Текст книги "Красные самолеты"

Вот как: нет ничего более опасного! Совершенно то же настроение, что у коллежского регистратора в чеховской «Свадьбе»: «А по моему взгляду, электрическое освещение – одно только жульничество… Ты давай огня – понимаешь? – огня, который натуральный, а не умственный!»

Аналитически найденные профили обтекания Бартини применял впоследствии на всех своих машинах. И, уже проектируя первую из них, «Сталь-6», он сделал, наметил следующие шаги в этом направлении: приступил к физико-математическому исследованию взаимодействий отдельных частей летательного аппарата, в первую очередь крыла и мотора, в воздушном потоке. В то время считалось, что функции у всех частей самолета разные, несовместимые. Крыло самостоятельно, почти независимо от смежных агрегатов, создает подъемную силу, двигатель – тягу, в фюзеляже размещаются грузы, пассажиры, экипаж… Чтобы несколько уменьшить суммарное аэродинамическое сопротивление самолета, все стыки его частей, все переходные зоны делались плавными, укрывались зализами, формы агрегатов, в частности силовых установок, облагораживались разного рода обтекателями, капотами, но для поршневого двигателя с винтом эти возможности были уже как будто исчерпаны. Речь здесь могла идти лишь о мелких усовершенствованиях, хотя в условиях жестокой борьбы за десяток-другой километров в час нельзя было пренебрегать и ничтожными процентами выгоды. Начиная примерно с 1932—1933 годов, пишет немецкий исследователь Г.Бок, «дальнейшее улучшение летных данных пошло по пути применения все более мощных моторов…»

Первой попыткой Бартини объединить функции крыла и мотора, заставить их помогать друг другу как раз и была убранная в крыло система охлаждения мотора на «Стали-6». Не все посвященные в проект этой машины оценили ее сразу и в полной мере, а вот летчик-испытатель Андрей Борисович Юмашев «увидел» ее мгновенно, не будучи еще знаком ни с интуитивными соображениями конструкторов, ни с расчетами, ни с сомнениями, которых тоже хватало. По программе испытаний, он должен был сначала погонять «Сталь-6» по земле, потом доложить конструкторам и начальству, как она себя ведет при пробежках, «просится» ли в воздух… Так он и поступил: покатался по земле, разгоняясь, тормозя, а потом махнул рукой механикам, которые бежали рядом, придерживая машину за концы крыльев (так полагалось при первой пробежке), – отцепитесь! – и взлетел без разрешения.

Был скандал, сам Бартини скандалил, насколько он вообще умел это делать, – но победителей не судят. Юмашев был доволен машиной.

Вдохновленный удачей со «Сталью-6», Бартини, работая над дальним арктическим разведчиком, ДАРом, доложил Всесоюзному совету по аэродинамике, что в некоторых случаях воздушное сопротивление вообще может не мешать, а помогать полету: может повернуться на 180 градусов, изменить знак, превратиться в дополнительную тягу. Не верите? Но ведь и это в принципе вовсе не новость: ходят же парусные корабли против ветра, маневрируя парусами! Бартини, говоря строго, предложил не совсем ту же «физику», что у парусников, но конечный результат – похожий.

На одном из вариантов ДАРа отрицательное сопротивление, дополнительную тягу, рождала мотогондола – большое, особым образом спрофилированное кольцо, внутри которого были установлены двигатели с винтами. Кольцо так выправило поток от винтов, породило такую «игру» воздушных сил, давящих на всю эту конструкцию, что к результату, полученному при испытаниях, даже Бартини оказался морально неподготовленным. Расчеты – расчетами, а вот когда вживе… ну, скажем, дуешь на пушинку, а она, вместо того чтобы удаляться, вдруг летит тебе навстречу!

На испытаниях было вот как. Сначала включили укрепленные внутри кольца двигатели, и они дали нормальную, заранее рассчитанную тягу. Потом направили на эту работающую силовую установку мощный внешний воздушный поток от аэродинамической трубы, – и вдруг, в нарушение всех привычных представлений, установка рванулась навстречу потоку. Тяга винтов, показали приборы, словно подскочила на тридцать процентов!..

Это парадоксальное явление назвали тогда «эффектом Бартини», по предложению известного аэродинамика профессора И.В.Остославского. Сейчас этот эффект используют для повышения коэффициентов полезного действия воздушных винтов и турбинных установок.

На пассажирском самолете «Сталь-7» и, соответственно, на бомбардировщиках ДБ-240 (Ер-2) и Ер-4 места стыков крыла и фюзеляжа также имели форму примерно четвертей кольца. Полные кольца там не получились по другим конструктивным соображениям. Но и эти четвертушки, обдуваемые потоками от винтов, вместе с еще кое-какими аэродинамическими новшествами сделали машину настолько непривычной для глаза да и для «руки» бывалых авиаторов, что взявшийся было за испытания летчик вскоре от них отказался:

– Она неуправляема!

Тогда, чтобы проверить, послушна ли «Сталь-7» рулям, на ней трижды вместе с главным конструктором слетали А.Б.Юмашев, П.М.Стефановский и начальник НИИ ВВС И.Ф.Петров.

– В этих полетах я еще раз увидел, как талантлив Юмашев и что значит, когда опытная машина попадает к такому летчику, – рассказывал Бартини. – «Сталь-7» он заранее не изучал, как и «Сталь-6» (это было возможно в те времена, сейчас – едва ли. – И.Ч.); спросил только, уже заняв командирское кресло, где какая ручка, где какая кнопка, и – поехали… Выполнил что положено, а после такие вдруг начал закладывать сверхпрограммные виражи, что тут уж мы все трое на него заорали. Левый вираж делал с левым выключенным мотором, правый – с правым. То есть свались машина при этом в штопор – нечем было бы ее поддержать, выправить. А Юмашев только усмехался в ответ на наши вопли, будто сидел дома… как это говорится, у печки, да… и спрашивал: это что за тумблер, а это для чего?..

…Сам Андрей Борисович Юмашев говорит, что дело тут было прежде всего в машине: она великолепно слушалась рулей. На неуправляемой или недостаточно управляемой он такие колена выкидывать не стал бы, их неспроста запрещала инструкция.

Но «Сталь-7» хоть имела все, что полагалось в то время иметь самолету: фюзеляж, длинные крылья впереди, оперение сзади, двигатели в мотогондолах… Поэтому можно себе представить, сквозь какие препятствия, сквозь какой скепсис пробивался в начале 40-х годов проект бесхвостого истребителя "Р", с коротким крылом очень большой стреловидности, с целиком убранными в крыло, слитыми с ним реактивными двигателями.

Проект обсудили, но дальше обсуждений дело не пошло. Надо было ждать. И не столько технических возможностей постройки такого самолета – они уже были, – сколько перемен в мироощущении тех, кто должен был согласиться участвовать в этой работе, дать на нее заказ и средства. То есть опять ждать преодоления психологического барьера, известного своей ролью в истории техники.

Между прочим, раньше этот барьер по большей части ругали за то, что он вечно путался в ногах прогресса, а сейчас и к нему отношение изменилось. Он даже называется теперь в некоторых психологических работах по-новому: антисуггестивным – сознательным, интуитивным и этическим барьером против внушений, против логически хорошо обоснованных и все же пустых, а то и вредных идей. Важно лишь, чтобы высота этого барьера была оптимальной. При слишком высоком наступает творческий застой, бесплодие, при слишком низком зря тратятся силы. Хороши бы мы были, легко соглашаясь с любыми, лишь бы новыми, идеями, с готовностью отказываясь от старых, проверенных!

Уже прослеживается и история развития, и история изучения этого свойства – отбрасывать все, что вызывает чувство недоверия живого существа к окружающему, только еще познаваемому, а значит, небезопасному миру. И оказалось, что его давно учитывали в своей практике врачи, актеры, педагоги и… демагоги. Причем в гуманитарной области идеи внушаются (по Бехтереву, пересаживается психическое состояние без усилия воли, без ясного осознания воспринимающим) легче, чем в естественной. В 1919 году основавший фашистскую организацию бывший журналист Муссолини некоторое время еще вынужден был в статьях и речах доказывать, что он, только он поведет Италию к социальной справедливости и благоденствию. Через три года, после государственного переворота, итальянцам внушалась более простая «истина»: «Дуче не ошибается! Да здравствует дуче!» А в 30-х годах Джерманетто с горечью рассказал Роберту, что теперь фашисты воздействуют на их соотечественников совсем просто: весь огромный пассаж в Милане исписан тысячи раз повторенным одним словом – дуче…

Математика, как отражение жизни, давно смоделировала психологический барьер новому в известной теореме Гёделя. На нее часто ссылался Бартини. Житейски ее можно интерпретировать приблизительно так: во всяком самом широком классе понятий обязательно есть вопросы, ответить на которые удается, только расширив сам этот класс.

Иначе говоря, познание мира нескончаемо и драматично, поскольку оно требует не просто накопления знаний и расстановки их по известным полочкам, а выхода за пределы привычного круга понятий, представлений. "Развитие сознания у каждого отдельного человеческого индивида и развитие коллективных знаний всего человечества на каждом шагу показывает нам превращение непознанной «вещи в себе» в познанную «вещь для нас», превращение слепой, непознанной необходимости, «необходимости в себе», в познанную «необходимость для нас». Гносеологически нет решительно никакой разницы между тем и другим превращением, ибо основная точка зрения тут и там одна – именно: материалистическая, признание объективной реальности внешнего мира и законов внешней природы, причем и этот мир и эти законы вполне познаваемы для человека, но никогда не могут быть им познаны до конца"[5]5
  Ленин В.И. Полн. собр. соч., т. 18, стр. 197.


[Закрыть]. И дальше: "Как ни диковинно с точки зрения «здравого смысла» превращение невесомого эфира в весомую материю и обратно, как ни «странно» отсутствие у электрона всякой иной массы, кроме электромагнитной, как ни необычно ограничение механических законов движения одной только областью явлений природы и подчинение их более глубоким законам электромагнитных явлений и т. д., – все это только лишнее подтверждение диалектического материализма"[6]6
  Ленин В.И. Полн. собр. соч., т. 18, стр. 276.


[Закрыть].

Бартини старался по мере сил не возмущаться порой безосновательным недоверием коллег, большинство которых он искренне уважал, а терпеливо их переубеждать. И противники часто бывали обезоружены, ошеломлены его неподдельным интересом к их мнениям. А бывало, и не раз, что он принимал их критику. И считал, что это само собой разумеется, коли причина справедлива.

…Надо было ждать. В 1935 году на Римском международном конгрессе, о котором мы уже упоминали, специалисты по аэродинамике без особого внимания выслушали сообщение немецкого исследователя А.Буземана о положительном влиянии стреловидности на обтекание крыла околозвуковым и сверхзвуковым потоками и, видимо, никак не связали это сообщение с предыдущими трудами других ученых, например с работой С.А.Чаплыгина «О газовых струях», опубликованной еще в 1902 году. (При скоростях полета примерно до 800 километров в час воздух, обтекающий летательный аппарат, можно считать как бы несжимаемой жидкостью. При больших скоростях и, соответственно, давлениях его приходится уже рассматривать как сжимаемый газ, изменяющий под давлением свой объем. Сжимаемость воздуха и принесла все беды, когда достигалась и преодолевалась скорость звука). И опять жизнь заставила авиаторов отказаться от этой успокоенности. В Советском Союзе в предвоенные годы над теорией крыла малого удлинения работали академик Н.Е.Кочин, член-корреспондент Академии наук СССР В.В.Голубев, в ЦАГИ – В.П.Горский, А.Н.Волохов, затем Б.Я.Кузнецов, в Военно-воздушной академии имени Н.Е.Жуковского – профессор Г.Ф.Бураго, в МГУ – аспирант Кудашев, погибший в 1941 году. Изучение особенностей полета на больших дозвуковых скоростях начал в 1939 году и С.А.Христианович, возглавивший затем советскую школу газодинамиков. Во время войны, с 1942—1943 годов, в ЦАГИ и ЦИАМЕ (Центральный институт авиационного моторостроения) исследовались варианты аэродинамических компоновок скоростного реактивного самолета. Результаты этих исследований, обобщенные в трудах И.В.Остославского, Г.С.Калачева, М.А.Тайца, Я.М.Серебрийского, Г.П.Свищева, В.В.Струминского, Г.С.Бюшгенса, легли в основу проектов наших первых реактивных истребителей со стреловидным крылом.

На Западе конструкторы и аэродинамики тоже шли вперед. Первые итальянские реактивные самолеты «Кампини – Капрони» – КК-1 и КК-2 – взлетели в 1940—1941 годах, английский «Глостер» – в 1941-м, американский «Р-59 Эркомет» – в 1942-м, затем «Р-80 Шутинг стар», потом «Р-84 Тандерджет»… Часть великолепно оборудованного аэродрома на западе пустыни Мохаве в Калифорнии, где климат резко континентальный – 350 дней в году стоит солнечная погода, – американцы отвели под секретный испытательный центр боевых реактивных самолетов. Потом этот центр назвали «Эдвардс» – по имени погибшего летчика-испытателя. И еще один такой аэродром построили в Райт-Филде…

Были успехи и у немецких ученых. Об опасности их секретных работ, к счастью до конца войны так и оставшихся лишь потенциально опасными, западные союзники рассказали в 1946—1947 годах в целой серии докладов (в том числе и об истребителе Егер Р-13, очень похожем на москалевскую «Стрелу»). Материалы для докладов дали объединенный англо-американский комитет и различные экспертные комиссии по немецкой науке и технике.

Выяснилось, что в годы, когда скорость 700—750 километров в час считалась очень хорошей для серийных истребителей, в Германии конструкторы уже знали, что будет с летательным аппаратом, когда он разовьет скорость вдвое, вчетверо большую, как будет вести себя машина в зоне скорости звука и далеко за ней… Все годы войны немцы, оказывается, упорно вели соответствующие исследования, и не только теоретические, а уже в лабораториях и на полигонах: «продувки» в аэродинамических трубах Геттингена, Гамбурга, Фолькенроде, Детмольда, Травемюнде, Пьенемюнде, в гигантской трубе Отцале в Альпах; снимали подробные фильмы о полетах крылатых ракет, о падении экспериментальных бомб с большой высоты (чтобы они, падая, успевали разогнаться до нужной скорости). Научились надежно, с ошибкой не более чем в один процент, определять параметры сверхзвукового воздушного потока в любой точке обтекаемого им профиля, учитывать влияние на такой поток различных физических и геометрических факторов и еще многое другое, – и в результате в 1944 году в Германии уже строилось не менее восьми опытных реактивных самолетов, не менее семи находилось в стадии проектирования.

Первыми были применены в военных действиях немецкие реактивные истребители Ме-262 и Me-163 и английский «Метеор». Заявку на проект Ме-262 Мессершмитт подал в министерство авиации в 1939 году, первый полет состоялся в марте 1942 года, в серию истребитель пошел летом 1944 года и тогда же появился на фронте. Скорость Ме-262 была больше 800 километров в час, а бесхвостого стреловидного Me-163 – около 1000 километров.

Таким образом, в конце 30 – начале 40-х годов авиация уже практически приблизилась к зоне скоростей, в которой скачком – сразу впятеро, вшестеро – поднималось воздушное сопротивление полету. Самолет вдруг начинало трясти, как телегу на булыжной мостовой. А если мощный двигатель все же тянул его дальше, к еще большей скорости, самолет переставал повиноваться рулям, затем неизвестные силы валили его набок или бросали носом вниз, в пике, из которого выйти удавалось не всегда.

Это был «звуковой барьер»: для хорошо обтекаемого самолета – сравнительно узкая полоса скоростей вблизи скорости распространения звука, звуковых волн, где воздух начинал показывать, что он газ, а не жидкость, где он заметно сжимался и классическая аэродинамика переставала быть для него законом. Силы менялись, быстро росли и по-иному распределялись по поверхности летательного аппарата. Машина «нормальной», то есть привычной ранее, конфигурации пробить этот барьер могла лишь с большим трудом.

Вот тогда-то и понадобились новые формы и профили обтекания. И естественно, прежде всего их принялись искать для истребителей, поскольку они должны быть и почти всегда были скоростнее бомбардировщиков, а также вообще для маленьких самолетов. Чем меньше летящее тело, тем меньше сопротивляется ему воздух. Маленькими были «Стрела», БИ-1, Ме-262 и Me-163, первые реактивные «Ла», «МиГи», «Яки». Поликарповский ракетный истребитель (он, как и "Р", остался в проекте) даже назывался «Малютка». 14 октября 1947 года маленький американский экспериментальный самолет «Белл Х-1» с ракетным двигателем впервые в истории авиации вышел за скорость звука. Но получилось это у него на большой высоте, где воздух разрежен и сопротивляется полету меньше, получилось после сложного разгона и на очень коротком отрезке пути: прожорливый двигатель Х-1 мог работать с полной тягой только две с половиной минуты, на больший срок запаса топлива не хватало, поскольку самолет был очень маленький. И на высоту эту Х-1 сам забраться не мог, туда поднял его самолет-носитель «Боинг», Б-29, обычный поршневой.

Так что это был скорее рекорд, победа науки, а не достижение настоящей практики. И в то же время сигнал, что в научный прорыв на малом участке надо без промедления вводить главные силы – силы конструкторских бюро.

К тому же после войны расстояние во времени между рекордами и практикой сильно сократилось: умения прибавилось, сказался военный опыт, авиация стала развиваться быстрее. Поэтому сразу же после того, как стало известно о полетах «Белл Х-1», наши конструкторы получили задание: срочно решить – сначала хотя бы в принципе, – можно ли будет в ближайшие годы построить тяжелый самолет, весом больше ста тонн, с длительностью полета пять-шесть часов без дозаправки топливом в воздухе, со скоростью в две – две с половиной скорости звука?

Сводная группа ведущих авиационных специалистов, собранных из разных НИИ и ОКБ, обследовала тогда, как было объявлено, абсолютно все мыслимые схемы пилотируемых, то есть управляемых человеком, атмосферных летательных аппаратов и пришла к заключению: невозможно! В природе не существует пригодная для такого полета схема.

Однако другие специалисты, и в их числе опять Александр Сергеевич Москалев, не поверили в столь категорическое «невозможно», провели на свой страх и риск очень трудоемкое и дорогое так называемое комплексное исследование темы силами нескольких организаций, со многими сотнями опытов, продувок моделей в аэродинамических трубах, и нашли, нащупали нужную схему самолета.

Поехали в Москву защищать проект. И в Москве узнали, что в это же самое время Роберт Людовигович Бартини без особенно дорогих продувок и вообще существенных затрат нашел очень похожую схему. Главным образом «вычислил» ее. От их схемы она отличалась незначительными деталями.

«Н-ну, было приблизительно так…» – сказал Бартини, дочитав мою черновую рукопись до этого места, и недовольно отодвинул ее от себя. Не понравилось ему, смутило его, что он получился героем, представал в некоем ореоле.

А он чудес не творил, иначе незачем было бы разбирать и пытаться перенять его методы. Да и неправильно называть их «его методами»; он лишь пользовался ими последовательно, больше пятидесяти лет, и, как правило, успешно (примеры этих успехов я здесь освобождаю от многих необязательных, мне кажется, подробностей, особенно технологических). Таков же вывод и А.С.Москалева. «Нет сомнения, – пишет он мне, – что у Роберта Людовиговича была громадная интуиция, знания и талант ученого и конструктора. Свою работу он показал нам на конференции в 1961 году, и мне неизвестно, когда он до нее додумался, но мы принципиально такое же решение предложили в 1953 году. Вот тогда и было проведено комплексное исследование темы, – мы здесь первые, американцы потом назвали такие исследования комплексным анализом – оптимизированы параметры, режимы и т. д.»

Думаю, что приоритет здесь легко не установишь, да и не в нем дело. Документы свидетельствуют, что оба решения были найдены практически одновременно, – первый отчет-рукопись Р.Л.Бартини в списке 72 отчетов по этой теме датирован 1952 годом, так что шли конструкторы одним путем независимо друг от друга. И когда у Бартини появилась возможность проверить свою найденную «на кончике пера» схему в опытах, он сделал это незамедлительно, с большой пользой. Провести дорогие эксперименты ему помог Сергей Павлович Королев.

С тех же физико-математических позиций Р.Л.Бартини в последние годы попробовал увидеть будущее всего транспорта, не только авиационного. В развитии этой техники было несколько революционных скачков: колесо, парус, пар, двигатель внутреннего сгорания, крыло… Между скачками были более или менее длительные периоды накопления опыта, усовершенствований. По многим признакам чувствуется, писал Бартини, что сейчас пришла пора для нового скачка. Какого?

Любой вид транспорта оценивается при сравнении с другими видами по многим характеристикам: скорость, дальность, грузоподъемность, зависимость от баз, от погоды и т. д.

Бартини взял все эти и другие свойства средств передвижения и сгруппировал их, свел к трем обобщенным. Затем в единой пространственной системе обычных прямоугольных координат построил для каждого транспорта свой параллелепипед – по трем обобщенным характеристикам, как бы по длине, ширине и высоте. Каждая их этих фигур, ее объем показывали, тоже в обобщенном виде, степень совершенства поезда, судна, самолета, ракеты, автомобиля, трубопровода… Отложились на осях и максимальные, притом уже достигнутые, значения обобщенных характеристик, и на них тоже был построен параллелепипед. Все остальные, понятно, оказались внутри этого, максимального. Таким образом была показана степень совершенства пока несуществующего, но в принципе возможного транспортного средства, поскольку все его характеристики уже сейчас реальны. И выяснилось с чрезвычайной наглядностью, что существующие виды транспорта заполняют лишь ничтожную часть этого возможного в принципе объема, то есть что все они очень далеки от идеала, все свойства, характеристики которого уже сейчас достижимы. А дальнейшие расчеты показали, какой транспорт нужно развивать немедленно и всенепременно, чтобы если не полностью, то хотя бы максимально занять этот возможный объем.

Нужны, оказывается, экранолеты – низко летящие аппараты на воздушной подушке. Но не обычные экранолеты, давно известные, давно оцененные, а с вертикальным взлетом и посадкой.

И опять он не открыл здесь ничего принципиально нового. Всего лишь бросил чуть более отрешенный взгляд на старые истины и с несколько иной стороны. Что это даст – покажет будущее. В 1971 году, беседуя с корреспондентом «Литературной газеты», Бартини остановился на противоречиях в свойствах самолета и вертолета:

– Самолет хорошо летает, – сказал Бартини, – но плохо поднимается и садится, вертолет хорошо поднимается и садится, но медленно летает. – И ответил на вопрос, есть ли выход из этих противоречий: – Есть. «Выход – в такой конструкции корпуса летательного аппарата, при которой достигается единство противоположностей – единство таких функций, как функции крыла, фюзеляжа, оперения. Я полагаю, со временем под корпусом аппарата вместо шасси начнут использовать аэродинамический экран. Образующаяся при этом воздушная подушка сделает летательные аппараты будущего – экранолеты – всеаэродромными или, если угодно, безаэродромными: они смогут садиться и взлетать всюду… Всеаэродромные и вертикально взлетающие аппараты позволят транспорту сделать новый скачок. По монорельсовым эстакадным дорогам с околозвуковыми и даже сверхзвуковыми скоростями пойдут поезда, скользящие по высоконапорной воздушной подушке. Таким способом будет осуществляться большая доля трансконтинентальных перевозок. Через океаны основной поток грузов будет переправляться не только сверхзвуковыми самолетами, но и крупными (грузоподъемностью в тысячи тонн) экранопланами-катамаранами».

Понятно, сказал корреспонденту Бартини, что частные задачи будут и в дальнейшем решаться «средствами специального назначения», что его оценка субъективна. «Но я уверен, что правильно организованная служба научного предвидения должна учитывать и подобные субъективные мнения наряду с использованием математических моделей, с тем чтобы в итоге выдать так называемый интегральный прогноз».