Крылья Родины

Гумилевский Лев Иванович

Практическому использованию ракетных двигателей мешает их ужасающая неэкономичность — непомерный расход горючего. Но ракетные установки все-таки находят себе применение в виде приспособлений для облегчения взлета перегруженных самолетов или для быстрого набора высоты. Такие ракетные установки состоят из нескольких ракет, прикрепленных к фюзеляжу. После использования пустые гильзы ракет и вся установка автоматически отрываются от самолета и спускаются на парашюте.

Такие вспомогательные ракетные установки оказываются очень удобными и полезными, когда самолету приходится

подниматься с неприспособленных площадок недостаточного размера. Применяя пусковые ракеты, удается вдвое уменьшить разбег истребителя для взлета, что резко увеличивает пропускную способность палубы авианосца.

Практический интерес и широчайшее развитие получили в наше время, как известно, не ракетные, а воздушно-реактивные двигатели.

Вот такому-то воздушно-реактивному двигателю Борис Сергеевич Стечкин и дал теоретическое обоснование, поставив вопрос на научную почву и приблизив 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 приблизительным расчетам некоторых деталей своеобразного самолета, который «движется одновременно силою тяги воздушного винта и отдачей продуктов горения».

В. И. Поликовскому, с его иным строем мысли, прежде всего бросилось в глаза, когда он начал работать в авиации, что при все возрастающих скоростях выхлопные трубы начинают действовать как реактивные двигатели.

Углубившись в физическую сущность явления, он дал его теорию и показал, что, используя выхлопные трубы по предложенному им методу, можно повышать мощность мотора на пятнадцать 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 инженерно-технической мысли, что вопросами реактивного движения мы начали заниматься так давно.

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 мотором?

На первых аэропланах ставились двигатели внутреннего сгорания мощностью 25–40 лошадиных сил. С тех пор поршневые двигатели непрерывно совершенствовались, повышая свою мощность. Есть авиационные моторы в 2000 лошадиных сил и выше.

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

Схема

действия турбо-компрессорного воздушно-реактивного двигателя.

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.

На пути к повышению мощности 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 мотора.

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

При современных скоростях полета повышение давления в двигателе невелико, поэтому при истечении через сопло воздух расширяется незначительно — температура его мало понижается, и огромная тепловая энергия уносится с отходящей струей неиспользованной. Эффективность такого двигателя поэтому очень низка. Только при сверхзвуковой скорости полета, когда повышение давления внутри двигателя будет достаточно большим, он станет выгодным.

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 — турбо-реактивные.

В таком двигателе для уменьшения потерь тепловой энергии, уносимой потоком, перед камерой сгорания во внутреннем потоке ставится компрессор, повышающий давление воздуха до нескольких атмосфер. Компрессор вращается турбиной, приводимой в действие горячим воздухом, выходящим из камеры сгорания.

Турбина — самый компактный из известных сейчас двигателей. Мощность в несколько тысяч лошадиных сил может быть получена с одного диска турбины диаметром значительно меньше метра. Но проектирование ее представляет большие трудности. Необходимо сконструировать прочную турбину, способную выдержать огромные окружные скорости и высокие температуры воздуха.

Основное преимущество турбо-реактивного двигателя перед поршневым — небольшой вес и малые размеры.

Экономичность турбо-реактивного двигателя при скорости полета 900–1000 километров в час такая же, как у самолета с обычным мотором, 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.