Текст книги "Величайшие рукотворные чудеса"

Космический самолет

Как выглядит сегодня космический старт, видели многие. Громада в сотни, а то и тысячи тонн с ревом и грохотом натужно отрывается от земли, чтобы через 8–9 мин оказаться на орбите. Однако в космос поднимается значительно меньшая масса, чем стартовала. А возвращается на Землю и вообще мизерная часть первоначальной конструкции – всего лишь спускаемый аппарат около тонны весом.

Такое положение вещей давно уже не устраивает конструкторов. Они хотели бы, чтобы в космос можно было бы летать точно так же, как ныне из пункта А в пункт В. Сел в самолет, взлетел, сделал свои дела и на нем же вернулся на обычный аэродром.

Первой попыткой осуществления такой мечты и стал МТКК – многоразовый транспортный космический корабль. В США он называется «Спейс Шаттл», в нашей стране – «Буран».

Кстати, английское название в переводе означает «космический челнок». Так космический самолет окрестили за способность сновать туда-сюда, на орбиту и обратно.

Обе конструкции – отечественная и американская – весьма похожи друг на друга. Отчасти это произошло потому, что одинаковые исходные условия предполагают и одинаковое решение задачи. Отчасти – чего уж греха таить – разведка тоже не дремала. И оригинальные технические решения одной страны тут же становились известны специалистам другой.

А потому хотя «шаттлы» начали летать раньше «Бурана», здесь мы постараемся рассказать преимущественно об отечественной конструкции.

Итак, «Буран» – советский крылатый орбитальный корабль многоразового использования. Предназначался для вывода на околоземную орбиту различных космических объектов – спутников, частей орбитальных станций и межпланетных комплексов. Кроме того, с его помощью планировалось возвращать на Землю неисправные или выработавшие свой ресурс космические объекты для их ремонта.

По своему внешнему виду «Буран» похож на обычный самолет с низко расположенным треугольным крылом двойной стреловидности, килем и двигателями, расположенными в хвостовой части конструкции. Длина его 36,4 м, размах крыла около 24 м, ширина фюзеляжа – 5,6 м, размеры грузового отсека 4,6 × 18 м. Стартовая масса корабля 105 т, полезная нагрузка – до 30 т. Максимальный запас топлива – 14 т.

В носовой части корабля расположены герметичная кабина объемом 73 куб. м для экипажа (2–4 чел.) и пассажиров (до 6 чел.), отсеки бортового оборудования и носовой блок двигателей управления. Среднюю часть занимает грузовой отсек с открывающимися вверх створками, в котором размещаются манипуляторы для выполнения погрузочно-разгрузочных и монтажно-сборочных работ и различных операций по обслуживанию космических объектов.

Под грузовым отсеком расположены агрегаты систем энергоснабжения и обеспечения температурного режима. В хвостовом отсеке установлены агрегаты двигательной установки, топливные баки, агрегаты гидросистемы.

В конструкции космического самолета использованы алюминиевые сплавы, титан, сталь… Чтобы противостоять аэродинамическому нагреву при спуске с орбиты, внешняя поверхность корабля имеет теплозащитное покрытие, рассчитанное на многоразовое использование и способное выдерживать температуры 1300–160 °C.

Садится «челнок» по-самолетному на обычное трехколесное шасси. А вот взлет осуществляется с помощью супермощной ракеты-носителя (у нас это «Энергия»). Космический самолет крепится к ракете сбоку, и она стартует вертикально вверх.

Причем двигатели 1-й и 2-й ступеней ракеты-носителя запускаются практически одновременно и развивают суммарную тягу 34 840 кН при стартовой массе всего комплекса около 2400 т (из них около 90 % составляет топливо).

В первом (и единственном) испытательном запуске беспилотного варианта «Бурана», состоявшемся на космодроме Байконур 15 ноября 1988 г., «Энергия» вывела корабль на орбиту за 476 с.

Расчетная высота орбиты «Бурана» составила 250 км (при грузе 30 т и заправке топливом 8 т).

При отказе на этапе выведения одного из маршевых двигателей компьютер управления мог выбрать, в зависимости от уже набранной высоты, один из вариантов спасения «челнока»: он мог быть либо выведен в космос на низкую орбиту, или, отделившись от ракеты-носителя, сразу самостоятельно произвести посадку на запасный аэродром.

При нормальном запуске для схода с орбиты «челнок» разворачивается хвостом вперед, после чего на непродолжительное время включаются основные двигатели. Получив необходимый тормозной импульс, космический самолет переходит на траекторию спуска, разворачивается уже носом вперед и планирует на аэродром.

Посадочная скорость – 300–360 км/ч. Длина пробега составляет 1100–1900 м с использованием тормозного парашюта.

Для расширения эксплуатационных возможностей «Бурана» предусматривалось использование трех штатных аэродромов посадки. Один из них находится на Байконуре, второй – в Крыму, третий – в Подмосковье, в районе города Жуковский.

Однако на практике был лишь однажды использован аэродром Байконура. Второй и последующие полеты «Бурана» были отменены, а сама программа ныне свернута.

Почему? Ведь американские «шаттлы» и по сей день исправно летают; даже катастрофа одного из кораблей, приведшая к гибели 7 астронавтов, не привела к закрытию программы.

А все дело – в экономике. На практике оказалось, что запуск «Энергии» стоит настолько дорого, что проще на те же деньги запустить несколько обычных кораблей типа «Союз» и решить с их помощью все проблемы.

Американцы же опрометчиво закрыли свою программу одноразовых носителей раньше, чем поняли свою ошибку. И теперь вынуждены решать все космические проблемы лишь с помощью «шаттла», тратя на это огромные средства.

Впрочем, специалисты обеих стран, так же как и инженеры Франции, Великобритании и ФРГ, ныне стараются построить действительно космические самолеты меньших размеров, которые смогли бы базироваться на обычных аэродромах. Однако из-за технических трудностей (прежде всего из-за отсутствия двигателей, которые смогли бы одинаково хорошо работать как в воздухе, так и в космическом пространстве) разработки эти так пока и не вышли за пределы лабораторий и полигонов. (Подробнее об этом см. также в статье «Воздушный старт».)

Летающие субмарины

Еще Жюль Верн в своем «Робуре-завоевателе» угадал мечту некоторых инженеров – создать комбинированный аппарат, который смог бы с одинаковым успехом передвигаться по суше, воздуху, воде и под водой. С той поры прошло немало времени, но мечта эта так и не осуществлена в полной мере. Но это вовсе не значит, что таких попыток не предпринималось. Мы познакомим вас хотя бы с некоторыми из них.

Началось все, пожалуй, с аппарата известного немецкого авиаконструктора Э. Хейнкеля. В 1916 г. он спроектировал, а фирма «Ганза Бранденбург» изготовила маленький биплан W-200 с мотором в 80 л. с. Его главное отличие от других конструкций состояло в том, что он мог быстро разбираться и прятаться в специальный ангар на борту подводной лодки.

Испытания показали, что это была еще далеко не та машина, о которой мечтали морские и воздушные асы. Скорость самолета составляла всего лишь 120 км/ч, радиус полета – не более 40 км. Поэтому уже через два года другая немецкая фирма, «Ролланд», построила более совершенный поплавковый моноплан, опять-таки предназначенный для базирования на подводной лодке и ведения воздушной разведки. Однако поражение Германии в Первой мировой войне заставило прекратить дальнейшие разработки.

Тем временем необычными машинами заинтересовались американцы. Они заказали оказавшемуся не у дел Хейнкелю два небольших самолета V-1, весивших всего 525 кг каждый. Они были настолько компактны, что их при желании можно было хранить даже внутри подлодки.

Интерес к подобным машинам стали проявлять в Англии, Италии, Франции, Японии… Весть об оригинальных работах дошла и до нас. В начале 30-х гг. известный конструктор «летающих лодок» И. Четвериков предложил свой вариант самолета для подводных лодок. Конструкция понравилась морякам, и в 1933 г. было решено приступить к постройке сразу двух машин нового типа. Год спустя одна из них была отправлена в Севастополь для испытаний. Летчик А. Кржижевский совершил несколько полетов, показавших, что машина хорошо держится и в воздухе, и на воде. Пилот даже установил на этой машине рекорд мира на дистанции 100 км. В 1937 г. он развил скорость 170,2 км/ч.

Самолет демонстрировался на международной выставке в Милане, но все-таки специалисты посчитали его непригодным для серийного производства и использования в военно-морских силах СССР. Возможно, потому, что в обстановке строжайшей секретности в стране велись работы по созданию «летающей подлодки».

Еще в 1934 г. курсант Высшего морского инженерного училища им. Дзержинского Б. Ушаков представил схематический проект такого аппарата в качестве курсового задания. Идея показалась интересной, и в июле 1936 г. полуэскизный проект был рассмотрен в научно-исследовательском военном комитете, получил положительный отзыв и был рекомендован для дальнейшего совершенствования, чтобы «выявить реальность его осуществления путем производства соответствующих расчетов и необходимых лабораторных испытаний». Год спустя тема была включена в план одного из отделов комитета, но… вскоре от нее отказались. Один из мотивов – нет подобных аналогов в зарубежной практике.

Однако инженер отдела «В», воентехник 1-го ранга Б. Ушаков не отказался от своего замысла и продолжал заниматься проектом во внеслужебное время. И сделано был немало.

Вот как по замыслу автора должна была действовать его летающая подлодка. Обнаружив в полете корабль противника и определив его курс, она скрытно садилась на воду за горизонтом и уходила под воду. При появлении корабля на расчетной дистанции производился торпедный залп. Если же противник менял курс, «ныряющий самолет» всплывал, вновь отыскивал цель в полете и маневр продолжался. Для большей эффективности боевой работы предполагалось использовать звено из 3 подобных машин, чтобы можно было обложить противника, до минимума снижая возможность его маневра.

В конструкции подлодки предусматривалось шесть автономных отсеков. В трех размещались авиамоторы АМ-34, мощностью по 1000 л. с. каждый; четвертый предназначался для команды из трех человек, в пятом и шестом находились аккумуляторная батарея и приборное хозяйство. Топливо и масло хранились в специальных резиновых резервуарах. Торпеды размещались на консолях под крыльями.

…Проект был рассмотрен еще раз в том же комитете 10 января 1938 г. и… сдан в архив. Минусов у машины, конечно, было немало – громоздкость, малая скорость под водой (всего 3 узла), сложная процедура погружения: после приводнения экипажу надо было покинуть летную кабину, тщательно задраить моторные отсеки, перекрыть воду в радиаторах, перевести управление на подводный режим и перейти на центральный пост. Между тем надвигавшаяся война требовала сосредоточения сил и средств на более актуальных проектах…

Впрочем, идея не была забыта окончательно. Уже после Второй мировой войны, в середине 60-х гг., американский инженер-электрик Д. Рэйд обнародовал свой проект, над которым он трудился в течение 20 лет, и выступил в конкурсе, объявленном ВМС США. По его мнению, «летающая подлодка» должна была весить порядка 500 кг, развивать под водой скорость до 20 узлов, в воздухе – до 800 км/ч, иметь запас хода соответственно 80 и 800 км, совершать рейсы на глубине до 25 м и на высоте до 750 м, нести примерно 250 кг полезного груза, взлетать и садиться даже при метровой волне.

Вначале изобретатель построил опытный образец «Коммандер» – 7-метровый аппарат с дельтовидным крылом. В воздух машину поднимал двигатель внутреннего сгорания мощностью 65 л. с., под водой – электродвигатель мощностью 736 Вт. Пилот-аквалангист сидел в открытой кабине. «Коммандер» развивал в воздухе скорость 100 км/ч, а на глубине – 4 узла.

Получив необходимый опыт, Рэйд затем соорудил более совершенный реактивный аппарат «Аэрошип». Выпустив лыжи-поплавки, двухместная машина садится на воду. С пульта управления пилот закрывает воздухозаборники и выхлопное отверстие турбореактивного двигателя задвижками; при этом открываются воздухозаборники и выхлопное сопло водомета.

Включается насос, заполняющий балластные цистерны в носу и корме, «Аэрошип» погружается. Остается убрать поплавки, пустить электромотор, поднять перископ, и самолет превращается в подлодку.

Чтобы всплыть и взлететь, все операции повторяются в обратном порядке.

Топливные баки располагались внутри крыла. Рули направления и глубины одновременно выполняли роль элеронов.

8 августа 1968 г. на глазах у тысяч посетителей Нью-Йоркской промышленной выставки «Аэрошип» спикировал, нырнул в воду, немного поманеврировал на глубине, а потом с ревом взмыл в небо.

Однако даже столь впечатляющая демонстрация не произвела особого впечатления на экспертов ВМФ. Они указали, что дальность полета машины всего 300 км, скорости под водой и в воздухе тоже невелики – 8 узлов и 230 км/ч соответственно.

Рэйд грустно улыбнулся: «Хорошо еще, что не надо скрещивать атомную субмарину со сверхзвуковым истребителем». И обещал подумать. Однако и по сию пору проект так и не доведен до логического завершения.

…Тем временем творческие поиски конструкторов приняли несколько иное направление.

В 1994 г. в городке Окленде, близ Сан-Франциско, состоялись первые испытания уникального подводного аппарата «Глубокий полет-1». «Эта миниатюрная подлодка может развивать скорость до 72 км/ч и нырять на глубину до 11 км», – уверяет ее создатель Г. Хокс, 49-летний изобретатель, живущий ныне в Лондоне.

Хокс провел многие годы на нефтяных платформах в Северном море и хорошо знаком с трудностями подводных работ. Он считает, что у его аппарата большое будущее. Он может быть использован как при эксплуатации подводных трубопроводов, монтаже платформ для бурения на шельфе, так и для научно-исследовательских работ.

Тут надо, наверное, сказать, что Хокс – не новичок и в изобретении самодельных подлодок. Несколько лет назад он уже ознакомил общественность со своим одноместным аппаратом «Победитель глубин» и даже установил на нем рекорд глубины погружения для аппаратов этого типа. Более того, конструкторская карьера инженера Хокса приобрела «подводный уклон» с самого начала. В двадцать четыре года, едва успев получить диплом инженера-механика, он был нанят одной британской фирмой, чтобы усовершенствовать жесткий водолазный скафандр. Молодой специалист блестяще справился с поставленной перед ним задачей, разработав новую конструкцию, позволяющую работать на глубинах до 600 м.

А сам Хокс, почувствовав вкус к творческой работе, ушел из фирмы, основав собственную компанию. В 1977 г. им и его коллегами был построен аппарат для подводных работ, названный «Оса». Раскрашенный желтыми и черными полосами, имеющий гибкие сочленения в рукавах, он действительно напоминал гигантское насекомое. Тем более что четыре двигателя придали водолазу невиданную ранее мобильность. Человек мог прямо-таки парить над океанским дном.

Идея необычного аппарата так увлекла изобретателя, что он продолжил работу над ней. Первые эскизы «глубинолета» появились еще в 1984 г., и с той поры изобретатель продолжает работать над разными его вариантами.

Пилот в аппарате не сидит, как обычно, а лежит на специальном ложе из стеклопластика. Такая поза позволяет создать судно с хорошим обтеканием. Электромоторы, питаемые от аккумуляторов, вращают два винта. Причем электронный блок управления позволяет задавать каждому винту не только скорость, но и менять независимо направление вращения, что придает «глубинолету» повышенную маневренность. Изменения глубины и курса эффективно обеспечивают подвижные закрылки на паре передних крыльев и отклоняемые задние плоскости стабилизатора.

А главная особенность аппарата заключается в том, что он не тонет, подобно обычной субмарине, выпускающей воздух из своих цистерн, а ныряет словно бы с разгона, все время сохраняя положительную плавучесть. Такая особенность позволяет не только обеспечить небывалую маневренность, но и практически полную безопасность – остановка двигателя или иная авария приводит к тому, что аппарат выталкивает на поверхность, словно пробку.

Опробовав свои идеи на «победителе глубин», Хоке ныне сделал следующий шаг, создав «Глубокий полет-1». Как показывает уже самое название, этот аппарат рассчитан на большие глубины, нежели его предшественник. Особые сплавы и композитные материалы позволяют надеяться, что со временем изобретателю удастся осуществить его мечту – нырнуть на дно глубочайшей в мире Марианской впадины.

Летающие танки

С распространением бронетанковой техники в первой половине ХХ в. конструкторы решили научить танки не только плавать, но и летать. И вот что из этого получилось.

По сведениям авиаинженера Константина Грибовского, еще в 30-е гг. ХХ в., когда появились первые воздушно-десантные части, многие конструкторы задумались, как бы их оснастить не только легким, но и тяжелым вооружением, в том числе танками и артиллерийскими орудиями.

Специалисты пошли сразу по нескольким направлениям. Первое предусматривало переброску танков на тяжелых планерах. Сначала эта идея была высказана в нашей стране, в организации, которой руководил известный летчик и изобретатель П. Гроховский. Именно здесь в 1932 г. разработали подвеску для перевозки танкеток «под брюхом» аэроплана. Кроме того, ее можно было сбросить на парашюте с диаметром купола 30 м, который укладывали в отдельный короб.

Через три года на вооружение Красной Армии приняли универсальную ПГ-12 (подвеска грузовая, 12-я) к бомбардировщикам ТБ-3. К ней можно было цеплять легкий танк Т-37А весом 3,5 т. Во время полета танкисты находились в машине, а после посадки мгновенно высвобождали танк движением рычага, приводившего в действие быстроразъемные замки. Впервые этот способ открыто продемонстрировали в 1935 г. на маневрах в Киевском особом военном округе. На иностранных военных атташе это произвело сильное впечатление…

Но прикрепленный «под брюхом» груз увеличивал аэродинамическое сопротивление самолета-носителя, ухудшал его летные характеристики. Пушки, танки и автомобили стали помещать в обтекаемые контейнеры. Например, после войны для десантного варианта стратегического бомбардировщика Ту-4 сделали парашютную кабину П-90, имевшую каплевидную форму.

Конструкторы думали и о создании просто летающего танка. Впервые такую идею предложил осуществить в том же 1932 г. американский инженер А. Кристи. Сначала он попробовал научить летать легкий 5-тонный колесно-гусеничный танк своей конструкции. На него Кристи задумал установить крылья от биплана, к которым на двух трубчатых балках крепилось крестовидное хвостовое оперение. На верхней плоскости, спереди, был пропеллер с редуктором. Заметим, Кристи вовсе не исключал и моноплановой схемы, но бипланная обеспечивала меньшую удельную нагрузку на крыло столь необычного летательного аппарата.

Экипаж состоял из двух человек, причем один совмещал обязанности водителя и пилота. То, что самолет-танк приземлялся на гусеничное шасси, приспособленное для движения по пересеченной местности, позволяло ему садиться прямо на поле боя. Для этого Кристи оборудовал все колеса независимой подвеской с большим ходом в вертикальном направлении.

При взлете машина первые 70–80 м должна была разгоняться как обычно, на гусеницах, затем водитель переключил бы мотор на воздушный винт, и, пробежав еще 90—100 м, она оторвалась бы от земли. После посадки пилот с помощью специального рычага сбросил бы крыло и оперение и превратился бы снова в водителя. По мнению изобретателя, сотня его танков, внезапно налетев (в буквальном смысле) на противника, разгромила бы батальон.

Вслед за Кристи, идею «летающего танка» разрабатывал и советский авиаконструктор А. Рафаэлянц. Проект имел ряд отличий и преимуществ. Во-первых, толкающий, а не тянущий винт с приводом монтировался на кормовой части танка, что делало ненужной специальную трансмиссию. Во-вторых, грузовой планер был монопланной схемы на собственном шасси, что позволяло использовать его и для транспортировки других грузов. В этом варианте вместо танка к нему крепили кабину, в которой размещали грузы и находилось место для пилота.

Иным путем пошел известный авиаконструктор А. Антонов. Он задумал создать гибрид танка и десантного планера, отказавшись от единой силовой установки с двумя приводами. Работы над этим летательным аппаратом А-40 или ЛТ («летающий танк») начались в самые трудные месяцы войны, в декабре 1941 г. Сам планер представлял собой биплан с размахом крыла 18 м и площадью 85,8 кв. м, к которому на двух балках крепилось двукилевое вертикальное оперение. Горизонтальное, тоже бипланного типа, находилось между килями.

Планер крепился на легком танке Т-60 с таким расчетом, чтобы после посадки от него можно было легко освободиться. Два члена экипажа сидели внутри танка, причем пилот занимал место механика-водителя.

Взлет и посадку А-40 осуществляли на танковом шасси. Максимальная расчетная полетная масса составляла 7,8 т, из них 2 т приходилось на планер, который изготовили в апреле 1942 г. в Тюмени, куда эвакуировали КБ Антонова. После сборки и регулировки системы ЛТ на подмосковном аэродроме начались летные испытания. Они продолжались с 7 августа по 2 сентября, а проводил их известный планерист, летчик-испытатель, будущий Герой Советского Союза С. Анохин.

Перед испытаниями Т-60 облегчили на 6,7 т – сняли башню, оставили всего 100 л бензина. В танк сел только сам испытатель. Перед полетом планер привозили на тележке и водружали на подъехавший к ней танк.

Буксировщиком служил бомбардировщик ТБ-3 с усиленными моторами АМ-34РН. Сначала, проверяя танковое шасси, сделали несколько пробежек А-40 на буксире по «бетонке» и грунту, потом три подлета на высоту 4 м, опробуя систему управления планером.

Первый полет состоялся 2 сентября 1942 г. и, как оказалось, стал последним не только для ЛТ, но и во всей истории «летающих танков». Взлет необычного аэропоезда прошел нормально, но вскоре моторы ТБ-3 начали перегреваться – им не хватало мощности. Поэтому Анохин по сигналу пилота буксировщика вскоре отцепился и пошел на посадку на ближайший аэродром в Быково.

Время было военное, и тамошняя стартовая команда, завидев странный летательный аппарат, разбежалась. Приземлившись, Анохин запустил мотор и, не сбрасывая планера, двинулся на командный пункт аэродрома. Там всполошились, объявили боевую тревогу. Неизвестно, чем все бы кончилось, если бы Анохин не остановил танк и не выбрался из него.

Испытание было признано успешным. Но работы над летающим танком вскоре прекратили, поскольку промышленность перестала выпускать Т-60.

В 1945 г. и японцы построили аналогичный аппарат, правда, размером поменьше. Он предназначался для транспортировки по воздуху специально спроектированного для этого небольшого танка. Планер Ку-6 имел крыло площадью 60,3 кв. м, полетная масса всего комплекса составляла 3,5 т, но в воздух он не поднимался.

С появлением в 50-е гг. тяжелых военно-транспортных самолетов с большими грузовыми кабинами и аппарелями, а также мощных парашютных систем вопрос о «крылатом танке», как говорится, был снят с повестки дня.