Приключения изобретений

Конструкторы решили «скрестить» старое изобретение с молодым и на этой основе создать новый двигатель для самолёта. Старое изобретение – это турбина, а молодое – ракетный, реактивный двигатель. Стали работать конструкторы над турбореактивным двигателем.

Вы помните – лопасти турбины может приводить в движение струя воды, пара и даже глинистый раствор. Но ведь может их приводить в движение и сила расширяющихся газов, которые образуются при сгорании топлива, – та же сила, что толкает поршни двигателя внутреннего сгорания, та же сила, что заставляет взлетать ракету.

Первые газовые турбины для работы на земле появились ещё в конце XIX века. Двигатель сулил большие выгоды – у него по расчётам должен быть очень высокий коэффициент полезного действия.

Однако было препятствие, с которым никак не удавалось справиться изобретателям. Чтобы КПД газовой турбины был высок, нужна очень большая температура газа, около полутора тысяч градусов. А лопасти газовой турбины тонкие, как лист бумаги. И они не выдерживают высокой температуры, сгорают. Эту сложность не совсем преодолели и до сих пор. Приходится уменьшать температуру газа, а тогда сильно снижается КПД турбины.

Но прежде чем удалось запустить ракету в космос и прежде чем была построена удачная газовая турбина для работы на земле, обе технические идеи – реактивного двигателя и газовой турбины – совместились в работах авиационных конструкторов.

Зачем им понадобилась газовая турбина? Ведь реактивному двигателю для космических полётов она не нужна. В космос ракета берёт с собой жидкий кислород – он необходим, чтобы поддерживать горение в безвоздушном пространстве. А для полётов в атмосфере он не нужен – можно подавать в двигатель воздух. Но для того чтобы двигатель хорошо работал и развивалась нужная температура газа, в камеру сгорания необходимо подавать воздух сжатым. Приходится ставить компрессор – машину, сжимающую воздух. А для того чтобы вращать компрессор, и понадобилась турбина.

Вот что получается: двигает, толкает вперёд самолёт струя расширяющихся газов, которая вырывается из сопла реактивного двигателя. Но для того чтобы реактивный двигатель хорошо работал, понадобились компрессор и вращающая его газовая турбина.

Самолёт меняет сердце

Первые опытные самолёты с турбореактивным двигателем были построены в годы Отечественной войны. И, хотя конструкторам предстояло ещё немало потрудиться, стало ясно, что путь найден верный.

Устранялось противоречие, которое завело в тупик авиацию: увеличить мощь двигателя внутреннего сгорания можно было, только доводя вес самого двигателя до таких размеров, что самолёт не мог его поднять. Турбореактивный двигатель развивает огромную мощь при небольшом собственном весе – это и вывело авиацию из тупика.

А как же справились с трудностью, которая так мешает создателям «наземных» газовых турбин? Дело в том, что нужная для хорошей работы турбины температура газов зависит от температуры окружающего воздуха. Чем выше температура воздуха, тем выше должна быть и температура газов, вращающих лопасти турбины.

На высоте десяти тысяч метров температура воздуха около пятидесяти градусов ниже нуля, а поэтому и температура газов может быть не такой высокой, как в «наземной» турбине.

Я говорил, что после создания первых опытных образцов самолёта с новым двигателем конструкторам нужно было проделать ещё большую работу.

Сердце самолёта переместилось – двигатель ушёл с крыльев в корпус самолета, в фюзеляж. Это само по себе прибавило скорости самолёту – уменьшилось лобовое сопротивление воздуха. Но оказалось, что, сменив сердце, самолёт должен менять и другие органы. В доисторическую пору, когда ещё не было человека на Земле, морские животные выползали на сушу. У них развивались лёгкие и отмирали жабры. Некоторые птицы стали ходить по земле – и либо вовсе теряли крылья, либо почти перестали ими пользоваться, как нынешние страусы или куры.

Так случилось и с реактивным самолётом. Прежде всего он потерял пропеллер. Винт самолёта стал ненужным.

Впервые в истории техники движитель машины перестал быть вещью – твёрдой, прочной, которую можно пощупать, как колесо автомобиля, винт корабля или пропеллер самолёта. Движитель турбореактивного самолёта – струи газов, которые, с огромной скоростью вырываясь из сопла турбины, толкают вперёд самолёт и, отработав, рассеиваются в воздухе. Но самолёт потерял не только винт – у него, как у курицы, начинают атрофироваться крылья. Они стали меньше, эже, отгибаются назад.

Почему? Да реактивному самолёту, чтобы подняться ввысь и лететь, крылья вовсе не нужны – так же, как ракете. Крылья «работают» только при разворотах и когда самолёт идёт на посадку. А для этого вовсе не нужно, чтобы у крыльев была большая площадь. Главная забота конструкторов теперь не в том, чтобы крыло помогало самолёту высоко подниматься, а в том, чтобы оно, обеспечивая маневренность самолёта, не мешало ему развивать скорость – оказывало бы как можно меньше сопротивления встречному потоку воздуха.