Винтажная статья из журнала «Техника молодежи» (номер за март 1960 года), которая, думаю, заинтересует читателей и коллег.
Всего несколько десятков лет тому назад мечта человека о ковре-самолете казалась еще далекой н несбыточной. Сегодня самый горячий приверженец чар «тысячи и одной ночи» предпочтет сверхбыстрый, комфортабельный «ТУ-104» чуду арабских сказок.
Растаяв в реальности чудес сегодняшнего дня, поэтическая легенда все же оставила у авиационных конструкторов и летчиков желание иметь такой «волшебный ковер», который бы сразу взмывал вверх и мог улететь с крыши дома или со двора.
Развитие автомобиля – самого массового наземного вида транспорта породило другую мечту, правда одетую не в пышные наряды восточных сказок. Почему автомобильное племя, размножившееся в мире почти до ста миллионов, должно быть навечно привязано к хорошим дорогам, не иметь возможности проходить напрямик по пескам, болотам, переноситься через реки, ходить по морю как по суше?
16 мая 1954 года только что закончивший институт инженер одного из московских заводов Геннадий Туркин сконструировал модель первого в мире «летающего» автомобиля. Небольшая машина, поднявшись на сантиметр от пола, заскользила по комнате, легко проходя над небольшими препятствиями. Устройство модели «ковра-самолета» Туркина было, как и все выдающиеся изобретения вообще, несложным. Два установленных лопастями книзу вентилятора нагнетали в две трубы воздух, который через ряд щелей (сопел) равномерно распределялся под днищем модели. Создавалась как бы «подушка» из слоя сжатого воздуха, которая не давала машине опуститься на пол. Этот слой Геннадий назвал «воздушной смазкой». В таком «подвешенном» состоянии достаточно было чуть-чуть толкнуть модель, как она легко и быстро начинала скользить над полом, преодолевая только сопротивление воздуха.
Для того чтобы модель могла передвигаться еще и горизонтально и, как считал ее автор, с огромной скоростью, на ней нужно было установить еще воздушный винт, примерно так, как это делается на аэросанях.
Зародилось это необычное изобретение при столь же необычных условиях. Студенту Московского института нефти имени И. М. Губкина Геннадию Туркину полагалось темой дипломной работы взять что-либо, непосредственно связанное с его будущей специальностью: цистерну для перевозки горючего либо усовершенствованное нефтехранилище. Вместо этого он представил проект… автомобиля без колес, могущего двигаться по дорогам и вовсе без дорог.
Вопреки ожиданиям смелая, оригинальная и грамотно обоснованная идея завоевала симпатии у руководства кафедры. «Из ряда вон выходящую» тему единодушно утвердили, а затем помогли построить модель. За первой моделью последовала вторая, более мощная, которую он с успехом продемонстрировал 25 мая 1955 года в физкультурном зале нефтяного института ученым, преподавателям, инженерам. К сожалению, те, кто должен быть или мог бы быть заинтересован в подобной машине, не смогли в то время увидеть перспектив ее практического применения.
И снова изобретатель строит уже совсем большую модель, которую можно было бы испытать на дороге, в поле, на воде. На модель был поставлен мотоциклетный двигатель. 19 сентября 1955 года модель, приподнявшись на 1 см в воздухе, легко перемещалась над поверхностью земли в любом направлении, без нагрузки и с нагрузкой.
В чем заключается основная идея машины Туркина?
Во-первых, не следует смешивать машины, движущейся на воздушной подушке, с самолетом. Для ее движения обязательно нужна какая-либо поверхность: земли, воды, твердого покрытия, хотя бы во время движения они между собой нигде и не соприкасались.
Принцип ее работы в корне отличается от принципа действия самолетов, взлетающих вертикально: вертолетов, автожиров, самолетов с поворачивающимися двигателями, а также реактивных летающих стендов или турболетов, в которых подъемная сила создается движущимся столбом воздуха.
Способ движения модели Туркина напоминает езду на больших, очень мягких и гибких шинах, в которых, однако, воздух чудесным образом удерживается без помощи резины. Воздушная подушка-шина движется непрерывно вперед вместе с автомашиной, а поскольку слой сжатого воздуха обладает высокой эластичностью, сцепление ее с поверхностью земли или воды весьма незначительно.
Над проблемой экипажа, скользящего на воздушной подушке, работали и за границей. В 1954 году английский конструктор Г. С. Кокерелль изготовил сначала малую, а затем и большую модель. И только в 1959 году им был построен и испытан в работе опытный образец машины, предназначенной для движения над поверхностью воды. Сходные по конструкции машины построены сейчас и в США (фирмы «Форд», «Кертисс-Райт» и др.), в Швейцарии, Канаде.
В модели фирмы «Форд» вся масса сжатого воздуха поступает сначала в центральную полость и уже затем вырывается через узкую щель, образующуюся между «юбкой» корпуса и поверхностью земли. Этот способ обладает большим недостатком: благодаря слишком малому зазору экипаж может скользить только над очень гладкой поверхностью.
Совсем иной характер имеет реактивное взаимодействие кольцевой струи воздуха с близко расположенной твердой плоской поверхностью. В этом случае ее действие значительно усиливается. Это хорошо известно авиационным инженерам. Например, мощность, необходимая для того, чтобы удержать вертолет на небольшом расстоянии от поверхности земли, составляет только одну четверть мощности, необходимой для того, чтобы удерживать его на высоте. При очень близком расположении таких сопел к твердой поверхности усиление получается не в три или четыре раза, как можно было бы предположить, а в сотни раз.
Этот совершенно неожиданный эффект объясняется тем, что движущийся вниз цилиндрический столб воздухе создает внутри себя давление, которое значительно выше атмосферного, то есть кольцевая струя воздуха действует как стенка металлического цилиндра. Реактивное действие струи воздуха можно усилить еще больше, если ее исправить под некоторым углом внутрь такого цилиндра. Полученный эффект можно было бы сравнить с тем, если бы внутри кольцевого сопла расположить изогнутые турбинные лопатки. Теория сил, действующих в такого рода двигателях, лишь только создается, и надо полагать, что будут найдены еще более эффективные и экономичные пути решения задачи. Пока экспериментальная машина Кокерелля, неоднократно пересекавшая Английский канал, весит около 3,75 т и использует для своего движения 435-сильный авиационный мотор, развивая горизонтальную скорость около 60 км в час.
Таким образом, современный ковер-самолет за привилегию парить на высоте нескольких сантиметров над поверхностью суши или воды должен иметь двигатель, развивающий ориентировочно 100 л. с. на тонну веса. Но ведь обычная моторная лодка может развить такую же скорость с двигателем значительно меньшей мощности! Здесь, однако, следует учесть и два положительных обстоятельства: первое – воздушный вездеход может развивать скорость значительно большую, чем 60 км в час, не увеличивая мощности двигателя; просто конструкторы пока не рискуют делать это, опасаясь множества еще не изученных неожиданностей. Второе – по мере увеличения размеров машины эксплуатационные и экономические характеристики ее значительно улучшаются.
Подъемная сила зависит от площади подушки, в то время как объем воздуха, требуемый для ее создания, зависит от длины окружности машины, то есть объема воздушной подушки, а следовательно, и подъемная сила машины растет быстрее объема корпуса машины и оборудования в ней. В свою очередь, коэффициент полезного действия кольцевого сопла, используемого в качестве подъемного устройства, зависит от отношения диаметра воздушной подушки к ее высоте. Следовательно, чем тоньше (ниже) подушка и больше размеры машины, тем выше ее кпд.
Машина Кокерелля создает подушку толщиной около 40 см и диаметром 7 м 30 см, то есть отношением 16:1. Швейцарский конструктор Карл Вей-ланд рассчитал, что для машины диаметром в 1 тыс. мне подушкой толщиной 2,5 м, движущейся со скоростью 200 км/час, на каждую тонну веса будет вполне достаточно 1,4 л. с. мощности двигателя. Машине для океанского «плавания» со скоростью около 60 км/час потребуется несколько большая мощность – 2 л. с. на тонну веса.
Остается разобрать еще один очень важный вопрос: где невыгоднее и лучше всего использовать такую машину – своеобразный воздушный вездеход: на суше или на воде?
Для «езды» по хорошим дорогам толщина воздушной подушки может быть небольшой и требуемая мощность на тонну веса машины минимальной. При желании сделать машину проходимой по неровной местности нужно резко увеличить толщину подушки (в 10—20 раз), что неминуемо влечет за собой соответствующее увеличение мощности двигателей. Но и в этом случае «всепроходимость» машины будет чисто условной – она не сможет преодолевать относительно невысокие препятствия: насыпи, холмы,
канавы, ограды, не говоря уже о крутых склонах и лесах. Кроме того, движение по земле и даже по хорошим дорогам будет сопровождаться таким смерчем пыли и сора, что вряд ли скоро позволит принять такую машину в качестве одного из обычных видов наземного транспорта. Поэтому экспериментальные машины строятся в первую очередь для выяснения возможности их применения, в частности, для движения по специальным твердым полосам. Зато исключительно широкие перспективы открываются для применения этого изобретения в качестве средства морского транспорта. Ведь они обещают полностью снять проблему извечного врага судостроителей – сопротивления воды движению судна, которое лишь сравнительно недавно, и то в ограниченных пределах – для судна малого тоннажа, – удалось обойти при помощи водяных крыльев. В то время как увеличение скорости обычного судна хотя бы на несколько узлов в час требует в ряде случаев удвоения мощности машины, увеличение размеров и скорости «парящего» судна фактически уменьшает требуемую мощность двигателей.
Естественно возникает вопрос: а не образуется ли при работе двигателей огромная воронка в воде, в которую погрузится «с головой» наш ковер-самолет? Опыты показали, что это опасение не основательно. Довольно ощутимое углубление, образовавшееся в первые секунды работы двигателей, сразу же быстро начинает «мелеть» по мере увеличения скорости движения машины.
Наконец, еще загадка: как будет вести себя воздушный вездеход при волнении на воде? Опять-таки опыты показали, что наиболее опасны для него волны, длина которых равна длине машины.
В этом случае ее начнет сильно раскачивать.
Машина типа изобретенной Туркиным может найти и другое, несколько неожиданное применение. Известно, как бывает иногда трудно перевозить, переставлять с места на место или монтировать очень тяжелые и очень нежные машины, агрегаты, приборы в местах, где нельзя использовать мостовые краны или негде развернуться с катками, платформами, талями. В этом случае оборудование грузится на наш ковер-самолет и осторожно, с нежностью заботливой матери переносится буквально по воздуху к новому местоположению. Высказано даже предположение использовать это изобретение в качестве очень мягкой платформы для установки не ней огромных телескопов и других астрономических приборов. Нет сомнения, что число возможных применений этого детища преждевременно ушедшего от нас талантливого молодого изобретателя уже в ближайшее время увеличится многократно.
В несколько ином варианте идею летающего автомобиля разрабатывает Алексей Андреевич Смолин, конструктор Горьковского автозавода. Он стремится соединить в одной машине вездеходный автомобиль с вертолетом. Встретив на своем пути, допустим, водную преграду, водитель машины достает из специальных «карманов» на борту машины разборный винт, устанавливает его в течение нескольких минут на место, перелетает через реку, снимает и разбирает тем же порядком винт и продолжает путь дальше на колесах. По другому варианту (см. цветной рисунок ниже) автомобиль удерживается в воздухе на любой высоте воздушными «столбами», создаваемыми двумя трехлопастными винтами, по 2-2,5 м каждый, устанавливаемыми в корпусе или на крыше машины. Винты, приводимые в движение двумя автомобильными моторами, стремительно забирают воздух через всасывающие кольца и с силой выбрасывают его через отверстия в полу, благодаря чему машина легко отрывается от земли и парит в воздухе. При помощи специальных жалюзи, изменяющих направление воздушных струй, машину легко повернуть в любую сторону. Горизонтальное движение она получает от небольших пропеллеров обычного типа, устанавливаемых в косу или а хвосте автомобиля, пока существующего только в эскизах. Необычные машины типа Туркина, Смолина и других изобретателей открывают совершенно новые и заманчивые пути решения наиболее острых проблем транспорта будущего.
