Каким быть авиадвигателю?

И вдруг крутой поворот.

Однажды Архипа вызвали в комсомольский комитет завода. Секретарь шагнул из-за стола навстречу с приветливой и вместе с тем строгой улыбкой, крепко пожал руку.

– Знаем о тебе, Люлька, только хорошее. Нужный ты заводу человек. Но иначе мы не можем.

– А в чем дело? – осторожно поинтересовался Архип.

– Ты член Осоавиахима?

– Член.

– Нужна стране авиация?

– Понятно, нужна. Дальше всех, выше всех, быстрее всех.

– Вот-вот. Потому и отдаем в распоряжение горкома комсомола нашу лучшую молодежь.

– Куда, в летчики?

– Нет. Бери выше. В авиационное КБ. Тебя хотим рекомендовать в Харьковский авиационный институт. Там сейчас большие дела с паровыми двигателями затеваются. Ну, как?

– Не могу.

Видимо, секретарь не ожидал отказа. Ему казалось, что открывающаяся перед любым молодым инженером подобная перспектива должна приниматься с восторгом. Но Люлька объяснил: в институте уже был, и пока ничего хорошего из этого не вышло, что на заводе он отшлифовывает свои знания, проходит настоящую боевую закалку, что конструктором ему быть рано.

Секретарю пришлось поднажать.

Выговор Архипу получать никак не хотелось, да и настойчивость, с которой его направляли в ХАИ, заставила задуматься.

Так он попал в авиацию.

В тридцатых годах любимое детище Страны Советов – авиация – набирала силы и все увереннее разворачивала крылья.

Прочно становились на ноги конструкторские коллективы. Специальные учебные заведения готовили квалифицированные кадры. В короткие сроки создавались самые разнообразные типы самолетов – от крошечных, но грозных истребителей И-16 Поликарпова до сверхтяжелых бомбардировщиков дальнего радиуса действия ТБ-3 Туполева.

Советские летчики совершали рекордные полеты, восхищавшие друзей нашей страны и тревожившие врагов.

Наряду с самолетостроительными создаются моторостроительные, агрегатные, приборостроительные, вооруженческие предприятия. Особенно бурно развивались авиамоторостроительные заводы и КБ.

Самолет начинается с двигателя, и для развития моторостроения не жалели ни сил, ни средств. Экспериментальным, опытным работам в моторостроении уделяется все большее внимания.

Рост мощностей двигателей и полетных весов самолетов вел, естественно, к большим расходам горючего. Неспокойная международная обстановка, поднимавший голову германский фашизм заставляли конструкторскую мысль решать вопросы эксплуатации воздушного флота в условиях военного времени на более дешевых сортах горючего.

К тому же из поршневых двигателей все труднее удавалось «выжимать» мощность. Чаще авиаспециалисты стали обращать внимание на паровую турбину. Не приспособить ли ее к самолетам?

Промышленные паротурбинные установки не были новостью. Русская инженерная практика накопила в области паровых машин большой опыт. Уже в пятидесятых годах XIX века на Балтике плавал парусный военный пароход «Орел», на котором помощником капитана был А.Ф. Можайский. В 1882 году в воздух поднялся (да, он оторвался от земли) первый в мире самолет его конструкции, имевший в качестве двигателя паровую машину. Для того времени эта машина являлась уникальной. Но чтобы лететь, «жар-птице» Можайского не хватило мощности силовой установки.

С тех пор инженеры научились считать. Расчеты показывали, что паротурбинная установка вполне обеспечит полет тяжелого бомбардировщика, причем вместо ценного бензина горючим станет служить обыкновенная солярка.

Создать паротурбинные установки на дешевых сортах топлива для замены двигателей внутреннего сгорания на тяжелых самолетах – такая задача была поставлена перед КБ, созданным в Ленинграде на базе Кировского завода, и Харьковским авиационным институтом.

Задача эта оказалась непростая. Конечно, тяжелые самолеты могли позволить себе некоторое увеличение веса силовой установки, что при переходе на паровую турбину было неизбежно. Но увеличение веса не могло быть чрезмерным, иначе самолет не поднимешь в небо. Другое дело с истребителями. Для них нужно создать принципиально новые двигатели с малым весом и габаритами.

Люлька приступил к работе на кафедре авиадвигателей в ХАИ. Его новый начальник, заведующий кафедрой профессор В.Т. Цветков, оказался не очень приветливым, дотошно, въедливо прощупывая новичка, он задавал вопросы по самым специальным вещам.

– Да-с, молодой человек, авиация дело тонкое. То, что годится на земле, совершенно противопоказано в воздухе. Мы работаем над авиационной паротурбинной установкой, и если вы думаете, что вам удастся механически перенести на борт самолета обычную облегченную стационарную паротурбинную установку, то глубоко ошибаетесь. Есть ли у вас достаточно знаний и настойчивости, чтобы работать над нашей темой – паровой турбиной с замкнутым циклом? Надеюсь, вы в состоянии догадаться, о чем идет речь?

Да, да. Пар придется охлаждать, превращать снова в воду с помощью специальных малогабаритных конденсаторов, которых до сих пор авиационная техника не знала.

Он смотрел на Люльку, ожидая покорного признания им своей несостоятельности перед такими грандиозными задачами. Но Архип был уже не тот зеленый молодой специалист, что полтора года назад. Он знал и умел уже многое.

Сильно задетый за живое, но внешне абсолютно спокойный, он сказал:

– Вот и дайте мне разработку конденсатора.

Цветков удивленно посмотрел на него и вышел.

Люлька остался один. Разговор проходил в зале для лабораторных занятий. Тяжело вздохнув, он встал и пошел рассматривать расставленные вокруг двигатели, турбины, детали, развешанные на стендах чертежи, плакаты. Да, многое казалось знакомым, изученным, понятным…

Мысли Люльки частенько бродили около идей, высказанных французским ученым Морисом Руа. И вот сейчас, когда он стоял здесь, в этой большой комнате один, в весьма расстроенных чувствах, обиженный на Цветкова и на все паровые машины вместе взятые, вспомнил о книге Руа. В ней рассматривался странный авиационный двигатель, не имеющий пропеллера и использующий для поступательного движения только реактивную тягу от сжатого и нагретого газа, вырывающегося с огромными скоростями наружу. Люлька стал думать, и вдруг как будто ожил перед его глазами этот странный двигатель…

Детали приобрели металлический блеск, завращался ротор, сжатый воздух попал в камеру сгорания, в нее впрыснулось горючее, забушевало пламя, и плотная масса газов, пройдя через турбину, вращающую компрессор, из сопла вырвалась наружу. И двигатель начал набирать обороты.

– Вот бы рассчитать и построить такой. Нет, не под силу. Ведь схема так и осталась до сего дня схемой. Конечно, все дело в материалах, нет пока жаропрочных материалов. А при высоких температурах газов двигатель не проработает и трех минут – прогорят все корпуса камер и сопел. А что, если?.. И вдруг он даже задохнулся от волнения: если температуру газов понизить так, чтобы материалы для постройки двигателя нашлись уже сегодня? Тогда он может дать достаточную тягу и конкурировать с сегодняшними поршневыми моторами. Люлька услышал взволнованные толчки собственного сердца и сказал себе:

– Тише, тише, Архип. Это треба обмозговаты. Ну-ка, посидим, прикинем.

Вынув из кармана логарифмическую линейку и блокнот, с которыми никогда не расставался, он присел к столу и просидел так несколько часов. В лабораторию входили и выходили, звучали голоса. Он ничего не замечал. Когда же наконец встал и медленно рассовал по карманам свое имущество, вид у него был такой, словно Архип только что побывал в заколдованном царстве. Он чувствовал, что случилось нечто важное в жизни, кажется, он уже «заболел» новой идеей и теперь стал ее рабом. И это будет продолжаться до тех пор, пока она не предстанет во плоти металла, в грохоте двигателя, сотрясающего землю и небо.

– Наверное, можно получить скорость 700 километров в час, – словно со стороны сказал он сам себе, и это поставило точку. Его идея родилась.

Кто из сотрудников кафедры авиадвигателей ХАИ мог тогда предположить, что тема «Паротурбинные установки» будет вскоре закрыта из-за веселого, со спортивной закалкой хлопца Архипа Люльки, самозабвенно трудившегося над своим конденсатором? А так и случилось. Именно он начал сеять «смуту», направленную против паротурбинной установки.

«Крамольные» мысли

Как это и случается, Люлька и Цветков вскоре не могли жить друг без друга. Цветков поручил Люльке разработку конденсатора для авиационной паровой установки.

На кафедре авиадвигателей ХАИ было создано конструкторское бюро при содействии Серго Орджоникидзе, к которому ездил со своим проектом паровой турбины Цветков.

Правда, аналогичные работы начались уже в Ленинграде, на Кировском турбостроительном заводе, но Орджоникидзе сказал Цветкову:

– Вот и хорошо, раз есть инициатива – дело будет. Организуйте между собой соревнование. А новые типы двигателей для самолетов нам очень нужны.

И он помог со средствами и кадрами.

Кадры подобрались удивительно подходящие. Это все были не только энтузиасты, но и асы в своей профессии. Вот один из них – Иван Федорович Козлов, занимался газодинамическими и прочностными расчетами – с виду типичный учитель: скромный костюм, очки, сдержанность, педантичность. Все мысли о работе, высказанные кем-то случайно, даже без прямого повода, и свои собственные, он записывал в рабочую тетрадь прямым ровным разборчивым почерком.

Это был своего рода дневник коллектива. Он его постоянно анализировал, делал выводы и часто выкладывал на стол перед всеми неожиданные и весьма ценные идеи.

– Как это вам удалось? – спрашивали его. Тогда он открывал свою тетрадку и показывал систематику различных словопрений вокруг какого-либо вопроса.

– Как видите, ничего сверхъестественного, – и мягко улыбался застенчивой улыбкой.

В тесном контакте с КБ работали многие крупные специалисты ХАИ. Например, заведующий кафедрой аэродинамики, известный ученый, академик Григорий Федорович Проскура. Высокий, худощавый, неторопливый в движениях, с черными пытливыми глазами и характерными висячими украинскими усами, он умел внимательно слушать, задавать наводящие вопросы и незаметно повернуть научную беседу так, что нужный вывод делал не он, а тот, кто к нему явился со своими затруднениями. Проскура сыграл немалую роль в судьбе первого проекта реактивного двигателя.

Прочностными расчетами занималась группа И.Ф. Козлова, камерой сгорания – П.И. Шевченко.

Между тем в КБ дела шли неплохо. Паровая турбина для будущего скоростного самолета постепенно обретала свои контуры.

Наиболее темным, а точнее сказать, «белым» пятном на схеме был конденсатор Люльки. Он с утра до ночи бился над решением задачи, штудировал все доступные источники информации, считал и пересчитывал, а где-то внутри, в подсознании возникало: «Не то, не то». Откуда же у Люльки такие «крамольные» мысли? Ведь известные ученые одобрили паровую турбину для самолета. Два коллектива вкладывают силы и средства в это дело, и тем не менее… Но таков уж удел этих одаренных – раньше других чувствовать, понимать, сомневаться.

Суть сомнений Архипа Люльки состояла в следующем: можно создать самый совершенный трубчатый сотовый конденсатор для турбины, можно обеспечить прекрасное охлаждение пара и превращение его в воду, чтобы потом она снова превратилась в пар, но сократить его размеры до приемлемых для самолета никак не удавалось.

Аэродинамические данные у такого самолета будут хуже, чем у самолета с поршневым двигателем. Потому что конденсатор увеличит лобовое сопротивление и сведет на нет весь выигрыш в мощности, который может дать паровая турбина.

Первый конфликт произошел спустя три месяца после начала работ над паровой турбиной.

Люлька пришел к Цветкову с очередным вариантом конденсатора, разложил на столе чертежи, расчеты. Тот вгляделся.

– Это уже кое-что.

– А я так думаю, что и это не годится для авиации.

– Конструкция теплообменника может быть самой разнообразной, Архип Михайлович. Работайте, ищите.

– Ну хорошо. Работу продолжим, построим турбину и убедимся в ее бесперспективности. А пока вот что я предлагаю: нужно использовать подогретый в конденсаторе горячий воздух в качестве добавки в общем выхлопе. Это даст выигрыш в тяге и снизит расход горючего, то есть возрастет экономичность установки в целом. Вот расчеты.

– Идея-то, в общем, верная, но ее надо доказать, подтвердить, – смягчился Цветков.

А вечером на дому у Архипа Михайловича, на кухне его коммунальной квартиры, состоялась первая «тайная вечеря», на которой он поделился со своими единомышленниками И.Ф. Козловым, П.С. Петренко, М.А. Тарасовым, П.И. Шевченко соображениями о возможной конструкции авиационного реактивного (он назвал его сначала ракетным) газотурбинного двигателя. Шел 1937 год.

– Одержимые, поешьте, – говорит, улыбаясь, Галина Люлька, ставя на стол большую сковороду с жаренной на сале картошкой, а то умрете вместе со своей идеей.

Паровые турбины не для авиации

Нельзя сказать, что над применением газовой турбины для самолетов в нашей стране до этого никто не думал. Теоретическое обоснование применения газовой турбины в авиации в 1935 году дано профессором Уваровым. Им же в Москве был разработан проект…

Но и паровая, и газовая турбинные разработки тех лет во всех проектах предназначались для вращения пропеллера, то есть для простой замены поршневого мотора, не меняя привычный вид силовой установки самолета. Люлька в своих расчетах опирался на работы по воздушно-реактивному двигателю (ВРД) профессора Б.С. Стечкина, опубликованные в 1929 году, в них он теоретически обосновал идею ВРД без винта. Масса сжатого воздуха, подогретая в камере сгорания и истекавшая из сопла, создавала импульс движения. Как стало известно много поздней, английский инженер Уиттл запатентовал схему такого двигателя в 1930 году, а в 1936 году такие двигатели начинают разрабатывать в Англии и Германии.

Шесть лет понадобилось, чтобы была преодолена инерция привычного старого представления об основном принципе устройства силовой установки самолета.

Даже в конце 1944 года, когда шла Великая Отечественная война и было уже известно, что у противника появились первые опытные реактивные самолеты, находились люди, отвергавшие саму идею применения реактивных двигателей в авиации.