Борьба за скорость

Для получения больших скоростей нужны большие скорости и приводов — двигателей, дающих жизнь машинам.

Высокоскоростной привод нужен станкам и центрифугам, ручному инструменту и приборам. Он нужен и на электростанции, чтобы вращать генератор, и на самолете, чтобы вращать воздушный винт и питать воздухом двигатель. Такие приводы появились в последние годы. Немало трудностей побеждено, чтобы их создать. Немало трудностей еще впереди.

Создание высокоскоростных машин требует решения новых задач, которых не возникало раньше. Новая техника требует и нового подъема науки. И этот подъем налицо.

Большие скорости — это более высокие требования к производству.

Для изготовления быстроходных машин нужна новая технология, большая точность, большие знания, подъем культуры производства.

Новая техника требует людей, в совершенстве владеющих ею.

И такие люди есть у нас. Их воспитала партия. Их воспитал Сталин.

РОЖДЕНИЕ МАТЕРИАЛА

Бумага, говорят, все стерпит! На бумаге любую машину построишь.

Как-то раз видел я человека, который строил на бумаге машины. Рисовал он на листочках необыкновенные сверхскоростные самолеты, сверхглубоководные подводные лодки, фантастические межпланетные корабли, машины чудовищных скоростей…

Тщательно вычерченный и разрисованный цветными карандашами, этот сказочный мир машин не похож был на сказку. Казалось, стоит только воплотить его в металл — и он оживет. Помчатся, как метеоры, самолеты и ракеты, с неслыханной скоростью завертятся станки и турбины, на дно океана отправятся «Наутилусы» наших дней…

Человека, о котором я рассказал, я не выдумал. Он сидел рядом со мной в читальном зале библиотеки и строил свой бумажный мир машин. Наверное, это был художник, придумывавший иллюстрации к какому-нибудь научно-фантастическому роману.

Автор такого романа обязательно расскажет в нем о «новом сплаве огромной прочности», который инженеры будущего создали для новых чудесных машин. И он будет прав. Новые машины, машины больших, скоростей, — это и новые металлы.

Не только машины из фантастического романа, а и машины инженера-проектировщика останутся на бумаге, если не из чего будет их построить.

В истории техники подобные случаи бывали. Почти полтораста лет назад изобрели новый двигатель — газовую турбину. Вот его идея: струя горячего газа вращает турбинное колесо с лопатками. Простой задуман был двигатель: ни цилиндров с поршнями, ни шатунов с кривошипами, ни парового котла. И быстроходный в то же время, потому что в нем одно только движение — (вращение.

Однако прошло целых сто лет, прежде чем построили первую такую турбину. И еще около полувека потребовалось, чтобы поставить ее на ноги, сделать полноправным двигателем в технике.

Почему же так много времени пошло на это?

Одна причина в том, что такой двигатель не сразу понадобился. Пока старые двигатели хорошо служат, пока нет нужды в новых, они и не появляются. Но была и другая важная причина: если бы даже и захотели, не из чего было бы построить новый двигатель. Для него нужны новые материалы — прочные и в то же время жаростойкие, чтобы выдержать большие нагрузки при высокой температуре.

А ведь даже всего полвека назад выбор у инженера был невелик: чугун, железо да обыкновенная сталь. Инженер сегодняшнего дня из них; мало что смог бы построить: для наших современных быстроходных машин эти материалы не годятся.

Почему? Чтобы на это ответить, нужно вспомнить о прочности.

Что такое прочность? И как ее оценить, как узнать, насколько прочен металл?

Дело, казалось бы, нехитрое. Веревка рвется, если ее с большой силой потянуть за концы.

На каждый квадратный сантиметр сечения веревки, когда ее растягивают, действует определенная сила — напряжение. Оно все возрастает, и наступает момент, когда внешние растягивающие силы становятся больше сил внутренних, сил сцепления молекул между собой. Веревка разрывается. Напряжение стало больше допустимого — того, которое материал еще выдерживает, не разрушаясь.

Нагрузки, которые приходится испытывать деталям машин, разнообразны: это и растяжение, и изгиб, и кручение, и сжатие. Все они вызывают напряжения в металле.

Можно рассчитать, какими будут эти напряжения. Но как узнать, выдержит ли их металл?

Здесь слово предоставляется теоретическим расчетам, которые проверяются опытом. Образец из металла укрепляется в зажимах испытательной машины. Растет напряжение. Сначала металл стойко сопротивляется нагрузке. Металлический стерженек слегка удлиняется, он как бы поддается силе, но еще крепка — связь между его частичками, еще велики внутренние силы. Потом металл перестает удлиняться, хотя нагрузка растет. В металле идут невидимые глазом процессы. И вдруг в одном месте, примерно в середине, он начинает утончаться и сразу рвется.

Отмечено напряжение, при котором разорвался образец. Это предел прочности. Зная его, конструктор сможет сделать машину прочной. Он так рассчитает каждую деталь, чтобы нигде действующее напряжение не превысило этого предела. Мало того, он намеренно обеспечит «запас прочности», сделает части машин более прочными, чем нужно.