С чего начинается самолет

С чего начинается самолет

У летчиков и авиационных инженеров прекрасная эмблема: крылышки и пропеллер. Это заявка на идеальный самолет. Действительно, что еще нужно надежному летательному аппарату, предназначенному для рейсов в воздушном океане?..

«Стальные руки — крылья», чтобы опереться по законам аэродинамики на воздух. «Пламенный мотор», чтобы создать силу, перемещающую крылья относительно воздуха. А телу самолета — фюзеляжу можно дать отставку.

Вопрос: «Зачем самолету фюзеляж?» — не праздный.

Очевидно, человек всегда был непоседлив, и только примитивность средств передвижения удерживала его подолгу на одном месте. А потому, едва транспорт стал быстрым и надежным, человек сделался легким на подъем.

Помните, как ехала в Москву из деревенского имения семья Татьяны Лариной?

Обоз обычный, три кибитки

Везут домашние пожитки,

Кастрюльки, стулья, сундуки,

Варенье в банках, тюфяки,

Перины, клетки с петухами,

Горшки, тазы…

С распространением железных дорог поклажа, перевозимая пассажирами, несколько уменьшилась, но все равно: «Дама сдавала багаж: диван, чемодан, саквояж, картину, корзину…» и т. д.

В век авиатранспорта люди отучились возить за собой громоздкий багаж и путешествуют с небольшим чемоданом, а то просто с одним портфелем спокойно летят в другой конец страны.

Если личный багаж пассажиров сократился до одного чемоданчика, то самих пассажиров — толпы! Человек полюбил путешествия и требует, чтобы его быстро перебрасывали на огромные расстояния. Кроме того, почта, всевозможные грузы. Все это нескончаемыми потоками передвигается в разных направлениях, то на близкие, то на сверхдальние расстояния, словно массы воды в Мировом океане, уносимые такими течениями, как Гольфстрим или Куросиво. Гигантские перевозки требуют соответствующих средств транспорта. Самолеты-гиганты вовсе не прихоть инженеров, а необходимость. Мы их строим потому, что нуждаемся в транспортировке больших грузов на большие расстояния и с большими скоростями. Однако создавать сверхгрузоподъемные самолеты очень трудно. Пойдемте по, казалось бы, самому естественному пути: начнем увеличивать размеры машины. Будем делать это сначала на бумаге, с помощью цифр и соответствующих вычислений. И тут выясняется, что если самолет увеличить в два раза, то это значит, что площадь его крыла возрастет в четыре раза, а вес машины увеличится в восемь раз. Следовательно, груз, приходящийся на единицу площади крыла, увеличится вдвое. Чтобы обеспечить нужную подъемную силу, придется увеличить скорость. Это можно сделать за счет увеличения мощности двигателя. Будем повышать мощность двигателей, но тогда возрастет их вес, а кроме того, вес необходимого для них горючего.

Значит, если решать задачу в лоб — то есть увеличивать самолет в размерах, — его полезная нагрузка будет расти все медленнее, а затем начнет падать. Такой большой самолет становится бесполезным.

Природа подтверждает это по своему: самые большие птицы не летают — разучились! При их весе и размерах удобнее ходить и бегать по земле, а не летать.

Но расчеты подсказывают и выход из кажущегося тупика. Они говорят, что можно обойтись без фюзеляжа. Просто гигантское крыло поднимает и несет как себя, так и багаж. Ведь летал же мой голубь, которого я запускал с третьего этажа: бесхвостый голубь с карманами в бумажных крыльях! Правда, бесхвостые самолеты — без фюзеляжа — проектировали и строили и раньше. Но они были принципиально иными.

…И вот, еще будучи студентом четвертого курса, я предложил схему «летающего крыла» с вихревыми карманами. По моим наметкам, «летающее крыло» должно было поднимать в воздух тысячи две человек одновременно или 150 тонн груза. Как-то, воспользовавшись хорошим отношением ко мне видного ученого авиаинженера Ивана Васильевича Остославского, я показал ему свой проект. «Это в стороне от авиационных путей, — сказал он. — Основной стимул развития авиации — скорость. Военная и гражданская авиация пойдут по этому пути».

Но все же мне очень хотелось увидеть в небе «летающее крыло» таким, каким я его вообразил.

Сейчас мне очень трудно точно ответить на вопрос, что считать «днем рождения» моего «летающего крыла». Вести отсчет от зарождения мысли о сверхгрузоподъемном самолете? Или начать еще раньше? Попробуй определи, что послужило в данном случае «загадочным импульсом», что привело в движение всю последовательность мыслей и экспериментов, завершившуюся желанным результатом — новинкой техники? Если повнимательней разобраться, то увидим, что у некоторых изобретений родословная длиннее и богаче, чем у какого-нибудь аристократа, самодовольно пересчитывающего десяток поколений предков. Так и у меня, если подумать, по-видимому, не одно изобретение имеет истоки еще в детских играх, ведет начало от опытов с бумажными моделями.

Вероятно, не случайно, а по каким-то своим законам мозг извлекает из своих хранилищ воспоминания о том, как летал мой бумажный бесхвостый голубь с кармашками на крыльях.

И наверное, тоже не случайно появилось из какого-то резерва памяти другое воспоминание: о коршуне, камнем упавшем на бедную курицу. Я вновь представил себе всю эту картину. Вот коршун недалеко от земли вдруг с силой развернул крылья, и на дороге закрутился большой клуб пыли. Падение затормозилось. Коршун схватил жертву, резко взмахнул крыльями и поднялся, быстро набирая скорость и высоту. В детстве эта картина не породила и не могла породить никаких технических идей. Но теперь, с багажом, полученным в авиационном институте, я мыслил иначе, и старое воспоминание вызвало иные ассоциации. Я понимал теперь, что взмахами крыльев, да еще усиленными энергией падения, коршун создал мощную воздушную подушку и оттолкнулся от нее.

…Вообще идеям полезно «полежать», дозреть, иногда упроститься. Потом, пройдя неоднократную доработку, они могут стать изобретениями или… дойти до абсурда! Но идеи способны также «выкидывать номера», скрещиваясь, переплетаясь с другими идеями так, что только автор способен определить, какой элемент в усложнившейся идее взят «отсюда», а какой «оттуда». Впрочем, это и для самого автора со временем утрачивает всякое значение, потому что изобретатель больше всего озабочен разработкой своей главной темы.

Я подвергаю тщательной и всесторонней критике различные варианты решения задачи, которой в данный момент занимаюсь, обдумываю необходимые исследования, которые могли бы подтвердить жизнеспособность моей идеи, строю работающие модели. И тут уж в ход идет все: и знания, и теория, и накопленный опыт, и воспоминания, неожиданно приобретающие новый смысл, порождающие в уме «странные» на первый взгляд параллели. Все это далеко не сразу и не просто согласовать одно с другим и выстроить в стройный ряд без логических противоречий. Поэтому, уважая всякую критику и пользу советов, иногда я не торопился выносить на суд критиков идеи, которые еще не разработаны до конца. Очень уж это уязвимая мишень и «легкий хлеб» для оппонентов. Я думаю, что, если бы нетерпеливые критики и непрошеные советчики судили о не завершенных еще трудах Джемса Уатта, он так и не создал бы паровой машины, а Стефенсон так и не построил бы работающей модели паровоза…

Изобретатели — люди, как правило, упрямые, с трудными характерами. Наверное, эти качества вырабатывают у них привычку преодолевать разочарования и препятствия. Твердость духа возрастает прямо пропорционально уверенности изобретателя в правильности его идеи. А настоящая уверенность появляется тогда, когда развитие очередного изобретения проделало уже немалый путь от первого импульса через эскизы, опыты над моделями, через конструкции — сначала расплывчатые, а затем облеченные в плоть, реальные, когда эти конструкции воплощены сначала в чертежах и расчетах, а затем, наконец, в опытных образцах.

Перебирая в уме всю родословную моей схемы «летающего крыла», имея расчеты, схемы и прочее, я могу утверждать: я в «крыле» уверен!

«Летающее крыло» принципиально может быть более грузоподъемным, чем обычный самолет. Но у него есть свои недостатки. Из-за отсутствия хвостового оперения у «крыла» плохая продольная балансировка, а при взлете долго не появляется такая подъемная сила, какая была бы желательна. Значит, на пути к овладению преимуществами схемы «летающее крыло» имеются препятствия. Но не более того! Ведь препятствия можно преодолевать.

Путь к этому подсказывают аппараты, взлетающие с воздушной подушки, возникающей между землей и крылом самолета. Такие крылатые аппараты называют экранолетами. Чем ближе крыло экранолета к земле, тем большая создается подъемная сила.

Я предложил в своей схеме расположить заднюю кромку «летающего крыла» почти вплотную к земле, а переднюю приподнять. Слой воздуха между крылом и землей образует клин, и при разбеге этот клин уплотнится, получится хорошая воздушная подушка.

Улучшить балансировку «крыла» помогут воздушные карманы. Лобовое сопротивление и вес «летающего крыла» меньше, чем у самолета классического типа; в большой мере это объясняется тем, что у него отсутствует фюзеляж. «Крыло» с карманами будет обладать и таким преимуществом: суммарная тяга его двигателей при всех прочих равных условиях может быть меньше, чем у обычных самолетов. Отсюда и меньший расход топлива. Машина будет хорошо планировать: с выключенными двигателями она сможет пролететь восемнадцать километров, потеряв при этом только один километр высоты. В аварийном случае она сможет садиться на болото и на воду без выпуска шасси.

Как видите, одни плюсы!

Все: моторы, горючее, экипаж, пассажиры или груз — все размещается внутри «крыла». Расчеты показывают, что самым удачным экраноплан этого типа будет при размахе «крыла» около 127 метров с шириной «крыла» 34 метра.

Конечно, «летающее крыло», как и любые другие машины, не лишено недостатков. Так, например, расчеты говорят, что наиболее выгодна для него скорость от 400 километров в час, а максимальная — 660, что по современным понятиям совсем не много.

И вот однажды мы готовились к участию в III научной Всесоюзной конференции по летающим моделям. Она проводилась в Харьковском авиационном институте. В программу конференции входила демонстрация в полете моделей, построенных по новым схемам. Эти конференции были начаты по почину нашего коллектива, а потому мы особенно тщательно к ним готовились. Для ознакомления с докладами и моделями пригласили научного консультанта — академика Бориса Николаевича Юрьева. Б. Н. Юрьев был одним из учеников и сподвижников Николая Егоровича Жуковского. Заслуги Бориса Николаевича перед отечественной авиацией огромны. Это он предложил однороторную схему вертолета. Он изобрел автомат перекоса лопастей, без которого современные вертолеты немыслимы. Но основная заслуга Бориса Николаевича состоит в другом.

Как известно, Н. Е. Жуковский создал теоретическую аэродинамику, стройную теорию полета и устойчивости аэроплана. Но конструкторы и строители самолетов крайне нуждались в разработке приложений этой теории к практике, то есть к конструированию и строительству самолетов. Они хотели иметь от науки точные указания, как практически вести расчеты и постройку летательных аппаратов. Борис Николаевич, являясь начальником ЦАГИ тех лет, написал монографию: «Экспериментальная аэродинамика» — первый учебник у нас да и за рубежом! Он же организовал планомерные исследования моделей в аэродинамических трубах.

Можно себе представить, с каким волнением мы, экспериментаторы, ловили каждое слово Б. Н. Юрьева! На этот раз академик был доволен. Он с интересом слушал доклады студентов-энтузиастов.

Очень внимательно оглядел он и «летающее крыло» с вихревыми карманами — модель, построенную по моей схеме студентом Г. Нестеренко. Еще раньше говорил я Борису Николаевичу об этой схеме, но модель он видел впервые. Расспросив нас о профиле ее крыла и ряде конструктивных подробностей, он заявил, что воздушная подушка может порой увеличить подъемную силу аппарата процентов на шестьдесят. Но это, так сказать, в принципе, а для «летающего крыла» это еще предстоит проверять, и проверять на опыте. Он добавил при этом, что является противником «гигантомании в применении принципа „летающего крыла“ для осуществления конструкций самолетов».

Обращаясь ко мне, Б. Н. Юрьев сказал: «Мне очень жаль, Борис, но, по-видимому, эта схема пройдет стороной как оригинальность. Были гиганты типа „Максим Горький“, летающие лодки „дорнье“ с восемью моторами, но у меня сейчас нет оснований утверждать, что авиация возвратится к гигантам самолетам любого типа».

Однако пришло время, и авиация не пренебрегла перспективой создания сверхгрузоподъемных самолетов.

Достаточно вспомнить, например, об «Антее». Но это отнюдь не гигантомания, а естественный результат развития авиационной науки и техники.

…Так получается, что каждое изобретение, каждая конструкция, едва появившись в, казалось бы, законченном виде, обнаруживает свою… незавершенность! Автору хорошо видны слабость и несовершенства его детища.

Вернее, он знает, что если эти изъяны не заметны на первый взгляд, то практика непременно откроет их в самой отработанной и на диво слаженной модели. И тогда как в песне: «все опять повторится сначала»; коль скоро задача ясна, мысль уже готова получить новый импульс, толчок, путеводный принцип. И рано или поздно она этот импульс получает. Начинается мобилизация всех ресурсов: знаний, опыта, интуиции, воображения и памяти.

Решение, конечно, приходит — в одних случаях легко и быстро, а других не скоро и с большой натугой. Но этот загадочный импульс, первый толчок в плодотворном направлении всегда будет самым важным моментом творческого процесса. Здесь, в этот волнующий миг, изобретатель ближе всего к художнику и поэту и более всего на них похож, ибо в нем срабатывает та же способность, которая позволяет «на ноже карманном найти пылинку дальних стран…».