Машина-двигатель От водяного колеса до атомного двигателя, стр. 32

У нас в Советском Союзе над созданием газовых турбин работает ряд научных организаций и ряд заводов. Первая в СССР газотурбинная промышленная установка была создана Ленинградским заводом имени Ленина.

Сейчас этот завод и Ленинградский Металлический завод строят газотурбоустановки с полезной мощностью от 3000 киловатт (4080 лошадиных сил) до 12 000 киловатт (16320 лошадиных сил).

За годы шестой пятилетки на обоих этих заводах выпуск турбин резко возрастет. Так, например, на Металлическом заводе в 1960 году будет изготовлено газовых турбин в 11,8 раза больше, чем в 1950 году.

Интересно отметить, что и теперь строятся газовые турбины без собственных камер сгорания. Так, например, на заводе имени Ленина изготовляется мощная турбина для работы на доменных газах, которые пока еще не используются, уходят в атмосферу.

Большие работы ведутся в Советском Союзе по созданию судовых и тепловозных газотурбинных установок.

Таким образом, газовая турбина, которая еще совсем недавно казалась двигателем скорее интересным, чем полезным, теперь уже уверенно входит в жизнь.

Появились газотурбинные электростанции, корабли, тепловозы и даже автомобили. Газовая турбина стала авиационным двигателем.

Пройдет еще немного времени, и газовая турбина — легкий и мощный тепловой двигатель — займет прочное место в технике.

Газотурбинный автомобиль.

Глава VI. Двигатели для больших скоростей

Огненные стрелы

Кто из вас не любовался праздничным салютом, когда стремительные разноцветные ракеты взлетают в вечернее небо и прочерчивают на нем затейливые узоры? Откуда появляется эта сила, которая так далеко ввысь уносит ракету?

Быть может, некоторые из вас думают, что ракета представляет собой своеобразный снарядик, который выбрасывается из пушки-ракетницы силой порохового взрыва и в полете загорается?

Нет, дело обстоит иначе.

Разноцветные ракеты взлетают в вечернее небо.

Ракета — это снаряд, но сила для его полета возникает в нем же самом, внутри, пока сгорает содержащееся в патроне вещество. Значит, достаточно такой снарядик поджечь, как без всякого толчка он улетит в пространство, — надо его только направить. Вы, конечно, знаете, что ракетами-снарядами в Великой Отечественной войне стреляли наши знаменитые «Катюши» и наносили огромный урон врагу.

Конечно, в боевом ракетном снаряде толкающая сила развивается куда большая, чем в увеселительной, праздничной ракете.

Когда появилась первая ракета, трудно сказать, вероятно, вместе с появлением пороха. В древнем Китае ракеты привязывали к стрелам луков, и «огненные стрелы» летели далеко в стан врага, пугая его своими огненными хвостами и шумом, поджигая постройки. Мы не будем углубляться в историю ракеты, — об этом написано много специальных книг. Нас интересует сила, дающая движение ракете, потому что именно эта сила и оказалась использованной в реактивных двигателях.

На странице 143 изображена схема ракеты, внутри которой происходит сгорание какого-либо горючего вещества, например пороха.

Схема ракеты.

При сгорании выделяется много тепла, отчего газы внутри ракеты нагреваются и давят на стенки. Но каждой силе. давления на боковую стенку соответствует такая же сила, действующая на противоположную, и обе силы уравновешиваются. Для силы же, которая давит изнутри на верхнюю стенку ракеты, уравновешивающей силы нет, потому что корпус ракеты не имеет дна и через нижнее отверстие газы просто вылетают наружу. Вот и выходит, что верхняя сила должна толкать ракету. Иными словами, струя газа, вылетая из ракеты и как бы отталкиваясь от нее, в свою очередь толкает и саму ракету.

Теперь вспомним, что и в «сегнеровом колесе» движение получалось точно так же: вытекали струйки воды, и колесо вращалось в обратном направлении.

Мы тогда назвали этот принцип движения «реактивным». Потом мы узнали, что на реактивном принципе работают некоторые турбины. Теперь оказывается, что сила реакции вытекающей струи горячего газа — та самая неуравновешенная сила давления — толкает и ракету. Следовательно, если эту силу заставить выполнять полезную работу, то мы получим новый двигатель, который и будет называться реактивным.

Дальше мы подробнее поговорим о таком двигателе, теперь же нам следует обратить внимание на то обстоятельство, что реактивный двигатель является тоже тепловым двигателем и даже двигателем внутреннего сгорания. Как и для всех тепловых двигателей, для него очень важно, чтобы температура и давление сгорания были как можно выше, а температура отходящих газов и давление той среды, куда выбрасывается струя газа, — как можно ниже. Кроме того, обратим также внимание и на то обстоятельство, что в таком двигателе нет ни вращающихся, ни движущихся поступательно частей, то есть нет трения, и, значит, полезная работа не расходуется на «механические нужды» самого двигателя. Затем, поскольку здесь тепло, выделяющееся при сгорании топлива, не тратится на подходе к самому двигателю, как в паровых машинах и турбинах, то и тепловые потери оказываются значительно меньше. Иными словами, в реактивном двигателе коэффициент полезного действия может быть выше, чем в других тепловых двигателях.

Вот почему современная техника обратилась к этому типу двигателей, используя его для летательных аппаратов.

Но не будем забегать вперед и проследим, как появился такой двигатель.

Первый проект

Наша страна — родина реактивных двигателей.

Ракеты известны были давно и всюду. Но об использовании реактивной силы для движения летательного аппарата впервые заговорили всерьез русские изобретатели.

Более ста лет тому назад, в 1849 году, штабс-капитан Третесский, служивший полевым инженером в Кавказской армии, подал наместнику Кавказа рапорт с приложением описания и чертежей управляемого аэростата, движущегося от силы реакции вылетающих газов.

Газы же, которые должны с большой скоростью истекать из кормовой части дирижабля, изобретатель предполагал запасать в баллонах, предварительно эти газы сжимая в компрессоре.

Такой двигатель не мог быть, конечно, выгодным, или, как говорят, экономичным. Ведь для того, чтобы зарядить баллоны газом, надо было иметь еще какой-либо двигатель, приводящий в движение газовый компрессор.

При этом энергия, которую содержат в себе сжатые газы, оказывается меньше энергии, затраченной первичным двигателем, — ведь сколько было потерь в компрессоре, сколько потерь было при нагнетании в баллоны! А если к этому добавить, что и сам первичный двигатель (им могла быть в то время, например, паровая машина) имел низкий коэффициент полезного действия, то понятно, что вряд ли можно было ожидать успеха от такого использования энергии в будущем.

Но вспомним, что тогда самолет еще не был изобретен и инженеры думали не столько о том, чем приводить в движение летательный аппарат, сколько о том, как его заставить двигаться и как управлять его движением. И в этом смысле предложение Третесского об использовании реактивного принципа для движения управляемого аэростата было совершенно новым, оригинальным и заслуживало всяческого внимания.

Однако, в чем нам уже не раз приходилось с огорчением убедиться, царские чиновники были равнодушны к развитию отечественной техники. И проект Третесского, подобно многим другим проектам, погиб в дебрях канцелярий, не получив применения.

Проект, рожденный в тюремных застенках

Первым, кто подал идею теплового реактивного двигателя, идею самолета-ракеты, был знаменитый русский революционер — народоволец Николай Иванович Кибальчич.