Однако это еще не все. Устойчивость, управляемость, прочность— вот где оказалось слабое место.
Изменение профиля крыла с ростом скорости — от первых самолетов до современных скоростных и сверхзвуковых (сверху вниз).
В 1945 году самолет полетел со скоростью 975 километров в час.
При этом он испытывал сильные толчки, большие перегрузки, а пилота удерживали в кабине лишь ремни, которыми он был привязан. Рули не слушались летчика, ходили ходуном, ручка управления вырывалась из рук. Хорошо еще, что рекордные полеты на скорость короткие — всего 3 километра… Долго так не пролетишь.
Тогда англичане решили пробиться через звуковой барьер на другом самолете — бесхвостке. Ничего не вышло: самолет рассыпался, летчик погиб.
И некоторые недальновидные зарубежные ученые заявили, что скорость звука и сверхзвуковые скорости — недостижимы. Звуковой барьер, — утверждали они, — непреодолимая преграда.
Жизнь опровергла эти теории.
Те, кто не верил в управляемый по. лет на больших околозвуковых скоростях, не понимали одного.
Для околозвуковых скоростей нужен и новый самолет.
Аэродинамики и конструкторы создали самолеты новых форм — прочные, устойчивые, управляемые.
И они вплотную подошли к скорости звука.
Но возможно ли полететь быстрее звука?
Да, отвечает авиационная техника. Но для сверхзвуковых скоростей опять понадобится новый самолет.
Чтобы понять это, снова заглянем в аэродинамическую лабораторию, где есть трубы сверхзвуковых скоростей.
Трубы околозвуковых скоростей требуют большой затраты мощности на нагнетание воздуха. Когда нужны сверхзвуковые скорости, мощность возрастает еще больше.
Для снижения ее прибегают к разным приемам. Испытания ведут не при атмосферном, а при пониженном давлении. Вместо воздуха берут газ, где скорость звука меньше, чем в воздухе.
Картина, которую наблюдают в трубе с пониженной плотностью или газом, позволяет судить о поведении модели при сверхзвуковой скорости.
Но при этом встречаются и большие трудности. Например, газ в трубе так разогревается, что для охлаждения нередко требуется целая река воды.
Чтобы увидеть, как идет обтекание при сверхзвуковых скоростях, достаточно лишь на короткое время получить воздушный поток. Поэтому воспользуемся трубой кратковременного действия, где сжатый воздух, выпущенный из баллонов, расширяясь, создает такой поток.
Знакомая картина! На модели появились скачки уплотнения, но они «мощнее» и тянутся дальше, чем при дозвуковых скоростях. Значит, при сверхзвуковом полете опять встретимся с дополнительным сопротивлением.
Однако есть большое различие между дозвуковым и сверхзвуковым сопротивлением.
Мы сказали, что главная причина сопротивления при дозвуковых скоростях — разрежение позади тела. Наоборот, главное при движении быстрее звука — повышение давления у передней части тела. И потому нужно его спереди заострять. Чем острее передняя часть, тем меньше сопротивление воздуха.
В сверхзвуковых течениях многое обратно тому, что наблюдается в дозвуковых.
В дозвуковых, чтобы увеличить скорость, нужно сечение трубы уменьшить: река течет быстрее там, где уже русло. В сверхзвуковых — наоборот.
В дозвуковом потоке самолет при движении вызывает изменения давления окружающего воздуха, возмущения, которые расходятся во все стороны, обгоняют его, двигаясь со скоростью звука. В сверхзвуковом — эти изменения не могут перегнать самолет, ибо он сам летит быстрее звука.
Но ведь части самолета взаимно влияют друг на друга при обтекании. У биплана, скажем, крылья обтекаются различно, не так, как каждое из них в отдельности. Возмущения от одного крыла доходят до другого и обратно. А для сверхзвукового потока можно устроить такой биплан, в котором крылья «мешать» друг другу не будут.
Какую же форму должен будет иметь сверхзвуковой самолет?
Предполагают, что это будет самолет с удлиненным веретенообразным фюзеляжем, тонкими, стреловидными, небольшими крыльями, имеющими профиль в виде ромба или треугольника. Возможно, что это будет «летающее крыло» — треугольник, если посмотреть на него сверху, или «летающий фюзеляж», у которого подъемная сила создается реактивной тягой двигателя. Возможно, что оперение переместится из хвостовой части фюзеляжа вперед.
Еще трудно себе представить такую машину. Но как сейчас мы уже привыкли к «необычным» самолетам околозвуковых скоростей, так станут в будущем привычными и новые сверхзвуковые самолеты. И так же, как аэродинамика справилась с задачей создания самолета больших околозвуковых скоростей, — справится она и с задачей полета быстрее звука.