Приключения изобретений - Александр Ивич

Научные труды Жуковского и его друга – замечательного математика Сергея Алексеевича Чаплыгина – дали конструкторам самолётов надёжную теоретическую основу. Без неё просто не могла бы развиваться авиация.

Надо двигаться дальше

С каждым годом самолёты летали всё быстрее, всё выше и дальше. Чем мощнее двигатель, чем лучше самолёт преодолевает сопротивление воздуха, тем больше его скорость и подъёмная сила.

Братья Райт построили для своего самолёта мотор в двенадцать лошадиных сил. Лет через тридцать строили уже огромные самолёты с четырьмя винтами и, значит, с четырьмя моторами, общей мощностью до шести тысяч лошадиных сил! Они несли десятки тонн груза, летали со скоростью больше пятисот километров в час, поднимались на высоту около десяти километров, а лёгкие самолёты без груза проносились даже на высоте восемнадцати километров.

И вдруг – стоп! Не удавалось больше увеличить скорость самолёта и поднять его потолок. С 1934 по 1945 год, за целых одиннадцать лет, скорость лучших самолётов возросла после огромных трудов конструкторов меньше чем на сто километров в час.

А ведь в эти годы разразилась вторая мировая война. И мы, и наши союзники, и враги прилагали все силы, чтобы строить самые быстрые и мощные самолёты. Удалось улучшить их маневренность. Усилили оружие и броню боевых самолётов, а вот скорость почти не возрастала.

Почему? Увы, конструкторы выжали всё, что мог дать авиации двигатель внутреннего сгорания!

Чтобы лёгкий одноместный самолёт летел со скоростью около пятисот километров в час, мощность его мотора должна быть не меньше полутора тысяч лошадиных сил. А чем сильнее мотор, тем больше его вес. И для того чтобы увеличить скорость самолёта вдвое, мотор должен быть сильнее не в два, а в восемь раз. Иначе говоря, чтобы достигнуть скорости в тысячу километров в час, даже лёгкому одноместному самолёту понадобился бы мотор в двенадцать тысяч лошадиных сил. Вес такого мотора около шести тонн. Разумеется, лёгкий самолёт не мог бы подняться в воздух с такой огромной тяжестью.

Что же делать?

Вы помните: много веков пользовались водяными колёсами. Из них в конце XVIII века выжал всё, что они могли дать, Козьма Фролов. Но к тому времени в некоторых странах промышленность развилась, и водяные колёса стали неудобным, недостаточно мощным двигателем. Изобретатели предложили новый двигатель – паровую машину. Её использовали, когда владельцы фабрик и шахт убедились, что прежними двигателями им не обойтись.

Едва мир признал паровую машину – её принялись совершенствовать, увеличивать мощность, прочность. Примерно через полвека оказалось, что паровая машина, сколько её ни улучшай, не удовлетворяет новым требованиям – слишком много топлива берёт, громоздка.

А изобретатели уже трудились над проектами принципиально новых машин – двигателей внутреннего сгорания, паровой и водяной турбин.

Так бывает во всех областях техники: изобретены машины или прибор, они через некоторое время признаны во всём мире, потом их начинают совершенствовать. Но всё же рано или поздно, спустя несколько лет или десятилетий, иногда и веков, оказывается, что больше из машины выжать ничего нельзя и надо заменить её совсем другой, новой машиной.

Всегда находятся учёные и изобретатели, которые заглядывают в будущее, поэтому новые требования не так уж часто застают врасплох науку и технику. Когда мы начинаем ощущать потребность в новой машине, нередко оказывается, что она уже изобретена и только ждала времени, когда её используют. А если не изобретена, то над ней работают – и притом иногда одновременно в разных странах.

Так было и с авиацией. Когда возможности прежнего двигателя были исчерпаны, конструкторы воплотили в жизнь идеи, уже давно разработанные изобретателями. Правда, те, у кого родились эти идеи, думали не об авиации. Но первыми воспользовались ими как раз конструкторы самолётов.

Тут, чтобы понять, как это произошло, нам надо вернуться на несколько десятилетий назад и вспомнить о Константине Эдуардовиче Циолковском, с которым мы расстались, когда он тщетно пытался достать деньги на постройку управляемого аэростата.

К звёздам!

1903 год. Братья Райт построили свой первый самолёт и, впервые испытывая его, Орвиль продержался в воздухе пятьдесят девять секунд.

В том же самом году в небольшом московском журнале «Научное обозрение» появилась статья калужского учителя физики Константина Циолковского под скромным названием «Исследование мировых пространств реактивными приборами».

Скромное название и осторожность статьи были своего рода маскировкой. Циолковский опасался, вероятно, что если он прямо скажет, какие перспективы перед человечеством открывает его изобретение, то его примут за сумасшедшего.

Но в письме к редактору журнала он высказался откровенно:

«Математические выводы, основанные на научных данных и много раз проверенные, указывают на возможность с помощью таких ракетных приборов подниматься в небесное пространство и, может быть, основывать поселения за пределами земной атмосферы. Пройдут, вероятно, сотни лет, прежде чем высказанные мною мысли найдут применение, и люди воспользуются ими, чтобы расселиться не только по лицу Земли, но и по всей Вселенной».

Ракета… Милая игрушка, тысячелетие известная человечеству. Ещё в X веке китайцы пускали фейерверки. Впрочем, ракетой издавна пользовались не только для развлечения, но и для военных целей – пускали, например, во вражеский лагерь или в осаждённый город ракеты с зажигательными стрелами.

И прежде учёные догадывались, что ракета – единственный двигатель, который может работать в безвоздушном пространстве. Думали при этом совсем не о таких ракетах, как предложил Циолковский. Ракеты, которые изготовлялись для фейерверка и военных целей, начинялись порохом. Быстро сгорающий порох выделяет очень много газов. Расширяющиеся газы с силой вырываются из ракеты в единственном открытом для них направлении – назад – и таким образом толкают ракету вперёд.

Вот простой принцип реактивного двигателя.

Почему же именно порох подал мысль о возможности движения ракеты в безвоздушном пространстве? Для горения нужен кислород. А горящий порох выделяет много кислорода и потому, если его поджечь, он будет отлично гореть и в безвоздушном пространстве.

Чертёж на тюремной стене

Первый чертёж ракетного двигателя был сделан ещё за двадцать два года до появления статьи Циолковского, и тоже в России. Но в странном, неожиданном месте: чертёж был сделан на стене тюремной камеры Петропавловской крепости.

1 марта 1881 года революционеры убили царя Александра II. В то время среди революционеров была распространена неверная мысль, будто убийством реакционных деятелей можно ускорить революцию. Бомбу, которой был убит царь, изготовил революционер и учёный Николай Иванович Кибальчич. Суд приговорил Кибальчича к смертной казни.

В тюрьме за несколько дней до казни Кибальчичу удалось получить бумагу и карандаш. Он изложил свой проект пороховой ракеты для полёта в безвоздушном пространстве. Мысль о такой ракете пришла Кибальчичу, когда он готовил в своей маленькой лаборатории бомбу. Он сделал наблюдение: если спрессовать порох, то он медленно сгорает, а не взрывается мгновенно. Подумал Кибальчич тогда о