Наука и техника в современных войнах

Как следует представлять возможный будущий переход от высотной и скоростной авиации к космическим полетам? Будут ли высоты и скорости полета расти постепенно, как это было до сих пор, или же здесь должен произойти резкий скачок? Чтобы ответить на эти вопросы, следует вспомнить о метеорах. Метеоры — это небольшие тела, состоящие из металла (железа) или минералов, залетающие в земную атмосферу из космического пространства со скоростями от нескольких километров до нескольких десятков километров в секунду. Более медленно летящие метеоры имеют такие же скорости, как самолеты ближайшего будущего. Метеоры, как известно, очень сильно разогреваются в атмосфере на высоте в десятки километров. Высокая температура, называемая температурой торможения, возникает в результате торможения потока воздуха, набегающего на какую-либо преграду. Температура торможения зависит от скорости полета. Если же скорость полета в воздухе достигает величины, достаточной для космического полета вокруг Земли и равной примерно 29 тысячам километров в час, то температура торможения достигает десятков тысяч градусов.

Скорость, необходимая для устойчивого и длительного горизонтального полета, растет с высотой потому, что уменьшается плотность воздуха. Это показано на рис. 14.

Рис. 14. Зависимость скорости устойчивого горизонтального полета от высоты. (По журналу «Природа» № 1 за 1958 г.)

При росте высоты полета интенсивность нагревания летящего тела сначала тоже растет, а потом, когда дальнейшее увеличение скорости полета прекращается, интенсивность нагревания уменьшается, так как происходит дальнейшее уменьшение плотности воздуха Это показано на рис. 15.

Рис. 15. Зависимость степени нагревания летательного аппарата от высоты (при горизонтальном полете). (По журналу «Природа» № 1 за 1958 г.)

Следовательно, длительный полет в атмосфере с космической скоростью невозможен — летящее тело сгорит или испарится, что и бывает обычно с метеорами. Даже при скоростях, заметно меньших, чем космические скорости, температура торможения достигает высоких показателей. Например, при полете со скоростью 3700 километров в час, то есть в три раза быстрее звука, температура торможения доходит до 560 градусов.

Метеоры обычно сгорают на высотах в 50–80 километров от Земли. Здесь воздух настолько разрежен, что он практически не может нести даже сверхскоростной самолет. Однако он оказывается достаточным, чтобы повредить или разрушить такой самолет путем его чрезвычайно сильного разогрева. Итак, мы видим, что в высоких слоях атмосферы имеется слой воздуха, мешающий полету своим нагреванием и вредным сопротивлением, но непригодный для того, чтобы служить обычной аэродинамической опорой. Здесь мы имеем своеобразное «жгучее болото», где вязнут и гибнут быстро летящие тела и где они вместе с тем уже не могут найти себе какой-либо точки опоры.

Отсюда следует, что область полетов обычной авиации, опирающейся на воздух, и область полетов космических кораблей отделены слоем воздуха значительной толщины — примерно от 30 до 200 километров, где летать нецелесообразно. Конечно, это не значит, что никогда и ни при каких условиях в эту зону не будут проникать летательные аппараты. Наоборот, при всех космических полетах придется проходить через эту зону. Вот здесь и возникает новая и очень трудная задача — как пройти указанную зону атмосферы наилучшим образом?

Необходимо рассмотреть два случая — подъем и спуск. При подъеме наиболее целесообразным, как считается в зарубежной военной печати — на основе общих законов аэродинамики, — является движение на сравнительно малой скорости, превышающей скорость звука не более чем в два — три раза. В этом случае можно избежать чрезмерного разогревания летательной машины. При таких условиях необходимая космическая скорость должна будет достигаться уже вне атмосферы путем включения на полную мощность соответствующих реактивных двигателей.