Городомля. Немецкие исследователи ракет в России (1997)

В то время авиационная аэродинамика находилась в переходной фазе, когда специалисты начали пытаться получить величины аэродинамических сил и моментов, а также распределение давления на корпус не только измерениями в аэродинамических трубах, но и из расчетов, независимых от эксперимента. Это уже превосходно удалось для несущих профилей крыла. Новаторская работа была выполнена в Геттингенской школе Людвигом Прандтлем. Несколько неуверенно чувствовали себя аэродинамики в предварительных расчетах фюзеляжа и хвостового оперения. В свое время мы в Ганноверском институте проводили эксперимент в аэродинамической трубе с моделью торпеды, которая длинным узким круглым корпусом и наличием рулей глубины и направления имела некоторое сходство с ракетой. Я уже тогда пытался рассчитать аэродинамические силы, моменты и распределение давления. Сравнение с результатами измерений показало, что для небольших углов между траекторией и осью корпуса расчет и эксперимент совпадают довольно хорошо. Таким образом, используя этот опыт, мне было не очень трудно рассчитать аэродинамическую нагрузку на корпус ракеты. Полученные результаты были справедливы только для восходящей ветви траектории, до тех пор пока скорость ракеты существенно меньше скорости звука, но тем не менее я смог хотя бы на короткое время удовлетворить баллистиков, а также специалистов по управлению и прочности. Однако было ясно, что вскоре они опять будут требовать от меня величин нагрузки на корпус ракеты при высоких дозвуковых скоростях.

Во время войны я мог с некоторого расстояния наблюдать за работой специалиста, который занимался решением подобной проблемы, а кроме того, я, конечно же, читал доклады газодинамиков из Геттингена, Берлина и Брауншвайга о течениях с высокими дозвуковыми и сверхзвуковыми скоростями. Однако у нас в Ганновере этой областью газодинамики не занимались, и собственных работ по данной тематике у меня не было.

Теперь я должен был как можно быстрее внедриться в эту область. Это мне неплохо удалось, так как среди моих книг оказалась «Газодинамика» математика Роберта Зауера, который ранее преподавал в Технической высшей школе в Аахене. Его переработанные лекции и составили эту книгу, которая на мой взгляд представляла собой просто шедевр, наглядно демонстрируя возможности современной математики. Читая эту книгу, я был одновременно и обучающимся студентом, и газодинамиком-практиком, использующим полученные знания для расчета аэродинамических нагрузок на корпус ракеты. Вскоре я уже смог представить доктору Вольфу первые результаты.

Если ввести в расчет сопротивление воздуха, влияние маневренности, уменьшение веса за счет расхода топлива и тягу, возрастающую с высотой полета, то полученное дифференциальное уравнение баллистики невозможно решить аналитически, то есть невозможно дать простую формулу, включающую в себя все названные компоненты. Однако можно определить баланс между массой, ускорением и силами в короткий интервал времени, то есть на небольшом отрезке полета, полагая при этом некоторые величины постоянными. Затем полученные результаты можно последовательно сложить. Специалист назовет это пошаговым интегрированием. Для этого требуется длительная расчетная работа. Поэтому господин Вольф организовал целое расчетное бюро, набрав в него уволенных со службы учителей средних школ. Потеряв свою должность как бывшие члены нацистской партии, они теперь были рады даже такой форме умственной деятельности. Поскольку электронные вычислительные машины в то время были еще неизвестны, сегодняшний читатель воспринял бы этот вид работ как рабский: сотрудники расчетного бюро должны были извлекать тысячи чисел из грохочущих механических настольных арифмометров, позволявших производить не более четырех арифметических действий. Каждое отдельное значение функции — синус, косинус или логарифм — нужно было искать в специальных таблицах, а затем вводить в арифмометр.