой профессор Геттингенского университета, а впоследствии знаменитый немецкий ученый Людвиг Прандтль ставит ряд опытов по аэродинамике. И одновременно с ним во Франции аналогичными исследованиями занимается Александр Эйфель, успевший к тому времени обессмертить свое имя знаменитой трехсотметровой стальной башней в Париже. Оба экспериментатора изучают обтекание шара воздушным потоком и после завершения опытов, естественно, сравнивают результаты. И здесь, к их общему ужасу, выясняется непредвиденное – полученные результаты резко отличаются друг от друга: у одного коэффициент лобового сопротивления шара получился в три раза больше, чем у другого.

Любители научных скандалов уже предвкушали наслаждение от длительного спора между учеными, но, к их глубокому сожалению, перепалка не состоялась. Оказалось, что причина этого казуса уже давно известна. Ее открыл известный английский физик Осборн Рейнольдс.

В 1883 году Рейнольдс наблюдает течение жидкостей в трубах и выясняет, что оно может быть двух видов: слоистое, плавное, которое ученый назвал ламинарным (в буквальном переводе это означает «в полоску»), и бурное, вихревое, получившее название турбулентного. Тогда же он устанавливает и тот факт, что при определенных скоростях ламинарное течение может превращаться в турбулентное, при этом резко возрастает сопротивление трения: чтобы протолкнуть жидкость по трубе, приходится затрачивать большие усилия. Этими-то «капризами» потока и объяснялась разница в опытах Прандтля и Эйфеля. Там, где коэффициент лобового сопротивления получился больше, шар обтекался турбулентным потоком.

«Чрезвычайное происшествие» с шаром показало, что турбулентность присуща не только течению жидкостей, но и воздушному потоку. А раз так, значит полету самолета, ракеты, вертолета и даже планера. На примере парителя и познакомился с «сюрпризами» турбулентности наш известный авиаконструктор и большой поклонник планерного спорта Олег Константинович Антонов.

Летом двадцать седьмого года Антонов вместе с группой товарищей закончил постройку легкого планера собственной конструкции. В соответствии с традициями тех лет планер был назван инициалами автора – «ОКА-II» – и вытащен на «Жареный бугор» под Саратовом для испытаний. Конструктор, летные доспехи которого в ту пору состояли из трусов и тапочек, занял место пилота, шестеро крепких ребят дружно взялись за веревки, заменяющие буксировочный трос, и со всей прытью молодых ног кинулись вниз по склону бугра.

По всем расчетам конструктора, планер должен был полететь. Конечно, он мог летать и плохо и хорошо – опыта пока было маловато. Но планер упорно не хотел покидать надежную землю. Все усилия молодых авиаторов кончались тем, что паритель отрывался от земли и тут же грузно плюхался обратно. Неудачей закончились и все последующие попытки загнать «бессовестную птицу» в небо. Ни сильный ветер, ни различные ухищрения пилота, ни самоотверженные усилия «стартовой команды» – ничто не могло заставить планер взлететь. Каникулы подходили к концу, пора было отправляться в институт, и Олег Константинович покинул Саратов, так и не испытав собственного планера. Но его товарищи не сдались. Весной следующего года они снова вытащили «ОКА-II» на тот же бугор, предварительно покрыв тонкую полотняную обшивку планера раствором крахмала. Подобную операцию пробовали проделать и в прошлом году, но бросили: по выражению самого конструктора, полотно провисало между деталями каркаса, «как на ребрах худой лошади».

Снова веревки в руки и опять, памятуя о прошлогодней неудаче, со всех ног вниз по склону. И тут свершилось невероятное: с первых же метров разбега планер легко взмыл в воздух и поплыл, слегка покачивая крыльями, в долину. Планер полетел, а конструктору оставалось только ломать голову над странной загадкой: почему не летал раньше и почему полетел теперь?

В аэродинамике есть такое понятие – «пограничный слой». Так называют тонкий слой воздуха, текущий в непосредственной близости от поверхности обтекаемого предмета – фюзеляжа, оперения и, конечно, крыла. И от того, как ведут себя частицы воздуха в этом слое, зависит очень многое. В частности, поведение частиц в пограничном слое крыла оказывает существенное влияние и на создаваемую им подъемную силу и на неизменно сопутствующую полету силу сопротивления.

Попав на крыло, частицы сначала ведут себя вполне благопристойно – неподалеку от носка профиля крыла поток сохраняет столь приятный авиаторам «полосатый» вид. Но по мере того как частицы удаляются от носка, их поведение начинает меняться. Трущийся о крыло слой воздуха постепенно теряет скорость, а вместе с ним теряют скорость и частицы. Наконец, наступает момент, когда они, словно снаряд на излете, перестают выдерживать прежнее направление полета и начинают двигаться хаотически – ламинарный поток превращается в турбулентный. В этом месте пограничный слой сразу становится толще, как говорят аэродинамики, «набухает». А сопротивление крыла резко увеличивается, словно за счет выросшего пограничного слоя крыло стало толще.

Но и на этом сюрпризы турбулентности не оканчиваются: потерявшие скорость частицы начинали вращаться в набухшем пограничном слое. Вспыхнувшие на крыле вихри постепенно раскручиваются все сильнее и, наконец, словно камень из пращи, отрываются от крыла и улетают прочь. Срыв потока… Когда в авиации кто-нибудь произносит это сочетание слов, ясно: крыло или его часть перестали «нести» – создавать необходимую подъемную силу. И здесь можно ждать любых неприятностей, начиная от резких провалов летящей машины вниз и кончая сваливаниями на крыло или в штопор.

На долю будущего генерального конструктора и его «ОКА-II» выпал наименее опасный из фокусов пограничного слоя – крыло отказалось создавать нужную подъемную силу. И всему виной была реденькая обшивка планера: она пропускала воздух, который заставлял набухать этот самый коварный пограничный слой. Когда же клейстер из крахмала закупорил отверстия между нитями, все пошло как по маслу. «Так, – писал впоследствии в увлекательной книжке своих воспоминаний Олег Константинович, – из-за неуважения к пограничному слою я лишился удовольствия первым испытать свой планер…»

Трудно сказать, предопределило ли это первое знакомство с пограничным слоем дальнейшую судьбу конструктора, но только потом ему еще много раз приходилось уделять этому слою особое внимание. И именно тогда, когда речь шла о взлете и, конечно, посадке. Но это было значительно позднее. А пока…

ВОТ ОН, ФЛАТТЕР!

Авиационный 1934 год ознаменовался большим количеством удивительных на первый взгляд сенсаций. Началось с того, что в многодневном перелете Англия – Австралия первое место неожиданно для всех занял английский самолет «Комета» фирмы «Де-Хевиленд», который по своим характеристикам, казалось бы, явно уступал лучшим военным самолетам-истребителям тех лет. Не остыли еще страсти после первой сенсации, как поклонникам авиации вновь пришлось удивляться… В соревнованиях на кубок Дейч-де-ля-Мер побеждает пилот Арну на самолете «Кондор-450», также, казалось бы, уступающем лучшим самолетам того времени. Но своеобразным триумфом был рекорд в классе гоночных гидросамолетов, установленный итальянским летчиком Аджелло: его «Макки-Кастольди» пролетел три километра с невиданной по тем временам скоростью – 709 километров в час. В чем дело?..

У английской «Кометы» мощность мотора действительно была почти в два раза меньше, чем у истребителей того же веса. Но зато у нее… Впрочем, для того чтобы оценить это свойство, необходимо сказать о том, как выглядели самолеты двадцатых годов. А выглядели они, по нашим сегодняшним представлениям, не очень изящно. Толстое крыло или даже два крыла крепились к фюзеляжу многочисленными подкосами, расчалками и растяжками. Гофрированная металлическая обшивка машин была усеяна миллионами заклепочных головок. Трубчатые фермы подпирали фюзеляж – снизу к ним крепились колеса, сверкающие в полете своими велосипедными спицами. А спереди торчали ребристые головки цилиндров мотора и козырек кабины пилота. И вся эта ощетинившаяся армия деталей старательно превращала набегающий воздушный поток в турбулентный.

Иное дело «Комета». Ее фюзеляж имел благородную каплевидную форму, и над ним едва заметной надстройкой возвышался обтекаемый закрытый фонарь пилотской кабины. Исчезли расчалки и подкосы – тонкое крыло плавно уходило в стороны от закрывших стык с фюзеляжем зализов. Двигатели, установленные под крылом, оделись в обтекаемые гондолы с маленькими отверстиями для доступа охлаждающего воздуха. И в эти же гондолы в полете убирались колеса шасси самолета. Весь облик машины, казалось, говорил только об одном – вот что такое совершенная аэродинамика!

Еще ощутимей могущество аэродинамики проявлялось при взгляде на гоночный гидроплан «Макки-Кастольди». Его узкий фюзеляж походил на вытянутое веретено корпуса ракеты. В машине все было подчинено одной цели – скорость, скорость, скорость!..

Конечно, всеми этими победами авиация была обязана не только успехам аэродинамики: двигателисты создали к этому времени новые, легкие и мощные моторы, способные работать без остановки длительное время, а конструкторы самолетов – они разработали совершенные и технологичные конструкции, позволяющие сочетать в одной машине сразу целый ряд необходимых качеств. И если аэродинамика сказала решающее слово в борьбе за скорость, то конструкторы самолетов и двигателей открыли авиации дальние маршруты.

«Рекорд дальности» – так была названа построенная в 1933 году новая советская машина, конструкцию которой разработал П. О. Сухой под руководством А. Н. Туполева. Под маркой «АНТ-25» она навечно вошла в историю, как образец незаурядной «летучести». Длинные крылья этого самолета были способны покрыть без посадки расстояние в десять тысяч с лишним километров – цифра достаточно внушительная даже для наших дней. Именно на этом самолете и совершили позднее свои знаменитые перелеты по маршруту СССР – Северный полюс – США экипажи Чкалова и Громова.

Одновременно со строительством новых самолетов в нашей стране непрерывно расширяется сеть пассажирских воздушных линий. Авиация начинает использоваться в сельском хозяйстве. Летчики высаживают экспедиции во льдах Арктики, устанавливают все новые и новые рекорды. Трудно перечислить все достижения этих лет – авиация стремительно движется вперед. И вдруг останавливается, словно бегун, под ногами у которого разверзлась бездна…

Волна необъяснимых воздушных катастроф прокатилась по всем странам. Аварии случались с самолетами самых разных конструкций и назначения. Полет, казалось, протекал нормально, и вдруг машина словно взрывалась в воздухе. Спасшиеся на парашютах не могли сказать что-нибудь конкретное – все происходило слишком быстро: невиданной силы удар, треск, грохот, короткая агония – и от самолета остаются исковерканные куски металла, падающие вниз.

Только позднее удалось установить, что причиной аварий являются мощные вибрации крыла или оперения самолета, возникающие при взаимодействии аэродинамических сил и сил упругости самой конструкции. Самым страшным было то, что эти вибрации возникали совершенно неожиданно и в течение нескольких секунд достигали такой мощи, что разрушали машину. Новому противнику авиации дали название «флаттер» (от английского слова «трепетать»).

Встреча с флаттером была неожиданностью не только для пилотов. Ни конструкторы, ни ученые до тех пор еще не встречались ни с чем похожим на это явление. Неизвестно было и как с ним бороться. Оставалось одно – искать. Искать причины, искать способы борьбы.

И поиски начались. Теория полета пока ничем не могла помочь исследователям: флаттер как таковой в те дни еще не числился в ее «подопечных». А без теории путь был один – эксперименты, продувки в аэродинамических трубах и главное – летные испытания. Все, что было сделано для обуздания флаттера на земле, следовало проверить в полете: условия опыта и реальность далеко не всегда совпадают. Словом, необходимо было «нащупать» флаттер в полете и после этого вернуться на землю, чтобы чуткие и бесстрастные свидетели – приборы могли рассказать об «услышанном» и «увиденном» в воздухе. Одним из первых доставил на землю потрепанный флаттером самолет Герой Советского Союза Михаил Михайлович Громов, А позднее аналогичную задачу поручили ныне известному всей стране заслуженному летчику-испытателю, Герою Советского Союза Марку Лазаревичу Галлаю. Ему предстояло опробовать в полете аппаратуру, извещающую о приближении флаттера.

Для проведения эксперимента был выбран скоростной бомбардировщик «СБ», который намеренно «испортили»: сняли с него уже известные к тому времени так называемые противофлат-терные балансиры. Испытываемая аппаратура заняла свое место в кабине, и пилот отправился «трогать чудище за бороду». Не сразу состоялась встреча с грозным противником. Но когда она все же состоялась, действительность превзошла самые страшные предсказания. Вот как описывал позднее свою встречу с флаттером сам пилот: «И вдруг – будто огромные невидимые кувалды со страшной силой забарабанили по самолету. Все затряслось так, что приборы на доске передо мной стали невидимыми, как спицы вращающегося колеса. Я не мог видеть крыльев, но всем своим существом чувствовал, что они полощутся, как вымпел на ветру… Грохот хлопающих листов обшивки, выстрелы лопающихся заклепок, треск силовых элементов конструкции сливались во всепоглощающий шум. Вот он, флаттер!..»

Галлай вышел победителем из этого неравного поединка с флаттером, он сумел доставить смертельно раненную машину на землю, и чуткие самописцы рассказали ученым немало интересного. Так в содружестве ученых и испытателей и родилась теория флаттера, которой с успехом пользуются при проектировании самолетов и по сей день. И по тому, как сравнительно быстро была добыта эта победа, уже можно было судить – наука стала могучим союзником полета.

Могучий союзник… Именно ему авиация была обязана успехами, достигнутыми в тридцатых годах, он же открыл и пути дальнейшего развития. Не все было гладко в этом неуклонном движении вперед; в авиации едва ли не четче, чем в других областях знания, ощущается справедливость бессмертных слов Маркса: «В науке нет широкой столбовой дороги…»