Станислав Зигуненко - Я познаю мир. Авиация и воздухоплавание
«Аякс» будет состоять как бы из двух вложенных друг в друга корпусов, — пояснил Фролов. — Между ними располагается система активного охлаждения, использующая реакторы химической регенерации топлива. В них поступает доля исходного энергоносителя — традиционный авиакеросин, а также вода. И когда аппарат идет на гиперзвуке, часть кинетической энергии воздушного потока утилизируется для термохимического разложения жидкости...»
И это еще не все хитрости. Часть обтекающего аппарат воздушного потока поступает в тракт уникальной по своей концепции двигательной установки. Она — магнитоплазмодинамическая. Говоря упрощенно, к прямоточному воздушно-реактивному двигателю добавляют еще МГД-генератор и МГД-ускоритель. Гиперзвуковой воздушный поток, набегающий на аппарат, сначала резко притормаживается в искусственно созданном магнитном поле, тратя часть своей энергии на наведение ЭДС. При этом, согласно расчетам, должно выделяться около 100 МВт — электростанция такой мощности в состоянии обслужить город средней величины.
Затем заторможенный и ионизированный воздушный поток поступает в камеру сгорания, где полыхает обогащенный водородом и кислородом керосин. Продукты сгорания устремляются через сопло наружу, создавая реактивную тягу. Если ее на данном режиме полета недостаточно, в действие вступает МГД-ускоритель. Он убыстрит истечение продуктов сгорания за счет энергии бортовой электростанции и доведет скорость аппарата до 25 М, то есть до первой космической скорости. Так что при желании «Аякс» можно будет выводить и на околоземную орбиту.
Схема расположения двигателей и размещения пассажиров в звуковике
Вот только когда это будет?
«На сегодняшний день мы уже сделали все, что могли, — сказал Фролов. — Рассчитали, что проектируемый аппарат способен преодолевать маршруты длиной до 20 тыс. км без дозаправки со скоростями выше 10 тыс. км/ч и летать на высоте 30—60 км. Провели продувки в аэродинамической трубе, физико-хи-мические эксперименты, подтвердившие достоинства нашей концепции, прошли всевозможные экспертизы...»
Осталось, таким образом, одно — доказать реальность проекта постройкой опытного образца. Но на это у молодой фирмы не хватает самой малости — денег. А их надо немало. Конечно, не 17 млрд долларов (именно в такую сумму, по свидетельству экспертов, обойдется проект NASP), но все же довольно круглую сумму. Государство же наше, увязшее в долгах, раскошелиться не торопится. Между тем американцы, имеющие весьма тонкий нюх в подобного рода делах, проявляют отнюдь не альтруистический интерес к отечественным разработкам в области гиперзвука. Цену светлым умам наших специалистов за рубежом хорошо знают и не стесняются переманить их при случае. Или, на худой конец, умыкнуть сами идеи.
Так неужто и на сей раз мы останемся на бобах? И вновь, в который уж раз, повторится та же история, что была с Ту-144 и «Бураном»? Сначала надеемся на российское авось, потом, второпях копируя чужое изделие, выкидываем на ветер миллиарды и триллионы...
Так не дешевле ли все-таки финансировать петербургский проект? Тогда, глядишь, к 2015 году у нас появится собственный «гиперзвуковик», которому и американцы позавидуют!
Так полетим ли на «ядре»?
И в заключение этой главы надо, наверное, сказать хоть коротко о попытке создания ядерного реактивного двигателя (ЯРД) для самолета, предпринятой в конце 50 — начале 60-х годов группой пермских инженеров во главе с Н.М. Цыпуриным.
«В 1959 году нас, группу конструкторов-пермяков, вызвали в московский НИИ-1 для работы над дерзким проектом, — мы должны были заставить атом поднимать в небо самолеты, — рассказывал мне один из непосредственных участников этого проекта, П.К. Гонин. — Научным руководителем работ был назначен М.В. Келдыш.
Суть идеи, положенной в основу двигателя, заключалась в следующем. Главную часть двигателя составляли графитовые тепловыделяющие элементы, или ТВЭЛы, тонкие трубки которых были покрыты изнутри радиоактивными изотопами. Горючее и окислитель, проходя через капилляры ТВЭЛов, должны были нагреваться до максимальных температур. Затем топливо воспламенялось в камере сгорания, и созданные таким образом газы с большой силой выбрасывались в атмосферу, создавая реактивную тягу.
За несколько месяцев пермяки создали эскизный проект и в назначенный день предоставили его на суд светил. Совещание вел И. В. Курчатов. В зале присутствовали С. П. Королев, В. П. Глушко, другие авторитеты в области авиационной, космической и ядерной техники. Доклад был выслушан с интересом, после него устроили обсуждение. Королев, например, загорелся: «Такие бы двигатели да на ракету! До Луны можно долететь...»
Схема ядерного реактивного двигателя (пермский вариант): 1 — камера сгорания; 2 — реактор; 3 — система подачи топлива; 4 — система подачи окислителя
В заключение слово взял Курчатов:
«В целом работа выполнена достаточно грамотно. Но подумали ли создатели о защите населения, на головы которого падут радиоактивные осадки из такого двигателя?..»
«Мы оторопели, — вспоминал Гонин. — Экология тогда была не в чести, и над этой стороной дела никто особо не задумывался. Наскоро посовещались и решили, что выхлоп получается в общем-то незначительный...»
Однако Курчатов остался непреклонен.
«Вслед за первым самолетом полетят другие. Если конструкция окажется удачной, в мире начнется еще и гонка ядерных моторов. А что делает радиация с человеком, по мне видно. В общем, придумайте защиту, тогда и получите «добро»...»
На том и порешили. Но придумать эффективную защиту оказалось непросто. Она в значительной степени утяжеляла конструкцию, сводила на нет все достоинства ядерного двигателя перед обычным авиационным. А вскоре Курчатов умер. К власти в стране пришел Н.С. Хрущев, относившийся к стратегической авиации отрицательно. Существовавшие в то время самолеты и те начали уничтожать. Где уж тут помышлять о новых?..
Группа была расформирована. Многие вернулись в Пермь, на старые места, занялись другими делами. Проект попал в секретный архив, где и пролежал невостребованный несколько десятилетий. Лишь недавно он был рассекречен, и появилась возможность рассказать еще об одной странице в истории отечественной авиации.
Взлететь, взмахнув крылом
Хорошо бы, выехав как-нибудь за город, достать из рюкзака и распаковать некий аппарат с крыльями. Затем надеть лямки подвесной системы, напрячь мускулы и... взмыть в небо. Да, неплохо бы иметь портативный му скул о лет, который позволял бы взлетать с места и садиться на пятачок, пролетев дистанцию порядка 1 км на высоте 4—7 м. Что же мешает осуществлению желания? Да и существует ли принципиальная возможность создания такого аппарата?
Испытания «золотого орла»
Ныне есть два типа мускулолетов: орнитоптеры с машущим крылом, подобные птицам, и схожие с планерами — с неподвижными крыльями, которые тянет пропеллер, вращаемый ногами пилота.
Правда, еще ни один орнитоптер, скажем сразу, не поднялся в воздух выше чем на 2—3 м, не пролетел и километра. В сравнении с ним планерный мускулолет имеет неоспоримые преимущества. Апогеем стал перелет на нем с острова Крит до материковой Греции. Согласно древнегреческому мифу, то же некогда сделал Дедал, отец знаменитого Икара, поэтому и мускулолет назвали «Дедалом». Расстояние в 96 км он прошел со скоростью примерно 20 км/ч на высоте от 2 до 7 м.
Такие характеристики — дальность, высота, да и вес (75 кг) — вполне устраивают. Но... «Дедал» не запихнешь в багажник автомобиля, не провезешь в электричке — он неразборный. Да и размах крыльев такой, что на дачных шести сотках мускулолет разместится только по диагонали. Чтобы взлететь, ему необходимо шоссе. А стоимость... Она пока сравнима с ценой подержанного «боинга».
«Стало быть, остается уповать на махолеты-орнитоптеры», — полагает изобретатель из Подмосковья Денис Воронин. Они, в свою очередь, делятся на два подвида. Одни обладают кабиной, шасси, относительно сложной системой управления и напоминают самолет. Другие обходятся без колес — наподобие ранца крепятся прямо к пилоту. Такие мускулоле-ты довольно редки — видимо, сказывается привычка конструкторов к проверенной самолетно-планерной схеме.
Орнитоптеры с кабиной и шасси хороши тем, что освобождают ноги пилота-двигателя для работы педалями. Но вращение «звездочки» нужно как-то передать крыльям. Эта задача решается дорогой ценой — с помощью механизма, который преобразует вращение в возвратно-поступательное движение. Причем на трение расходуется до половины всей энергии живого «двигателя». К тому же мускульное усилие, за исключением непродолжительного времени, когда ступицы педалей, связывающих их с осью «звездочки», перпендикулярны ногам, тратится на то, чтобы просто сдавливать или растягивать сталь, из которой они сделаны. Полезной работы при этом не производится.