Один в бескрайнем небе

Джин Мей после нескольких полетов со сверхзвуковой скоростью доказал, что при прохождении околозвуковой области с определенной перегрузкой самолет подвергается бафтингу. Это явление продолжалось по мере увеличения скорости до тех пор, пока самолет не попадал в сверхзвуковую область, где он как бы укрывался от бафтинга в ничейной зоне. Моя задача состояла в том, чтобы с помощью «Скайрокета» точно определить границы этой ничейной зоны и нанести их на график петлей, как говорят аэродинамики.

Полеты Джина Мея уже позволили нанести две – три точки по обе стороны большой петли. На мою долю выпала задача определить положение промежуточных точек и тем самым проверить теории аэродинамиков, основанные на опытах в аэродинамической трубе. За последние два месяца данные испытаний в аэродинамической трубе довольно близко подходили к данным, добытым нами во время полетов в дозвуковой области.

Теперь мне предстояло заглянуть в сверхзвуковую область. В январе 1950 года инженеры разработали задание, выполняя которое я должен был в горизонтальном полете при однократной перегрузке преодолеть М = 1. Этот полет дал бы возможность нанести начальную точку кривой, обозначающей границы бафтинга в сверхзвуковой области, где петля сужается. Предполагалось, что по мере увеличения перегрузки петля будет расширяться.

Если бы мне предложили совершить такой полет год назад, на заводском аэродроме Эль-Сегундо, где я испытывал штурмовик AD на максимальной скорости около шестисот пятидесяти километров в час, я бы встревожился. Но полгода усердных занятий, постоянные беседы с Джином Меем, который был одним из немногих в мире, летавших на скоростях выше М = 1, и, наконец, самостоятельные полеты на «Скайрокете» – все пробудило во мне только острое любопытство. «Скайрокет» уже не один раз проникал в сверхзвуковую область вполне благополучно, и у меня не было основания сомневаться, что и теперь все обойдется без неприятностей. Я знал, чего можно ожидать от «Скайрокета». Джин Мей уже проложил дорогу, и на ней осталось немного рытвин и ухабов.

Звуковой барьер, преодоление которого четыре года назад стоило жизни английскому летчику-испытателю Джеффри Де Хэвиленду (он потерпел катастрофу на самолете DH-108, когда достиг скорости звука или вплотную приблизился к ней), теперь был почти преодолен самолетами Х-1 и «Скайрокет». Конструкторы придали этим самолетам такую форму, которая позволяла легко проходить через стену сжимаемости воздуха. Как острый нос корабля, двигаясь вперед под водой, разрезает головную волну и заставляет ее расходиться под углом по обе стороны корабля, так и сверхзвуковой самолет при М = 1 толкает огромный скачок уплотнения, который тоже отклоняется назад, когда заостренный нос машины разрезает толщу сжатого воздуха. Мощный скачок уплотнения вызывает значительное возрастание сопротивления, и для преодоления нагрузок, действующих на самолет, требуется огромная тяга. С тех пор как Чак Игер взял звуковой барьер, главным препятствием осталось колоссально возрастающее лобовое сопротивление. Преимуществом «Скайрокета», сконструированного по тем же принципам, что и Х-1, было его стреловидное крыло. Поэтому он не испытывал сколько-нибудь значительных трудностей при полетах на скорости М = 1. Было выяснено, что самолет ведет себя ненормально в области околозвуковых скоростей. Многочисленные учебники по аэродинамике давали следующие простые объяснения трех этапов обтекания, основанные на испытаниях крыла дозвукового профиля в аэродинамической трубе.

При движении крыла в воздухе с дозвуковыми скоростями (ниже трех четвертей скорости звука, то есть менее 800 километров в час) местные скорости потока обтекания меньше скорости звука и относительно постоянны. Пограничный слой воздуха, омывающий крыло, не нарушается и не вызывает уменьшения подъемной силы.

При обтекании крыла с околозвуковой скоростью (число М в пределах от 0,75 до 1,0) местные скорости потока обтекания могут быть меньше и больше скорости звука. Движущиеся по поверхности крыла потоки, имеющие сверхзвуковую скорость, приводят к образованию на профиле скачков уплотнения. Эти скачки отрывают пограничный слой воздуха, омывающего профиль, и вызывают уменьшение подъемной силы, а тем самым – бафтинг.

Когда же крыло попадает в сверхзвуковое обтекание, развивающийся на профиле при околозвуковой скорости скачок уплотнения оказывается сзади крыла, словно спутная струя, а носок крыла настигает головной скачок уплотнения, который образуется впереди на околозвуковой скорости.