Будущее
Все изложенное мной выше представляет собой возможности достижимые — и притом легко достижимые — при помощи имеющихся в данный момент средств, т. е. просто продуманное применение для военных целей существующих воздушных средств, применение, доступное любому государству, лишь бы оно о нем подумало и убедилось в его уместности.
Установив это положение, мы можем устремить наш взор дальше, в будущее — разумеется, в близкое будущее — не с целью простого упражнения воображения, но чтобы отдать себе отчет в тенденциях, к которым мы идем, в тенденциях, определяющих ближайшие цели техников и указывающих направление усовершенствований, которых они стремятся достичь.
Технико-практическая проблема, являющаяся основной для авиации, заключается в придании воздушному передвижению все большей безопасности, большей надежности, большей экономичности, большего соответствия общим потребностям. Поэтому исследовательские работы направлены преимущественно:
а) на увеличение безопасности полета и легкости взлета и посадки;
б) на устранение из конструкций летательных аппаратов всех легко деформирующихся и разрушающихся материалов, в настоящее время еще применяемых для этой цели;
в) на увеличение их грузоподъемности;
г) на увеличение их скорости и коэфициента полезного действия.
Все усовершенствования, которых можно достичь в этих направлениях, придадут самолету еще большую ценность не только для мирного, но и для военного применения.
Рассмотрим кратко эти тенденции.
а) Стремление к увеличению безопасности полета и легкости взлета и посадки.
В воздухе самолет обладает собственной устойчивостью, т. е. имеет свойство автоматически стремиться к восстановлению равновесия всякий раз, как по какой-либо причине он это равновесие теряет.
Поэтому, если самолет находится на достаточной высоте и если его пилот не производит действий, противоречащих стремлению самого самолета восстановить равновесие, — какое бы положение последний ни принял, он в конце концов всегда возвращается в положение нормального полета.
На этом явлении и основаны по существу все так называемые «фигуры»: (мертвая петля, штопор и пр. Для выполнения определенной фигуры пилот должен действовать органами управления так, чтобы заставить самолет потерять определенным образом равновесие. Для возвращения его в нормальные условия пилоту нужно лишь прекратить свое насильственное воздействие и предоставить самолету автоматически восстановить свое нормальное равновесие.
Самолет может быть поставлен в условия нарушения равновесия беспорядочными движениями воздуха, но и в этом случае, по прекращении возмущающего действия воздуха, он автоматически восстанавливает свое равновесие.
Он может, таким образом, терять свое нормальное равновесие в воздухе либо по причине беспорядочных движений, происходящих в самом воздухе, либо вследствие действий пилота.
Беспорядочные движения воздуха имеют обычно место на малой высоте, т. е. там, где на атмосферу влияет близость земной поверхности. Как на море волны оказываются более бурными близ берега, так и воздушные течения — хотя бы они были вызваны самыми различными причинами — оказываются более неравномерными вблизи земной поверхности, которая ведь и представляет собой как бы берег атмосферы.
Летчик может вызвать потерю равновесия своего самолета либо по своему определенному желанию (в том случае естественно думать, что он сделает это, только будучи уверен в возможности восстановления равновесия), либо вследствие ошибки пилотажа.
Ошибка пилотажа может, естественно, произойти на любой высоте, и такую ошибку пилот, сохраняющий хладнокровие, может исправить, если находится на достаточной высоте. Если же, напротив, ему недостает хладнокровия, он может упорствовать в своей ошибке и, несмотря на (достаточную высоту, все же погубить себя.
Из всего этого следует, что воздушное передвижение тем безопаснее, чем на большей высоте оно производится.
Выяснилось, что если бы удавалось помешать пилоту своими намеренными или невольными действиями выводить самолет из положения равновесия, то было бы устранено более половины причин, вызывающих несчастные случаи в полете.
Существует поэтому стремление сделать устойчивость самолетов в полете автоматической при помощи различных способов, описывать которые здесь бесполезно.
Управление самолетом с автоматической устойчивостью достигло бы простоты управления автомобилем, т. е. свелось бы к акцелератору для увеличения мощности мотора (увеличением числа оборотов. — Пер.) с целью подъема или уменьшения ее для спуска и к штурвалу (рулю. — Пер.) направления для поворотов направо или налево.
Такого рода усовершенствование, несомненно, будет достигнуто. Еще в 1913 г, в военных «мастерских в Виццола был построен самолет, который, применяя только акцелератор и штурвал направления, взлетал, летал и совершал посадку[34].
Этот самолет, не позволявший пилоту нарушить, его равновесие и надлежащим образом реагировавший на действие беспорядочных движений воздуха, поставил мировой рекорд продолжительности автоматического полета (свыше часа)[35].
Легко представить себе, каково было бы практическое значение такого усовершенствования, если бы оно было осуществлено надежным образом.
Подобно тому, как двумя трудными моментами мореплавания являются выход из порта и вход в него, — взлет и посадка являются двумя трудными моментами полета как потому, что они заключают в себе мгновение, в которое самолет переходит из текучей среды на среду твердую, или наоборот, так и потому, что они по необходимости должны производиться у самой земли, т. е. там, где атмосферные возмущения наиболее сильны и наиболее беспорядочны.
Наиболее трудной из двух операций, разумеется, является посадка, которая тем труднее, чем значительнее скорость, с которой самолет касается земли, так как в это мгновение получается толчок, а сила толчка пропорциональна квадрату скорости.
Поэтому нужно, чтобы самолет был в состоянии приземляться с минимальной скоростью. С другой стороны, требуются все большие скорости полета: уже пройдены 300 км в час, а 300 км в час равны, примерно, 83 м в секунду, т. е. немного более четверти скорости звука[36][37].
Поэтому следует стремиться создать самолеты с большим диапазоном скоростей, т: е. могущие летать с большой скоростью, а приземляться и взлетать с малой скоростью.
Безопасности полета будут значительно способствовать, кроме того, мероприятия, проводимые постепенно на земной поверхности в виде создания приспособленных аэродромов и посадочных площадок, практических систем сигнализации и т. д., и т. д.[38][39]
б) Стремление устранить из конструкций самолетов все легко реформирующиеся и разрушаемые материалы, еще применяемые для этой цели.
Хотя самолет уже достиг поразительных результатов, он еще очень далек от того, чтоб приобрести внешность настоящей машины в точном смысле слова, так как, не считая редких попыток, сделанных в последнее время, в его конструкцию входят еще такие материалы, как дерево и ткань, обычно исключаемые из конструкции машин в истинном смысле слова.
Дерево и ткань обладают еще и сегодня некоторыми свойствами эластичности и легкости, которых еще не удалось добиться от металлических материалов; но, с другой стороны, они страдают недостаточной однородностью и большой легкостью деформирования и изнашивания от различных причин, например метеорологических, так что они всегда допускают известную степень ненадежности как в производстве, так и в хранении,
Настоящая машина должна быть металлической, так как металл обладает точными и определенными, не легко изменяющимися свойствами. Поэтому следует стремиться к цельнометаллическому самолету, который, помимо большей надежности в конструкции и в хранении, не будет требовать постоянного хранения в ангарах, что с точки зрения военного применения явится значительнейшим достижением[40][41].
в) Стремление к увеличению грузоподъемности самолетов. Это стремление отвечает целям экономии и желанию увеличить радиус действия самолетов.
Большая грузоподъемность уменьшает общие (накладные. — Пер.) расходы; самолет, перевозящий 2 пассажиров вместо 1, не нуждается в удвоении своего экипажа. Поэтому дешевле перевезти 10 пассажиров или 10 ц груза одним самолетом, нежели десятью.
Увеличение грузоподъемности, дающее сверх того возможность видоизменять в значительных пределах соотношение между полезной нагрузкой и весом запаса горючего и смазочного для моторов, увеличивает радиус действия самолетов. Регулярное трансокеанское сообщение сможет поддерживаться лишь самолетами с грузоподъемностью, превышающей теперешнюю.
Подъемная сила самолета создается крыльями; его общий вес распределяется по поверхности крыла, но нагрузка на каждый квадратный метр крыла не может превосходить определенных пределов; поэтому, чем большую грузоподъемность хотят дать самолету, тем большую поверхность следует придавать его крыльям.
Казалось, что максимальной поверхности крыльев можно достигнуть трипланной конструкцией, но и этот максимум не мог превзойти известных пределов.
Однако, недавно в Италии был построен и испытан самолет, основанный на новых принципах, на котором оказалось возможным соединить, располагая их. одну позади другой (тандемом. — Пер.), серию трипланных коробок, упразднив хвост и достигая управления другими способами. Этот самолет летал, выдержав, таким образом, практическое испытание[42].
Самолеты такого веса смогут садиться, по всей вероятности, лишь на поверхности воды, и это, возможно, приведет когда-нибудь к созданию в тех местах, где не имеется поблизости водной поверхности, небольших искусственных озер для посадки. Это, впрочем, будет полезно с военной точки зрения, так как в случае войны противник может легко привести в негодность аэродромы посредством бомбардировки, в то время как он не мог бы достичь ничего аналогичного при водных посадочных площадках[43][44].
г) Стремление к увеличению скорости и коэфициента полезного действия самолетов.
Громадные скорости, достигнутые самолетами, оказались возможными, главным образом, благодаря все более мощным моторам, устанавливаемым на самолетах. Ясно, что с возрастанием мощности мотора самолет легче преодолевает сопротивление воздуха и становится быстроходнее. Но сразу же становится понятным, что такая система не может быть экономной.
Необходимо было бы иметь возможность увеличивать скорость, не увеличивая мощности моторов, но уменьшая сопротивление воздуха. Это не в наших силах: сопротивление воздуха таково, каково оно есть; все же остается в силе то обстоятельство, что сопротивление воздуха уменьшается по мере подъема в атмосфере; поэтому, чем выше летят, сохраняя одну и ту же двигательную силу, тем быстрее, т. е. экономнее, полет.
Но вопрос не так прост, как это может показаться с первого взгляда, и затруднение заключается именно в сохранении той же самой двигательной силы.
Одним из факторов мощности «взрывного»[45] двигателя является полезный объем цилиндра[46], т. е. объем смеси воздуха и бензина, поглощаемый каждым цилиндром при каждом всасывании. Предположим, что полезный объем цилиндра равен 1 л; это означает, что при каждом взрыве, происходящем в цилиндре, используется 1 л горючей смеси.
Но плотность воздуха изменяется в зависимости от высоты. Если эта плотность равна единице на уровне моря, то на высоте 5 000 м она равна, примерно, 1/2, a на высоте 18 000 м примерно, 1/10. Это означает, что мотор на высоте 5 000 м, хотя и сохраняет неизменным объем цилиндров, но поглощает количество (по весу) горючей смеси, равное половине того, которое он поглощает на уровне моря, а на 18 000 м он поглощает 1/10. Поэтому, если мощность мотора равна единице на уровне моря, то при подъеме самолета она постепенно падает, опускаясь до ½ на 5000 м и до 1/10 на 18000 м.
Это явление в действительности более сложно, но того, что я сказал, достаточно, чтоб понять, что вследствие разрежения воздуха мощность мотора при подъеме на высоту постепенно уменьшается.
Этим объясняется, почему каждый тип самолета обладает, как говорят, определенным потолком, т. е. не может подняться выше определенной высоты… На этой высоте мотор уже потерял такую долю своей мощности, что у него нехватает ее, чтобы поднять самолет выше.
Чтобы сохранить неизменной мощность мотора на различных высотах, говоря теоретически, нужно было бы, чтобы он мог на любой высоте всасывать воздух одинаковой плотности, и именно той плотности, которую имеет воздух на уровне моря. Для достижения этого, опять-таки говоря теоретически, достаточно было бы по мере уменьшения плотности воздуха сжимать воздух, поступающий в мотор, до плотности, равной единице плотности на уровне моря.
Изыскания для практического разрешения этой проблемы ведутся специалистами всего мира, и нет оснований полагать, что в один прекрасный день она не будет успешно разрешена, если не с достижением теоретического предела, то с достаточным к нему приближением.
Но так как сопротивление воздуха пропорционально его плотности, то, если сопротивление равно единице на уровне моря, оно становится равным, примерно, ½ на 5 000 м и 1/10 на 18000 м.
Вследствие этого, если бы удалось сохранять мощность мотора независимо от высоты, самолет, обладающий на уровне моря скоростью в 150 км в час, мог бы теоретически лететь со скоростью в 300 км в час на высоте в 5 000 мm и в 1500 км в час на высоте в 18 000 м и не имел бы более потолка, так как чем выше он поднимался бы, тем легче ему было бы подниматься.
Конечно, это теоретические пределы, которых на практике никогда не удастся достигнуть, но к которым стремится прогресс; и действительно, конструкторы не теряют надежды, что в близком будущем можно будет нормально и экономично путешествовать та высоте 10000 м и со скоростью в 500 км[47] в час.
Конечно, когда нормальный полет будет производиться на такой высоте, люди на борту самолета должны будут помещаться в абсолютно герметичных кабинах, в которых воздух будет находиться под постоянным давлением, равным давлению на уровне моря, так же как и воздух, поступающий в моторы.
Возможность перевозить на самолетах весьма значительные грузы и достигать экономичным способом больших скоростей позволит увеличить радиус действия самолетов и снабдить их всеми необходимыми удобствами.
То, что можно предвидеть в отношении ближайших технических усовершенствований, убеждает нас, что воздушные сообщения неизбежно получат большое развитие, особенно для дальних расстояний. Настанет день, в который никто не подумает более пользоваться услугами пароходов, чтобы пересечь океан, — подобно тому как e настоящее время никто не думает переплывать океан на парусном судне.
Параллельно будет возрастать наступательная мощь самолетов, рассматриваемых как военные машины, и нет ничего невозможного в том, что в не слишком отдаленном будущем Япония сможет атаковать воздушным путем США, или наоборот.
Но я заговорил о будущем для того только, чтобы с большей убедительностью показать нужды настоящего, и к этому настоящему я немедленно возвращаюсь.