Карл Гильзин - Воздушно-реактивные двигатели

Однако следует оговориться, что кривые, показанные на рис. 72, построены для того случая, когда каждому значению скорости полета соответствует своя, наивыгоднейшая конструкция прямоточного воздушно-реактивного двигателя. Если допустим, что один и тот же двигатель совершает полет во всем диапазоне скоростей, то при скоростях, отличных от расчетной для данного двигателя, его характеристики будут ухудшаться. Это становится очевидным хотя бы из рассмотрения рис. 73, на котором показано, как изменяются условия работы диффузора сверхзвукового прямоточного двигателя при изменении скорости полета. На расчетном режиме, т. е. при полете с определенной расчетной скоростью, косой скачок на входе в двигатель располагается так, как показано на среднем рисунке. Если скорость полета уменьшается, то угол скачка увеличивается, вследствие чего в двигатель начинает поступать меньше воздуха, часть его будет как бы «выплескиваться». Конечно, тяга двигателя из-за этого, а также и из-за увеличения потерь при сжатии уменьшится. Если же скорость полета увеличится по сравнению с расчетной, то угол скачка уменьшится и он переместится внутрь диффузора. Такой режим также приведет к уменьшению тяги из-за увеличения потерь при сжатии воздуха.

Рис. 73. При изменении скорости полета условия работы сверхзвукового диффузора изменяются. В центре — расположение скачка при расчетной скорости полета; слева — расположение скачка при скорости полета меньше расчетной; справа — расположение скачка при скорости полета больше расчетной

Для того чтобы характеристики прямоточного двигателя были наилучшими при всех возможных скоростях полета, необходимо осуществить регулирование двигателя, т. е. изменение его геометрических параметров в зависимости от скорости полета. Задача такого регулирования представляет собой одну из сложнейших проблем создания совершенного прямоточного воздушно-реактивного двигателя, так как скорость полета самолета с этим двигателем может меняться от сотен до тысяч километров в час, высота — от уровня моря до 20—30 км, мощность двигателя — от сотен до сотен тысяч лошадиных сил, расход топлива — от десятых долей килограмма до десятков килограммов в секунду, давление в двигателе — от десятых долей атмосферы до десятков атмосфер и т. д. Трудности регулирования очевидны, но они преодолимы, и нет сомнения в том, что и эта проблема будет решена.

Характеристики прямоточных воздушно-реактивных двигателей позволяют с уверенностью предвидеть разностороннее их применение уже в недалеком будущем в сверхзвуковой авиации и реактивной артиллерии. Уже имеются летательные аппараты с прямоточным воздушно-реактивным двигателем, развивающим скорость полета около 2500 км/час.

Так как даже на экваторе окружная скорость Земли при ее вращении вокруг оси составляет примерно 1670 км/час, то, следовательно, прямоточный двигатель позволяет уже сейчас опередить движение Земли вокруг ее оси и как бы «остановить солнце» или перенестись «во вчерашний день».

С помощью прямоточного двигателя возможны скорости полета до 4000—5000 км/час на высотах до 30—40 км. Это, очевидно, наивысшие возможные достижения для воздушно-реактивных двигателей, т. е. двигателей, использующих для своей работы атмосферный воздух.

Только для ракетных двигателей практически нет границ в отношении увеличения высоты и скорости полета, вплоть до полета к далеким планетам, удаленным от нас на миллионы километров. Впрочем, даже и в решении этой проблемы межпланетных сообщений воздушно-реактивные двигатели могут найти себе применение. В частности, они могут оказаться выгоднее ракетных для установки на первых ступенях многоступенчатого космического корабля.

Таковы перспективы развития воздушно-реактивных двигателей. Нет сомнений, что в будущем воздушно-реактивные двигатели помогут человеку одержать новые победы в его борьбе за покорение природы.

1. Иноземцев Н. В., Россия — родина реактивных двигателей, изд. «Знание», 1952.

2. Гильзин К. А., От ракеты до космического корабля, Оборонгиз, 1954.

3. Ляпунов Б. В., Рассказы о ракетах, Госэнергоиздат, 1955.

4. Смуров Г. С., Полет быстрее звука, изд. «Правда», 1950.

5. Космодемьянский А. А., Знаменитый деятель науки К. Э. Циолковский, Военное издательство, 1954.

6. Баев Л. К., Меркулов И. А., Самолет-ракета (реактивная авиация), Гостехиздат, 1953.

См., например, книгу К. А. Гильзина «От ракеты до космического корабля», Оборонгиз, 1954.

Расход топлива, приходящийся на одну лошадиную силу мощности, развиваемой двигателем, называется удельным расходом топлива.

В действительности скорость истечения воздуха будет даже меньше скорости входящего воздуха из-за сопротивления, которое воздух преодолевает, протекая внутри двигателя. Поэтому двигатель не только не будет развивать тяги, но его тяга будет «отрицательной», она будет направлена против полета. Но мы этими потерями внутри двигателя пренебрежем, рассматривая упрощенную схему явлений.