Початок застосування реактивної техніки. Реактивний літак – найпотужніший літальний апарат сучасної авіації Апарати з ракетними двигунами

Цікава статейка про минуле, сьогодення та майбутнє нашої ракетної галузі та перспектив польотів у космос.

Творець найкращих у світі рідинних ракетних двигунів академік Борис Каторгін пояснює, чому американці досі не можуть повторити наших досягнень у цій галузі та як зберегти радянську фору в майбутньому.

21 червня 2012 на Петербурзькому економічному форумі відбулося нагородження лауреатів премії «Глобальна енергія». Авторитетна комісія галузевих експертів із різних країн обрала три заявки з представлених 639 та назвала лауреатів премії 2012 року, яку вже звично називають «нобелівкою для енергетиків». У результаті 33 мільйони преміальних рублів цього року розділили відомий винахідник із Великобританії професор РіднішДжонАлламта двоє наших видатних учених – академіки РАН БорисКаторгіні ВалерійКостюк.

Всі троє стосуються створення кріогенної техніки, дослідження властивостей кріогенних продуктів та їх застосування в різних енергетичних установках. Академік Борис Каторгін був нагороджений «за розробки високоефективних рідинних ракетних двигунів на кріогенних паливах, які забезпечують при високих енергетичних параметрах надійну роботукосмічних систем з метою мирного використання космосу». За безпосередньою участю Каторгіна, що понад п'ятдесят років присвятив підприємству ОКБ-456, відомому зараз як НВО «Енергомаш», створювалися рідинні ракетні двигуни (ЖРД), робочі характеристики яких і тепер вважаються найкращими у світі. Сам Каторгін займався розробкою схем організації робочого процесу в двигунах, сумішоутворення компонентів пального та ліквідацією пульсації в камері згоряння. Відомі також його фундаментальні роботиз ядерних ракетних двигунів (ЯРД) з високим питомим імпульсом та напрацювання в галузі створення потужних безперервних хімічних лазерів.

У найважчі для російських наукомістких організацій часи, з 1991 по 2009 рік, Борис Каторгін очолював НВО «Енергомаш», поєднуючи посади генерального директора та генерального конструктора, і примудрився не тільки зберегти фірму, а й створити низку нових двигунів. Відсутність внутрішнього замовлення на двигуни змусила Каторгіна шукати замовника на зовнішньому ринку. Одним із нових двигунів став РД-180, розроблений у 1995 році спеціально для участі в тендері, організованому американською корпорацією Lockheed Martin, яка вибирала ЖРД для модернізованого тоді ракетоносія «Атлас». В результаті НВО «Енергомаш» підписало договір на постачання 101 двигуна і на початок 2012 року вже поставило до США понад 60 ЖРД, 35 з яких успішно відпрацювали на «Атласах» під час виведення супутників різного призначення.

Перед врученням премії «Експерт» поговорив з академіком Борисом Каторгіним про стан і перспективи розвитку рідинних ракетних двигунів і з'ясував, чому двигуни, які базуються на розробках сорокарічної давності, досі вважаються інноваційними, а РД-180 не вдалося відтворити на американських заводах.

— Борис Іванович, в чим саме ваша заслуга в створенні вітчизняних рідинних реактивних двигунів, і тепер вважаються найкращими в світі?

— Щоб пояснити це нефахівцеві, напевно, потрібне особливе вміння. Для ЗРД я розробляв камери згоряння, газогенератори; загалом керував створенням самих двигунів для мирного освоєння космічного простору. (У камерах згоряння відбувається змішання та горіння палива та окислювача та утворюється об'єм розпечених газів, які, викидаючись потім через сопла, створюють власне реактивну тягу; в газогенераторах також спалюється паливна суміш, але вже для роботи турбонасосів, які під величезним тиском нагнітають паливо та окислювач у ту саму камеру згоряння. — « Експерт».)

— Ви говоріть про мирному освоєнні космосу, хоча очевидно, що Усе двигуни тягою від кількох десятків до 800 тонн, які створювалися в НВО « Енергомаш», призначалися раніше всього для військових потреб.

— Нам не довелося скинути жодної атомної бомби, ми не доставили на наших ракетах жодного ядерного заряду до мети і слава богу. Усі військові напрацювання пішли у мирний космос. Ми можемо пишатися величезним внеском нашої ракетно-космічної техніки у розвиток людської цивілізації. Завдяки космонавтиці народилися цілі технологічні кластери: космічна навігація, телекомунікації, супутникове телебачення, системи зондування.

— Двигун для міжконтинентальної балістичної ракети Р-9, над яким ви працювали, потім ліг в основу трохи чи не всією нашої пілотованої програми.

— Ще наприкінці 1950-х я проводив розрахунково-експериментальні роботи для покращення сумішоутворення в камерах згоряння двигуна РД-111, який призначався для тієї самої ракети. Результати роботи досі застосовуються в модифікованих двигунах РД-107 та РД-108 для тієї ж ракети «Союз», на них було здійснено близько двох тисяч космічних польотів, включаючи всі пілотовані програми.

— Два року назад я брав інтерв'ю у вашого колеги, лауреата « Глобальної енергії» академіка Олександра Леонтьєва. У розмові про закритих для широкою публіки спеціалістів, яким Леонтьєв сам коли- то був, він згадав Віталія Євлєва, теж багато що зробив для нашої космічної галузі.

— Багато академіків, які працювали на оборонку, були засекречені — це факт. Зараз багато розсекречено – це також факт. Олександра Івановича я знаю чудово: він працював над створенням методик розрахунку та способів охолодження камер згоряння різних ракетних двигунів. Вирішити це технологічне завдання було нелегко, особливо коли ми почали максимально вичавлювати хімічну енергію паливної сумішідля отримання максимального питомого імпульсу, підвищуючи тиск тиску в камерах згоряння до 250 атмосфер. Візьмемо найпотужніший наш двигун – РД-170. Витрата палива з окислювачем - гасом з рідким киснем, що йде через двигун - 2,5 тонни в секунду. Теплові потоки в ньому досягають 50 мегават на квадратний метр - це величезна енергія. Температура в камері згоряння – 3,5 тисячі градусів Цельсія. Треба було вигадати спеціальне охолодження для камери згоряння, щоб вона могла розрахунково працювати і витримувала тепловий напір. Олександр Іванович саме цим і займався, і, треба сказати, попрацював він на славу. Віталій Михайлович Євлєв — член-кореспондент РАН, доктор технічних наук, професор, на жаль, досить рано померлий, — був ученим найширшого профілю, мав енциклопедичну ерудицію. Як і Леонтьєв, він працював над методикою розрахунку високонапружених теплових конструкцій. Роботи їх десь перетиналися, десь інтегрувалися, і в результаті вийшла чудова методика, за якою можна розрахувати теплонапруженість будь-яких камер згоряння; зараз, мабуть, користуючись нею, може зробити будь-який студент. Окрім того, Віталій Михайлович брав активну участь у розробці ядерних, плазмових ракетних двигунів. Тут наші інтереси перетиналися в ті роки, коли «Енергомаш» займався тим самим.

— У нашої бесіді з Леонтьєвим ми торкнулися тему продажу енергомашівських двигунів РД-180 в США, і Олександр Іванович розповів, що во багато в чому цей двигун - результат напрацювання, які були зроблено як раз при створенні РД-170, і в якому- то сенсі його половинки. Що це - справді результат зворотного масштабування?

— Будь-який двигун у новій розмірності — це, звісно, ​​новий апарат. РД-180 з тягою 400 тонн дійсно вдвічі менше за РД-170 з тягою 800 тонн. У РД-191, призначеного для нашої нової ракети «Ангара», тяга 200 тонн. Що ж спільного у цих двигунів? Усі вони мають по одному турбонасосу, але камер згоряння у РД-170 чотири, у «американського» РД-180 – дві, у РД-191 – одна. Для кожного двигуна потрібен свій турбонасосний агрегат - адже якщо однокамерний РД-170 споживає приблизно 2,5 тонни палива в секунду, для чого був розроблений турбонасос потужністю 180 тисяч кіловат, в два з зайвий разперевершує, наприклад, потужність реактора атомного криголаму «Арктика», то двокамерний РД-180 — лише половину, 1,2 тонни. У розробці турбонасосів для РД-180 і РД-191 я брав участь безпосередньо і водночас керував створенням цих двигунів загалом.

— Камера згоряння, значить, на всіх цих двигунах одна і та ж, тільки кількість їх різне?

— Так, це наше головне досягнення. В одній такій камері діаметром всього 380 міліметрів згоряє трохи більше 0,6 тонн палива на секунду. Без перебільшення, ця камера є унікальним високотеплонапруженим обладнанням зі спеціальними поясами захисту від потужних теплових потоків. Захист здійснюється не тільки за рахунок зовнішнього охолодження стін камери, але і завдяки хитромудрому способу «вистилання» на них плівки пального, яке, випаровуючись, охолоджує стінку. На базі цієї видатної камери, рівної якої у світі немає, ми виготовляємо найкращі свої двигуни: РД-170 та РД-171 для «Енергії» та «Зеніту», РД-180 для американського «Атласу» та РД-191 для нової російської ракети "Ангара".

— « Ангара» повинна була замінити « Протон- М» ще кілька років назад, але творці ракети зіткнулися з серйозними проблемами, перші льотні випробування неодноразово відкладалися, і проект начебто б продовжує буксувати.

— Проблеми справді були. Наразі прийнято рішення про запуск ракети у 2013 році. Особливість «Ангари» в тому, що на основі її універсальних ракетних модулів можна створити ціле сімейство ракетоносіїв вантажопідйомністю від 2,5 до 25 тонн для виведення вантажів на низьку навколоземну орбіту на базі універсального киснево-гасового двигуна РД-191. "Ангара-1" має один двигун, "Ангара-3" - три із загальною тягою 600 тонн, у "Ангары-5" буде 1000 тонн тяги, тобто вона зможе виводити на орбіту більше вантажівніж «Протон». До того ж замість дуже токсичного гептила, що спалюється на двигунах «Протона», ми використовуємо екологічно чисте паливо, після згоряння якого залишаються лише вода та вуглекислий газ.

— Як вийшло, що той ж РД-170, Котрий створювався ще в середині 1970- х, до цих пір залишається, по суті, інноваційним продуктом, а його технології використовуються в якості базових для нових ЖРД?

— Схожа історія трапилася з літаком, створеним після Другої світової Володимиром Михайловичем М'ясіщовим (далекий стратегічний бомбардувальник серії М, розробка московського ОКБ-23 1950-х років). « Експерт»). За багатьма параметрами літак випереджав свого часу років десь на тридцять, і елементи його конструкції потім запозичили інші авіабудівники. Так і тут: у РД-170 багато нових елементів, матеріалів, конструкторських рішень. За моїми оцінками вони не застаріють ще кілька десятиліть. У цьому заслуга насамперед засновника НВО «Енергомаш» та його генерального конструктора Валентина Петровича Глушка та членкора РАН Віталія Петровича Радовського, який очолив фірму після смерті Глушка. (Зазначимо, що найкращі у світі енергетичні та експлуатаційні характеристики РД-170 багато в чому забезпечуються завдяки рішенню Каторгіним проблеми придушення високочастотної нестійкості горіння за рахунок розробки антипульсаційних перегородок у тій же камері згоряння. « Експерт».) А двигун РД-253 першого ступеня для ракетоносія «Протон»? Прийнятий на озброєння ще 1965 року, він настільки досконалий, що досі ніким не перевершили. Саме так навчав конструювати Глушка — на межі можливого і обов'язково вищий за середньосвітовий рівень. Важливо пам'ятати інше: країна інвестувала у своє технологічне майбутнє. Як було у Радянському Союзі? Міністерство загального машинобудування, у віданні якого, зокрема, знаходилися космос і ракети, лише на НДДКР витрачало 22 відсотки свого величезного бюджету — за всіма напрямками, включаючи рухове. Сьогодні обсяг фінансування досліджень набагато менший, і це говорить багато про що.

— Не означає чи досягнення цими ЖРД деяких досконалих якостей, причому трапилося це півстоліття назад, що ракетний двигун з хімічним джерелом енергії в якому- то сенсі зживає себе: основні відкриття зроблено і в нових поколіннях ЖРД, зараз мова йде швидше про так званих підтримуючих інноваціях?

— Безперечно, ні. Рідкісні ракетні двигуни затребувані і будуть затребувані ще дуже довго, тому що жодна інша техніка не в змозі більш надійно та економічно підняти вантаж із Землі та вивести його на навколоземну орбіту. Вони безпечні з погляду екології, особливо ті, що працюють на рідкому кисні та гасі. Але для польотів до зірок та інших галактик ЖРД, звичайно, зовсім непридатні. Маса всієї метагалактики – 1056 грамів. Для того, щоб розігнатися на ЖРД хоча б до чверті швидкості світла, буде потрібний абсолютно неймовірний обсяг палива — 103200 грамів, тож навіть думати про це безглуздо. ЖРД має свою нішу — маршеві двигуни. на рідинних двигунахможна розігнати носій до другої космічної швидкості, долетіти до Марса і все.

— Наступний етап - ядерні ракетні двигуни?

- Звичайно. Чи ми доживемо ще до якихось етапів — невідомо, а для розробки ЯРД багато було зроблено вже за радянських часів. Наразі під керівництвом Центру Келдиша на чолі з академіком Анатолієм Сазоновичем Коротєєвим розробляється так званий транспортно-енергетичний модуль. Конструктори дійшли висновку, що можна створити менш напружений, ніж був у СРСР, ядерний реактор з газовим охолодженням, який працюватиме як електростанція, і як джерело енергії для плазмових двигунів при пересуванні в космосі. Такий реактор проектується зараз у НІКІЕТ імені М. А. Доллежаля під керівництвом члена-кореспондента РАН Юрія Григоровича Драгунова. У проекті також бере участь калінінградське КБ «Смолоскип», де створюються електрореактивні двигуни. Як і за радянських часів, не обійдеться без воронезького КБ хімавтоматики, де виготовлятимуться газові турбіни, компресори, замкнутому контуруганяти теплоносій - газову суміш.

— А Бувай літаємо на ЖРД?

— Звісно, ​​і ми чітко бачимо перспективи подальшого розвитку цих двигунів. Є завдання тактичні, довгострокові, тут межі немає: використання нових, більш жаростійких покриттів, нових композитних матеріалів, зменшення маси двигунів, підвищення їх надійності, спрощення схеми управління. Можна впровадити ряд елементів для ретельнішого контролю за зносом деталей та інших процесів, що відбуваються в двигуні. Є завдання стратегічні: наприклад, освоєння як пальне зрідженого метану та ацетилену разом з аміаком або трикомпонентного палива. НВО "Енергомаш" займається розробкою трикомпонентного двигуна. Такий ЖРД міг би застосовуватися як двигун і першого, і другого ступеня. На першому ступені він використовує добре освоєні компоненти: кисень, рідкий гас, а якщо додати ще близько п'яти відсотків водню, то значно збільшиться питомий імпульс — одна з головних енергетичних характеристик двигуна, а це означає, що можна відправити в космос більше корисного вантажу. На першому ступені виробляється вся гас з добавкою водню, а на другому той же двигун переходить від роботи на трикомпонентному паливі на двокомпонентне — водень і кисень.

Ми вже створили експериментальний двигун, щоправда, невеликої розмірності та тягою всього близько 7 тонн, провели 44 випробування, зробили натурні змішувальні елементи у форсунках, у газогенераторі, в камері згоряння та з'ясували, що можна спочатку працювати на трьох компонентах, а потім плавно переходити на два. Все виходить, досягається висока повнота згоряння, але щоб йти далі, потрібен більший зразок, потрібно доопрацьовувати стенди, щоб запускати в камеру згоряння компоненти, які ми збираємося застосовувати у цьому двигуні: рідкі водень і кисень, а також гас. Думаю, це дуже перспективний напрямок та великий крок уперед. І сподіваюся дещо встигнути зробити за життя.

— Чому американці, отримавши право на відтворення РД-180, не можуть зробити його вже багато років?

— Американці дуже прагматичні. У 1990-х, на початку роботи з нами, вони зрозуміли, що в енергетичній галузі ми набагато випередили їх і треба у нас ці технології переймати. Наприклад, наш двигун РД-170 за один запуск за рахунок більшого питомого імпульсу міг вивезти корисного вантажу на дві тонни більше, ніж найпотужніший F-1, що означало на ті часи 20 мільйонів доларів виграшу. Вони оголосили конкурс на двигун тягою 400 тонн для своїх Атласів, який виграв наш РД-180. Тоді американці думали, що вони почнуть з нами працювати, а роки через чотири візьмуть наші технології і самі їх відтворюватимуть. Я їм одразу сказав: ви витратите понад мільярд доларів і десять років. Чотири роки минуло, і вони кажуть: так, треба шість років. Минули ще роки, вони кажуть: ні, треба ще вісім років. Минуло вже сімнадцять років, і вони жодного двигуна не відтворили. Їм зараз лише на стендове обладнання для цього потрібні мільярди доларів. У нас на «Енергомаші» є стенди, де в барокамері можна випробовувати той же двигун РД-170, потужність струменя якого сягає 27 мільйонів кіловат.

— Я не недочув - 27 гігават? Це більше встановленою потужності всіх АЕС « Росатому».

— Двадцять сім гігават — це потужність струменя, який розвивається відносно за короткий час. При випробуваннях на стенді енергія струменя спочатку гаситься у спеціальному басейні, потім у трубі розсіювання діаметром 16 метрів та висотою 100 метрів. Щоб побудувати подібний стенд, в якому міститься двигун, який створює таку потужність, треба вкласти величезні гроші. Американці зараз відмовилися від цього та беруть готовий виріб. У результаті ми продаємо не сировину, а продукт із величезною доданою вартістю, в яку вкладено високоінтелектуальну працю. На жаль, у Росії це рідкісний приклад хайтек-продажів за кордон у такому великому обсязі. Але це доводить, що при правильній постановці питання ми здатні багато на що.

— Борис Іванович, що треба зробити, щоб не розгубити фору, набрану радянським ракетним двигунобудуванням? Мабуть, крім нестачі фінансування НДДКР дуже болюча і інша проблема - кадрова?

— Щоб залишитись на світовому ринку, треба весь час йти вперед, створювати нову продукцію. Мабуть, поки нас до кінця не притиснуло і грім не пролунав. Але державі треба усвідомити, що без нових розробок вона опиниться на задвірках світового ринку, і сьогодні, у цей перехідний період, поки ми ще не доросли до нормального капіталізму, у нову має насамперед вкладати її держава. Потім можна передавати розробку для випуску серії приватної компанії на умовах, вигідних державі та бізнесу. Не вірю, що придумати розумні методи створення нового неможливо, без них про розвиток та інновації говорити марно.

Кадри є. Я керую кафедрою у Московському авіаційному інституті, де ми готуємо і двигуністів, і лазерників. Хлопці розумні, вони хочуть займатися справою, якій навчаються, але треба дати їм нормальний початковий імпульс, щоб вони не йшли, як зараз багато хто, писати програми для розподілу товарів у магазинах. Для цього треба створити відповідну лабораторну атмосферу, дати гідну зарплату. Вибудувати правильну структуру взаємодії науки та Міністерства освіти. Та сама Академія наук вирішує багато питань, пов'язаних із кадровою підготовкою. Адже серед чинних членів академії, членів-кореспондентів багато фахівців, які керують високотехнологічними підприємствами та науково-дослідними інститутами, потужними КБ. Вони прямо зацікавлені, щоб на приписаних до їхніх організацій кафедрах виховувалися необхідні фахівці у галузі техніки, фізики, хімії, щоб вони одразу отримували не просто профільного випускника вишу, а готового фахівця з деяким життєвим та науково-технічним досвідом. Так було завжди: найкращі фахівці народжувалися в інститутах та на підприємствах, де існували освітні кафедри. У нас на «Енергомаші» та в НВО Лавочкіна працюють кафедри філії МАІ «Комета», якою я керую. Є старі кадри, які можуть передати досвід молодим. Але часу залишилося зовсім небагато, і втрати будуть безповоротні: для того, щоб просто повернутися на нині рівень, доведеться витратити набагато більше сил, ніж сьогодні треба для його підтримки.

А ось і досить нові новини:

Самарське підприємство «Кузнєцов» уклало попередній договірна постачання Вашингтону 50 НК-33 – силових установок, розроблених для радянської місячної програми.

Опціон (дозвіл) на постачання до 2020 року зазначеної кількості двигунів укладено з американською корпорацією «Орбітал сайєнсіз» (Orbital Sciences), що випускає супутники і ракети-носії, і компанією «Аероджет» (Аerojet), що є одним із найбільших у США виробників ракетних двигунів . Йдеться про попередню домовленість, оскільки опціонний договір передбачає право, але не зобов'язання покупця здійснити покупку на заздалегідь визначених умовах. Два модифіковані двигуни НК-33 використовуються на першому ступені розробленої в США за контрактом з НАСА ракети-носія «Антарес» (проектна назва «Таурус-2»). Носій призначений для доставки вантажів на МКС. Перший його запуск заплановано на 2013 рік. Двигун НК-33 розроблений для ракети-носія Н1, яка мала доставити радянських космонавтів на Місяць.

Була ще якось у блозі і досить спірна інформація, що описує

Оригінал статті знаходиться на сайті ІнфоГлаз.рфПосилання на статтю, з якою зроблено цю копію -

December 10th, 2012

Продовжуючи цикл статей (тільки тому що мені потрібен ще один реферат, тепер по предмету "двигуни") - стаття про перспективний і перспективний проект двигуна SABRE. Загалом про нього і в рунеті чимало написано, але здебільшого дуже сумбурні нотатки і дифірамби на сайтах новинних агентств, а ось стаття на англійській вікіпедії мені дуже глянулася, вони взагалі, приємно багаті деталями і подробицями - статті на англійській вікіпедії.

Так що в основу цього посту (і мого майбутнього реферату) лягла саме статися, в оригіналі, що лежить за адресою: http://en.wikipedia.org/wiki/SABRE_(rocket_engine) , так само було трохи додано відсеб'ятини та пояснень, і зібраний по просторах инета ілюстративний матеріал (ось чим, а багатством картинок статті на вікіпедії не відрізняються)

Нижче слідує

SABRE (Synergistic Air-Breathing Rocket Engine) – Синергічний повітряно-реактивний ракетний двигун – концепт, що розробляється компанією Reaction Engines Limited, гіперзвуковий гібридний повітряно-реактивний/ракетний двигун із попереднім охолодженням. Двигун розробляється для забезпечення одноступеневого виходу на орбіту для аерокосмічної системи Skylon. SABRE є еволюційним розвитком серії LACE і LACE-подібних двигунів, що розроблялися Аланом Бондом на початку/середині 1980 в рамках проекту HOTOL.

Конструктивно це один двигун із комбінованим робочим циклом, що має два режими роботи. У повітряно-реактивному режимі поєднується турбокомпресор з легким теплообмінником-охолоджувачем, розташованим безпосередньо за конусом повітрозабірника. На високій швидкості теплообмінник охолоджує гаряче, стиснене повітрязабірником повітря, що дозволяє забезпечити надзвичайно високий ступінь стиснення в двигуні. Стиснене повітря далі подається в камеру згоряння, як у звичайного ракетного двигуна, де забезпечує запалення рідкого водню. Низька температура повітря дозволяє використовувати легкі сплави та знизити загальну вагу двигуна – що дуже критично для виходу на орбіту. Додамо, що на відміну від LACE концептів, що передували цьому двигуну, SABRE не зріджує повітря, що дає більшу ефективність.

Рис.1. Аерокосмічний ЛА Skylon та двигун SABRE

Після закриття конуса повітрозабірника на швидкості М = 5,14 і висоті 28,5 км, система продовжує працювати в закритому циклі високопродуктивного ракетного двигуна, що споживає рідкий кисень і водень з баків, що знаходяться на борту, дозволяючи Skylon досягти орбітальної швидкості після виходу з атмосфери. крутий набір висоти.

Також, на основі двигуна SABRE, було розроблено повітряно-реактивний, званий Scimitar, для перспективного гіперзвукового пасажирського авіалайнера А2, що розробляється в рамках програми LAPCAT, фінансованої Європейським Союзом.

У листопаді 2012 року компанія Reaction Engines оголосила про успішне завершення серії випробувань, які підтверджують працездатність системи охолодження двигуна – однієї з головних перешкод на шляху до завершення проекту. Європейське космічне агентство (ESA) також оцінило теплообмінник-охолоджувач двигуна SABRE, і підтвердило наявність технологій, необхідних для втілення двигуна в металі.

Рис.2. Модель двигуна SABRE

Історія

Ідея двигуна з попереднім охолодженням вперше виникла у Роберта Кармайкла у 1955 році. За цим йшла ідея двигуна зі зрідженням повітря (LACE), спочатку вивчалася Marquardt і General Dynamics у 1960-х роках, як частина робіт US Air Force за проектом Aerospaceplane.
LACE система розташовується безпосередньо за надзвуковим повітрозабірником - таким чином стиснене повітря потрапляє відразу в теплообмінник, де миттєво охолоджується з використанням деякої кількості рідкого водню, що зберігається на борту як паливо. Отримане рідке повітря потім обробляється для вилучення рідкого кисню, який надходить у двигун. Проте кількість пройшов через теплообмінник і нагрітого водню, значно більше, ніж може бути спалено в двигуні, і його надлишок просто зливається за борт (проте він теж дає деякий приріст тяги).

1989 року, коли фінансування проекту HOTOL було припинено, Бонд та інші фахівці утворюють компанію Reaction Engines Limited для продовження дослідження. Теплообмінник двигуна RB545 (який передбачалося використовувати в проекті HOTOL) мав деякі проблеми з крихкістю конструкції, а також відносно високою витратою рідкого водню. Також його використання було неможливо – патент на двигун належав компанії Rolls Royce, і найважливіший аргумент – двигун був оголошений цілком секретним. Тому Бонд пішов на розробку нового двигуна SABRE, розвиваючи ідеї, закладені в попередній проект.

Станом на листопад 2012 року було завершено тестування обладнання в рамках теми «Технологія теплообмінника, критична для гібридного ракетного двигуна, що живиться повітрям та рідким киснем». Це був важливий етапу процесі розробки SABRE, що продемонстрував потенційним інвесторам життєздатність технології. Двигун заснований на теплообміннику, здатному охолодити повітря, що надходить, до -150°C (-238°F). Охолоджене повітря змішується з рідким воднем і згоряючи, забезпечує тягу для атмосферного польоту перед перемиканням на рідкий кисень з баків, при польоті поза атмосферою. Успішні випробування цієї, настільки критичної технології, підтвердили, що теплообмінник може забезпечити потреби двигуна в отриманні. достатньої кількостікисню з атмосфери для роботи з високою ефективністюза умов низько-висотного польоту.

На авіашоу Фарнборо 2012 Девід Уіллетс, який є міністром у справах університетів та науки Об'єднаного королівства, виступив із цього приводу з промовою. Зокрема він сказав, що даний двигун, розробником якого є компанія Reaction Engines, реально може вплинути на умови гри, що діють у космічній галузі. Випробування системи попереднього охолодження, що успішно завершилися, є підтвердженням високої оцінки концепції двигуна, яку зробило Космічне агентство Великобританії в 2010 році. Міністр також додав, що якщо одного разу їм вдасться використати цю технологію для здійснення власних польотів комерційного призначення, то це, безперечно, буде фантастичним за своїм масштабом досягненням.

Міністр також зазначив, що існує маленька ймовірність того, що Європейське космічне агентство погодиться фінансувати Skylon, тому Великобританія має бути готова займатися будівництвом космольоту здебільшого за власний кошт.

Рис.3. Аерокосмічний ЛА Skylon - компоновка

Наступний етап програми SABRE передбачає наземні випробування масштабної моделідвигуна, здатного продемонструвати повний цикл. ESA висловило впевненість у успішному будівництві демонстратора і заявило про те, що він являтиме собою «важливу віху в розвитку цієї програми і прорив у питанні рухових установок по всьому світу».

Конструкція

Рис.4. Компонування двигуна SABRE

Подібно до RB545, конструкція SABRE швидше ближче до традиційного ракетного двигуна, ніж до повітряно реактивного. Гібридний Повітряно-реактивний/Ракетний двигун з попереднім охолодженням використовує рідке водневе паливо у поєднанні з окислювачем, що постачається або у вигляді газоподібного повітря за допомогою компресора, або у вигляді рідкого кисню, що поставляється з паливних баків за допомогою турбонасосу.

У передній частині двигуна розташований простий осесиметричний повітрозабірник у вигляді конуса, який гальмує повітря до дозвукових швидкостей, використовуючи всього два відбиті стрибки ущільнення.

Частина повітря через теплообмінник в центральну частину двигуна, а той, що залишився, проходить через кільцевий канал в другий контур, що являє собою звичайний ПВРД. Центральна частина, розташована за теплообмінником, являє собою турбокомпресор, що приводиться в рух газоподібним гелієм, що циркулює замкнутим каналом циклу Брайтона. Стиснене компресором повітря надходить під високим тиском в чотири камери згоряння ракетного двигуна комбінованого циклу.

Рис.5. Спрощений цикл роботи двигуна SABRE

Теплообмінник

Повітря, що надходить у двигун на понад/гіперзвукових швидкостях, стає дуже гарячим після гальмування і стиснення в повітрозабірнику. З високими температурамив реактивних двигунах традиційно справлялися використовуючи важкі сплави на основі міді або нікелю, за рахунок зниження ступеня стиснення компресора, а також зниженням оборотів, щоб уникнути перегріву та плавлення конструкції. Однак для одноступінчастого КА такі важкі матеріали не застосовні, і необхідна максимально можлива тяга для виходу на орбіту в найкоротший час, щоб мінімізувати тяжкість втрат.

При використанні газоподібного гелію в якості теплоносія повітря в теплообміннику істотно охолоджується від 1000°C до -150°C, при цьому уникаючи зрідження повітря або конденсації водяної пари на стінках теплообмінника.

Рис.6. Модель один із модулів теплообмінника

Попередні версіїтеплообмінника, наприклад застосовувані в проекті HOTOL, пропускали водневе паливо безпосередньо через теплообмінник, але використання гелію як проміжного контуру між повітрям і холодним паливом зняло проблему водневої крихкості конструкції теплообмінника. Однак різке охолодження повітря обіцяє певні проблеми – необхідно запобігти блокуванню теплообмінника замороженою водяною парою та іншими фракціями. У листопаді 2012 року було продемонстровано зразок теплообмінника, здатний охолодити атмосферне повітрядо -150 ° C за 0,01 с.
Однією з інновацій теплообмінника SABRE є спіральне розміщення трубок з халагентом, що значно обіцяє підняти його ефективність.

Рис.7. Досвідчений зразок теплообмінника SABRE

Компресор

На швидкості М = 5 і висоті 25 кілометрів, що становить 20% орбітальної швидкості і висоти, необхідної для виходу на орбіту, охолоджений в теплообміннику повітря потрапляє в звичайний турбокомпресор, конструктивно подібний використовується в звичайних турбореактивних двигунах, але забезпечує завдяки вкрай низькій температурі повітря, що входить. Це дозволяє стиснути повітря до 140 атмосфер перед подачею камери згоряння основного двигуна. На відміну від турбореактивних двигунів, турбокомпресор приводиться в дію турбіною, розташованою в гелієвому контурі, а не від дії продуктів згоряння, як у звичайних турбореактивних двигунів. Таким чином, турбокомпресор працює на теплі, отриманому гелем в теплообміннику.

Гелієвий цикл

Тепло переходить від повітря до гелію. Гарячий гелій з теплообмінника «гелій-повітря» охолоджується в теплообміннику «гелій-водень», віддаючи тепло рідкому водневому паливі. Контур, у якому циркулює гелій, працює згідно з циклом Брайтона, як охолоджуючи двигун у критичних місцях, так і для приводу енергетичних турбін та численних агрегатів двигуна. Залишок теплової енергії використовується для випаровування частини водню, що спалюється у зовнішньому прямоточному контурі.

Глушник

Для охолодження гелію його прокачують через бак з азотом. В даний час для тестів використовується не рідкий азот, а вода, яка випаровується, знижуючи температуру гелію і глушить шум від вихлопних газів.

Двигун

Завдяки тому, що гібридний ракетний двигун має далеко не нульову статичну тягу, літальний апарат може злетіти у звичайному, повітряно-реактивному режимі, без сторонньої допомоги, подібно до оснащених звичайними турбореактивними двигунами. При наборі висоти та падінні атмосферного тиску все більше і більше повітря направляється в компресор, а ефективність стиснення в повітрозабірнику тільки знижується. У цьому режимі реактивний двигун може працювати на більшій висоті, ніж це було можливо в звичайному випадку.
При досягненні швидкості М=5.5 повітряореактивний двигун стає не ефективним і відключається, і тепер у ракетний двигун надходить рідкий кисень і рідкий водень, що зберігається на борту, так аж до досягнення орбітальної швидкості (порівняно з М=25). Турбонасосні агрегати наводяться тим же гелієвим контуром, який тепер отримує тепло у спеціальних «попередніх камерах згоряння».
Незвичайне конструкційне рішення системи охолодження камер згоряння - як охолоджувальна речовина використовується окислювач (повітря/рідкий кисень) замість рідкого водню, щоб уникнути перевитрати водню і порушення стехіометричного співвідношення (співвідношення палива до окислювача).

Другий суттєвий момент – реактивне сопло. Ефективність роботи реактивного сопла залежить від його геометрії та атмосферного тиску. У той час як геометрія сопла залишається незмінною, тиск суттєво змінюється з висотою, отже сопла, високоефективні у нижніх шарах атмосфери, суттєво втрачають свою ефективність із досягненням великих висот.
У традиційних, багатоступінчастих системах це долається простим використанням різної геометрії, для кожного ступеня і відповідного етапу польоту. Але в одноступінчастій системі ми весь час використовуємо одне й те саме сопло.

Рис.8. Порівняння роботи різних реактивних сопел в атмосфері та вакуумі

Як вихід планується використання спеціального Expansion-Deflection (ED nozzle) – регульованого реактивного сопла, що розробляється в рамках проекту STERN, яке складається з традиційного дзвону (щоправда порівняно коротше звичайного), та регульованого центрального тіла, яке відхиляє потік газу до стінок. Змінюючи положення центрального тіла, можна домогтися того, що вихлоп не займе всю площу донного зрізу, а лише кільцеподібну ділянку, регулюючи площу, яку він займає відповідно до атмосферного тиску.

Так само, в багатокамерному двигуні, можна регулювати вектор тяги, змінюючи площу перерізу, а отже, і внесок у загальну тягу кожної камери.

Рис.9. Реактивне сопло Expansion-Deflection (ED nozzle)

Прямоточний контур

Відмова від зрідження повітря підняла ефективність роботи двигуна, знизивши витрати теплоносія шляхом зниження ентропії. Однак навіть просте охолодження повітря потребує більше водню, ніж може бути спалено у першому контурі двигуна.

Надлишок водню зливається за борт, але не просто так, а спалюється в ряді камер згоряння, які розташовані в зовнішньому кільцевому повітряному каналі, що утворює прямоточну частину двигуна, в яку надходить повітря, що обійшло теплообмінника. Другий прямоточний контур знижує втрати внаслідок опору повітря, що не потрапив у теплообмінник, і так само дає деяку частину тяги.
На низьких швидкостях в обхід теплообмінника/компресора йде дуже велика кількістьповітря, і зі зростанням швидкості, задля збереження ефективності більшість повітря навпаки, потрапляє у компресор.
Це відрізняє систему від турбопрямоточного двигуна, де все з точністю до навпаки - на малих швидкостях великі маси повітря йдуть через компресор, а на великих - в його обхід, через прямоточний контур, який стає настільки ефективним, що бере на себе провідну роль.

Продуктивність

Розрахункова тягоозброєність SABRE передбачається понад 14 одиниць, при цьому тягоозброєність звичайних реактивних двигунів лежить в межах 5, і лише 2 для надзвукових прямоточних двигунів. Така висока продуктивність отримана завдяки використанню надохолодженого повітря, яке стає дуже щільним і вимагає меншого стиснення, і, що суттєвіше, завдяки низьким робочим температурам стало можливим використовувати легкі сплави для більшої частини конструкції двигуна. Загальна продуктивність обіцяє бути вищою, ніж у випадку RB545 або надзвукових прямоточних двигунів.

Двигун має високий питомий імпульс у атмосфері, що сягає 3500 сек. Для порівняння звичайний ракетний двигун має питомий імпульс найкращому випадкублизько 450 і навіть перспективний «тепловий» ядерний ракетний двигун обіцяє досягти лише величини 900 сек.

Комбінація високої паливної ефективності та низької маси двигуна дає Skylon можливість досягти орбіти в одноступінчастому режимі, при цьому працюючи як повітряно-реактивний до швидкості М=5,14 та висоти 28,5 км. При цьому аерокосмічний апарат досягне орбіти з великим корисним навантаженням щодо злітної ваги, яка не могла бути раніше досягнутою жодним неядерним транспортним засобом.

Подібно до RB545, ідея попереднього охолодження збільшує масу та складність системи, що у звичайних умовах служить антитезою принципу конструювання ракетних систем. Також теплообмінник дуже агресивна та складна частина конструкції двигуна SABRE. Правда слід зазначити, що маса цього теплообмінника передбачається на порядок нижче існуючих зразків, і експерименти показали, що це може бути досягнуто. Експериментальний теплообмінник досяг теплообміну майже в 1 ГВт/м2, що вважається світовим рекордом. Невеликі модулі майбутнього теплообмінника вже виготовлені.

Втрати від додаткової ваги системи компенсуються в закритому циклі (теплообмінник-турбокомпресор) також як додаткова вага крил Skylon, збільшуючи загальну вагу системи, так само сприяють загальному збільшенню ефективності більше ніж зниженню її. Це переважно компенсується різними траєкторіями польоту. Звичайні ракети-носія стартують вертикально, з вкрай низькими швидкостями(якщо говорити про тангенційну, а не нормальну швидкість), цей, на перший погляд неефективний хід, дозволяє швидше пронизати атмосферу і набирати тангенційну швидкість вже в безповітряному середовищі, не втрачаючи швидкість на терті про повітря.

У той же час велика паливна ефективність двигуна SABRE дозволяють дуже пологій підйом (при якому зростає більше тангенціальна, ніж нормальна складова швидкості), повітря швидше сприяє гальмування системи (окислювач і робоче тіло для двигуна, підйомна сила для крил), дає в результаті набагато менша витрата палива задля досягнення орбітальної швидкості.

Деякі характеристики

Тяга у порожнечі – 2940 кН
Тяга на рівні моря – 1960 кН
Тяжкозвуженість (двигуна) – близько 14 (в атмосфері)
Питомий імпульс у вакуумі – 460 с
Питомий імпульс лише на рівні моря – 3600 сек.

Переваги

На відміну від традиційних ракетних двигунів, і подібно до інших типів повітряно-реактивних двигунів, гібридний реактивний двигун може використовувати повітря для спалювання палива, знижуючи необхідну вагу ракетного палива, і тим збільшуючи вагу корисного навантаження.

ПВРД і ГПВРД повинні провести велику кількість часу в нижніх шарах атмосфери, щоб досягти швидкості, достатньої для виходу на орбіту, що виводить на передній план проблему інтенсивного нагріву на гіперзвуку, а також втрати внаслідок значної ваги та складності теплозахисту.

Гібридний реактивний двигун подібний до SABRE потребує лише досягнення низької гіперзвукової швидкості (нагадаємо: гіперзвук – все що після М=5, отже М = 5,14 це самий початок гіперзвукового діапазону швидкостей) у нижніх шарах атмосфери, перед переходом на закритий цикл роботи і крутому підйоміз набором швидкості в ракетному режимі.

На відміну від ПВРД або ГПВРД, SABRE здатний забезпечити високу тягу від нульової швидкості до М=5,14, від землі і до великих висот, з високою ефективністю у всьому діапазоні. Крім того, можливість створення тяги за нульової швидкості означає можливість випробувань двигуна на землі, що значно скорочує вартість розробки.

Також до вашої уваги пропонується кілька посилань

Реактивні літаки - найпотужніші та найсучасніші повітряні судна XX століття. Їх принципова відмінністьвід інших полягає в тому, що вони рухаються за допомогою повітряно-реактивного або реактивного двигуна. Нині вони становлять основу сучасної авіації, як цивільної, і військової.

Історія реактивних літаків

Реактивні літаки вперше в історії авіації спробував створити румунський архітектор Анрі Коанда. Це було на початку XX століття, в 1910 році. Він із помічниками випробував літак, названий на його честь Coanda-1910, який був оснащений поршневим двигуном замість знайомого гвинта. Саме він рухав елементарний лопатевий компресор.

Однак багато хто сумнівається, що саме це був перший реактивний літак. Після закінчення Другої світової війни Коанда говорив, що створений ним зразок був мотокомпресорним повітряно-реактивним двигуном, суперечачи сам собі. У своїх первісних публікаціях та патентних заявках він нічого подібного не стверджував.

На фотографіях румунського літака видно, що двигун розташовується біля дерев'яного фюзеляжу, тому при спалюванні палива пілот і літак були б знищені пожежею, що утворилася.

Сам Коанда стверджував, що вогонь насправді знищив хвіст літака під час першого польоту, проте документальних підтверджень не збереглося.

Варто зазначити, що в реактивних літаках, що випускалися в 1940 роках, обшивка була суцільнометалевою та мала додатковий тепловий захист.

Експерименти з реактивними літаками

Офіційно перший реактивний літак піднявся у повітря 20 червня 1939 року. Саме тоді відбувся перший експериментальний політ авіасудна, створеного німецькими конструкторами. Трохи згодом свої зразки випустила Японія та країни антигітлерівської коаліції.

Німецька компанія Heinkel розпочала досліди з реактивними літаками у 1937 році. Вже за два роки модель He-176 здійснила свій перший офіційний політ. Однак після перших п'яти пробних вильотів стало очевидним, що запустити цей зразок у серію немає жодних шансів.

Проблеми перших реактивних літаків

Помилок німецьких конструкторів було кілька. По-перше, двигун був обраний рідинно-реактивний. У ньому використовувалися метанол та перекис водню. Вони виконували функції пального та окислювача.

Розробники припускали, що ці реактивні літаки зможуть розвивати швидкість до однієї тисячі кілометрів на годину. Однак на практиці вдалося досягти швидкості лише 750 кілометрів на годину.

По-друге, літак мав непомірну витрату палива. З собою його доводилося брати стільки, що авіасудно могло піти максимум на 60 кілометрів від аеродрому. Після нього була потрібна дозаправка. Єдиним плюсом у порівнянні з іншими ранніми моделямистала швидка швидкість набору висоти. Вона становила 60 метрів за секунду. У долі цієї моделі певну роль зіграли суб'єктивні чинники. Так, вона просто не сподобалася Адольфу Гітлеру, який був присутній на одному з пробних пусків.

Перший серійний зразок

Незважаючи на невдачу з першим зразком, саме німецьким авіаконструкторам вдалося раніше запустити реактивні літаки в серійне виробництво.

На потік було поставлено випуск моделі Me-262. Перший пробний політ цей літак здійснив у 1942 році, у розпал Другої світової війни, коли Німеччина вже вторглася на територію Радянського Союзу. Ця новинка могла суттєво вплинути на остаточний кінець війни. На озброєння німецької армії це бойове повітряне судно надійшло вже 1944-го.

Причому випускався літак у різних модифікаціяхі як розвідник, і як штурмовик, і як бомбардувальник, і як винищувач. Загалом до кінця війни було вироблено півтори тисячі таких літаків.

Ці реактивні військові літаки відрізнялися завидними технічними характеристиками за мірками того часу. На них були встановлені два турбореактивні двигуни, в наявності був 8-ступінчастий осьовий компресор. На відміну від попередньої моделіця, широко відома як "Мессершмітт", споживала не так багато палива, мала хороші льотно-технічні показники.

Швидкість реактивного літака досягала 870 кілометрів на годину, дальність польоту становила понад тисячу кілометрів, максимальна висота – понад 12 тисяч метрів, швидкість набору висоти – 50 метрів за секунду. Маса порожнього повітряного судна була менше 4 тонн, повністю спорядженого сягала 6 тисяч кілограмів.

На озброєнні "Мессершміттів" стояли 30-міліметрові гармати (їх було не менше чотирьох), загальна маса ракет і бомб, які міг перевозити літак, близько півтори тисячі кілограмів.

У ході Другої світової війни "Мессершмітти" знищили 150 літаків. Втрати німецької авіації становили близько 100 повітряних суден. Експерти зазначають, що кількість втрат могла бути набагато меншою, якби пілоти були краще підготовлені до роботи на принципово новому літальному апараті. До того ж, були проблеми з двигуном, який швидко зношувався і був ненадійний.

Японський зразок

У роки Другої світової війни випустити свій перший літак із реактивним двигуном прагнули практично всі протиборчі країни. Японські авіаінженери відзначилися тим, що першими стали використовувати рідинно-реактивний двигун у серійному виробництві. Він застосовувався в японському пілотованому літаку-снаряді, на якому літали камікадзе. З кінця 1944 року до кінця Другої світової війни на озброєння японської армії надійшло понад 800 таких повітряних суден.

Технічні характеристики японського реактивного літака

Так як цей літак, по суті, був одноразовим - камікадзе одразу на ньому розбивалися, то й будували його за принципом "дешево та сердито". Носову частину становив дерев'яний планер, під час зльоту повітряне судно розвивало швидкість до 650 кілометрів на годину. Все за рахунок трьох рідинно-реактивних двигунів. Ні злітних двигунів, ні шасі літаку не потрібно. Він обходився без них.

Японський літак для камікадзе доставлявся до мети бомбардувальником Ohka, після чого включали рідинно-реактивні двигуни.

При цьому самі японські інженери та військові зазначали, що ефективність та продуктивність такої схеми була вкрай низька. Самі бомбардувальники легко обчислювалися за допомогою локаторів, встановлених на кораблях, що входили до складу американського військово-морського флоту. Відбувалося це ще до того, як камікадзе встигали налаштуватися на ціль. Зрештою, багато літаків гинули ще на далеких підступах до кінцевої мети свого призначення. Причому збивали як літаки, де сиділи камікадзе, так і бомбардувальники, які їх доставляли.

Відповідь Великобританії

З боку Великобританії у Другій світовій війні брав участь лише один реактивний літак – це Gloster Meteor. Свій перший бойовий виліт він здійснив у березні 1943 року.

На озброєння великобританських королівських військово-повітряних сил він надійшов у середині 1944 року. Його серійне виробництво тривало до 1955 року. А на озброєнні ці літаки були аж до 70-х років. Загалом із конвеєра зійшли близько трьох з половиною тисяч цих повітряних суден. Причому найрізноманітніших модифікацій.

У період Другої світової випускалися лише дві модифікації винищувачів, потім їхня кількість збільшилася. Причому одна з модифікацій була настільки секретною, що на територію противника вони не літали, щоб у разі катастрофи не дістатись авіаційним інженерам ворога.

Здебільшого вони займалися відбиттям авіаційних атак німецьких літаків. Базувалися вони під Брюсселем у Бельгії. Однак з лютого 1945 німецька авіація забула про атаки, сконцентрувавшись виключно на оборонному потенціалі. Тому в останній рік Другої світової війни з 200 з лишком літаків Global Meteor було втрачено лише два. І це не стало наслідком зусиль німецьких авіатором. Обидва літаки зіткнулися між собою під час заходу на посадку. На аеродромі на той час була сильна хмарність.

Технічні характеристики британського літака

Британський літак Global Meteor мав завидні технічні характеристики. Швидкість реактивного літака сягала майже 850 тисяч кілометрів на годину. Розмах крила понад 13 метрів, злітна вага близько 6 з половиною тисяч кілограмів. Злітав літак на висоту майже 13 з половиною кілометрів, дальність польоту при цьому становила понад дві тисячі кілометрів.

На озброєнні британського літака знаходилися чотири 30-міліметрові гармати, які мали високу ефективність.

Американці серед останніх

Серед усіх основних учасників Другої світової одними із останніх реактивний літак випустили військово-повітряні сили США. Американська модель Lockheed F-80 потрапила на аеродроми Великобританії лише у квітні 1945 року. За місяць до капітуляції німецьких військ. Тому взяти участь у бойових діях він практично не встиг.

Американці активно застосовували цей літак за кілька років під час війни в Кореї. Саме у цій країні відбувся перший в історії бій між двома реактивними літаками. З одного боку, був американський F-80, а з іншого радянський МіГ-15, який на той момент був більш сучасним, вже навколозвуковим. Радянський пілот здобув перемогу.

Усього на озброєння американської арміїнадійшло понад півтори тисячі таких літаків.

Перший радянський реактивний літак зійшов із конвеєра у 1941 році. Його випустили у рекордні терміни. 20 днів пішло на проектування та ще місяць на виробництво. Сопло реактивного літака виконувало функцію захисту частин від зайвого нагріву.

Перший радянський зразок був дерев'яним планером, до якого були прикріплені рідинно-реактивні двигуни. Коли почалася Велика Вітчизняна війна, всі напрацювання перекинули на Урал. Там почалися експериментальні вильоти та випробування. За задумом конструкторів, літак мав розвивати швидкість до 900 кілометрів на годину. Однак, як тільки перший його випробувач Григорій Бахчіванджі наблизився до позначки 800 кілометрів на годину, повітряне судно впало. Льотчик-випробувач загинув.

Остаточно доопрацювати радянську модельреактивного літака вдалося лише 1945 року. Натомість масовий випуск розпочали одразу двох моделей - Як-15 та МіГ-9.

У порівнянні технічних характеристик двох машин брав участь сам Йосип Сталін. В результаті було прийнято рішення використовувати Як-15 як навчальне повітряне судно, а МіГ-9 надійшов у розпорядження ВПС. За три роки було випущено понад 600 МІГів. Проте невдовзі літак було знято з виробництва.

Основних причин було дві. Розробляли його відверто наспіх, постійно вносили зміни. До того ж, самі пілоти ставилися до нього з підозрою. Щоб освоїти машину, потрібно багато зусиль, а помилок у пілотажі допускати було категорично не можна.

В результаті в 1948 на зміну прийшов удосконалений МіГ-15. Радянський реактивний літак летить зі швидкістю понад 860 кілометрів на годину.

Пасажирський літак

Найвідоміший реактивний пасажирський літак, поряд із англійським Concorde, - радянський ТУ-144. Обидві ці моделі входили до розряду надзвукових.

Радянські літаки надійшли у виробництво 1968 року. Звук реактивного літака з того часу став часто лунати над радянськими аеродромами.

Історія авіації характеризується безперервною боротьбою за підвищення швидкості польоту літаків. Перший офіційно зареєстрований світовий рекорд швидкості, встановлений у 1906 році, становив лише 41,3 кілометри на годину. До 1910 року швидкість найкращих літаків зросла до 110 кілометрів на годину. Побудований на Російсько-Балтійському заводі ще в початковий період першої світової війни літак-винищувач РБВЗ-16 мав максимальну швидкість польоту - 153 кілометри на годину. А до початку Другої світової війни вже не окремі машини – тисячі літаків літали зі швидкостями, що перевищували 500 кілометрів на годину.
З механіки відомо, що потужність, необхідна забезпечення руху літака, дорівнює добутку сили тяги з його швидкість. Таким чином, потужність зростає пропорційно до куба швидкості. Отже, щоб збільшити швидкість польоту гвинтомоторного літака вдвічі необхідно підвищити потужність його двигунів у вісім разів. Це веде до зростання ваги силової установки та значного збільшення витрати пального. Як показують розрахунки, для подвоєння швидкості літака, що веде до збільшення його ваги та розмірів, потрібно підвищити потужність поршневого двигунау 15-20 разів.
Але починаючи зі швидкості польоту 700-800 кілометрів на годину і при наближенні її до швидкості звуку опір повітря збільшується ще різкіше. Крім того, коефіцієнт корисної діїповітряного гвинта досить високий лише при швидкостях польоту, що не перевищують 700-800 кілометрів на годину. З подальшим зростанням швидкості він різко знижується. Тому, незважаючи на всі старання авіаконструкторів, навіть у найкращих літаків-винищувачів із поршневими моторами потужністю 2500-3000 кінських силмаксимальна швидкість горизонтального польоту не перевищувала 800 кілометрів на годину.
Як бачимо, для освоєння великих висот та подальшого збільшення швидкості був потрібен новий авіаційний двигун, Потяг і потужність якого зі збільшенням швидкості польоту не падали б, а зростали.
І такий двигун було створено. Це – авіаційний реактивний двигун. Він був значно потужнішим і легшим за громіздкі гвинтомоторні установки. Використання цього двигуна врешті-решт дозволило авіації переступити звуковий бар'єр.

Принцип роботи та класифікація реактивних двигунів

Щоб зрозуміти принцип роботи реактивного двигуна, пригадаємо, що відбувається під час пострілу з будь-якої вогнепальної зброї. Кожному, хто стріляв із рушниці чи пістолета, відома дія віддачі. У момент пострілу порохові гази з величезною силою поступово тиснуть на всі боки. Внутрішні стінки стовбура, дно кулі або снаряда і дно гільзи, що утримується затвором, зазнають цього тиску.
Сили тиску на стінки ствола взаємно врівноважуються. Тиск порохових газів на кулю (снаряд) викидає її з гвинтівки (зброї), а тиск газів на дно гільзи є причиною віддачі.
Віддачу легко зробити і джерелом безперервного руху. Уявимо собі, наприклад, що ми поставили на легкий візок верстатний піхотний кулемет. Тоді при безперервній стрільбі з кулемета вона покотиться під впливом поштовхів віддачі у бік, протилежний до напрямку стрільби.
На такому принципі і ґрунтується дія реактивного двигуна. Джерелом руху в реактивному двигуні є реакція або віддача газового струменя.
У закритій посудині знаходиться стислий газ. Тиск газу рівномірно розподіляється на стінки судини, яка при цьому залишається нерухомою. Але якщо видалити одну з торцевих стінок судини, то стислий газ, прагнучи розширитися, почне швидко витікати з отвору назовні.
Тиск газу на протилежну до отвору стінку вже не буде врівноважуватися, і посудина, якщо він не закріплений, почне рухатися. Важливо відзначити, що чим більший тиск газу, тим більша швидкість його закінчення, і тим швидше рухатиметься судина.
Для роботи реактивного двигуна достатньо спалювати в резервуарі порох чи іншу горючу речовину. Тоді надлишковий тиск у посудині змусить гази безперервно витікати у вигляді струменя продуктів згоряння в атмосферу зі швидкістю тим більшою, чим вищий тиск усередині самого резервуара і чим менший тиск зовні. Витік газів з судини відбувається під впливом сили тиску, що збігається з напрямком виходить через отвір струменя. Отже неминуче з'явиться й інша сила рівної величини та протилежного спрямування. Вона і змусить резервуар рухатися.

Ця сила зветься сили реактивної тяги.
Усі реактивні двигуни можна поділити на кілька основних класів. Розглянемо угруповання реактивних двигунів за родом використовуваного в них окислювача.
У першу групу входять реактивні двигуни з власним окислювачем, звані ракетні двигуни. Ця група у свою чергу складається з двох класів: ПРД – порохових реактивних двигунів та ЗРД – рідинних реактивних двигунів.
У порохових реактивних двигунах паливо одночасно містить пальне і необхідний його згоряння окислювач. Найпростішим ПРД є добре всім відома феєрверкова ракета. У такому двигуні порох згоряє протягом декількох секунд або навіть часток секунди. Реактивна тяга, що розвивається при цьому, досить значна. Запас палива обмежений об'ємом камери згоряння.
У конструктивному відношенні ПРД винятково простий. Він може застосовуватися як нетривало працююча, але створює все ж таки досить велику силу тяги установка.
У рідинних реактивних двигунах до складу палива до складу палива входить якась горюча рідина (зазвичай гас або спирт) і рідкий кисень або якась кисневмісна речовина (наприклад, перекис водню або азотна кислота). Кисень або речовина, що його замінює, необхідне для спалювання пального, прийнято називати окислювачем. Працюючи ЗРД пальне і окислювач безперервно надходять у камеру згоряння; продукти згоряння вивергаються назовні через сопло.
Рідинний та пороховий реактивні двигуни, на відміну від інших, здатні працювати в безповітряному просторі.
Другу групу утворюють повітряно-реактивні двигуни – ВРД, які використовують окислювач із повітря. Вони у свою чергу поділяються на три класи: прямоточні ВРД (ПВРД), пульсуючі ВРД (ПуВРД) та турбореактивні двигуни (ТРД).
У прямоточному (або без компресорному) ВРД пальне спалюється в камері згоряння в атмосферному повітрі, стиснутому своїм власним швидкісним натиском. Стиснення повітря здійснюється згідно із законом Бернуллі. Відповідно до цього закону, при русі рідини або газу по каналу, що розширюється, швидкість струменя зменшується, що веде до підвищення тиску газу або рідини.
Для цього в ПВРД передбачений дифузор - канал, що розширюється, по якому атмосферне повітря потрапляє в камеру згоряння.
Площа вихідного перерізу сопла зазвичай значно більша за площу вхідного перерізу дифузора. Крім того, по поверхні дифузора тиск розподіляється інакше і має більші значення, ніж на стінках сопла. Внаслідок дії всіх цих сил виникає реактивна тяга.
ККД прямоточного ВРД за швидкості польоту 1000 кілометрів на годину дорівнює приблизно 8-9%. А при збільшенні цієї швидкості в 2 рази ККД часом може досягти 30% - вище, ніж у поршневого авіадвигуна. Але треба зауважити, що ПВРД має істотний недолік: такий двигун не дає тяги на місці і не може, отже, забезпечити самостійний зліт літака.
Складніше влаштований турбореактивний двигун (ТРД). У польоті зустрічне повітря проходить через передній вхідний отвір компресора і стискається в кілька разів. Стиснене компресором повітря потрапляє в камеру згоряння, куди впорскується рідке пальне (зазвичай гас); гази, що утворюються при згорянні цієї суміші, подаються до лопаток газової турбіни.
Диск турбіни закріплений на одному валу з колесом компресора, тому гарячі гази, що проходять через турбіну, обертають разом з компресором. З турбіни гази потрапляють у сопло. Тут їх тиск падає, а швидкість зростає. Газовий струмінь, що виходить з двигуна, створює реактивну тягу.
На відміну від прямоточного ВРД, турбореактивний двигун здатний розвивати тягу і при роботі на місці. Він може самостійно забезпечити зліт літака. Для запуску ТРД застосовуються спеціальні пускові пристрої: електростартери та газотурбостартери.
Економічність ТРД на звукових швидкостях польоту набагато вища, ніж прямоточного ВРД. І лише на надзвукових швидкостях близько 2000 кілометрів на годину витрата пального для обох типів двигунів стає приблизно однаковою.

Коротка історія розвитку реактивної авіації

Найвідомішим і найпростішим реактивним двигуном є порохова ракета, багато століть тому винайдена у стародавньому Китаї. Природно, що порохова ракета виявилася першим реактивним двигуном, який спробували використовувати як авіаційну силову установку.
На початку 1930-х років у СРСР розгорнулися роботи, пов'язані зі створенням реактивного двигуна для літальних апаратів. Радянський інженер Ф.А.Цандер ще 1920 року висловив ідею висотного ракетного літака. Його двигун “ОР-2”, який працював на бензині та рідкому кисні, призначався для встановлення на досвідчений літак.
У Німеччині за участю інженерів Вальє, Зенгера, Опеля і Штаммера починаючи з 1926 систематично проводилися експерименти з пороховими ракетами, що встановлювалися на автомобіль, велосипед, дрезину і, нарешті, на літак. У 1928 року було отримано перші практичні результати: ракетний автомобіль показав швидкість близько 100 км/год, а дрезина – до 300 км/год. У червні того ж року було здійснено перший політ літака із пороховим реактивним двигуном. На висоті 30 м. Цей літак пролетів 1,5 км, протримавшись у повітрі лише одну хвилину. Через трохи більше року політ був повторений, причому було досягнуто швидкість польоту 150 км/год.
До кінця 1930-х років у різних країнах велися дослідницькі, конструкторські та експериментальні роботи зі створення літаків з реактивними двигунами.

У 1939 року у СРСР відбулися льотні випробування прямоточних повітряно-реактивних двигунів (ПВРД) літаком “І-15” конструкції Н.Н.Поликарпова. ПВРД конструкції І.А.Меркулова були встановлені на нижніх площинах літака як додаткові мотори. Перші польоти проводив досвідчений льотчик-випробувач П. Є. Логін. На заданій висоті він розганяв машину до максимальної швидкості та включав реактивні двигуни. Тяга додаткових ПВРД збільшувала максимальну швидкість польоту. 1939 року були відпрацьовані надійний запускдвигуна в польоті та стійкість процесу горіння. У польоті льотчик міг неодноразово вмикати та вимикати двигун та регулювати його тягу. 25 січня 1940 року після заводського відпрацювання двигунів та перевірки їх безпеки у багатьох польотах відбулося офіційне випробування – політ літака з ПВРД. Стартувавши з Центрального аеродрому імені Фрунзе в Москві, льотчик Логінов увімкнув на невеликій висоті реактивні двигуни і зробив кілька кіл над районом аеродрому.
Ці польоти льотчика Логінова у 1939 та 1940 роках були першими польотами літаком з допоміжними ПВРД. Слідом за ним у випробуванні цього двигуна взяли участь льотчики-випробувачі Н.А.Сопоцко, А.В.Давидов та А.І.Жуков. Влітку 1940 року ці двигуни були встановлені та випробувані на винищувачі І-153 "Чайка" конструкції Н.Н.Полікарпова. Вони збільшували швидкість літака на 40-50 км/годину.

Однак при швидкостях польоту, які могли розвивати гвинтові літаки, додаткові безкомпресорні ВРД витрачали дуже багато пального. Є у ПВРД ще один важливий недолік: такий двигун не дає тяги на місці і не може, отже, забезпечити самостійний зліт літака. Це означає, що літак з подібним двигуномповинен бути обов'язково забезпечений якоюсь допоміжною стартовою силовою установкою, наприклад гвинтомоторною, інакше йому не піднятися в повітря.
Наприкінці 30-х – початку 40-х років нашого століття розроблялися та випробовувалися перші літаки з реактивними двигунами інших типів.

Один із перших польотів людини на літаку з рідинним реактивним двигуном (ЗРД) був також здійснений в СРСР. Радянський льотчик В.П.Федоров у лютому 1940 року випробував у повітрі ЖРД вітчизняної конструкції. Літним випробуванням передувала велика підготовча робота. Спроектований інженером Л.С.Душкіним ЖРД із регульованою тягою пройшов всебічні заводські випробування на стенді. Потім його встановили на планер конструкції С.П.Корольова. Після того, як двигун успішно пройшов наземні випробування на планері, почали льотні випробування. Реактивний літак відбуксували звичайним гвинтовим літаком на висоту 2 км. На цій висоті льотчик Федоров відчепив трос і, відлетівши на деяку відстань від літака-буксирувальника, увімкнув ЖРД. Двигун стійко працював до витрачання палива. Після закінчення моторного польоту льотчик успішно спланував і приземлився на аеродромі.
Ці льотні випробування стали важливим щаблем на шляху створення швидкісного реактивного літака.

Невдовзі радянський конструктор В.Ф.Болховитинов спроектував літак, у якому як силової установки використали ЖРД Л.С.Душкина. Незважаючи на труднощі воєнного часу, вже в грудні 1941 двигун був побудований. Паралельно створювався і літак. Проектування та будівництво цього першого у світі винищувача з ЖРД було завершено в рекордно короткий термін: лише за 40 днів. Одночасно йшла підготовка до льотних випробувань. Проведення перших випробувань у повітрі нової машини, Що отримала марку "БІ", було покладено на льотчика-випробувача капітана Г.Я.Бахчіванджі.
15 травня 1942 року відбувся перший політ бойового літака із ЗРД. Це був невеликий гостроносий літак-моноплан з шасі, що забирався в польоті, і хвостовим колесом. У носовому відсіку фюзеляжу містилися дві гармати калібром 20 мм, боєзапас до них та радіоапаратура. Далі були розташовані кабіна пілота, закрита ліхтарем, та паливні баки. У хвостовій частині був двигун. Польотні випробування пройшли успішно.
У роки Великої Вітчизняної війни радянські авіаконструктори працювали над іншими типами винищувачів з ЖРД. Конструкторський колектив, керований М. Н. Полікарповим, створив бойовий літак "Малютка". Інший колектив конструкторів на чолі з М.К.Тихонравовим розробив реактивний винищувач марки "302".
Роботи зі створення бойових реактивних літаків широко проводилися за кордоном.
У червні 1942 року відбувся перший політ німецького реактивного винищувача-перехоплювача Ме-163 конструкції Мессершмітта. Лише дев'ятий варіант цього літака було запущено у серійне виробництво 1944 року.
Вперше цей літак із ЗРД був застосований у бойовій обстановці в середині 1944 при вторгненні союзницьких військ до Франції. Він призначався для боротьби з бомбардувальниками та винищувачами супротивника над німецькою територією. Літак був монопланом без горизонтального хвостового оперення, що виявилося можливим завдяки великій стрілоподібності крила.

Фюзеляжу надали обтічна форма. Зовнішні поверхні літака були дуже гладкими. У носовому відсіку фюзеляжу розміщувалася вітрянка для приводу генератора електросистеми літака. У хвостовій частині фюзеляжу встановлювався двигун - ЗРД з тягою до 15 кН. Між корпусом двигуна та обшивкою машини була вогнетривка прокладка. Баки з пальним були розміщені в крилах, а з окислювачами – усередині фюзеляжу. Звичайного шасі літаком не було. Зліт відбувався за допомогою спеціального стартового візка та хвостового колеса. Відразу після зльоту цей візок скидався, а хвостове колесо забиралося всередину фюзеляжу. Управління літаком проводилося за допомогою керма повороту, встановленого, як завжди, за кілем, і розміщених у площині крила кермів висоти, які одночасно були і елеронами. Посадка проводилася на сталеву лижу для посадки довжиною близько 1,8 метра з полозом шириною 16 сантиметрів. Зазвичай літак злітав, використовуючи тягу встановленого у ньому двигуна. Однак за задумом конструктора було передбачено можливість використання підвісних стартових ракет, які скидалися після зльоту, а також можливість буксирування іншим літаком до потрібної висоти. Працюючи ЗРД у режимі повної тяги літак міг набирати висоту майже з вертикалі. Розмах крил літака складав 9,3 метри, його довжина – близько 6 метрів. Політна вага при зльоті дорівнювала 4,1 тонни, при посадці - 2,1 тонни; отже, за весь час моторного польоту літак ставав майже вдвічі легшим – витрачав приблизно 2 тонни палива. Довжина розбігу була понад 900 метрів, скоропідйомність – до 150 метрів за секунду. Висоту 6 кілометрів літак досягав через 2,5 хвилини після зльоту. Стеля машини була 13,2 кілометра. При безперервній роботіЖРД політ тривав до 8 хвилин. Зазвичай після досягнення бойової висоти двигун працював не безперервно, а періодично, причому літак планував, то розганявся. В результаті загальна тривалість польоту могла бути доведена до 25 хвилин і навіть більше. Для такого режиму роботи характерні значні прискорення: при включенні ЗРД на швидкості 240 кілометрів на годину літак досягав швидкості 800 кілометрів на годину за 20 секунд (за цей час він пролітав 5,6 кілометрів із середнім прискоренням 8 метрів на секунду квадрат). Біля землі цей літак розвивав максимальну швидкість 825 кілометрів на годину, а в інтервалі висот 4-12 кілометрів його максимальна швидкість зростала до 900 кілометрів на годину.

У той самий період у низці країн велися інтенсивні роботи зі створення повітряно-реактивних двигунів (ВРД) різних типів і конструкцій. У Радянському Союзі, як уже говорилося, випробовувався прямоточний ВРД, встановлений літаком-винищувачем.
В Італії в серпні 1940 року був здійснений перший 10-хвилинний політ реактивного літака-моноплана Кампіні-Капроні СС-2. На цьому літаку було встановлено так званий мотокомпресорний ВРД (цей тип ВРД не розглядався в огляді реактивних двигунів, оскільки він виявився невигідним і не отримав поширення). Повітря входило через спеціальний отвір у передній частині фюзеляжу в трубу змінного перерізу, де підтискалося компресором, який отримував обертання від розташованого за зіркоподібним поршневим авіамотором потужністю 440 кінських сил.
Потім потік стиснутого повітряомив цей поршневий мотор повітряного охолодженняі трохи нагрівався. Перед надходженням в камеру згоряння повітря змішувалося з вихлопними газамивід цього двигуна. У камері згоряння, куди впорскувалося паливо, внаслідок його спалювання температура повітря підвищувалася ще більше.
Газо-повітряна суміш, що витікала із сопла в хвостовій частині фюзеляжу, створювала реактивну тягу цієї силової установки. Площа вихідного перерізу реактивного сопла регулювалася за допомогою конуса, що може переміщатися вздовж осі сопла. Кабіна пілота розташовувалась угорі фюзеляжу над трубою для потоку повітря, що проходить через весь фюзеляж. У листопаді 1941 року на цьому літаку було здійснено переліт з Мілана до Риму (з проміжною посадкою в Пізі для заправки пальним), що тривав 2,5 години, причому середня швидкість польоту склала 210 кілометрів на годину.

Як бачимо, реактивний літак із двигуном, виконаним за такою схемою, виявився невдалим: він був позбавлений головної якості реактивного літака – здатності розвивати великі швидкості. До того ж витрата пального в нього була дуже велика.
У травні 1941 року в Англії відбувся перший випробувальний політ експериментального літака Глостер "Е-28/39" з ТРД з відцентровим компресором конструкції Віттла.
За 17 тисяч обертів за хвилину цей двигун розвивав тягу близько 3800 ньютонів. Експериментальний літак був одномісний винищувач з одним ТРД, розташованим у фюзеляжі за кабіною пілота. Літак мав триколісне шасі, що прибиралося в польоті.

Через півтора роки, у жовтні 1942 року, було проведено перше льотне випробування американського реактивного літака-винищувача “Еркомет” Р-59А з двома ТРД конструкції Уіттла. Це був моноплан із середньорозташованим крилом і з високо встановленим хвостовим оперенням.
Носову частину фюзеляжу було сильно винесено вперед. Літак був оснащений триколісним шасі; політна вага машини становила майже 5 тонн, стеля – 12 кілометрів. При льотних випробуваннях було досягнуто швидкості 800 кілометрів на годину.

Серед інших літаків із ТРД цього періоду слід зазначити винищувач Глостер "Метеор", перший політ якого відбувся 1943 року. Цей одномісний суцільнометалевий моноплан виявився одним із найвдаліших реактивних літаків-винищувачів того періоду. Два ТРД були встановлені на низько розташованому вільнонесучому крилі. Серійний бойовий літак розвивав швидкість 810 кілометрів на годину. Тривалість польоту складала близько 1,5 години, стеля – 12 кілометрів. Літак мав 4 автоматичні гармати калібру 20 мм. Машина мала хорошу маневреність і керованість на всіх швидкостях.

Цей літак був першим реактивним винищувачем, який застосовувався у бойових повітряних операціях союзної авіації у боротьбі проти німецьких літаків-снарядів "V-1" у 1944 році. У листопаді 1941 року на спеціальному рекордному варіанті цієї машини було встановлено світовий рекорд швидкості польоту – 975 кілометрів на годину.
То був перший офіційно зареєстрований рекорд, встановлений на реактивному літаку. Під час цього рекордного польоту ТРД розвивали тягу приблизно по 16 кілоньютонів кожен, а споживання пального відповідало витраті приблизно 4,5 тисячі літрів на годину.

У роки Другої світової війни кілька типів бойових літаків з ТРД було розроблено та випробувано у Німеччині. Вкажемо на двомоторний винищувач “Ме-262”, який розвивав максимальну швидкість 850-900 кілометрів на годину (залежно від висоти польоту) та чотирьох моторний бомбардувальник “Арадо-234”.

Винищувач “Ме-262” був найбільш відпрацьованою та доведеною конструкцією серед численних типів німецьких. реактивних машинперіоду Другої світової війни. Бойову машину було озброєно чотирма автоматичними гарматами калібром 30 міліметрів.
На заключному етапі Великої Вітчизняної війни у ​​лютому 1945 року тричі Герой Радянського Союзу І.Кожедуб в одному з повітряних боїв над територією Німеччини вперше збив реактивний літак ворога – “Ме-262”. У цьому повітряному поєдинку вирішальним виявилася перевага в маневреності, а не в швидкості (максимальна швидкість гвинтового винищувача "Ла-5" на висоті 5 кілометрів дорівнювала 622 кілометри на годину, а реактивного винищувача "Ме-262" на тій же висоті - близько 850 кілометрів за годину).
Цікаво відзначити, що перші німецькі реактивні літаки оснащувалися ТРД з осьовим компресором, причому максимальна тяга двигуна була менше 10 кілоньютонів. У той же час англійські реактивні винищувачі були обладнані ТРД із відцентровим компресором, що розвиває приблизно вдвічі більшу тягу.

Вже в початковий період розвитку реактивних машин колишні знайомі форми літаків зазнавали більш менш значних змін. Незвичайно виглядав, наприклад, англійський реактивний винищувач "Вампір" двох балочної конструкції.
Ще більш незвичним для ока був експериментальний англійський реактивний літак "Літаюче крило". Цей біс фюзеляжний і безхвостий літак був виконаний у вигляді крила, в якому розміщувалися екіпаж, пальне і т.д. Органи стабілізації та управління також були встановлені на самому крилі. Перевагою цієї схеми є мінімальне лобовий опір. Відомі труднощі представляє вирішення проблеми стійкості та керованості "Літаючого крила".

При розробці цього літака очікувалося, що стрілоподібність крила дозволить досягти великої стійкості в польоті при одночасному суттєвому зменшенні опору. Англійська авіаційна фірма "Де-Хевіленд", яка побудувала літак, передбачала використовувати його для вивчення явищ стисливості повітря та стійкості польоту при великих швидкостях. Стріловидність крила цього суцільнометалевого літака складала 40 градусів. Силова установка складалася з одного ТРД. На кінцях крил у спеціальних обтічниках були протиштопорні парашути.
У травні 1946 року літак "Літаюче крило" був вперше випробуваний у пробному польоті. А у вересні того ж року під час чергового випробувального польоту він зазнав аварії та розбився. Пілотуючий його льотчик трагічно загинув.

У нашій країні в роки Великої Вітчизняної війни почалися великі дослідні роботизі створення бойових літаків із ТРД. Війна ставила завдання – створити літак-винищувач, який володіє не тільки великою швидкістю, Але й значною тривалістю польоту: адже розроблені реактивні винищувачі із ЗРД мали дуже малу тривалість польоту – всього 8-15 хвилин. Були розроблені бойові літаки з комбінованою силовою установкою – гвинтомоторною та реактивною. Так, наприклад, винищувачі "Ла-7" та "Ла-9" були забезпечені реактивними прискорювачами.
Робота над одним із перших радянських реактивних літаків розпочалася ще у 1943-1944 роках.

Ця бойова машина створювалася конструкторським колективом, очолюваним генералом інженерно-авіаційної служби Артемом Івановичем Мікояном. То був винищувач "І-250" з комбінованою силовою установкою, що складалася з поршневого авіадвигуна рідинного охолодженнятипу "ВК-107 А" з повітряним гвинтом та ВРД, компресор якого отримував обертання від поршневого мотора. Повітря надходило в повітрозабірник під валом гвинта, проходило каналом під кабіною льотчика і надходило в компресор ВРД. За компресором були встановлені форсунки для подачі палива та запальна апаратура. Реактивний струмінь виходив через сопло у хвостовій частині фюзеляжу. Свій перший політ "І-250" здійснив ще у березні 1945 року. Під час льотних випробувань було досягнуто швидкості, що значно перевищує 800 кілометрів на годину.
Невдовзі цей колектив конструкторів створив реактивний винищувач “МИГ-9”. На ньому встановлювалися два ТРД типу "РД-20". Кожен двигун розвивав тягу до 8800 ньютонів при 9,8 тисяч обертів за хвилину. Двигун типу “РД-20” з осьовим компресором та регульованим соплом мав кільцеву камеру згоряння з шістнадцятьма пальниками навколо форсунок для упорскування палива. 24 квітня 1946 року льотчик-випробувач А.Н.Грінчик здійснив літаком “МИГ-9” перший політ. Як і літак "БІ", ця машина мало відрізнялася за конструктивною схемою від поршневих літаків. І все ж заміна поршневого двигуна реактивним двигуном підвищила швидкість приблизно на 250 кілометрів на годину. максимальна швидкість"МІГ-9" перевищувала 900 кілометрів на годину. Наприкінці 1946 року ця машина була запущена у серійне виробництво.

У квітні 1946 року здійснено перший політ на реактивному винищувачі конструкції А.С.Яковлева. Для полегшення переходу до виробництва цих літаків з ТРД був використаний серійний гвинтовий винищувач Як-3, у якого передня частина фюзеляжу і середня частина крила були перероблені під установку реактивного двигуна. Цей винищувач застосовувався як реактивний тренувальний літак наших ВПС.
У 1947-1948 роках пройшов льотні випробування радянський реактивний винищувач конструкції А.С.Яковлева "Як-23", який мав вищу швидкість.
Це було досягнуто завдяки встановленню на ньому турбореактивного двигунатипу "РД-500", який розвивав тягу до 16 кілоньютонів при 14,6 тисяч оборотів за хвилину. "Як-23" являв собою одномісний суцільнометалевий моноплан із середньорозташованим крилом.

Під час створення та випробування перших реактивних літаків наші конструктори зіткнулися з новими проблемами. Виявилося, що одного збільшення тяги двигуна ще недостатньо для здійснення польоту зі швидкістю, наближеною до швидкості розповсюдження звуку. Дослідження стисливості повітря та умов виникнення стрибків ущільнення проводилися радянськими вченими починаючи з 30-х років. Особливо великого розмаху вони набули у 1942-1946 роках після льотних випробувань реактивного винищувача “БІ” та інших наших реактивних машин. В результаті цих досліджень вже до 1946 року було поставлено питання про докорінну зміну аеродинамічної схеми високошвидкісних реактивних літаків. Постало завдання створення реактивних літаків зі стрілоподібним крилом та оперенням. Поруч із виникли і суміжні завдання – знадобилася нова механізація крила, інша система управління тощо.

Наполеглива творча робота науково-дослідних, конструкторських та виробничих колективів мала успіх: нові вітчизняні реактивні літаки ні в чому не поступалися світовій авіаційній техніці того періоду. Серед швидкісних реактивних машин, створених у СРСР у 1946-1947 роках, виділяється своїми високими льотно-тактичними та експлуатаційними характеристиками реактивний винищувач конструкції А.І.Мікояна та М.І.Гуревича “МІГ-15”, зі стрілоподібним крилом та оперенням. Застосування стрілоподібного крила та оперення підвищило швидкість горизонтального польоту без істотних змін його стійкості та керованості. Збільшенню швидкості літака багато в чому сприяло також підвищення його енергоозброєності: на ньому було встановлено новий ТРД з відцентровим компресором "РД-45" з тягою близько 19,5 кілоньютонів при 12 тисяч обертів за хвилину. Горизонтальна та вертикальна швидкості цієї машини перевершували все досягнуте раніше на реактивних літаках.
У випробуваннях та доведенні літака брали участь льотчики-випробувачі Герої Радянського Союзу І.Т.Іващенко та С.Н.Анохін. Літак мав хороші льотно-тактичні дані та був простий в експлуатації. За виняткову витривалість, простоту в технічному обслуговуванні та легкість в управлінні він отримав прізвисько “літак-солдат”.
Конструкторське бюро, що працює під керівництвом С. А. Лавочкіна, одночасно з випуском "МІГ-15" створило новий реактивний винищувач "Ла-15". Він мав стрілоподібне крило, розташоване над фюзеляжем. На ньому було потужне бортове озброєння. З усіх існуючих тоді винищувачів зі стрілоподібним крилом "Ла-15" мала найменшу політну вагу. Завдяки цьому літак "Ла-15" з двигуном "РД-500", що мав меншу тягу, ніж двигун "РД-45", встановлений на "МІГ-15", мав приблизно такі ж льотно-тактичні дані, як і "МІГ- 15”.

Стріловидність та спеціальний профіль крил та оперення реактивних літаків різко зменшили опір повітря при польотах зі швидкістю поширення звуку. Тепер на хвильовій кризі опір зростав уже не у 8-12 разів, а лише у 2-3 рази. Це підтвердили перші надзвукові польоти радянських реактивних літаків.

Застосування реактивної техніки у цивільній авіації

Незабаром реактивні двигуни стали встановлюватись і на літаках цивільної авіації.
1955 року за кордоном почав експлуатуватися багатомісний пасажирський реактивний літак "Комета-1". Ця пасажирська машина з чотирма ТРД мала швидкість близько 800 кілометрів на годину на висоті 12 кілометрів. Літак міг перевозити 48 пасажирів.
Дальність польоту складала близько 4 тисячі кілометрів. Вага з пасажирами та повним запасом пального становила 48 тонн. Розмах крил, що мають невелику стрілоподібність та відносно тонкий профіль, – 35 метрів. Площа крил – 187 квадратних метрів, довжина літака – 28 метрів. Однак після великої аварії цього літака у Середземному морі його експлуатацію було припинено. Невдовзі почав використовуватися конструктивний варіант цього літака - "Комета-3".

Цікаві дані про американський пасажирський літак з чотирма турбогвинтовими двигунамиЛокхід "Електра", розрахованому на 69 осіб (включаючи екіпаж з двох пілотів та бортінженера). Число пасажирських місцьмогло бути доведено до 91. Кабіна герметизована, вхідні двері подвійні. Крейсерська швидкістьцієї машини – 660 кілометрів на годину. Вага порожнього літака – 24,5 тонн, політна вага – 50 тонн, у тому числі 12,8 тонн пального для рейсу та 3,2 тонни запасного пального. Заправка та обслуговування літака на проміжних аеродромах займали 12 хвилин. Випуск літака було розпочато у 1957 році.

Американська фірма "Боїнг" з 1954 року проводила випробування літака "Боїнг-707" з чотирма ТРД. Швидкість літака – 800 кілометрів на годину, висота польоту – 12 кілометрів, дальність – 4800 кілометрів. Цей літак був призначений для використання у військовій авіації як "повітряний танкер" - для заправки бойових літаків пальним у повітрі, але міг бути переобладнаним і для застосування в цивільній транспортній авіації. В останньому випадку на машині могло бути встановлене 100 пасажирських місць.
У 1959 році почалася експлуатація французького пасажирського літака "Каравелла". У літака був круглий фюзеляж діаметром 3,2 метри, в якому обладнано герметизований відсік довжиною 25,4 метра. У цьому відсіку розміщувалася пасажирська кабінана 70 місць. Літак мав стрілоподібне крило, скошене назад під кутом 20 градусів. Злітна вага літака – 40 тонн. Силова установка складалася з двох ТРД із тягою по 40 кілоньютонів кожен. Швидкість літака була близько 800 кілометрів на годину.
У СРСР вже 1954 року на одній із повітряних авіаліній доставка термінових вантажів та пошти здійснювалася швидкісними реактивними літаками “Іл-20.

З весни 1955 року реактивні поштово-вантажні літаки “Іл-20” почали курсувати повітряної трасі Москва-Новосибірськ. На борту літаків – матриці столичних газет. Завдяки використанню цих літаків жителі Новосибірська отримували московські газети одного дня з москвичами.

На авіаційному святі 3 липня 1955 року на Тушинському аеродромі під Москвою вперше було показано новий реактивний пасажирський літак конструкції А.Н.Туполєва “ТУ-104.
Цей літак із двома ТРД тягою по 80 кілоньютонів кожен мав відмінні аеродинамічні форми. Він міг перевозити 50 пасажирів, а у туристичному варіанті – 70. Висота польоту перевищувала 10 кілометрів, польотна вага – 70 тонн. Літак мав чудову звуко- та теплоізоляцію. Машина була герметична, повітря в салон відбиралося від компресорів ТРД. У разі відмови одного ТРД літак міг продовжувати політ іншим. Дальність безпосадкового перельоту становила 3000-3200 км. Швидкість польоту могла досягати 1000 кілометрів на годину.

15 вересня 1956 літак Ту-104 здійснив перший регулярний рейс з пасажирами по трасі Москва-Іркутськ. Через 7 годин 10 хвилин льотного часу, подолавши з посадкою в Омську 4570 км, літак приземлився в Іркутську. Час у дорозі порівняно з польотом на поршневих літаках скоротився майже втричі. 13 лютого 1958 року літак Ту-104 стартував у перший (технічний) рейс авіалінією Москва-Владивосток – однією з найдовших у нашій країні.

"ТУ-104" отримав високу оцінку і в нашій країні, і за кордоном. Іноземні фахівці, виступивши у пресі, заявили, що розпочавши регулярне перевезення пасажирів на реактивних літаках "ТУ-104", Радянський Союз на два роки випередив США, Англію та інші західні країни з масової експлуатації пасажирських турбореактивних літаків: американський реактивний літак "Боїнг-707" » та англійська «Комета-IV» вийшли на повітряні лінії лише наприкінці 1958 року, а французький «Каравелла» – у 1959 році.
У цивільній авіації також використовувалися літаки із турбогвинтовими двигунами (ТВД). Ця силова установка пристрою схожа на ТРД, але в ній на одному валу з турбіною і компресором з передньої сторони двигуна встановлений повітряний гвинт. Турбіна тут влаштована таким чином, що розпечені гази, що надходять із камер згоряння в турбіну, віддають їй більшу частину своєї енергії. Компресор споживає потужність значно меншу за ту, яку розвиває газова турбіна, а надмірна потужність турбіни передається на вал гвинта.

ТВД – проміжний тип авіаційної силової установки. Хоча гази, що виходять з турбіни, і випускаються через сопло та їх реакція породжує деяку тягу, основна тяга створюється гвинтом, як у звичайного гвинтомоторного літака.
ТВД не набув поширення в бойовій авіації, оскільки він не може забезпечити таку швидкість руху, як суто реактивні двигуни. Також він непридатний на експресних лініях цивільної авіації, де вирішальним фактором є швидкість, а питання економічності та вартості польоту відходять на другий план. Але турбогвинтові літаки доцільно використовувати на трасах різної протяжності, рейси якими відбуваються зі швидкостями близько 600-800 кілометрів на годину. При цьому слід враховувати, що, як показав досвід, перевезення на них пасажирів на відстань 1000 кілометрів обходиться на 30% дешевше, ніж гвинтові літаки з поршневими авіадвигунами.
У 1956-1960 роках у СРСР з'явилося багато нових літаків із ТВД. Серед них "ТУ-114" (220 пасажирів), "Ан-10" (100 пасажирів), "Ан-24" (48 пасажирів), "Іл-18" (89 пасажирів).