Вывод один: чтобы летать со сверхзвуковыми скоростями, нужны специальные меры для борьбы с нагревом. Но какие?
ЛЕТАЮЩИЙ ХОЛОДИЛЬНИК
Как защитить себя от холода, знает каждый. Надо натопить лечь, если холодно дома, а выходя на улицу, надеть шубу. Избавиться от жары можно сходным способом: или «делая холод», или спрятаться от нее, надев специальную «шубу».
Дома мы «делаем холод» в холодильнике. Может быть, поставить на самолет подобный холодильник? Холодильник, правда, займет всю площадь самолета. Ведь холода потребуется много.
А самое главное, что холодильник не будет работать. Ему некуда будет отводить тепло. Вы спросите, какое тепло? Попробуйте рукой заднюю стенку холодильника, и вы убедитесь, что она горячая. Это холодильный агрегат отдает воздуху комнаты калории, «вынутые» из холодильной камеры нашего агрегата. А ведь самолет, летящий со сверхзвуковой скоростью, окружен горячим воздухом, который «не примет» тепла, откачиваемого из самолета.
Есть другой способ «делать холод».
У кочевников-арабов есть «волшебные» кувшины, в которых вода в самую сильную жару остается холодной. Вода свободно проникает в поры глиняной стенки, и кувшин все время «потеет». Кувшины эти не облицованы глазурью. Капельки влаги, испаряясь со стенок кувшина, уносят с собой тепло. Именно таким способом некоторые ученые решили охлаждать самолет, продавливая охлаждающую жидкость через множество микроскопических пор в обшивке самолета.
Но сложное устройство обшивки и отсутствие сегодня вполне приемлемых здесь пористых материалов не позволяют применять метод «выпотевания». Гораздо проще циркуляционное охлаждение. Однако и эта система не совершенна. Кончилась охлаждающая жидкость, система перестает работать.
Конструкторы задумались. А что, если увеличить запас холода, заливать систему перед взлетом водой, охлажденной до +1 °C, или водо-спиртовой смесью при температуре —20 °C?
Можно поместить в бак циркуляционной системы лед, замороженный до —70 °C. Летчик включил систему охлаждения.
Веда потекла под обшивкой, нагрелась, попала в бак со льдом, отдала ему часть тепла и вновь побежала под обшивку. И так продолжается, пока не растает весь лед. После этого система размыкается и работает, выбрасывая воду наружу. Чем детальнее изучали исследователи различные системы охлаждения, тем яснее становилось, что все эти системы решают проблему «теплового барьера» только частично. Время работы их — считанные минуты. Весит же система охлаждения, например сверхзвукового истребителя, 1–2 т! И это в авиации, где конструкторы на протяжении всей ее истории стремились сделать самолет предельно легким!
МОЖЕТ БЫТЬ, «ШУБА» ЛУЧШЕ?
Инoe дело тепловая изоляция. Никаких механизмов, перегоняющих воду, почти нормальный вес и время работы измеряется уже десятками минут. «Шуба» самолета должна иметь два слоя. Снаружи прочная и жаростойкая обшивка, а за ней теплоизоляция — стеклянное, асбестовое волокно или пенопласт.
Наружная обшивка отдается на «растерзание» высоким температурам. Однако «растерзать» ее не так-то просто. Хотя нагрев тела, летящего, например, со скоростью 5 400 км/час, достигает 950 °C, особые сорта стали могут выдержать температуру до 1 000—1 200 °C, металлокерамика — до 1 400—1 600 °C, а карбиды бора и титана — даже до 2 000 °C.
Защитить внутренние части самолета от раскаленной обшивки может стеклянное, асбестовое или кремниевое волокно. При скорости 1 600 км/час самолет прогреется до +80 °C всего за 3 мин., а с теплоизоляцией только за час. Нос сверхскоростного самолета, очевидно, будет представлять собой длинный, тонкий шпиль. Далеко выброшенный вперед, он будет принимать на себя основной термический удар.
Для сверхвысоких скоростей большие перспективы открывает сочетание теплоизоляции с охлаждением особо нагревающихся частей — передних кромок крыльев, оперения и носа. Однако самый верный способ избежать нагрева — летать на больших высотах, в разреженном воздухе. При полете со скоростью 5 000 км/час на высоте 6 000 м самолет нагревается до 700 °C за 1,5 мин., а летя с такой же скоростью на высоте 37 000 м — лишь до 300 °C и только за 30 мин.
И все же хотя трассы сверхскоростных самолетов будущего пройдут через верхние слои стратосферы, без тепловой защиты не обойтись: в начале и конце полета придется пронизывать плотные слои воздуха. Ученые исследовали пока только опушку термической чащи. А впереди встает уже новое препятствие. Возможность плавного повышения сверхзвуковой скорости не безгранична, утверждают ученые. При скоростях выше 6 000 км/час из-за резких скачков давления начнется местное сжижение (!!) воздуха.
Видные ученые расходятся в оценке нового барьера и его границ. Но несомненно одно: упорные и кропотливые исследования позволят разгадать тайны и этого барьера и преодолеть его.
* * *
Два "РПД" все-же похищены…
(См. стр. 38)
* * *
СТЕКЛЯННЫЙ АВТОМОБИЛЬ
Иной раз стеклянный стакан только нечаянно локтем опрокинешь на блюдце, и он разбивается. Кажется, даже мысли нельзя допустить, чтобы сделать из стекла кузов автомобиля. На на Московском автозаводе имени Лихачева построили именно такой автомобиль. Блестящий обтекаемый кузов нового автомобиля сделали из мягкого в прочного, как тонкий шелк, стеклянного волокна. Деревянную модель кузова покрыли толстым слоем этого волокна и пропитали его искусственной смолой. Вначале получился некрасивый и липкий войлок. Но затем его поместили в печь, где при постепенном нагреве в вакууме стеклянный войлок уплотнился, и смола, склеившая его волокна, затвердела. Получился очень прочный и легкий материал — «стеклопластик». Поверхность его выровняли, покрыли светлой автомобильной краской. И по внешнему виду его стало невозможно отличить от стального. Но он легче, прочнее и никогда не проржавеет даже в самом сыром гараже.
СОГЛАСЕН ЛИ ТЫ С ТЕМ, ЧТО…
…поршень паровоза движется относительно рельсов только в ту сторону, куда движется сам паровоз?
…вариометром называется деталь паровой турбины?
…тяжелоатлет, выжимающий штангу в Тбилиси, затрачивает больше энергии, чем мурманский спортсмен, поднимающий такую же штангу на ту же высоту?
…влажный воздух плотнее, чем сухой, и, следовательно, при приближении дождя атмосферное давление увеличивается?
…в глубокой шахте любой груз вследствие того, что он находится на меньшем расстоянии от центра Земли, весит больше, чем на поверхности?
…ракета движется, отталкиваясь от воздуха выбрасываемой ею струей газа?
Путешествие по станку
А. Гурвич, заместитель главного конструктора станкостроительного завода имени Орджоникидзе
Обрабатывая на обычном токарном станке даже самую незамысловатую деталь — ступенчатый валик, — токарь многократно останавливает станок, производя замеры, устанавливая резец на нужном расстоянии от центра детали (два верхних рис. на стр. 39). На это непроизводительно уходит много времени.
Если деталей требуется много, целесообразно их изготовлять на копировальном станке. Работает он так.
Точно по чертежу воспроизводят на стальной планке профиль обрабатываемой детали со всеми уступами и переходами от одного диаметра к другому. Затем эту планку, которая называется копиром или шаблоном, закрепляют неподвижно на станке. Супорт копировального станка двигается так. что как бы «следит» за всеми изменениями в конфигурации копира и в нужный момент меняет направление и скорость своего движения. Таким образом, профиль обрабатываемой детали получается в точности такой же, как профиль копира (третий рис. сверху).