Борис Ляпунов - Открытие мира

Кто же повернул рули? Ведь в ракете нет пилота!

Нелегко сохранить взятый курс, когда ракета предоставлена самой себе. Всего нельзя предусмотреть — легкие колебания тяги, сильные порывы ветра в атмосфере и другие случайные причины могут столкнуть ее с намеченного пути. Надо все время поправлять ракету, не допускать уклонений с намеченной дороги. За этим следит автопилот, заменивший человека. Важнейшая часть автопилота — быстро вращающийся волчок.

Волчок не зря называют упрямым. Когда он вертится, то ось его всегда сохраняет определенное положение в пространстве. Более бдительного, более верного стража трудно найти. Стоит, например, самолету чуть качнуться, уступая силе ветра, волчок тут как тут. Его ось невозмутимо остается на месте, но рамка прибора, соединенная с корпусом самолета, сдвигается. Этого достаточно, чтобы появился тревожный сигнал. И вот уже идет приказ моторчикам рулей: повернуть их так, чтобы машина вернулась обратно, на прежний курс! Так автопилот ведет машину вместо летчика.

Два волчка кружатся в приборном отсеке ракеты. Их обязанность наблюдать за отклонением ее корпуса в ту или другую сторону, и то, что не замечает один, заметит сразу же другой. Заметил — и рамкой замкнул контакты в электрической цепи. Возник ток, слабый, почти незаметный, бессильный что-нибудь сделать.

Тогда на помощь приходит электронная лампа-усилитель. Сигнал усиливается во много раз. Теперь у него хватает силы включить моторчик, отклоняющий руль. Руль делает свое дело — ракета возвращается на правильный путь, и тревожный сигнал замирает до следующего опасного случая. Все это совершается очень быстро, чтобы не дать ракете сильно уклониться от верного курса.

Когда же курс надо не сохранить, а изменить, используют опять все тот же волчок. Он поворачивается специальным механизмом, также включенным в электрическую цепь. Механизм этот работает точно по установленной программе, поворачивая ось волчка в заданное время на заданный угол. Эти повороты вызывают в конце концов сигналы-команды рулям, и, повинуясь автомату, ракета меняет курс.

Устройство автоматического пилота весьма сложно. Описанное — лишь простейшая схема, объясняющая, как без вмешательства человека управляют многотонной ракетой. Гироскоп-волчок, электронные, электрические и гидравлические приборы, точные, надежные устройства подчиняют движение расчету, заранее определяющему, как будет происходить полет.

Так воплотились в жизнь слова Циолковского, предвидевшего автоматическую ракету. Да и могло ли быть иначе? В век больших скоростей, огромных мощностей, высокой точности обойтись без множества автоматов невозможно. И невозможно представить себе без них стратосферные и космические рейсы. Современные высотные ракеты, как мы уже знаем, несут с собой целую автоматическую лабораторию для взятия проб воздуха, фотографирования солнечного спектра, регистрации космических частиц.

Чтобы исследовать солнечное излучение на больших высотах, нужно поднять на ракете прибор — спектрограф и направить его на Солнце.

Но тут-то и возникает неожиданное препятствие. Ракета не летит прямо. Поднимаясь вверх, она в то же время быстро вращается вокруг своей оси, да еще медленно поворачивается, наклоняясь вбок. Эти замысловатые «пируэты» мешают спектрографу уследить за Солнцем. Что же делать? Призвали на помощь автоматику. Автоматы заставили прибор все время «смотреть» на Солнце, какие бы фигуры ни выделывала в полете сама ракета.

Вот она пролетела атмосферу. В головке ракеты автоматически открывается маленькое окошечко, против которого помещается «искатель Солнца» с фотоэлементом. Солнечные лучи, собранные линзой, направляются на чувствительную к свету поверхность фотоэлемента. Эта поверхность имеет форму диска. Когда спектрограф направлен на Солнце, световое пятно попадает в центр диска фотоэлемента, и тока нет.

Но стоит только прибору хотя бы немного уклониться, смещается и световое пятно. Возникает ток. Усиленный усилителем, он заставляет электромоторчики поворачивать спектрограф до тех пор, пока пятнышко вновь не окажется в центре искателя.

Все это совершается так быстро, что следящее устройство успевает направлять щель прибора постоянно на Солнце, несмотря на вращение самой ракеты.

Если же искатель совсем потеряет Солнце, то автомат заставит его вращаться с очень большим числом оборотов до тех пор, пока световое пятнышко не будет поймано вновь.

Прибор для слежения за Солнцем автоматически отделяется от ракеты и спускается на парашюте. И другие приборы тоже помещают в специальную камеру, которая выбрасывается в полете автоматическим устройством.

Автоматически управляемые самолеты существуют уже сейчас. В течение всего полета от взлета до приземления пилот не вмешивается в поведение машины. Пусть пока еще только зарождается беспилотная авиация, но мы вступили на путь, ведущий к транспорту будущего, где будет максимально облегчен человеческий труд.

Автоматы понадобятся для регулирования тяги, чтобы ускорение не превзошло опасного предела — вспомним о перегрузке. Они нужны для контроля исправности механизмов двигателя и работы всех его частей. Но этим не исчерпывается их роль.

Ракетный двигатель развивает огромную мощность — у стратосферной ракеты, например, на максимальной скорости — до полумиллиона лошадиных сил. Значит, еще больше — миллионы сил — потребуется для заброски корабля в космос. Управление таким двигателем на летящем с большой скоростью космическом корабле требует быстроты и точности действий. Помочь пилотировать корабль должны будут автоматы.

Приведем один лишь пример. Авиационная турбина, установленная на современном скоростном реактивном самолете, работает на грани возможного. Материал двигателя выдерживает предельные нагрузки. Стоит только летчику, управляя двигателем, сделать слишком резкое движение, и он рискует сжечь лопатки турбины, хотя они и сделаны из очень жаростойкого сплава. С потоком сильно нагретых газов, бушующих в турбине, шутить опасно. Поэтому здесь «на часах» поставлен автомат, который не позволяет перегреть турбину и вывести ее из строя. Автоматически включаются также противоперегрузочные устройства, когда ускорение при маневрах реактивного самолета превосходит допустимый предел.

Итак, автоматы безопасности нужны ракете, чтобы стрелка прибора не перешла аварийной красной черты, за которой чрезмерная перегрузка грозит гибелью.

Для точного выполнения программы полета понадобится другой автомат. Ведь наперед будет известно, как станет ракета выбираться за атмосферу, какую надлежит держать скорость и направление. Программный регулятор поведет корабль по курсу взлета.