Ракеты и полеты в космос

Лей Вилли

При следующем полете предполагалось перелететь через небольшую гору. Запуск прошел хорошо, и, когда планер поднялся в воздух, была включена первая ракета. Через 1—2 секунды она с грохотом взорвалась. Горящие куски пороха мгновенно подожгли планер, однако пилот cyмел резким маневром сбить пламя и посадить планер. Сразу после посадки загорелась, но, к счастью, не взорвалась вторая ракета. Планер был почти уничтожен, и потому общество «Рён-Росситен Гезельшафт» отказалось от продолжения опытов. Его руководители, по-видимому, пришли к выводу, что ракеты для этой цели не годятся.

После этого разработкой планера с ракетным двигателем стала заниматься фирма «Рааб-Катценштейн» в Касселе. Она построила бесхвостый самолет, сходный по конструкции с «бесхвосткой» Липпиша, но рассчитанный на одного пилота и, возможно, даже на пассажира. По неизвестным причинам первые полеты закончились неудачно,

и фирма также отказалась от опытов. Не сдался один только Опель, который тоже был как-то связан с этим проектом.

Планер Опеля был готов к летным испытаниям 30 сентября 1929 года. Для запуска применялась деревянная направляющая длиной около 21м. Здесь не было ни резинового троса, ни какого-либо другого стартового устройства; взлет осуществлялся только с помощью ракет. Первые два испытания, проведенные ранним утром 30 сентября, не были успешными. Ракетные двигатели не развили достаточной тяги, чтобы оторвать планер от земли; он сделал всего лишь несколько коротких прыжков. После завтрака Опель сделал еще одну попытку, на этот раз удачную. Планер поднялся в воздух и совершил полет продолжительностью около 10 минут; максимальная скорость планера составила 160 км/ час. Но во время посадки загорелись крылья, в результате чего ракетный планер Опеля сильно пострадал и оказался совершенно непригодным для дальнейшего использования. Каким-то чудом Опелю удалось спастись из разрушившегося при посадке планера. На этом и закончились эксперименты Опеля с ракетными планерами.

Три года спустя несколько подобных экспериментов были проведено в Италии. В 1931 году появились сообщения о том, что итальянский инженер Этторе Каттанео провел в Миланском аэропорту испытания ракетного планера-самолета весом 280 кг. Планер Каттанео имел мощные ракеты для взлета и менее мощные для поддержания полета. В одном из полетов планер продержался в воздухе 34 секунды, пролетев расстояние в 1 км.

Само собой разумеется, что ракетные планеры Липпиша, Опеля и Каттанео не были первыми проектами такого рода. История ракетного дела знает много более ранних проектов, не считая упомянутых в главе IV. Среди этих проектов следует прежде всего отметить проект русского инженера Федора Гешвенда [53] из Киева, который мечтал о крылатом железнодорожном вагоне, движущемся с помощью струи пара. Интересен также и проект немецкого изобретателя Вильгельма Гедике, писавшего под псевдонимом «инженер Крассус», который предлагал создать вертолет с многолопастным ротором, приводимым в движение силой струи сжатого воздуха и осветительного газа. Такой же реактивный двигатель, установленный на подвесной кабине, проектировался для движения вертолета вперед. Русский инженер Александр Горохов спроектировал в свое время «летающую торпеду» с тремя реактивными аппаратами, укрепленными по обеим сторонам корпуса: «торпеда» имела очень небольшие крылья, больше походившие на стабилизаторы.

53

Талантливый русский инженер, живший во второй половине XIX века и разработавший технически осуществимые проекты реактивных двигателей для железнодорожного и воздушного транспорта. В 1887 году описал составленный им проект реактивного самолета, который необоснованно приписывается французскому изобретателю Мело. (Прим. ред.)

В 1908 году французский изобретатель Рене Лорэн опубликовал в авиационном журнале «Аэрофил» несколько статей о проекте «реактивного» самолета, приводившегося в движение обычным однорядным шестицилиндровым двигателем внутреннего сгорания. Этот двигатель Лорэн предлагал сделать настолько плоским, чтобы он помещался в крыле самолета. Каждый цилиндр этого поршневого двигателя должен был иметь выхлопное сопло. Предполагалось, что самолет будет приводиться в движение серией последовательных выхлопов.

Критики Лорэна признавали, что схема имела ряд преимуществ: не было ни ведущих валов, ни передач, ни пропеллеров, которые в ту пору были весьма ненадежными. Все это, очевидно, способствовало снижению веса двигательной установки. Но вместе с тем схема Лорэна являлась ошибочной.

Лорэн работал в той области техники, где, как он полагал, должно было произойти слияние ракетного дела и аэродинамики, но этого не случилось. Препятствия, мешавшие применению ракетных двигателей в самолетах, сводились в основном к проблеме улучшения общего коэффициента полезного действия, то есть к правильному сочетанию скорости ракеты со скоростью истечения газов из двигателя. В простых ракетах типа «Фау-2» или

«Викинг» это почти достигалось в конце периода работы двигателя; поэтому здесь вопрос сводился в основном к общим размерам ракеты. Но при использовании ракетных двигателей в самолетах проблема усложнялась главным образом наличием крыльев, создающих как подъемную силу, так и лобовое сопротивление, и потому существенно снижающих скорость.

В схеме Лорэна мы имеем своего рода реактивный двигатель, использующий энергию быстрой струи выхлопных газов с малой массой. Лорэн не понимал, почему этот двигатель должен уступать поршневому двигателю с винтом, создающим «струю» с большой массой, но малой скоростью. Только спустя несколько лет инженеры начали понимать действительную причину — глубокую разницу между скоростью истечения газов и скоростью самолета.

Имелось два способа сокращения этой разницы: увеличение скорости самолета и снижение скорости истечения газов. Оба способа, примененные одновременно, вероятно, привели бы к полному устранению разницы.

В 1917 году француз Мориз предложил проект двигательной установки для самолетов, которая, как предполагалось, позволяла соединить планер с реактивным двигателем. С помощью компрессора, приводимого в действие двигателем, топливных форсунок и камеры сгорания с выхлопным соплом Мориз сумел получить реактивную струю. Дополнением к его двигателю являлась форсажная камера — устройство, замедляющее скорость реактивной струи, но увеличивающее ее массу. Осуществить свою идею на практике Мориз, однако, не сумел. Это сделал за него его соотечественник инженер Мело.

Мело отказался от большей части оборудования Мориза, а вместо этого взял два цилиндра и соединил их открытыми концами друг с другом. На каждом конце этой двухцилиндровой сборки имелись отверстия для подачи топлива и запальные свечи. Внутри помещался свободный поршень без шатуна, двигавшийся взад и вперед для создания компрессии. Выхлоп осуществлялся через отводные трубки в общую «буферную камеру», к которой крепилось реактивное сопло. В результате создавалась пульсирующая реактивная струя, которая затем также пропускалась через форсажную камеру.Мело не только описал свой проект [54] , но и построил по нему действующий двигатель. Правда, его было трудно запускать, но работал он исправно. После того как были накоплены необходимые опытные данные, Мело рассчитал, что двух больших двигателей такого рода будет достаточно, чтобы поднять обычный для того времени самолет. Он вел эксперименты в течение многих лет, но, кажется, успеха не имел. Да и не было в ту пору особых причин для замены хорошо известного и постоянно совершенствуемого двигателя внутреннего сгорания новым и недостаточно испытанным устройством. Самолеты, летавшие со скоростью 160—200 км/час, не нуждались в двигателе нового типа, который в дальнейшем оказался лучше всяких других.

54

Мело описал свой проект в 1920 году, но еще в 1887 году проект подобной системы был опубликован в Киеве русским инженером Федором Гешвендом (см. Гешвенд Ф. Сочинения. Общее основание проекта применения реактивной работы пара к железнодорожным паровозам. Киев, 1887). (Прим. ред.)

Вплоть до Мело история создания ракетных самолетов шла общим путем, от изобретателя к изобретателю, от проекта к проекту, от одного теоретического усовершенствования к другому. Но дальше это развитие пошло разными дорогами главным образом из-за стремления изобретателей как-то повысить коэффициент полезного действия новых двигателей. Одни пытались достичь этого за счет максимального увеличения скорости, рассматривая ракету как самостоятельное средство передвижения, другие брали за основу любую приемлемую скорость и, подобно Мело, стремились приспособить ракету к самолету, а не наоборот. Последний путь привел к тому, что сейчас широко известно под названием реактивного ускорения старта.

Рассмотрим теперь некоторые отличительные и сходные моменты в действии ракетного и воздушно-реактивного двигателей. Оба они основаны на использовании третьего закона Ньютона. Разница состоит только в том, что воздушно-реактивный двигатель является таким ракетным двигателем, который в качестве окислителя расходует кислород окружающего воздуха. Вследствие этого воздушно-реактивный двигатель конструктивно довольно сложен и к тому же ограничен в отношении высоты, на которой он может применяться. Ракетный же двигатель в свою очередь может быть назван упрощенным реактивным двигателем, который несет кислород (окислитель) с собой и поэтому не ограничен высотой применения.