И лишь союз ученых с летчиками-испытателями позволил преодолеть этот воистину кровавый барьер и вторгнуться в царство высоких температур.
Высокая температура принесла авиационным конструкторам множество острых проблем, без разрешения которых главная цель жизни Циолковского – овладение космосом – так и осталась бы красивой, но, увы, бесплодной мечтой.
На самолетах появились холодильные установки (о необходимости охлаждать летательные аппараты предупреждал своих читателей Циолковский). Аэродинамики и гидродинамики углубились в анализ явлений, протекающих в пограничном слое. И как не вспомнить письмо из Берлина с оценкой аэродинамических размышлений Циолковского: «Эти исследования здесь еще малоизвестны, особенно трение воздуха как функции пограничного слоя...»
О борьбе с аэродинамическим нагревом можно было бы рассказать бездну интересного, поражающего воображение. Летательные аппараты защищает многослойная керамическая облицовка – броня, которая сгорает, не пропуская внутрь грозное тепло. Или потеющая обшивка – пористый материал, через который выдавливается легко испаряющаяся жидкость. За счет ее испарения тепло рассеивается. Увы, многого не расскажешь – слишком далеко пришлось бы уйти от основной темы. Однако есть проблемы, не упомянуть о которых просто невозможно. Среди них диссоциация и ионизация воздуха.
Явления, сопутствующие гиперзвуковым скоростям, как принято называть скорости, в 5-6 раз превышающие звуковые, заставляют вторгнуться в дебри физики и химии. Чтобы не заблудиться в этих дебрях, поверим специалистам, которые предлагают представить атомы молекул газов, составляющих воздух, как бы связанными между собой пружинами. Чем больше скорость, тем чаще соударяются друг с другом молекулы, и ,наконец, межатомная «пружина» не выдерживает; она рвется. Разрушение молекул, неизбежно сопутствующее большим скоростям полета, называют диссоциацией. Разрыв молекул потребляет огромное количество энергии, и рост температур замедляется.
Шутка ли, расколоть за счет скорости полета молекулу на атомы. Однако этим дело не кончается. Вслед за диссоциацией воздуха начинается его ионизация. Летательный аппарат мчится еще быстрее, и процесс заходит еще глубже. При очень больших скоростях полета электроны отрываются от атомов. И атом, потерявший электрон, и атом, подхвативший его, и свободный электрон – все они несут электрические заряды. Их называют ионами. Отсюда и название процесса – ионизация воздуха.
При чрезвычайно больших температурах электроны оторвутся от всех ионов. Ионы превратятся в голые ядра. Незаметно для самих себя мы подошли к важному понятию современной физики – понятию плазмы.
Справедливости ради заметим, что при нынешних скоростях полета до плазмы дело не доходит. Процесс ограничивается лишь возникновением ионизированного воздуха. Однако этот воздух становится проводником электрического тока. А это значит, что на него можно воздействовать электрическими и магнитными полями. Отсюда возникновение новой науки – магнитоаэродинамики. Выросшая на стыке аэродинамики и атомной физики, она сулит подлинные чудеса.
В самом деле, разве не чудо, что ударная волна, десяток лет назад злейший враг летчиков и конструкторов, преодолевших звуковой барьер, может стать его союзником? А ведь человеческая мысль стремится превратить воздух в щит, побеждающий огонь.
Чтобы решить эту задачу, нужно отодвинуть ударную волну от ракетоплана. Легко сказать – отодвинуть! Попробуйте ковать металл без соприкосновения с молотом. Пожалуй, задача, стоящая перед аэродинамиками, ничуть не легче. И все же она разрешима.
Стремясь овладеть термоядерной энергией, физики придумали «магнитные бутылки» – незримые сосуды для хранения плазмы. Сильные магнитные поля способны удержать плазму не хуже, чем стенки стакана воду. А что, если разместить ракетоплан внутри магнитной бутылки? Снабдить машину магнитом, способным отодвинуть ионизированный слой раскаленного воздуха? Кто знает, быть может, именно так, прикрытые щитом, преграждающим дорогу огню, ворвутся через десятки лет земные космические корабли в атмосферу чужих планет...
25. Еще одно великолепное открытие
Внимание к исследованиям Циолковского бесспорно. Ученые интересовались его произведениями о ракетах, межпланетных сообщениях, аэродинамике. Попала в их поле зрения и брошюра «Сопротивление воздуха и скорый поезд».
Любопытна история этой брошюры. В 1926 году Циолковский предложил стартовое устройство, разделив работу взлета между двумя ракетами: космическая ракета должна быть поставлена на другую, «земную». Но... разгону «земной» ракеты (первой ступени, как сказали бы мы сегодня) мешает трение, «...Я знаю способы сводить трение почти к нулю, но об этом поговорим в другой книге...» – записал тогда ученый.
Этой другой книгой стало «Сопротивление воздуха и скорый поезд». За конкретным описанием необычного поезда возникла картина принципиально нового вида транспорта.
«Трение поезда, – писал Константин Эдуардович, – почти уничтожается избытком давления воздуха между полом вагона и плотно прилегающим к нему железнодорожным полотном. Необходима работа для накачивания воздуха, который непрерывно утекает по краям щели между вагоном и путем. Она невелика, между тем как подъемная сила поезда может быть громадной... Не нужно, конечно, колес и смазки. Тяга поддерживается задним давлением вырывающегося из отверстия вагона воздуха...»
Итак, двигатель двойной реакции. Реактивная сила, действующая по вертикали, избавляет от колес, поднимая вагон в воздух. Реакция же струи, вырывающейся из заднего отверстия, движет его вперед. Скромная задача облегчения взлета космического корабля явно перерастала в открытие нового вида транспорта, не знающего, что такое плохая дорога. Циолковский деловито отмечает, что его поезд сумеет «перескакивать через все реки, пропасти и горы любых размеров. Не нужно будет мостов, тоннелей, больших земляных и горных работ».
Перспективы донельзя заманчивы. Отсюда и желание проверить идею опытом. По заказу Циолковского (об этом рассказал А. Л. Чижевский) в железнодорожных мастерских Калуги изготовили небольшую модель воздушно-реактивного вагона. Увы, слабая компрессия помешала осуществить эксперимент.
Неужто неудачный опыт способен зачеркнуть большую мысль? Нет. Циолковский пишет статью о бесколесных вездеходах. Чижевский везет ее в Москву, в редакцию одного из научных журналов. Редакция журнала оказалась осторожной. И когда несколькими днями спустя редактор пригласил к себе Чижевского, его встретила группа оппонентов. С жаром доказывали они: не удастся обеспечить нужную компрессию, не найдется дорог, способных выдержать напор воздуха новых вездеходов. Но идея Циолковского все же получила развитие. В том же 1927 году, когда была опубликована брошюра «Сопротивление воздуха и скорый поезд», профессор В. И. Левков начал исследования различных схем вездеходов на воздушной подушке. В 1935 году он построил первый аппарат, испытанный над пашней, песком, снегом. С того же времени начали строиться опытные катера и аэросани на воздушной подушке.
Опыты Левкова были поставлены на широкую ногу. И (это выглядит символично) его первые летающие катера испытывались на Плещеевом озере, где некогда Петр I закладывал русский флот.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78
Высокая температура принесла авиационным конструкторам множество острых проблем, без разрешения которых главная цель жизни Циолковского – овладение космосом – так и осталась бы красивой, но, увы, бесплодной мечтой.
На самолетах появились холодильные установки (о необходимости охлаждать летательные аппараты предупреждал своих читателей Циолковский). Аэродинамики и гидродинамики углубились в анализ явлений, протекающих в пограничном слое. И как не вспомнить письмо из Берлина с оценкой аэродинамических размышлений Циолковского: «Эти исследования здесь еще малоизвестны, особенно трение воздуха как функции пограничного слоя...»
О борьбе с аэродинамическим нагревом можно было бы рассказать бездну интересного, поражающего воображение. Летательные аппараты защищает многослойная керамическая облицовка – броня, которая сгорает, не пропуская внутрь грозное тепло. Или потеющая обшивка – пористый материал, через который выдавливается легко испаряющаяся жидкость. За счет ее испарения тепло рассеивается. Увы, многого не расскажешь – слишком далеко пришлось бы уйти от основной темы. Однако есть проблемы, не упомянуть о которых просто невозможно. Среди них диссоциация и ионизация воздуха.
Явления, сопутствующие гиперзвуковым скоростям, как принято называть скорости, в 5-6 раз превышающие звуковые, заставляют вторгнуться в дебри физики и химии. Чтобы не заблудиться в этих дебрях, поверим специалистам, которые предлагают представить атомы молекул газов, составляющих воздух, как бы связанными между собой пружинами. Чем больше скорость, тем чаще соударяются друг с другом молекулы, и ,наконец, межатомная «пружина» не выдерживает; она рвется. Разрушение молекул, неизбежно сопутствующее большим скоростям полета, называют диссоциацией. Разрыв молекул потребляет огромное количество энергии, и рост температур замедляется.
Шутка ли, расколоть за счет скорости полета молекулу на атомы. Однако этим дело не кончается. Вслед за диссоциацией воздуха начинается его ионизация. Летательный аппарат мчится еще быстрее, и процесс заходит еще глубже. При очень больших скоростях полета электроны отрываются от атомов. И атом, потерявший электрон, и атом, подхвативший его, и свободный электрон – все они несут электрические заряды. Их называют ионами. Отсюда и название процесса – ионизация воздуха.
При чрезвычайно больших температурах электроны оторвутся от всех ионов. Ионы превратятся в голые ядра. Незаметно для самих себя мы подошли к важному понятию современной физики – понятию плазмы.
Справедливости ради заметим, что при нынешних скоростях полета до плазмы дело не доходит. Процесс ограничивается лишь возникновением ионизированного воздуха. Однако этот воздух становится проводником электрического тока. А это значит, что на него можно воздействовать электрическими и магнитными полями. Отсюда возникновение новой науки – магнитоаэродинамики. Выросшая на стыке аэродинамики и атомной физики, она сулит подлинные чудеса.
В самом деле, разве не чудо, что ударная волна, десяток лет назад злейший враг летчиков и конструкторов, преодолевших звуковой барьер, может стать его союзником? А ведь человеческая мысль стремится превратить воздух в щит, побеждающий огонь.
Чтобы решить эту задачу, нужно отодвинуть ударную волну от ракетоплана. Легко сказать – отодвинуть! Попробуйте ковать металл без соприкосновения с молотом. Пожалуй, задача, стоящая перед аэродинамиками, ничуть не легче. И все же она разрешима.
Стремясь овладеть термоядерной энергией, физики придумали «магнитные бутылки» – незримые сосуды для хранения плазмы. Сильные магнитные поля способны удержать плазму не хуже, чем стенки стакана воду. А что, если разместить ракетоплан внутри магнитной бутылки? Снабдить машину магнитом, способным отодвинуть ионизированный слой раскаленного воздуха? Кто знает, быть может, именно так, прикрытые щитом, преграждающим дорогу огню, ворвутся через десятки лет земные космические корабли в атмосферу чужих планет...
25. Еще одно великолепное открытие
Внимание к исследованиям Циолковского бесспорно. Ученые интересовались его произведениями о ракетах, межпланетных сообщениях, аэродинамике. Попала в их поле зрения и брошюра «Сопротивление воздуха и скорый поезд».
Любопытна история этой брошюры. В 1926 году Циолковский предложил стартовое устройство, разделив работу взлета между двумя ракетами: космическая ракета должна быть поставлена на другую, «земную». Но... разгону «земной» ракеты (первой ступени, как сказали бы мы сегодня) мешает трение, «...Я знаю способы сводить трение почти к нулю, но об этом поговорим в другой книге...» – записал тогда ученый.
Этой другой книгой стало «Сопротивление воздуха и скорый поезд». За конкретным описанием необычного поезда возникла картина принципиально нового вида транспорта.
«Трение поезда, – писал Константин Эдуардович, – почти уничтожается избытком давления воздуха между полом вагона и плотно прилегающим к нему железнодорожным полотном. Необходима работа для накачивания воздуха, который непрерывно утекает по краям щели между вагоном и путем. Она невелика, между тем как подъемная сила поезда может быть громадной... Не нужно, конечно, колес и смазки. Тяга поддерживается задним давлением вырывающегося из отверстия вагона воздуха...»
Итак, двигатель двойной реакции. Реактивная сила, действующая по вертикали, избавляет от колес, поднимая вагон в воздух. Реакция же струи, вырывающейся из заднего отверстия, движет его вперед. Скромная задача облегчения взлета космического корабля явно перерастала в открытие нового вида транспорта, не знающего, что такое плохая дорога. Циолковский деловито отмечает, что его поезд сумеет «перескакивать через все реки, пропасти и горы любых размеров. Не нужно будет мостов, тоннелей, больших земляных и горных работ».
Перспективы донельзя заманчивы. Отсюда и желание проверить идею опытом. По заказу Циолковского (об этом рассказал А. Л. Чижевский) в железнодорожных мастерских Калуги изготовили небольшую модель воздушно-реактивного вагона. Увы, слабая компрессия помешала осуществить эксперимент.
Неужто неудачный опыт способен зачеркнуть большую мысль? Нет. Циолковский пишет статью о бесколесных вездеходах. Чижевский везет ее в Москву, в редакцию одного из научных журналов. Редакция журнала оказалась осторожной. И когда несколькими днями спустя редактор пригласил к себе Чижевского, его встретила группа оппонентов. С жаром доказывали они: не удастся обеспечить нужную компрессию, не найдется дорог, способных выдержать напор воздуха новых вездеходов. Но идея Циолковского все же получила развитие. В том же 1927 году, когда была опубликована брошюра «Сопротивление воздуха и скорый поезд», профессор В. И. Левков начал исследования различных схем вездеходов на воздушной подушке. В 1935 году он построил первый аппарат, испытанный над пашней, песком, снегом. С того же времени начали строиться опытные катера и аэросани на воздушной подушке.
Опыты Левкова были поставлены на широкую ногу. И (это выглядит символично) его первые летающие катера испытывались на Плещеевом озере, где некогда Петр I закладывал русский флот.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78