Глава шестая. По ту сторону звука

Глава шестая.

По ту сторону звука

Не вникая в технические тонкости этого явления, скажу, что мы оказались перед стеной, возведенной из загадок. Аэродинамические законы, известные ученым, теряли на звуковом барьере свою силу, больше того, многое приобретало обратный смысл. Техника требовала научного объяснения новых явлений. Да, наука стала очень нужна нам, инженерам.

С.А. Лавочкин

Конструкторы и наука

Пятилетие, начавшееся в 1946 году в авиации, без преувеличения можно назвать пятилетием загадок. Случилось то, чего и ожидать никто не мог. Теория внезапно отстала, позволив практике совершить смелый, хотя и незаконный, никем не предусмотренный обгон.

Много лет назад знаменитый русский ученый Дмитрий Иванович Менделеев сравнил теорию с фонарем, освещающим путь практике. Нетрудно представить себе, что произошло, когда фонарь стал светить вперед на очень короткое расстояние. Его света хватало лишь для авиации малых, дозвуковых скоростей.

Очень скоро после серии катастроф, нередко с трагическим исходом, происшедших во многих странах мира, выяснилось, что «старые добрые» физические законы справедливы далеко не на всех скоростях и не на всех высотах. Практика ставила эти вопросы перед наукой с большой остротой. Чтобы ответить на них и создать новую технику, нужны были совместные действия ученых и конструкторов.

Вероятно, Мах – австрийский физик, скончавшийся полвека назад, и предполагать не мог, сколь грозно прозвучит его имя в середине XX столетия. Собственно говоря, вспомнить о нем – заставило число его имени, измерявшее отношение скорости полета к скорости звука. Чем большей становилась эта бесхитростная десятичная дробь, чем ближе подбиралась она к единице, тем больше неожиданностей обрушивалось на летчика и машину.

Советский народ увидел реактивных первенцев в августе 1946 года. Яковлев показал Як-15, Микоян и Гуревич – МиГ-9. Лавочкин – машины с ускорителями: Все самолеты произвели впечатление. Инженеры-испытатели Р.А. Арефьев и М.Л. Барановский рассказывают: «Летчик на нашей машине с прямоточным ускорителем Бондарюка прошел заданный маршрут и благополучно приземлился. У Давыдова на Ла-7Р получилось иначе. Салют окутал аэродром дымкой. Давыдов промазал и прошел левее трибун. Заметив ошибку, летчик, имея в запасе всего полминуты, резко развернулся и спикировал. Раздался страшный грохот. Публика в панике. Большая скорость полета и солидный факел реактивного двигателя создавали впечатление пожара. Перейдя затем почти на боевой разворот, Давыдов ушел с аэродрома…».

А примерно через месяц, сжигая при рулежках траву аэродрома, покатился на испытания и Ла-150. Испытанный в конце лета 1946 года, Ла-150 тотчас же запустили в небольшую серию. Вместе с Миг-9 и Як-15 пятнадцать Ла-150 должны были принять участие в воздушном параде над Красной площадью. Параду придавалось большое значение. Шутка ли – впервые в истории одновременно поднять в воздух несколько полков военных реактивных самолетов!

– Семену Алексеевичу пришлось трудно, – вспоминал генерал Ефимов. – Еще не кончились испытания, еще летчики не умели летать на таких машинах, еще и летчиков не было, а ему уже предлагалось обеспечить полную безопасность самолетов при полете над Красной площадью.

– Но серия была построена не только для парада, к тому же не состоявшегося из-за плохой погоды, – уточняет М.Л. Барановский. – На ней учились технологи, эксплуатационники, летчики. Она позволила проверить, как справляются с новой техникой заводы, сумеют ли овладеть этой машиной военные. Одним словом – Учеба, Учеба с большой буквы для всех.

Учиться действительно пришлось многому. Подступы к звуковому барьеру трудны. Скорость потока, обтекающего самолет в разных местах его поверхности, различна. Некоторые участки «летят» быстрее звука. Именно это – смешанное дозвуковое и сверхзвуковое обтекание самолета – и приносит множество неприятных неожиданностей, затрудняя управление.

Почти одновременно пришла тряска. Местные скачки уплотнения, эти маленькие «махи», вызывали микровибрацию. Жесткие части самолета передавали ее друг другу. Самолет начинало внезапно «знобить» и «лихорадить». Возникал так называемый волновой кризис.

В ноябре 1945 года с этим неприятным явлением встретились англичане, установив на самолете «Глостер Метеор IV» мировой рекорд – 976 километров в час.

«Даже в самую тихую погоду, – писала газета «Британский союзник», – полет на машине типа «Глостер Метеор» напоминает езду на деревянном велосипеде по булыжной мостовой. Уже при скорости 960 километров в час начались короткие резкие толчки, и все время, когда они шли на полном ходу, летчиков швыряло о стенки кабины».

Избавиться от тряски, отработать управление, уменьшить сопротивление, чтобы тем самым сократить и потребную тягу двигателя, – таковы основные проблемы внешней аэродинамики. Но не меньшей сложности проблемы занимали внутреннюю аэродинамику, изучавшую поведение воздушных струй внутри самолета, струй, проходивших через двигатель. Нужно было неукоснительно строго выдерживать направление этих струй, организовать их вход и выход без потерь, без снижения коэффициента полезного действия двигателя.

Обе проблемы – уменьшение и внешнего и внутреннего сопротивления – отступали перед третьей, еще более значительной: «отодвинуть» неприятные явления, перевести их в область иных, гораздо более высоких скоростей.

На первый взгляд сама постановка вопроса нереальна и фантастична. Сместить явление, сопутствующее какой-то определенной скорости. Да возможно ли это?

– Возможно! Поскольку возникновение скачков уплотнения связано с конфигурацией частей самолета, совершенно ясно, что, изменив аэродинамические формы, можно отсрочить возникновение волнового кризиса.

Но, зная цель, никто не видал к ней кратчайшей дороги. Не знал этой дороги и Лавочкин.

Терпеливо и последовательно Лавочкин повел необходимые эксперименты на Ла-150, раскрывшие пути в незнаемое младшим собратьям этого самолета – Ла-152, Ла-154, Ла-156 и, наконец, Ла-160, принесшему конструктору сладость успеха.

Каждая из этих машин, сохраняя основные черты прародителя, несла в себе нечто новое, все глубже и глубже вторгаясь в мир больших скоростей. Семейство экспериментальных «Ла» позволило опробовать не только трофейные реактивные двигатели, но и разработанные В.И. Нижним двигатели с дожиганием. Прошли проверку тонкие крылья, скоростные ламинарные профили, элероны с внутренней компенсацией и прочие технические новинки.