Т. Карман - Аэродинамика. Избранные темы в их историческом развитии (1161639), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Это предполагает технологические проблемы высокой шюжности, Для пилотируемых летательных аппаратов вопрос экраниру ющей оболочки, т. е. вопрос защиты экипажа или пассажиров от влияния радиации, особо важен. Материалы также должны быть защищены от радиоактивной коррозии. Для создания ядерного ракетного двигателя нужно подумать об использовании струй продуктов деления непосредственно для тягового усилия. Предлагалась также ракета с фотонным двягателеьь В такой установке из ракеты не вытесняется масса.
Давление излучения направлено иа получение тяги. В настоящее время представляется более перспективным использование рабочей жидкости, возможно с низким 1Также кзобретатель елкакоотаелятеля. От воздушного винта к коожинвокой ракете 18о молекулярным весом, так что высоких скоростей можно достичь при умеренно высоких температурах. Возможно, следующее десятилетие покажет, чего можно добиться в области реактивного движения с использованием ядерной реакции. Выбор между двигательными системами Общее мнезше таково, что за исключением малых и средних транспортных и учебных самолетов, поршневые двигатели постепенно вытесняются из числа силовых установок для самолетов. Вертолеты, которые привлекают все большее внимание для воздушных перевозок на средние расстояния как гражданских, так и военных, могут продлить жизнь поршневых двигателей. При воздупзных перевозках на большое расстояние, непременно на высоких сверхзвуковых скоростях, вероятно, будет преобладать,по крайней мере в течение нескольких лет, воздушный винт, приводимый в действие комбинированными двигателями (соединением поршневого двигателя и турбины) и газовыми турбинами (газотурбиппыми двигателями) из-за превосходящего полетного КПД воздушного винта по сравнению с чистой струей.
Вопрос подходящего выбора лучшей двигательной системы для данного типа самолета яапяется довольно трупной задачей и постоянно обсуждается. Первая проблема заключается в сравнении потребной и располагаемой мощности. Основная цель первых расчетов о возможности полета с работающим двипзтелем (см.
главу 1) состояла в том, чтобы доказать возможность создания такой располагаемой мощности, которая является минимально необходимой потребной мощностью для полета. В одной из своих бесед о раннем периоде истории авиации Игорь Сикорский в шутку сказал, что он построил единственный в своем роде самолет: его минимальная, крейсерская н максимальная скорости были в точности равными. Действительно, избыток располагаемой мощности сверх минимальной потребной мощности в основном определяет летные качества самолета. Расчет летных качеств самолета это процесс оценки его минимальной и максимальной скоростей, его скороподъемности как функции высоты, и его максимальной дальности как функции вероятной полезной паз рузки.
Затем на основе экономических соображений определяются крейсерская скорость и крейсерская высота. Расчет летных качеств одинаков для гражданских и военных самолетов, за исклю- 186 Глава 17 чением того, что для военных самолетов экономические соображения могут оказаться вторичными; основное соображение успешное выполнение самолетом поставленной задачи. Аппарат с вертикальным взлетом -- это самолет, который имеет достаточную тягу, чтобы подняться вдоль вертикальной траектории полета. В гражданской авиации сейчас многие пытаются создать грузопассажирское воздушное судно, которое может запускаться как вертолет или наземное транспортное средство и постепенно переходить к горизонтальному полету.
Лично я уверен в будущем реактивных самолетов в гражданской авиации, хотя более высокий расход горючего и определенные практические недостатки, например излишний шум, -- это те трудности, которые еще надо преодолеть. Возникая)т некоторые сомнения относительно бу.дущего реактивных самолетов в военной авиации; и один из важнейших вопросов: как далеко прямотсшные воздушно-реактивные двигатели и ракетные двигатели будут использоваться либо в качестве вспомогательных, либо основных срелств силовых установок. Предпринимаются попытки, например во Франции, создать прямоточные воздушно-реактивные двигатели в качестве основного двигателя для пилотируемых сверхзвуковых самолетов.
используя вспомогательные турбореактивные или ракетные установки для запуска самолета на достаточно высокую скорость, чтобы прямоточный возлупшо-ракетный двигатель взял управление на себя. Однако в настоящее время большинство конструкторов самолетов склоняются к тому. что., по-видимому, подходящая область применения прямоточных воздушно-ракетных двигателей . автоматическая ракетная система.
Два основных достоинства ракетного двигателя — концентрация очень бачьшой мощности в установке относительно небольших размеров и веса, а также независимость от атмосферного воздуха. За это мы расплачиваемся излишним потреблением горючего. В ракетной технике мы обычно говорим об удельном импульсе, определенном как произведение тяги и ее продолжительности в секундах на единицу веса ракетного топлива. Легко понять, что если мы рассчитаем удельный импульс для турбореактивного двигателя, не учитывая воздух в качестве «ракетного топлива> (по сравнению с ракетным топливом, которое содержит свой собственный окислитель), то получим число в нескцчько раз выше, чем наибольшая отдача ракетного двигателя. Например, удельнгяй импульс турбореактивного двигателя,. который потребляет От воэдуиеноео винта к космической ракете 187 один фунт горючего в час на фунт тяги, составит 3600 секунд, тогда как обычное значение для жидкостного ракетного двигателя составляет 200 250 секунд.
Таким образом, у ракетных двигателей есть две основные области применения: во-первых, кратковременное создание большой тяги, когда бы в ней не возникала необходимость на пилотируемых самолетах или реактивных снарядах, и, во-вторых, полет на высотах, где нет достаточного количества кислорода. Ракетные двигатели широко используются для взлета с ускорителем и ускорителей маневра пилотируемых самолетов, а также для ракет-носителей прн запуске реактивных снарядов. Немецкое оружие Фау-2 двигалось исключительно с помощью ракетного двигателя, и в нескольких странах разрабатываются аналогичные системы вооружений на стыке бачлистики и авиации.
Наконец, космические путешествия с помощью кораблей с ракетными двигателями являются популярной темой научной фантастики и серьезных научных исследований. Сама ракета, возможно, явилась китайским изобретением и первоначально представляла собой огненную стрелу. Сначала лук и стрела применялись для перемещения зажигательного вещества, затем реакция газообразных продуктов сгорания использовалась для приведения в движение стрелы. Однако неподтвержденный рассказ, также пришедший из Китая, доказывает, что полет с помощьке ракетного двигателя изучали еще в 1500 году. Эта история об изобретателе по имени Ван-Ху (%"ап-Ноо), который построил стул на двух колесах и сидел па этом стуле, держа в руках два воздушных змея для длительного полета.
Для взлета он прикрепил к своему стулу сорок семь ракет на основе черного пороха. Согласно рассказу, он успешно поджог эти ракеты. Однако после этого дым и огонь стали такими, что Ван-Ху, стул и змеи исчезли! На протяжении веков ракетное вооружение успешно использовалось параллельно с артиллерийской стрельбой, Однако как только с появлением нарезного оружия улучшилась точность артиллерийской стрельбы, ракеты временно потеряли свое значение.
Во второй половине прошлого века Британский генеральный штаб решил, что ракеты больше не имеют военного значения. Однако в пиротехнике, конечно, продолжают применять ракеты. Сигнальные ракеты также долго использовали, например при спасательных работах на морском побережье. Ракетные разработки для военных целей пережили новый подь- 188 Глава $7 ем во время Второй мировой войны. Между тем, ряд дальновидных исследователей сохранили интерес к большим ракетам и забавлялись мыслями о космическом поцете.
Космический полет Размьппления о космическом полете почти так же стары, как размышления о полетах с работающим двигателелг в атмосфере. Легенды и художественная литература содержат много более или менее фантастических описаний полетов на Луну, вокруг Луны или на другук> планету. Некоторые авторы по истории науки приписывают Сирано де Бержераку [17[ предсказание о реактивном движении как средстве космического полета, сделанное еще в 1648 или 1649 голу, когда он написал свое повествование о путешествии на .'!упу.
В конце прошлого века немецкий учи гель математики Курт Ласвиц написал широко читаемый межпланетный роман [18], в котором, по свидетельству сына автора, впервые упоминается космическая станция. Однако эта станция не спутник, вращающийся вокруг Земли; она была подвешена между Марсом и Землей в точке., где уравновешены гравитационные силы.
Вскоре ггглсле этого, в 1903 году, Константин Эдуардович Циолковский, русский учитель математики, описал обтекаемый, приводимый в движение ракетой летательный аппарат для космического полета, в котором в качестве ракетного топлива использовались жпдкий кислород и водород [19]. Возможно, он был первым человеком, который обосновал свой проект на разулгных принципах. Бго предложение включало гироскопическое управление и отражатель газовой струи для навигации в космосе. В этой книге мне невозможно даже упомянуть многие из наиболее интересных и относительно серьезных публикаций по этой проблеме.
Олнако я должен назвать Роберта Х, Годдарда (1882 — 194вг). который в 1919 году в США изучал методы достижения максимальных высот [20] и Германа Оберта, который в 1923 году в Германии опубликовал книгу по ракетным двигателям для межпланетного полета [21]. Оберт смог вдохновить группу молодых людей для работы над конструкцией ракетного двигателя; эта группа сьпрала решшощую роль в создании реактивного снаряда Фау-2 во время последней мировой войны. По-видимому, у Оберта было мшю возможностей непосредственно участвовать 0<а воздушного вин<на к космической раке<не 189 в разработке этого реактивного снаряда, который опречеленно представляет значительный шаг вперед в направлении создания ракет дальнего действия и высотных ракет. Снаряд Фау-2 все еще удерживает рекорд высоты дпя одиночного летательного аппарата.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
