Текст книги "Создатели двигателей"

Автор книги: Лев Гумилевский

сообщить о нарушении

Текущая страница: 26 (всего у книги 26 страниц)

Ракета пленяет «звездоплавателей» тем, что она может лететь и в безвоздушном пространстве, так как не нуждается в кислороде для сгорания топлива. Кислород входит в состав горючего, как это имеет место при начинке ракеты порохом, или же запасается в жидком виде, как это проектировал Циолковский. В безвоздушном пространстве, конечно, только и можно летать на ракете, скорость которой будет при этом очень большой, так как тут нет сопротивления воздуха.

Но если мы собираемся летать в пределах земной атмосферы, то, разумеется, выгоднее не таскать с собой в баллонах жидкий воздух, а брать его прямо из атмосферы.

Вот такому-то воздушно-реактивному двигателю Стечкин и дал теоретическое обоснование; поставив вопрос на научную почву, он приблизил реактивный самолет к практическому осуществлению.

В течение последующего десятилетия вопросами реактивного движения у нас занимались мало, и это понятно: воздушно-реактивный двигатель становится выгодным лишь при очень большой скорости полета, приближающейся к звуковой. Но авиации в те времена такие скорости были еще не по силам, и в области реактивного движения продолжал работать только Циолковский.

Одна из работ этого страстного мечтателя все же имела очень интересное практическое приложение. В 1932 году Циолковский опубликовал свое сочинение «Стратоплан полуреактивный», посвященное описанию и приблизительным расчетам некоторых деталей своеобразного самолета, который «движется одновременно силою тяги воздушного винта и отдачей продуктов горения».

Это предложение Циолковского было тогда же использовано моторостроителями, знавшими по опыту, что при все возрастающих скоростях выхлопные трубы начинают действовать как реактивные двигатели. Углубившись в физическую сущность явления, В. И. Поликовский дал его теорию и показал, что, используя выхлопные трубы по предложенному им методу, можно повышать мощность двигателя на 15 процентов, что и подтвердилось практикой самолетостроения.

Осуществление воздушно-реактивного двигателя совершенно нового типа возможно, конечно, только на основе глубокого и правильного понимания природы явления.

Но характерно для широты нашей научной и технической мысли, что вопросами реактивного движения мы начали заниматься так давно.

То, что стало таким простым и ясным для всех нас теперь, полвека назад было понятно и ясно только старому калужскому учителю.

А между тем открытое и искреннее признание, почет и поклонение после переворота, внесенного в сознание окружающих первыми успехами авиации и воздухоплавания, были неизбежны, неотвратимы, как неизбежна и неотвратима была трагедия одиночества до этого переворота.

Революция спасла Циолковского от одинокой и страшной смерти, на которую он был обречен.

Великая Октябрьская социалистическая революция принесла ему признание. Новые люди, пришедшие к власти, чтобы установить новый общественный строй, нашли и оценили этого странного на вид человека. Они верили в науку и технику, верили во всемогущество человеческой мысли. В идеях Циолковского они увидели не заблуждение, а смелость, которая приносит победу. Они извлекли из забвения старые проекты калужского учителя и учредили специальный отдел цельнометаллических дирижаблей Циолковского. Десятки инженеров взялись за осуществление его идей. Ученики и последователи Циолковского учредили особую группу реактивных двигателей. Эта группа и начала разрабатывать проекты аппаратов, построенных на принципе ракеты. Но самого Циолковского более всего занимали все-таки межпланетные сообщения. Несмотря на свои шестьдесят лет, Циолковский возвратился к этим работам с необычайным подъемом.

Последнюю трудность осуществления межпланетных путешествий, сводящуюся к необходимости иметь огромное количество топлива, Циолковский устраняет новым предложением: он рекомендует составные, ступенчатые ракеты. Ракетные аппараты должны состоять, по его мысли, из нескольких ракет, соединенных так, что отработавшая ракета автоматически отбрасывается и не обременяет больше своим мертвым весом весь состав космического поезда.

Это предложение разработано Циолковским так полно и так убедительно, что он вправе был сказать в заключение:

«Эта идея приближает реализацию космической ракеты, заменив в моем воображении сотни лет, как я писал в 1903 году, только десятками их».

Успехи воздухоплавания и авиации убеждали Циолковского в том, что даже в этой наитруднейшей области техники человек идет вперед гигантскими шагами. Предоставив другим работать над усовершенствованием самолетов и аэростатов, Циолковский всецело отдается теперь идее межпланетных поездов.

Разрабатывая все шире и глубже технику космического путешествия, он выступает наконец с предложением, по смелости и оригинальности не имеющим себе равных в истории техники: он проектирует создание искусственного островка за пределами земной атмосферы, постройку внеземной станции, так сказать, нового спутника Земли. Металлическая конструкция, составляемая из материалов многих ракет, по мысли Циолковского, будет, как новая Луна, обращаться вокруг Земли и станет, таким образом, первой станцией межпланетных путешественников.

При всей кажущейся фантастичности этого предложения оно опять-таки настолько полно и обстоятельно разработано изобретателем, что является не только вполне осуществимым, но, как мы знаем, уже осуществляющимся сейчас.

В те годы, когда Циолковский начал выступать впервые со своими проектами, авиация и воздухоплавание казались человеческому уму менее осуществимыми, чем сейчас нам кажутся межпланетные ракетные поезда. Но несомненно уже родились те люди, которые будут первыми, кто полетит на Луну.

Однако практическое использование реактивного двигателя происходит пока что в пределах земной атмосферы. Такой двигатель не является в полном смысле слова ракетой и носит название воздушно-реактивного двигателя, то есть двигателя, работающего по реактивному принципу, но нуждающегося в воздухе для того, чтобы могло происходить сгорание топлива в нем самом.

Конечно, применяемые теперь в авиации воздушно-реактивные двигатели уже не представляют собой примитивную «свистульку», но принцип их действия тот же.

В чем же заключаются преимущества воздушно-реактивного двигателя перед обычным авиационным?

Самолет братьев Райт был снабжен двигателем внутреннего сгорания мощностью в 16 лошадиных сил. С тех пор поршневые двигатели непрерывно совершенствовались, повышая свою мощность. Есть авиационные двигатели мощностью в две тысячи лошадиных сил и выше.

Рост мощности сопровождается увеличением веса двигателя. Авиационный двигатель оброс множеством вспомогательных механизмов и представляет собой сейчас одну из самых сложных машин.

Для увеличения скорости полета необходимо повысить тягу двигателя, не допуская при этом роста его размеров и веса, ибо утяжеление самолета сведет на нет прирост мощности.

К. Э. Циолковский.

На пути к повышению скорости самолетов есть и другое препятствие. При небольших скоростях полета винт имеет высокий коэффициент полезного действия, но при скорости полета в 800 километров в час и более эффективность винта уменьшается. Когда лопасти винта начинают рассекать воздух со скоростями, превышающими скорость звука, возникает особое «волновое сопротивление», во много раз превышающее обычное сопротивление трения лопасти о воздух. На преодоление этого сопротивления затрачивается значительная доля мощности двигателя.

Для дальнейшего увеличения скорости полета поршневой двигатель и винт становятся все менее пригодными. Наоборот, воздушно-реактивные двигатели, мало пригодные для полета с небольшой скоростью, с увеличением скорости полета становятся очень удобными.

Простейший воздушно-реактивный двигатель может работать только во время полета, поэтому он не способен самостоятельно поднять самолет в воздух.

В настоящее время применяются гораздо более совершенные двигатели – турбореактивные.

Идея использовать газовую турбину для реактивного движения самолетов принадлежит английскому инженеру Франку Уиттлу. В 1930 году, когда ему было всего двадцать два года, он взял патент на свое изобретение: оно заключалось в разработке путей использования принципа реактивного движения, в усовершенствовании конструкций газовых турбин и воздушных компрессоров, применяемых в сочетании с реактивным движением.

Турбореактивный двигатель получил огромное распространение в авиации. В таком двигателе, для того чтобы обеспечить сгорание нужного количества топлива, перед камерой сгорания, во внутреннем потоке, ставится компрессор, повышающий давление воздуха до нескольких атмосфер. Компрессор же вращается турбиной, приводимой в действие газами, выходящими из камеры сгорания.

Турбина является самым компактным из известных сейчас двигателей. Мощность в несколько тысяч лошадиных сил может быть получена с одного диска турбины диаметром значительно меньше метра. Но проектирование турбины представляет большие трудности. Необходимо сконструировать прочную турбину при огромных окружных скоростях и высоких температурах воздуха.

Основное преимущество турбореактивного двигателя перед поршневым – небольшой вес и малые размеры.

Экономичность турбореактивного двигателя при скорости полета 900—1000 километров в час такая же, как у самолета с обычным двигателем, но при дальнейшем увеличении скорости экономичность реактивного двигателя будет расти, тогда как у винта она падает. Этот двигатель, в противоположность поршневому двигателю, не требует высокосортного бензина, он работает на керосине.

Турбореактивный двигатель прост в управлении и обеспечивает самостоятельный взлет самолета.

Появление турбореактивных двигателей сразу подняло авиацию на новую ступень. Самолеты с такими двигателями уже летают со скоростями, достигающими тысячи километров в час, имея при этом продолжительность полета, измеряемую не минутами, а часами.

Турбореактивный двигатель представляет собой весьма совершенную машину, и создание его опиралось на последние научные достижения газовой динамики, аэродинамики и других областей механики, па высокий уровень современного машиностроения и большой размах научно-исследовательской работы.

Не менее совершенными машинами являются и турбовинтовые двигатели.

От турбореактивного двигателя подобный двигатель отличается тем, что передает свою мощность тянущему винту. Ни один из пассажирских самолетов за рубежом в настоящее время не имеет столь мощных турбовинтовых двигателей, как советский самолет А. Н. Туполева «ТУ-114».

В настоящее время проводятся также и другие работы, посвященные применению газовой турбины для промышленных процессов, например для сжижения воздуха с целью получения кислорода и азота на основе простых, безопасных и высокопроизводительных схем, разработанных с такими поразительными результатами академиком П. JI. Капицей и его сотрудниками в Московском институте физических проблем.

Не только в истории энергетической техники создание газовой турбины является ясным и законченным примером общего труда ученых и инженеров, теоретиков и практиков, конструкторов и изобретателей. Нынешнее состояние науки и техники таково, что создание новых, все более совершенных и сложных машин вообще под силу только общему труду работников науки и техники, какую бы область техники мы ни взяли.

Сложная и вполне еще не разрешенная проблема турбины внутреннего сгорания на нынешнем этапе развития заключает историю создания машин-двигателей. Создание новых типов двигателей, очевидно, потребует еще большего количества участников из представителей самых отдаленных друг от друга областей науки и техники.

Потребности народного хозяйства таких высокоразвитых стран, как Советский Союз, уже постепенно выдвигают вперед проблему создания атомного двигателя. Ведь то, что сейчас иногда в просторечии называется атомным двигателем, атомной электростанцией, атомным ледоколом, в действительности не является ни тем, ни другим, ни третьим. И там и тут работают все те же турбины, турбогенераторы и электродвигатели, а распад атомов, сопровождающийся выделением тепла, используется лишь вместо горючего для парообразования в устройствах, заменяющих паровые котлы. Однако проблема использования атомной энергии для энергетических нужд нашего хозяйства требует совершенно новых решений. Проблема эта по своей сложности под силу только общему труду многих людей и, быть может, даже не одного поколения.

Рудольф Дизель, счастливо сочетавший в себе ученого и инженера, говорил:

– Инженер все может!

История науки и техники действительно учит нас, что ни одна проблема, выдвигаемая временем, не остается рано или поздно без разрешения и при осуществлении выдвигаемых народным хозяйством технических задач труднее всего, оказывается, преодолевать косность привычного мышления, идти к решениям новым путем, новыми средствами.