Приключения изобретений - Александр Ивич

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.

Однако новые самолёты стали строить не только с турбореактивным двигателем. Для полётов с очень большими скоростями – превышающими скорость распространения звука – появились и реактивные двигатели без турбины. На огромных скоростях воздух проникает в переднее отверстие двигателя с такой силой, что он сжимается сам, – не нужно компрессора, а значит, не нужно и турбины. Такие реактивные двигатели называются прямоточными. Реактивные самолёты развивают скорость больше трёх тысяч километров в час и могут подниматься на высоту более тридцати километров.

На некоторых пассажирских самолётах, летающих со скоростью более тысячи километров в час, ставили турбовинтовые двигатели. Эти самолёты приводились в движение не реактивной силой струи газов, а такими же пропеллерами, какие были у прежних самолётов. Только вращались пропеллеры не двигателем внутреннего сгорания, а газовой турбиной.

Вот как получилось: чтобы повысить скорость самолёта с сорока до шестисот километров в час, понадобилось около тридцати лет; на то, чтобы повысить скорость с шестисот до семисот километров в час – всего на сто километров, – ушло десять лет; но вот появился реактивный двигатель – и скорость самолётов лет за шесть-семь возросла с семисот до трёх тысяч километров.

Так самолёт родился наново. Идея двигателя для полётов в космос была использована «надземной» авиацией.

БИТВЫ ИЗОБРЕТЕНИЙ

КАК В ПАРИЖЕ ВСПЫХНУЛ РУССКИЙ СВЕТ

Три задачи

С гудением вспыхнуло яркое белое пламя и осветило комнату. Электрическое пламя! Произошло это чудо в Петербурге в 1802 году, а сотворил его профессор физики Василий Владимирович Петров. Пламя перекинулось дугой между двумя стержнями из древесного угля, по которым Петров пустил электрический ток. Обнаружились неизвестные прежде свойства электрического тока – он может дать людям яркий свет и тепло.

Учёный понимал, что сделал важное открытие. Но – странно! – меньше всего его заинтересовало, что электрическая дуга даёт свет. Он, правда, написал в книге о своих опытах, что вспыхнуло пламя, «от которого тёмный покой довольно ясно освещён быть может». Однако гораздо больше занимало его другое свойство дуги: температура пламени – такая высокая, что в ней плавятся металлы.

Это действительно было очень важно, и спустя восемьдесят лет русский инженер Николай Николаевич Бенардос изобрёл способ сварки металлов с помощью электрической дуги.

Но прежде всего изобретателей привлекала головокружительная возможность, на которую Петров обратил мало внимания, – создать с помощью электрического тока совершенно новый вид освещения.

Так просто теперь нажать кнопку выключателя – и комната озарится электрическим светом, или включить рубильник – и вмиг вспыхнут тысячи фонарей, освещающих улицы города. А чтобы создать эту простоту, нужны были десятилетия напряжённого труда, сотни изобретений, жаркие споры, удачи и разочарования…

Семьдесят лет прошло со дня открытия Петрова до появления первой годной для пользования электрической лампы. Почему же понадобилось так много времени? Ведь было уже известно, что дуга «освещает тёмный покой довольно ясно». Казалось, это как раз такой случай, когда научное изобретение можно сразу использовать в технике.

Но это только казалось. Я уже не говорю о том, что открытие Петрова прошло незамеченным, книгу его забыли, и через десять лет электрическую дугу второй раз открыл английский физик Гемфри Дэви. Даже повторное открытие, о котором уже узнал весь мир, не помогло.

Чтобы использовать электрическую дугу для освещения, нужно было решить три задачи.

Концы угольков, между которыми вспыхивала дуга, быстро сгорали в её пламени. Расстояние между угольными стержнями увеличивалось – и дуга гасла. Нужно было найти способ поддерживать пламя не две-три минуты, а сотни