Экспериментальные самолёты России. 1912-1941 гг.

…Проблема создания стратосферного самолёта заключается не столько в создании планера, сколько в создании специального силового агрегата, могущего работать в условиях стратосферы. Эта проблема распадается на создание специального движителя и специального винта.

Специальный движитель может быть 3-х различных типов:

а). Реактивный движитель ракетного типа…

б). Или реактивный движитель может состоять из паровой турбины.

в). Наконец — для движителя может быть использован нормальный мотор, изменённый таким образом, чтобы он сохранял свою мощность на высоте, т. к. разрежённый воздух стратосферы недостаточен для правильной карбюрации и полного сгорания горючего в цилиндре обычного авиационного мотора.

Из этих трёх решений последнее решение, хотя и является паллиативным, т. к. позволяет достигнуть высоты полёта лишь в пределах до 15–18 км, однако на настоящей стадии техники является единственно реальным. Первые два решения находятся в настоящее время лишь в состоянии лабораторных опытов. Поэтому Конструкторский Отдел (КО) и Бюро Новых Конструкций (БНК) ЦАГИ пошли при осуществлении построения стратосферного самолёта в направлении реализации третьего пути решения вопроса.

Сохранение мощности мотора может быть получено путём построения мотора внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия. Однако реализация такого мотора представляет настолько значительные механические трудности, что такого рода решения в настоящее время приходится признать нереальными.

Поэтому остаётся второй путь — постановка на моторах импеллеров (нагнетателей. — Д.С.), назначение которых состоит в том, чтобы, засасывая большие количества разрежённого воздуха, сжимать его примерно до атмосферного давления и при этом давлении подавать в мотор. Таким образом, для полёта в стратосферу требуется специальный высотный мотор с сильным импеллером.

Следует отметить, что современные импеллеры на своё вращение поглощают достаточно большую мощность, а именно на высоте 15 км до 40–50 % мощности мотора. Последнее условие и ограничивает применение мотора с импеллером высотой лишь примерно до 18 км.

Изучение характеристических винтов, употребляемых в авиации, показывает, что их коэффициент полезного действия быстро убывает с высотой. Так как тяга винта пропорциональна массе воздуха, протекающей через площадь, ометаемую винтом, то отсюда легко заключить, что всякое уменьшение этой массы соответствует уменьшению тяги винта и, следовательно, уменьшению его коэффициента полезного действия, тем более значительному, чем более воздух будет разрежён. Наиболее простым средством здесь является, по-видимому, постановка винта регулируемого переменного шага во время полёта.

Второй способ получения решения вопроса, вытекающий из изучения характеристических кривых винтов, заключается в построении винта, могущего менять с высотой свою скорость вращения при сохранении скорости вращения мотора, что может быть достигнуто с помощью установки коробки скоростей.

Третьим обстоятельством, с которым мы встречаемся в стратосферном полёте, является сохранение жизни лётчика и возможность для него нормально работать в удобных условиях на большой высоте. Организм человека может существовать более или менее нормально до высот в 6–7 км. На высотах от 6 до 12 км жизнь может быть поддержана добавочным кислородным питанием. Выше 12 км давление настолько мало, что человеческий организм погибает. Поэтому для осуществления стратосферного полёта необходима особая герметическая кабина, в которой поддерживается необходимое давление, вводится кислород, обеспечивающий дыхание лётчику, и удаляется углекислый газ, выделяемый при дыхании. Чрезвычайно низкие температуры от -50 до -70 °C в стратосфере создают также ряд трудностей, а именно, явление обмерзания, замерзания смазки органов управления, необходимость отепления кабины. Однако эти трудности при современном состоянии техники могут быть разрешены»[162].

Помимо Конструкторского отдела и Бюро новых конструкций ЦАГИ проектированием стратопланов занимались в Военно-воздушной академии и в НИИ Гражданского воздушного флота. В отличие от высотных самолётов ЦАГИ, эти стратопланы должны были иметь по два двигателя и были рассчитаны на достижение высот 16–18 км (расчётный потолок самолётов ЦАГИ составлял около 15 км)[163].