в процессе проектирования и постройки и объясняется резкое увеличение его скорости. Скорость набиралась по каплям: ее получили на правильном сочетании крыла с фюзеляжем, на убирающихся шасси, на радиаторах охлаждения, на множестве вещей, которые останавливали на себе внимание коллектива практиков и теоретиков дела.
А. А. Архангельский и А. Н. Туполев.
Когда впервые появились двухмоторные самолеты с нижним расположением крыла, остро стал вопрос о наивыгоднейшем сочетании крыла с фюзеляжем и моторной гондолой. Правильное, с точки зрения аэродинамики самолета, сочетание этих элементов увеличивает подъемную силу самолета на больших углах атаки и уменьшает лобовое сопротивление на малых углах.
Исследование этого вопроса и было проведено в аэродинамических трубах.
Большая работа была проведена и по устойчивости нового самолета. Переход к большим нагрузкам на квадратный метр площади крыла создал ряд конструктивных трудностей. Меры к устранению их можно было найти также, только произведя ряд опытов в аэродинамической трубе.
Наконец, был применен профиль крыла с лучшими, чем раньше, аэродинамическими характеристиками.
Самолет «СБ».
«СБ» вышел на лётные испытания осенью 1935 года в двух вариантах. На гражданском варианте самолета в 1936 году М. М. Громов установил рекорд скоростного перелета Москва — Ленинград — Москва, проделанного со средней скоростью в 360 километров в час.
В этом же году летом бригада А. А. Архангельского пришла на серийный завод для внедрения в производство «СБ», ставшего вскоре одним из основных бомбардировщиков наших Военно-воздушных сил. Впервые при освоении этого объекта серийное самолетостроение перешло на поточный способ производства.
Разрешение проблемы скорости при создании «СБ» было одним из самых значительных достижений, которым в полной мере и воспользовалось наше самолетостроение.
Из теоретических работ, сделанных в связи с постройкой самолетов «РД» и «СБ», особенно интересными и значительными представляются работы по вибрациям самолета.
Для получения наибольшей дальности, как уже говорилось, необходимо делать у самолета крылья возможно большего удлинения. До «РД» самолетов с такими необычайно узкими и длинными крыльями не существовало.
Но в мировой литературе по самолетостроению имелись отдельные указания на то, что при больших удлинениях в полете у крыльев возникают вибрации, причем колебания крыла нарастают настолько быстро и с такой силой, что крыло разрушается. Разрушается самолет так неожиданно, что наблюдателям с земли кажется, будто самолет взорвался в воздухе.
Такого типа нарастающие вибрации крыла получили название «флаттер».
Флаттер, как выяснилось затем, возникает в том случае, если скорость полета превысит некоторую определенную для данной конструкции величину, так называемую «критическую скорость».
Строители самолета «РД», естественно, опасались, что вследствие большого удлинения крыла критическая скорость «РД» будет очень небольшой — может быть, даже меньшей, чем его нормальная максимальная скорость. Если бы это было так, то каким образом можно ее увеличить до такой степени, чтобы данный самолет никогда не мог ее достигнуть?
Для решения поставленной задачи и была создана в экспериментально-аэродинамическом отделе ЦАГИ специальная группа флаттера.
Положение было трудным. Метода расчета, позволяющего определить критическую скорость, не существовало. Способа определить ее опытным путем также не знали. Не был даже установлен закон подобия для моделирования этого явления.
Никто не знал, в какой именно зависимости от свойств самолета находится критическая скорость, без чего трудно придумать средства для ее увеличения. Более того, даже понятий «флаттер» и «критическая скорость» в то время не существовало: считалось, что между флаттером и другими типами вибраций, происходящих от иных причин, а стало быть, и по-разному устраняемых, нет никакого различия.
К решению очень трудной задачи могли вести два пути. Можно было опытным путем исследовать только частный случай — крыло «РД» — и указать для него меры к предотвращению флаттера. Но возможно было подойти к решению задачи, проникнув сначала в физическую природу явления, создав общую теорию флаттера и на основании ее расчетный метод, годный для любого частного случая.
Самолет «Ар-2», конструкции А. А. Архангельского.
М. В. Келдыш и его сотрудники не были бы русскими аэродинамиками школы Жуковского, если бы они пошли первым путем. Нет, они предпочли более трудный путь — путь создания общей теории, чтобы раз навсегда решить проблему флаттера, которая, очевидно, должна была при возрастающих скоростях становиться все более и более острой для всех новых машин.
Так оно и оказалось в действительности.
Уже в процессе работы над проблемой выяснилось, что критические скорости крыльев тогдашних самолетов не очень велики, и в ближайшем будущем самолетостроению предстояло столкнуться с проблемой флаттера не только для крыльев с большим удлинением, но и вообще для любого крыла.
Между тем авиаконструкторы вопросом вибраций на самолете мало интересовались. Е. П. Гроссман вспоминает, что когда однажды он стал убеждать одного из крупных работников конструкторского бюро в необходимости произвести расчет на флаттер крыла самолета, проектированием которого бюро занималось, тот ответил:
— Я что-то не верю, что явление флаттера существует в природе. Может быть, теоретически оно и возможно, но ведь теория дает только приблизительную картину действительности. Во всяком случае, мы флаттера никогда еще не наблюдали!
Некоторые самолетостроители в то время считали, что «флаттер выдуман в ЦАГИ», и не думали, что могут столкнуться с этим указываемым теоретической наукой явлением.
Но прошло совсем немного времени, как действительность на жестоком опыте подтвердила теорию. В 1934–1935 годах несколько опытных самолетов погибло от возникновения флаттера. Объясняется это тем, что как раз в эти годы вышли на лётные испытания новые машины, скорость которых значительно превосходила скорость прежних самолетов. В частности, потерпел аварию от флаттера опытный самолет «СБ», хотя он был по своим лётным и боевым качествам одной из лучших в мире машин.
Отказаться от «СБ» из-за этой аварии никто, разумеется, не думал. Группе флаттера предложено было немедленно засесть за изучение «СБ» и указать мероприятия, которые устранили бы раз навсегда возможность флаттера на этой машине.
При расследовании аварии выяснилось, что флаттер у «СБ» вызывался элероном. Но созданная группой теория в это время еще не охватывала этого специального вида флаттера. Тогда группа решила, ведя расчет «СБ» на флаттере, одновременно разработать и теорию этого явления.
Задача была решена за пять суток. Правда, в течение этих пяти суток руководитель группы М. В. Келдыш и основной ее работник Е. П. Гроссман не выходили из лаборатории. Но к сроку, данному правительством, расчет был закончен и мероприятия для предотвращения флаттера на «СБ» были разработаны и указаны.
Когда все рекомендации теоретиков были осуществлены, опасность флаттера для «СБ» действительно исчезла, и машина пошла в серийное производство.
Явление флаттера настолько изучено в настоящее время, что оно уже практически не составляет никакого бедствия.
Глава шестаяСердце самолета
Первый авиационный мотор — паровой двигатель А. Ф. Можайского — был построен, как и самолет, в нашей стране. Авиационный двигатель Можайского представлял собой очень интересную конструкцию; главное же, он был наилегчайшим двигателем того времени, что для авиационного двигателя остается и по сию пору основным достоинством.
С появлением бензинового мотора и первых русских самолетов в нашей стране сделано было очень много и очень удачных попыток сконструировать специальный авиационный мотор. Известны конструкции О. С. Костовича, В. В. Татаринова, С. В. Гризодубова, А. Г. Уфимцева.
Характерной чертой всех этих конструкций является стремление конструкторов к принципиально новой схеме двигателя.
Таков в особенности биротативный двигатель Анатолия Георгиевича Уфимцева, замечательного конструктора и изобретателя. В его двигателе четыре цилиндра были расположены крестообразно вокруг коленчатого вала и при работе мотора вращались вокруг этого вала. Вал мог оставаться неподвижным или тоже вращаться, но в обратную сторону. В этом случае мотор мог вращать два винта, вращающиеся в разных направлениях. Это был очень легкий двигатель, и если бы Уфимцев нашел поддержку в царской России, то, вероятно, он довел бы свое дело до конца и русская авиация давно уже имела бы столь нужный ей надежный отечественный мотор.
Но такой поддержки Уфимцев, как и другие конструкторы, не получил, и работа по созданию отечественных авиационных двигателей развернулась только после Великой Октябрьской социалистической революции, в годы первых пятилеток.
Большие заслуги в этом деле имеет Владимир Яковлевич Климов, не только как конструктор, но и как организатор. Ему, с первых же шагов своей деятельности столкнувшемуся с нравами и порядками, царящими в иностранных фирмах, вопросы создания отечественных, советских моторов были особенно близки.
Инженер по призванию, Владимир Яковлевич Климов родился в Москве 11 июля 1892 года.
Его отец, полуграмотный крестьянин, пришел в Москву на заработки восьмилетним мальчишкой; стойко вынеся все невзгоды ученичества, он стал штукатуром, потом десятником и наконец подрядчиком.
Придерживаясь ветхих правил домостроя в семейном быту, он учил детей искать иного пути к счастью, чем тот, который он проходил сам. Он отдавал своих сыновей и дочерей в разные школы, но преимущественно в такие, откуда можно было прямо пойти на работу с готовой квалификацией.