Борис Ляпунов - Борьба за скорость

Известно, что лежа летчик сможет перенести одиннадцати- и даже пятнадцатикратную перегрузку.

И проектировались самолеты, где летчик может управлять машиной лежа.

На больших скоростях осложняется спасение экипажа в случае аварии. Воздушный поток яростно обрушивается на летчика, мешает выбраться из кабины, может сбросить его на оперение машины. И если скорость больше 600–750 километров в час, то выброситься с парашютом обычным способом невозможно.

Возникла мысль использовать для прыжка со скоростного самолета те самые силы, которые мешают выбраться летчику из кабины. Когда самолет переворачивается на спину, эти силы стремятся оторвать летчика от сиденья. Он повисает в эти мгновения на ремнях.

Самолет в воздухе. Приготовиться к прыжку!

«Я открываю фонарь своей кабины и приготавливаюсь, — рассказывает парашютист-испытатель В. Г. Романюк. — Самолет начинает плавно крениться на крыло. Горизонт сбоку от меня как бы поднимается, затем земля оказывается над головой. Теперь пора. Чувствуя, что какая-то сила отрывает меня от сиденья, даю еще толчок ногами и выпадаю из кабины. Положение самолета вверх колесами помогло мне совершить прыжок. Открываю парашют и благополучно приземляюсь на аэродроме. Этот и другие подобные прыжки показали, что самоотделение можно с успехом применять при полетах на больших скоростях».

Конструкторы разрабатывают специальные меры для спасения экипажа высокоскоростного самолета.

Они устраивают механизм, выбрасывающий сиденье вместе с летчиком из кабины. На летчика, внезапно попавшего в воздушный поток огромной скорости, обрушивается невидимой тяжестью перегрузка, доходящая до 25-кратной! Действует она очень малую долю секунды.

Такая перегрузка — опасный враг. Это удар огромной силы по летчику. Чтобы его смягчить, можно выбросить сначала всю кабину. Потом, когда скорость уменьшится, и самого летчика. На летчика еще, кроме того, надеть специальную одежду для защиты от воздушного урагана. Надо стараться снизить скорость самой машины, затормозить ее.

Мы все время говорили о машинах. Почему же я рассказываю здесь так много о перегрузке, о спасении экипажа на больших скоростях?

Потому, что самолет — машина для полета человека, а забота о человеке — хозяине крылатой машины, о безопасности его в полете — у нас вопрос огромной важности.

Однажды товарищ Сталин беседовал с авиаконструктором Ильюшиным. Он интересовался, каким образом в случае аварии экипаж сможет покинуть машину. Выслушав ответ, товарищ Сталин сказал, что нужно обеспечить выбрасывание вниз, а для этой цели следует расширить нижние люки самолета.

«Ваша жизнь, — сказал товарищ Сталин великому летчику нашего времени Валерию Чкалову, — дороже нам любой машины!»

Сталинская забота вдохновляет людей советской авиации. Они в совершенстве овладели машинами больших скоростей и успешно штурмуют звуковой барьер.

Откуда взялось это выражение? Почему речь идет о «барьере»?

Отчасти это должно быть понятно. Мы уже говорили об опасностях, ждущих самолет у околозвуковых скоростей. Но барьером скорость звука стали называть не только потому, что с подходом к ней резко растет сопротивление. Когда появились реактивные двигатели, самолет, казалось, получил средство пробиться через «барьер» сопротивления. Мощности двигателя теперь ему вполне бы хватило.

Однако это еще не все. Устойчивость, управляемость, прочность— вот где оказалось слабое место.

Изменение профиля крыла с ростом скорости — от первых самолетов до современных скоростных и сверхзвуковых (сверху вниз).

В 1945 году самолет полетел со скоростью 975 километров в час.

При этом он испытывал сильные толчки, большие перегрузки, а пилота удерживали в кабине лишь ремни, которыми он был привязан. Рули не слушались летчика, ходили ходуном, ручка управления вырывалась из рук. Хорошо еще, что рекордные полеты на скорость короткие — всего 3 километра… Долго так не пролетишь.

Тогда англичане решили пробиться через звуковой барьер на другом самолете — бесхвостке. Ничего не вышло: самолет рассыпался, летчик погиб.

И некоторые недальновидные зарубежные ученые заявили, что скорость звука и сверхзвуковые скорости — недостижимы. Звуковой барьер, — утверждали они, — непреодолимая преграда.

Жизнь опровергла эти теории.

Те, кто не верил в управляемый по. лет на больших околозвуковых скоростях, не понимали одного.

Для околозвуковых скоростей нужен и новый самолет.

Аэродинамики и конструкторы создали самолеты новых форм — прочные, устойчивые, управляемые.

И они вплотную подошли к скорости звука.

Но возможно ли полететь быстрее звука?

Да, отвечает авиационная техника. Но для сверхзвуковых скоростей опять понадобится новый самолет.

Чтобы понять это, снова заглянем в аэродинамическую лабораторию, где есть трубы сверхзвуковых скоростей.

Трубы околозвуковых скоростей требуют большой затраты мощности на нагнетание воздуха. Когда нужны сверхзвуковые скорости, мощность возрастает еще больше.

Для снижения ее прибегают к разным приемам. Испытания ведут не при атмосферном, а при пониженном давлении. Вместо воздуха берут газ, где скорость звука меньше, чем в воздухе.

Картина, которую наблюдают в трубе с пониженной плотностью или газом, позволяет судить о поведении модели при сверхзвуковой скорости.

Но при этом встречаются и большие трудности. Например, газ в трубе так разогревается, что для охлаждения нередко требуется целая река воды.

Чтобы увидеть, как идет обтекание при сверхзвуковых скоростях, достаточно лишь на короткое время получить воздушный поток. Поэтому воспользуемся трубой кратковременного действия, где сжатый воздух, выпущенный из баллонов, расширяясь, создает такой поток.

Знакомая картина! На модели появились скачки уплотнения, но они «мощнее» и тянутся дальше, чем при дозвуковых скоростях. Значит, при сверхзвуковом полете опять встретимся с дополнительным сопротивлением.

Однако есть большое различие между дозвуковым и сверхзвуковым сопротивлением.

Мы сказали, что главная причина сопротивления при дозвуковых скоростях — разрежение позади тела. Наоборот, главное при движении быстрее звука — повышение давления у передней части тела. И потому нужно его спереди заострять. Чем острее передняя часть, тем меньше сопротивление воздуха.

В сверхзвуковых течениях многое обратно тому, что наблюдается в дозвуковых.

В дозвуковых, чтобы увеличить скорость, нужно сечение трубы уменьшить: река течет быстрее там, где уже русло. В сверхзвуковых — наоборот.