Уильям Бриджмэн - Один в бескрайнем небе

• Название: Один в бескрайнем небе
• Автор: Уильям Бриджмэн
• Издательство: Воениздат
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 1959

В своей книге американский летчик-испытатель У. Бриджмэн в художественной форме описывает испытательные полеты на специально созданном для исследования высоких скоростей самолете «Скайрокет». Приоткрывая завесу над строго засекреченной областью испытания современных экспериментальных самолетов в США, У. Бриджмэн подробно рассказывает обо всех этапах испытания самолета «Скайрокет» и о многочисленных рискованных положениях, в которые он попадал в процессе этой работы. Книга написана живо, увлекательно. Ее с большим интересом прочтут все любители авиации, а для авиационных специалистов она может представить и практический интерес.

---

Свободным строем грациозный белый экспериментальный самолет и его тупоносый хранитель одновременно касаются земли.

Глава XIV

В программе испытаний «Скайрокета» одной из важнейших фаз было определение границ бафтинга. Аэродинамикам предстояло нанести их на график. Было две границы бафтинга: одна — в дозвуковой области, другая — в сверхзвуковой. Между этими границами находились явления, которые нужно было исследовать.

Мой предшественник Джин Мей установил, что в горизонтальном полете при перегрузке, равной единице, то есть когда подъемная сила самолета равна его весу, на скорости, соответствующей числу М = 0,9, появляется незначительный бафтинг. Эта величина и стала первой точкой на графике. Готовясь осенью к первому полету на ЖРД, я как-то выпустил из виду, что тряска на «Скайрокете» возникает при М = 0,9. Кратковременная тряска во время этого первого полета была для меня неожиданной и доставила мне неприятности. Правда, она исчезла так же быстро, как и появилась. Зато и причину ее появления я не успел установить и одну за другой перебрал десятки самых невероятных причин, которые, как мне казалось, могли вызвать это явление. Только после полета я узнал, что при числе М = 0,9 «Скайрокет» всегда попадал в режим бафтинга. Но когда скорость полета достигала звуковой, бафтинг исчезал. В то время как обычный серийный самолет при такой скорости мог бы разрушиться в воздухе, «Скайрокет» вел себя совершенно нормально — он был специально сконструирован для такой скорости и выдерживал ее почти без протестов. Если не принимать во внимание «валежку»[20] на левое крыло и увеличение лобового сопротивления, самолет легко преодолевал звуковой барьер.

Я должен был установить, при какой перегрузке самолет начинает подвергаться бафтингу. Чем больше перегрузка в дозвуковой области, тем скорей наступает бафтинг. В результате моей работы был вычерчен четкий график. Кривая вела от М = 0,9 при однократной перегрузке до М = 0,6 при четырехкратной перегрузке. Так было получено графическое изображение области бафтинга в зоне дозвуковых скоростей.

Джин Мей после нескольких полетов со сверхзвуковой скоростью доказал, что при прохождении околозвуковой области с определенной перегрузкой самолет подвергается бафтингу. Это явление продолжалось по мере увеличения скорости до тех пор, пока самолет не попадал в сверхзвуковую область, где он как бы укрывался от бафтинга в ничейной зоне. Моя задача состояла в том, чтобы с помощью «Скайрокета» точно определить границы этой ничейной зоны и нанести их на график петлей, как говорят аэродинамики.

Полеты Джина Мея уже позволили нанести две — три точки по обе стороны большой петли. На мою долю выпала задача определить положение промежуточных точек и тем самым проверить теории аэродинамиков, основанные на опытах в аэродинамической трубе. За последние два месяца данные испытаний в аэродинамической трубе довольно близко подходили к данным, добытым нами во время полетов в дозвуковой области.

Теперь мне предстояло заглянуть в сверхзвуковую область. В январе 1950 года инженеры разработали задание, выполняя которое я должен был в горизонтальном полете при однократной перегрузке преодолеть М = 1. Этот полет дал бы возможность нанести начальную точку кривой, обозначающей границы бафтинга в сверхзвуковой области, где петля сужается. Предполагалось, что по мере увеличения перегрузки петля будет расширяться.

Если бы мне предложили совершить такой полет год назад, на заводском аэродроме Эль-Сегундо, где я испытывал штурмовик AD на максимальной скорости около шестисот пятидесяти километров в час, я бы встревожился. Но полгода усердных занятий, постоянные беседы с Джином Меем, который был одним из немногих в мире, летавших на скоростях выше М = 1, и, наконец, самостоятельные полеты на «Скайрокете» — все пробудило во мне только острое любопытство. «Скайрокет» уже не один раз проникал в сверхзвуковую область вполне благополучно, и у меня не было основания сомневаться, что и теперь все обойдется без неприятностей. Я знал, чего можно ожидать от «Скайрокета». Джин Мей уже проложил дорогу, и на ней осталось немного рытвин и ухабов.

Звуковой барьер, преодоление которого четыре года назад стоило жизни английскому летчику-испытателю Джеффри Де Хэвиленду (он потерпел катастрофу на самолете DH-108, когда достиг скорости звука или вплотную приблизился к ней), теперь был почти преодолен самолетами Х-1 и «Скайрокет». Конструкторы придали этим самолетам такую форму, которая позволяла легко проходить через стену сжимаемости воздуха. Как острый нос корабля, двигаясь вперед под водой, разрезает головную волну и заставляет ее расходиться под углом по обе стороны корабля, так и сверхзвуковой самолет при М = 1 толкает огромный скачок уплотнения, который тоже отклоняется назад, когда заостренный нос машины разрезает толщу сжатого воздуха. Мощный скачок уплотнения вызывает значительное возрастание сопротивления, и для преодоления нагрузок, действующих на самолет, требуется огромная тяга. С тех пор как Чак Игер взял звуковой барьер, главным препятствием осталось колоссально возрастающее лобовое сопротивление. Преимуществом «Скайрокета», сконструированного по тем же принципам, что и Х-1, было его стреловидное крыло. Поэтому он не испытывал сколько-нибудь значительных трудностей при полетах на скорости М = 1. Было выяснено, что самолет ведет себя ненормально в области околозвуковых скоростей. Многочисленные учебники по аэродинамике давали следующие простые объяснения трех этапов обтекания, основанные на испытаниях крыла дозвукового профиля в аэродинамической трубе.

При движении крыла в воздухе с дозвуковыми скоростями (ниже трех четвертей скорости звука, то есть менее 800 километров в час) местные скорости потока обтекания меньше скорости звука и относительно постоянны. Пограничный слой воздуха, омывающий крыло, не нарушается и не вызывает уменьшения подъемной силы.

При обтекании крыла с околозвуковой скоростью (число М в пределах от 0,75 до 1,0) местные скорости потока обтекания могут быть меньше и больше скорости звука. Движущиеся по поверхности крыла потоки, имеющие сверхзвуковую скорость, приводят к образованию на профиле скачков уплотнения. Эти скачки отрывают пограничный слой воздуха, омывающего профиль, и вызывают уменьшение подъемной силы, а тем самым — бафтинг.

Когда же крыло попадает в сверхзвуковое обтекание, развивающийся на профиле при околозвуковой скорости скачок уплотнения оказывается сзади крыла, словно спутная струя, а носок крыла настигает головной скачок уплотнения, который образуется впереди на околозвуковой скорости.

Вооруженный знанием всех этих теорий и летных характеристик «Скайрокета», я относился к полету на скорости М = 1 всего-навсего с любопытством. Я опасался только того, что мне не удастся достигнуть числа М = 1 и что тогда будут сведены на нет две недели труда тридцати человек. Я представляя себе сверхзвуковой полет попросту так: придется снова совершить утомительный подъем на девять тысяч метров и дотащить туда две тонны топлива, не совершив при этом ошибок, то есть не забыв, например, включить тумблер испытательной аппаратуры. Итак, это очередные полчаса, требующие крайней собранности и напряженного внимания. Когда я достигну девяти тысяч метров, за дело примется сам «Скайрокет», и мне останется только успешно преодолеть звуковой барьер, а затем в конце площадки ввести самолет в разворот для получения перегрузок.

Сопровождающим в этом полете полетит Игер — человек, который проделал все это первым. Капитан управлял самолетом не хуже всех тех летчиков, каких я когда-либо знал. Вот уже два месяца он сопровождал меня при полетах — с тех пор как Эверест взялся за испытания экспериментального самолета Х-1.

* * *

Мы на высоте 9000 метров. Начинаю заливку. Турбореактивный двигатель работает хорошо, давление в системе ЖРД держится устойчиво. От радиостанции на дне озера не отходит Джордж Мабри. Вот он начинает отсчет для включения камер ракетного двигателя. Произнеся цифру «десять», он командует: «Включите первую… включите вторую… включите третью… включите четвертую». Снова начинается скоростной полет. Как и в первый раз, меня поражает феноменальная скорость и огромная тяга двигателя. Не верится, что я один из немногих летчиков в мире, которым довелось совершать такие полеты. Стрелка маметра движется: 0,85, 0,9… Машину трясет. На скорости М = 0,95 тряска исчезает, но я так поглощен пилотированием самолета, что не замечаю, как стрелка маметра подкрадывается к единице. Как и предполагали, самолет сильно валится на левое крыло. Для устранения этого явления и выдерживания горизонтальной площадки, я изо всей силы отклоняю ручку вправо. Самолет преодолевает головной скачок уплотнения, скачут стрелки указателя скорости и высотомера. И вот я лечу быстрее звука! Но не время поздравлять себя с подвигом. Нужно делать разворот. И вдруг первая камера ракетного двигателя задыхается, глохнет и с хлопком перестает работать. За ней перестают работать и остальные три камеры. Хлоп-хлоп-хлоп — и на скорости М = 1,02 самолет словно натыкается на каменную стену. «Скайрокет» вздрагивает от резкого торможения, меня сильно бросает вперед, и только кожаные ремни, которыми я привязан к сиденью, спасают от удара о приборную доску. Все произошло так неожиданно, что только через несколько секунд я прихожу в себя. Дыхание восстанавливается, и я снова принимаюсь за управление самолетом. Быстро теряя скорость до М = 0,85, машина опять испытывает бафтинг при М = 0,9. Теперь уже не придется совершить разворот на сверхзвуковой скорости. Но такое стремительное замедление полета заставило с новой силой почувствовать уважение к «Скайрокету» — ведь он только что достиг сверхзвуковой скорости.