Страница 60 из 79
В 1910 году Рене Лорэн предложил новый проект – воздушную торпеду, представляющую собою аппарат с реактивным двигателем и управляемый посредством телемеханики. Согласно расчетам Лорэна, скорость полета торпеды должна была составить около 200 км/ч.
Еще через год французский изобретатель представил новый вариант реактивного металлического аэроплана, разгон которого по земле производился при помощи электрической тележки, катящейся по рельсам. Когда при движении по земле аппарат достигнет определенной скорости, начинает действовать реактивный двигатель, и аэроплан взлетает.
Выхлопные трубы (дюзы) двигателя были устроены также, как и в предыдущем проекте. Пилот опять же помещался почти у кормы аппарата в особой камере, которая могла скользить внутри трубчатого фюзеляжа аэроплана по особым направляющим.
Взлет производился следующим образом. На протяжении первого километра электрическая тележка увлекает аэроплан по рельсовому пути, доводя его скорость до 300 км/ч. В конце пути устроен своеобразный трамплин – дорога поднимается в вертикальной плоскости по кривой с начальным радиусом в 1200 м. Здесь, благодаря центробежной и подъемной силам, приданной скорости и работе собственного реактивного двигателя, аэроплан отделяется от тележки и далее летит самостоятельно. Тележка же катится по рельсам дальше и тормозится.
Спуск аппарата производится еще более необычным способом. В специально отведенном для этого месте свален мягкий грунт. Аэроплан, спускаясь по наклонной линии (глиссаде), носом врезается в него, уходя на глубину до 2 м. Для уменьшения скорости «спуска» пилот тормозит движение специальным воздушным тормозом, состоящим из ряда алюминиевых тарелок и выдвигаемым им с кормы аппарата.
Вдохновленный идеями Лорэна, российский инженер Александр Горохов выдвинул свой проект реактивного летательного аппарата. В статье «Механический полет будущего» (1911 год) он описал управляемую крылатую ракету на трех пассажиров, движимую реакцией газов, получаемых в результате горения жидкого топлива (бензин, спирт, керосин) в воздухе, забираемом из внешней атмосферы. Корпус аппарата имел обтекаемую форму с хвостовым оперением, играющим роль рулей высоты и направления. Двигатель ракетоплана Горохова состоял из двух симметрично расположенных камер сгорания, в которые двумя компрессорами нагнетается воздух, а специальным насосом – топливо.
Скорость аппарата должна была составить более 350 км/ч. Схема взлета и посадки в точности воспроизводили схему, предложенную Лорэном для «аэроплана с катапультой».
Во всех проектах Лорэна (и, соответственно, в проекте Горохова) фигурирует реактивный двигатель, использующий энергию быстрой струи выхлопных газов. Однако Лорэн не понимал, почему этот двигатель уступает поршневому двигателю с винтом, создающим «струю» с большой массой, но малой скоростью. Только спустя несколько лет инженеры начали осознавать 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, привели бы к полному устранению разницы.
В 1917 году француз Мориз представил проект двигательной установки для самолетов, которая, как предполагалось, позволяла соединить планер с реактивным двигателем. С помощью компрессора, 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. Однако, осуществить свою идею на практике Мориз, однако, не сумел. Три года спустя 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, но и построил действующий двигатель. Правда, его было трудно запускать, но работал он исправно. После того, как были накоплены опытные данные, Мело рассчитал, что двух больших двигателей такого рода достаточно, чтобы поднять обычный для того времени самолет.
Вплоть до Мело история создания ракетопланов шла общим путем: от изобретателя к изобретателю, от проекта к проекту. Но в дальнейшем это развитие пошло разными дорогами 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 и привел к тому, что сейчас называют аэрокосмическими системами многоразового использования…
6.2. Ракетопланы фирмы «Хейнкель»
В то время, как Вальтер Дорнбергер и Вернер фон Браун отрабатывали «ракетное» направление, конструкторы люфтваффе всерьез подошли к решению проблемы создания самолетов с воздушно-реактивными и ракетными двигателями, делая в металле то, о чем писал и мечтал Макс Валье.
Как мы знаем, главной особенностью жидкостного ракетного двигателя является его способность развивать большую тягу в течение короткого периода времени. Чрезвычайно высокий расход топлива ограничивает его применение в качестве основной силовой установки для самолета, но ЖРД может быть использован как силовая установка в тех случаях, когда необходимо получить большую скорость полета, не считаясь с его продолжительностью.
Уже в первой половине тридцатых годов в Германии фирмой «Хейнкель» был построен экспериментальный самолет «He-112» («Heinkel»), на двух экземплярах которого проводились испытания ракетного двигателя «А-1» конструкции Вернера фон Брауна.
Машина предназначалась только для изучения принципа реактивного движения, и первые результаты оказались более чем скромными. Собственная скорость «He-112» составляла 300 км/ч и увеличивалась до 400 при включении реактивной тяги. В процессе дальнейших испытаний самолет показал максимальную скорость 458 км/ч, но разбился при очередном полете.
Двигатель «А-1» имел существенный недостаток – отсутствие регулировки тяги, что препятствовало его использованию в качестве самостоятельной силовой установки самолета.
В то же время появилась новая конструкция ракетного двигателя «ТР-1» на перекиси водорода, разработанная Гельмутом Вальтером. Следующий двигатель этой серии «ТР-2» уже имел регулятор тяги.
Это позволило фирме «Хейнкель» начать работу над созданием самолета «He-176», оснащенного только ракетным двигателем. Работы под управлением Ганса Регнера начались в конце 1937 года.
«Не-176» был достаточно небольшим самолетом с сильно зализанными аэродинамическими формами. Передняя часть фюзеляжа представляла из себя целиком остекленную и сбрасываемую кабину (предшественница современных катапультируемых кресел), а в хвостовой части размещался двигатель «ТР-2», к тому времени получивший официальное название «Walter HWK R.I. 203». Кроме этого самолет имел убирающиеся шасси. Без топлива машина весила 1570 кг, а в снаряженном состоянии – 2 т ровно.
Первый полет этого ракетоплана состоялся 20 июня 1939 года и продлился 50 секунд, а скорость составила всего лишь 273 км/ч (против проектной в 750 км/ч). Несмотря на все старания инженеров фирмы «Хейнкель», «He-176» так и не удалось разогнать выше скорости в 346 км/ч.
Несмотря на неудачную конструкцию «He-176» использовался как образец для закрытых авиационных показов, на которых присутствовали руководители Третьего рейха, и сошел со сцены лишь будучи вытесненным более поздними машинами, значительно превосходящими его по своим характеристикам.