Законодателями моды в пору юности авиации однозначно были французы. Однако чем «взрослее» та становилась, тем реже они оказывались в авангарде и ко Второй Мировой войне лидерство напрочь упустили. Вновь вернуть его, а заодно сделать облик самолётов реактивной эры принципиально другим могли два Рене – Лорен и Ледюк. Но в итоге предвосхитили скорее облик крылатых ракет
Реактивный маршрут
Рене Лорен (Lorin – встречаются варианты перевода Лоран и Лорин) не был профессиональным авиационным инженером – их в то время вообще как-то не водилось. В 1901 г. он окончил престижную Центральную школу Парижа – ту же, что Густав Эйфель, Андре Мишлен, Луи Блерио. Отслужив срочную, Лорен устроился инженером в Compagnie générale des omnibus – крупнейший оператор не одних лишь омнибусов, а всея общественного транспорта Парижа. Работа эта тогда была куда более престижной и прогрессивной, чем нынче. Рене Лорен не единственный начинавший с неё пионер авиации, но в отличие от, например, Якова Гаккеля, так до конца своей жизни из гортранса и не ушёл: аэропланы были для него хобби. И аэропланы не тогдашние, из реечек и тряпочек, а стремительным болидом прошивающие стратосферу.
В короткой заметке, опубликованной в 1907 г. журналом «Аэрофил», Лорен предупреждал: однажды самолёты достигнут скоростей, при которых эффективность воздушного винта упадёт до нуля. По всей видимости, изобретатель написал её под впечатлением от первого в истории официального рекорда скорости самолёта – Анри Фарман разогнался до умопомрачительных 52,7 км/ч. Авиация тогда развивалась очень быстро, и всего через пять лет конструктор фирмы «Депердюссен» Луи Бешеро штурмовал уже 200 км/ч. До предречённого «банкротства» пропеллера ещё необозримо далеко, зато нагрузка на крыло (отношение взлётного веса к площади крыла) нового рекордного самолёта достигла 55 кг/м². Общественность пребывала в ужасе: аэроплан со столь рахитичной несущей поверхностью неизбежно разобьётся и убьёт своего безумно храброго пилота. А Лорен ничтоже сумняшеся предсказывал железные птицы с нагрузкой на крыло в 300 кг/м². Ошибся в итоге вдвое… недооценил.
Самолёт превратится в полностью закрытую металлическую трубу с обзором вбок и вниз. От несущих поверхностей останутся лишь «обрубки». Всё будет сделано из листовой стали – простое, отполированное, никелированное, – чтобы как можно лучше скользить по замечательной опоре, каковой является воздух на скорости
В 1910 г. Лорен опубликовал в журнале «Аэрофил» проект «Воздушной торпеды» – ударного беспилотного летательного аппарата. Идея со временем эволюционировала в машину весом полтонны, способную донести 200 кг взрывчатки до Берлина – французы всегда были не прочь подсветить красоты сего города огнём пожаров, а в 1918 году особенно. Есть своя горькая ирония в том, что до практического применения идею Лорена первыми довели как раз немцы.
А главным его изобретением стали реактивные двигатели. Первый, предложенный в 1908 г., «Википедия» называет мотокомпрессорным (ВРДК), но это другое. ВРДК представляет собой турбореактивный двигатель без турбины, у которого компрессор крутит отдельный двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Лорен же предложил модифицировать сам ДВС, чтобы продукты горения из цилиндров летели не в выхлопную трубу, а в сопло. Впоследствии советский инженер Фентеклюз использовал эту идею для иллюстрации реактивного принципа, а в металл её воплотили уже во время Второй Мировой, устанавливая реактивные патрубки на двигатели боевых самолётов – винт с них никуда не девался, выхлоп давал небольшую дополнительную тягу.
![Схема «трубы Лорена» и её подвески в аэродинамической трубе [2]](https://habrastorage.org/r/w1560/getpro/habr/upload_files/76a/3a6/61e/76a3a661ec2bdf1c2fbca05b8487e242.jpeg "Схема «трубы Лорена» и её подвески в аэродинамической трубе [2]")
В 1913 г. «Аэрофил» печатает новую статью Лорена: «Простой эксперимент с двигателем прямой реакции». Отправной точкой для неё стали опыты американца французского происхождения Октава Шанюта – изобретателя планёра-биплана, вдохновившего братьев Райт на «Флайер». Незадолго до своей смерти в 1910 г. Шанют экспериментировал с реактивной тягой газовой горелки. Лорен предложил пойти дальше и поместить её внутрь двух труб. Снаружи – обычная (хотя на тот момент совсем ещё не обычная) аэродинамическая труба, создающая набегающий поток. В ней на эдаких качелях подвешена труба с переменным сечением: вход спрофилирован так, чтобы поджимать попадающий внутрь воздух, а выход, сиречь сопло – так, чтобы ускорять вылетающий газ. Между входом и выходом стоит горелка – она нагревает воздух, передавая ему свою энергию. Когда она не горит, поток аэродинамической трубы будет «сдувать» мотор назад, при её зажигании тяга частично или полностью компенсирует эту силу, что зафиксирует сцепленный с «качелями» динамометр.
![Установка ПВРД в носовой части самолёта [3]](https://habrastorage.org/r/w1560/getpro/habr/upload_files/fc5/529/365/fc5529365dbc1e94ecbce3a2a3b9bec3.jpeg "Установка ПВРД в носовой части самолёта [3]")
Идея прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ПВРД) родилась из желания сделать опыт с реактивной тягой более показательным. Но Лорен оценивал потенциал «огненной трубы» куда шире: именно она заменит пропеллер, когда тот себя исчерпает. Изобретатель предложил приделать к «трубе» крылья и хвост, получив реактивный самолёт. Он понимал главный недостаток ПВРД – тот не может работать с места, обязательно нужен набегающий поток. Зато какое достоинство: конструктивная простота, тождественная надёжности. Идея увлекла пионера авиации, теоретика космонавтики и создателя одного из первых серийных авиамоторов Робера Эсно-Пельтри, однако вскоре о ней как-то забыли. Ни одна авиационная задумка Лорена так и не была воплощена им в металл.
Пророк чужих отечеств
Среди немногих, кто заметил изобретение Лорена, был видный советский специалист по газовой динамике Б. С. Стечкин (пистолет придумал не он, а его племянник). Статья «Теория воздушного реактивного двигателя», в свою очередь, нашла отклик у энтузиастов Группы изучения реактивного движения, которые в 1933 г. впервые исследовали ПВРД в полёте. Двигатель сделали в форм-факторе 76-миллиметрового снаряда и стреляли им из пушки. Когда внутри горела навеска белого фосфора, «снаряд» летел на километр дальше, чем когда не горела – мотор работал!
А в 1939 г. Игорь Меркулов спроектировал ПВРД ДМ-2 («дополнительный мотор»), пригодный к установке на самолёт. Непросто представить нечто более далёкое от реактивной авиации, нежели истребитель-биплан И-15бис конструкции Н. Н. Поликарпова, однако именно ему под нижнее крыло повесили пару ДМ-2. Затем последовали И-153, Як-7Б, ЛаГГ-3. ДВС остался их «пламенным сердцем», а «дополнительные моторы» лётчик мог включить при преследовании врага и в воздушном бою. Испытания шли очень весело. 25 января 1940 г., приземлившись на «Ходынке» после первого же полёта с чудо-двигателями лётчик П. Е. Логинов был встречен пятью пожарными машинами: бдительные москвичи, увидев объятый пламенем самолёт, оборвали все телефоны пожарной охраны. ПВРД М. М. Бондарюка, установленный на ЛаГГ-3, и в самом деле едва не сжёг ангар: его включили на земле в струе винта другого самолёта, и завихрённый поток на входе дал на выходе вместо скромного огненного конуса длиннющий факел.
Какое-то время на «бочки» возлагались надежды и как на маршевую силовую установку для перехватчиков БИ и «302» с разгонным жидкостным ракетным двигателем (ЖРД). После войны подключились американцы: ПВРД конструкции Роя Маркуардта вешали на крылья истребителей Р-51D и Р-80А. Россыпь проектов, конечно, была у немцев: отдавая дань изобретателю, они называли ПВРД «трубой Лорена».
Наиболее известен Р.13 Александра Липпиша – апологета аэродинамической схемы «летающее крыло», подразумевающей, что у самолёта редуцируется фюзеляж и оперение, а все возможные агрегаты «тонут» внутри несущей поверхности. Реализуя эту концепцию, Липпиш придумал «тянущее крыло»: почти весь объём треугольного крыла малого удлинения занимает плоская камера сгорания и сопло ПВРД – им и не обязательно быть осесимметричными, там же ничего не вращается. Сжигать предстояло прессованную угольную пыль, ибо с нормальным топливом в «Люфтваффе» к концу войны стало очень плохо.
Липпиш собирался выводить Р.13 с его угольной топкой на сверхзвук. Несмотря на отсутствие производственной базы и явную фантастичность проекта (или благодаря ей), Р.13 довели до планёра-прототипа, который «затрофеили» и продули в аэродинамической трубе американцы. Результат удручающий – Липпиш круто ошибся с профилем несущих поверхностей. Тем не менее, его идеи не были заброшены, а эволюционировали в проект истребителя P-92 с тонким треугольным крылом и комбинацией ЖРД и цилиндрического ПВРД, но на этом эволюция не остановилась, и в итоге на XF-92A поставили один турбореактивный двигатель (ТРД).
В контексте нашего рассказа более интересен Эйген Зенгер. Сумрачного австрийского гения помнят прежде всего, как мечтателя о «Серебряной птице»: бомбардировщике, который на ЖРД поднимается почти в космос, после чего планирует, рикошетируя от плотных слоёв атмосферы, как плоский камушек от поверхности воды. Изучая трофейные материалы, советский математик Мстислав Келдыш предложил дооснастить «Серебряную птицу» ПВРД на концах крыла. Сам Зенгер о таком не задумывался, но когда в начале войны работы по его супербомбовозу прикрыли, как нереализуемые в обозримой перспективе, он занялся именно «прямоточками».
Возглавляя небольшую группу специалистов на фирме «Шкода-Кауба» в оккупированной Чехословакии, он предлагал поставить «дополнительные моторы» над основными ТРД истребителя Ме.262 и нарисовал лёгкий перехватчик SK.14 с ПВРД, занимающим весь толстый фюзеляж. После войны Зенгер перебрался во Францию, походя отвергнув работу в Советском Союзе. «Серебряная птица» французов не заинтересовала, зато в их труды по ПВРД австрияк внёс некоторый вклад, хотя и не бесспорный. Зенгер сотрудничал с государственным «Арсеналом аэронавтики»: видимо, под его влиянием появился проект Ars.1910 со стартовым ракетным двигателем и «бочками» на концах крыла – нечто концептуально близкое к советским БИ-ПВРД и «302». Во Франции учёный довольно много публиковался, но ему не хватало практической работы. В 1954 г. Зенгер вернулся в Западную Германию, где стал активным идеологом «крылатого космоса» — многоразовых орбитальных транспортных систем.
Теория неудачи
После включения ПВРД ДМ-4 скорость истребителя И-153 увеличивалась на 51 км/ч. Не фантастика, но вполне достойно. Вот только сама подвеска двух массивных «бочек» съедала 40 км/ч, так что прирост по сравнению с «Чайкой» без них составлял всего 11 км/ч. У остальных обладателей «дополнительных моторов» было плюс-минус то же, посему ни один из них в серию и на вооружение не пошёл. Неудача, увы, была предопределена.
Реактивный двигатель, как следует из названия, работает за счёт третьего закона Ньютона: с какой силой первое тело воздействует на второе, с такой же второе воздействует на первое. Выстрел, выталкивая пулю из ружья, вызывает отдачу; на отдаче работает и любой реактивный двигатель, только в роли пули – отбрасываемый назад воздух. Тяга тем выше, чем больше его массовый расход (расход топлива в этих масштабах пренебрежимо мал) и разница между скоростью на входе в «трубу» (то есть скоростью полёта) и на выходе из неё.
Поток воздуха обладает кинетической и потенциальной энергией. Кинетическая заключена в его скорости, потенциальная – в давлении. Они могут переходить друг в друга, что в первом приближении иллюстрирует закон Бернулли. Есть ещё внутренняя энергия, зависящая от температуры, и диссипация энергии в тепло, сопровождаемая ростом энтропии. В камере сгорания к воздуху подводится тепло – оно прибавляет течению скорости (только дозвуковому — сверхзвуковой поток при подогреве тормозится!), но в основном разницу со скоростью внешней среды делает сопло, где разгон идёт преимущественно за счёт «размена» с давлением. Если давление на срезе сопла станет ниже, чем снаружи, то оно перестанет нормально работать – поток обязательно надо сжимать. И чем сильнее – тем лучше можно его разогнать и большую тягу получить. В турбореактивном двигателе это делает вращающийся компрессор, а в «прямоточке» давление растёт только за счёт торможения и перехода кинетической энергии в потенциальную.
Максимально сжать воздух можно, без потерь затормозив его до нуля – такое давление называется полным, это теоретический предел той части энергии, которую мы можем использовать в термодинамическом цикле. Отношение статического давления к полному называется газодинамической функцией давления π(М). Она зависит главным образом от числа Маха – отношения скорости полёта к скорости звука (на самом деле тут более уместна приведённая скорость λ, но про неё как-нибудь в другой раз). При том числе Маха, на котором летал И-153, π(М)=0,91. Статическое давление составляет 91% полного: как бы мы ни старались затормозить воздух, давление мы почти не повысим, течение в сопле почти не разгоним, а значит и тяги почти не получим. С ростом скорости π(М) падает, и содрать с ПВРД можно побольше. Ведь можно же?
Долгий фальстарт
А пока советы, американцы и немцы задумывали фантастические проекты и иногда даже воплощали их в прототипы, на родине Лорена ползли своим, не очень прямым путём. В начале 30-х скоростная авиация находилась на грани тяжёлого кризиса. Рекорды-то регулярно переписывали, но делали это, что характерно, гидросамолёты. А сухопутные боевые машины едва переваливали за 300 км/ч. Уже видны ростки авиации будущего с обтекаемыми фюзеляжами, небольшими и оснащёнными механизацией свободнонесущими крыльями, убирающимися шасси и закрытыми кабинами – Лорен предсказывал эту революцию, а его соотечественники изрядно в неё вложились. Но пока результат не очевиден, рассматриваются и более радикальные идеи, например, экзотические формы крыла и новаторские двигатели.
Таковой в 1930 г. придумал инженер фирмы «Бреге» Рене Ледюк. Всё очень просто: спереди открывается клапан, через него в камеру сгорания попадает воздух, клапан закрывается, воздух смешивается с бензином и взрывается – горячие газы летят назад через сопло, отдача «выстрела» толкает мотор вперёд. Клапан снова открывается, повторяя цикл. Франция – родина слонов: немец Пауль Шмидт получил господдержку и довёл пульсирующий воздушно-реактивный двигатель (ПуВРД) до боевого применения на крылатой ракете «Фау-1»; Ледюк получил госнасмешку, но не сдался. Он и сам понимал недостатки ПуВРД: рабочее тело сжимается только при взрыве, то есть не очень сильно, мотор будет страшно вибрировать, а клапан – постоянно ломаться. Значит, надо выкинуть клапан, поджимать поток ещё до камеры сгорания и сделать процесс в ней непрерывным. Ледюк подаёт очередную патентную заявку, но оказывается, что прямоточный двигатель уже изобретён:
Двадцать лет назад мой гениальный предшественник Рене Лорен очень доступно продемонстрировал в «Аэрофиле» термопропульсивное сопло [так Ледюк называл ПВРД]. Трудно поверить, что француз может быть таким малоизвестным!
И даже встретиться с соотечественником не удалось – тот умер за несколько месяцев до изысканий Ледюка. Настойчивый инженер получил-таки небольшую субсидию от государства и в июне 1936 г. запалил в аэродинамической трубе двигатель-демонстратор диаметром всего 30 мм: при скорости 300 м/с тяга составляла 4 кгс. Это уже что-то: в 1937 г. Министерство авиации заключает с изобретателем контракт на постройку «Ледюка 0.10» — первого французского реактивного самолёта с самым большим в мире ПВРД диаметром полтора метра. В 1938 г. его макет экспонируется на Парижском авиасалоне. Ледюк обещает скорость 1000 км/ч на высоте 30 км.
Проверить смелые заявления тогда не получилось. «Ледюк 0.10» мог бы совершить первый в мире полёт реактивного самолёта, но рождался крайне неторопливо и в итоге дождался вторжения Вермахта. Почти готовую машину эвакуируют в вишистскую Тулузу. Немцы не прочь ею воспользоваться, даже прорабатывают подвеску на бомбовоз Do.217. Но идеалы международного научно-технического сотрудничества как-то не отзываются в сердцах рабочих авиазавода, коммунистов-подпольщиков и бомбивших Тулузу британцев.
Победа на чужой спине
Всё-таки французы не сдаются и к декабрю 1945 г., используя уцелевшие узлы, достраивают самолёт, сделанный как будто по сентенции Лорена про металлическую трубу. Через щель между двойными бортами его фюзеляжа воздух попадал в двигательный тракт: ПВРД, в сущности, и есть фюзеляж. Кабину пилота и все сопутствующие «потроха» упаковали внутри двигателя – в заострённом центральном теле, придающем «Ледюку 0.10» сходство со сверхзвуковыми машинами будущего. У них на носовой конус садится скачок уплотнения, на котором поток поджимается: у ПВРД с классическим воздухозаборником внешнего сжатия это самое сжатие в основном происходит как раз на центральном теле. На дозвуковом «Ледюке» оно так не работало: воздух мог сжиматься только во внутреннем тракте двигателя.
Умостившись в тесной кабине в полулежачей позе, лётчик глядел на мир сквозь застеклённый конус и несколько маленьких круглых окошек во внешней обечайке – обзорчик, прямо скажем, неважнецкий. За кабиной располагалась турбина привода топливного насоса и пять колец, дополнительно поджимающих поток. На трёх из них навешено более 500 топливных форсунок: открывая и закрывая их группами, Ледюк предполагал регулировать тягу. Ну а дальше камера сгорания и широкое сопло. В остальном облик у самолёта вполне классический: «нормальная» аэродинамическая схема, нестреловидное крыло с относительной толщиной профиля 10% и «истребительным» удлинением λ=6,5, столь же привычное оперение. Внутри крыла два лонжерона служили заодно стенками топливного кессон-бака.
Красиво блестя гладким металлом, «Ледюк 0.10» смотрелся реквизитом фантастического кино. Несколько портило впечатление низкое шасси устаревшей схемы с хвостовой опорой. Из кабины его можно только выпустить, убирать колёса нужно вручную «до щелчка». Неказистость шасси вполне объяснима: для посадки сойдёт и так, а взлетать машина сама не способна, ведь ПВРД не рвёт с места. В отсутствие разгонной силовой установки на нужную скорость и высоту «Ледюк 0.10» попадал «на спине» носителя.
В качестве такового использовали «Лангедок» SE.161, он же SO.161, он же МВ.161. Уже по смене названий видна непростая судьба четырёхмоторного пассажирского самолёта, спроектированного в конце 30-х гг. для связи с африканскими колониями и трансатлантических рейсов. При режиме Виши работы не остановились, «Люфтганза» даже заказала несколько авиалайнеров, однако их сборка в Тулузе не шла по тем же причинами, что и сборка «0.10». Лишь после войны уже подустаревший «Лангедок» запустили в серию и эксплуатацию: и пассажирским, и военно-транспортным, и экспериментальным. В испытаниях «летающих паяльных ламп» помимо четырёх «Лангедоков», участвовали и трофейные опытные бомбардировщики He.274, правда, хватило оных то ли на один, то ли на два пуска.
16 ноября 1946 г. сцепка «Лангедока» и «Ледюка 0.10» совершила первый полёт – пока без разделения. До бросковых испытаний дошло почти год спустя – французы вновь не торопились. Наконец, 21 апреля 1949 г. управляемый Жаном Гоно «Ледюк 0.10» в пологом пикировании на скорости 430 км/ч и высоте 3200 м включает свой огненный двигатель и отцепляется от «Лангедока», совершая первый самостоятельный полёт пилотируемого самолёта, оснащённого только ПВРД. Скорость быстро достигла 680 км/ч, высота – 5400 м: движок явно «тянул».
В сентябре 1951 г. поднялась в небо вторая машина. Ознакомиться с диковинкой прибыли американские лётчики и среди них сам Чак Игер – первый человек, узнавший, каково там — за звуковым барьером. За «Ледюком 0.10» он на своём «Сейбре» F-86 мог угнаться далеко не всегда: лёгкий и мощный самолётик даже на высоте 10 км имел скороподъемность 20 м/с. Однако довести испытания до конца не удалось. У второго «Ледюка» в ноябре 1951 г. сломался в полёте топливный насос, а восемь месяцев спустя первый экземпляр после расцепки столкнулся с «Лангедоком». Обе аварии закончились жёсткими посадками, тяжёлыми травмами пилотов и разбитыми в хлам машинами.
Дело — труба
8 февраля 1951 г. начались бросковые испытания «Ледюка 0.16», а 2 мая он впервые включил двигатель. Точнее, двигатели: в дополнение к ПВРД на концах крыла повесили два ТРД Турбомека «Марбор I» тягой по 250 кгс. В остальном от предшественников новинка не отличалась. Взлетать самостоятельно она всё равно не могла – тяги «Марборов» хватало, лишь чтобы облегчить расчёт на посадку. Ну так задумывали, а на деле управление тремя движками разных типов и топливным насосом в довесок перегружало лётчика, поэтому со временем «Марборы» сняли, переименовав изделие в «Ледюк 0.10» №3. До 1954 г. он выполнил 83 полёта.
Несмотря на переменный успех экспериментов Ледюка и быстрый прогресс турбореактивный авиации, интерес к самолётам с ПВРД не угасал. Военные заказали перехватчик, который при дозвуковой максимальной скорости должен был иметь скороподъемность у земли 275 м/с, то есть взмывать в небо с углом тангажа 60…70°. Ледюк предложил проект «0.20», предусматривавший старт с ракетной железнодорожной тележки, однако постройку опытного экземпляра вскоре отменили в пользу «Ледюка 0.21».
Тот развивал облик предыдущих аппаратов с более тонким, но всё ещё прямым крылом, и увеличенным диаметром фюзеляжа-ПВРД с тягой 9600 кгс. Поддерживающие костылики шасси велосипедной схемы повесили на концах крыла. Там же по аналогии с «0.16» планировали разместить и разгонные ТРД, да так и не разместили. Оба построенных «Ледюка 0.21» продолжали подниматься ввысь на «Лангедоке», что для истребителя-перехватчика, конечно, неприемлемо. Пилота вновь затолкали в центральный конус, но хотя бы с приличным обзором – теперь остекление его кабины не перекрывала внешняя обечайка. В испытаниях получено число Маха М=0,9: для середины 50-х уже слабовато. Тем более, и ожидаемой скороподъемности достичь не удалось. Зато 18 июня 1955 г. полёт необычной машины привёл в восторг посетителей авиасалона «Ле Бурже».
«Ледюк 0.22» наконец приобрёл черты скоростного самолёта: крыло с относительной толщиной 5% и стреловидностью 35°, цельноповоротный стабилизатор, трёхопорное шасси с носовым колесом. Впервые в практике французского авиастроения в конструкции применён титан. Силовая установка комбинированная: ПВРД двухметрового калибра с расчётной тягой 16 тонн дополнил ТРД SNECMA «Атар-101D-3» на 2800 кгс, установленный за кабиной пилота – внутри ПВРД, как матрёшка. Полая «труба Лорена» такое позволяет — хоть ТРД в неё запихивай, хоть ЖРД; на боевых ракетах обширный и пустой объём камеры сгорания нередко нафаршировывают сбрасываемым стартовым «пороховиком». Комбинацию ПВРД и ТРД внутри него нередко называют турбопрямоточным двигателем, но я бы этот термин оставил для единых силовых установок с изменяемым циклом, например американского «Пратт-Уитни» J-58 от легендарного SR-71 – на нём при помощи хитрой системы перепуска основная часть воздушного потока на высоких скоростях идёт в обход компрессора и турбины прямо в форсажную камеру, и двигатель фактически трансформируется из турбореактивного в прямоточный. На «Ледюк 0.22» и рассмотренных ниже «Грифонах» движки, хоть и с общим воздухозаборником, всё-таки отдельные – каждый разработан самостоятельно.
Будучи куда ближе к боевой технике, выглядел «Ледюк 0.22» ещё более некультяписто, чем предшественники: длинный, как у нарвала, нос с прозрачной проставкой кабины пилота, толстый цилиндрический фюзеляж, массивная корма, тоненькие колёсики трёхопорного шасси. Хотя если бы ожидания от него оправдались, возможно, наши представления о красоте летательных машин сейчас были бы другими. По расчётам Ледюка, на высоте 16 км его детище должно было лететь вдвое быстрее звука, то есть со скоростью 2130 км/ч. Журнал «Авиэйшн Уик» вовсе сулил 4000 км/ч. Фантастической грезилась и скороподъемность: до 370 м/с – даже вертикальный полёт сверхзвуковой! Реальность оказалась убийственно прозаичной. «Ледюк 0.22» впервые оторвался от земли 26 декабря 1956 г., пока только на «Атаре». В последующих испытаниях включали и ПВРД. Самолёт поднимался в заоблачные выси, но не только не достиг предсказанных Ледюком характеристик, но даже не смог выйти на сверхзвук. Никто не разбился, никто не погиб, но это была катастрофа.
Хотя конец и в данном случае предсказуем. С приближением к скорости звука сопротивление резко растёт до М=1, а дальше уже полегче. Преодолевать барьер желательно на максимальной тяге. Силовая установка Ледюка таковой дать не могла, ибо эффективность ПВРД на «трансзвуке» низкая. При М=1 π(М)≈0,6 – тормозя поток, теоретически его давление можно поднять в полтора раза: не густо, но хоть что-то. Беда в том, что лишь теоретически. При трении о стенки и поворотах течения в «сопле наоборот» часть энергии рассеивается – энтропия растёт, полное давление падает. Да и не затормозишь воздух до нуля по той же причине, по которой не может летать на малых скоростях сам самолёт – поток оторвётся от стенок мощными вихрями. И в этих вихрях энергия рассеется напрочь. Реальное давление в камере «дозвукового» ПВРД очень далеко от полного. По-настоящему он эффективен на сверхзвуковых скоростях. При М>1 поток тормозится в скачках уплотнения – потери полного давления в них большие, зато статическое давление резко растёт. Длинный нос «Ледюка 0.22» мог создать целую систему относительно слабых косых скачков – у них суммарные потери меньше, нежели у одного прямого. Считается, что с М=2,5…3 ПВРД по удельному импульсу «уделывает» ТРД, но чтобы добраться туда, надо перевалить барьер, нужен эффективный на этом барьере мотор – замкнутый круг.
Ледюка подвёл не только двигатель, но и внешняя аэродинамика. Американский учёный Ричард Уиткомб обнаружил, что если распределение площадей поперечного сечения у самолёта приблизить к таковому у веретёнообразного тела, сопротивление на трансзвуковых скоростях будет расти не столь убийственно. Фюзеляж в зоне крепления крыла должен быть «приталенным», дабы компенсировать «горб» поперечника от самого крыла. «Ледюк 0.22» же от «правила площадей» диаметрально далёк. Наверное, этого горбатого ещё можно было попытаться исправить, но уж слишком тягомотной стала программа. Ледюк был ярким изобретателем-одиночкой без мощного конструкторского коллектива, горы денег и корпоративного лобби – он фонтанировал идеями, но уж слишком медленно и кустарно их воплощал. Даже сверхзвуковую аэродинамическую трубу построил силами своей маленькой фирмы! Двадцать, ну если война всё спишет, тогда десять лет без ощутимого результата – для бурно развивающейся авиации 50-х безобразно много. В 1958 г. программа «летающих труб» Рене Ледюка была закрыта.
С туловищем льва и орлиной головой
Падающее знамя подхватил «Грифон» — очередной самолёт с непростой судьбой. Он стал продолжением работ «Арсенала» (при участии Эйгена Зенгера) по ракетно-прямоточному перехватчику Ars.1910. Предприятие тогда попало в водоворот любимого развлечения французских правительств ещё с довоенных времён – бесконечных реорганизаций авиапромышленности с национализациями и приватизациями, объединениями и разъединениями авиационных фирм, в результате коих от прославленных имён остались зубодробительные аббревиатуры и пространные направления. В 1952 г. «Арсенал» был приватизирован и вошёл в состав корпорации SFECMAS, а та два года спустя влилась в SNCAN – Государственное общество авиастроения севера. Под именем «Норд авиасьон» оное существовало до 1970 г., пока не слилось с «Зюд авиасьон» — кто там знал, что юг и север не свести? Порождённый противоестественным соитием «Аэроспасьяль» в итоге досливался до кусочка общеевропейского «Эрбаса». Но в начале 50-х северяне ещё не знали о своей незавидной судьбе и не без консультаций паковавшего уже чемоданы Зенгера взялись за амбициозный проект «Норд 1500 Грифон».
Подъёмную силу цельнодюралевой машине создавало треугольное крыло стреловидностью по передней кромке 65° и небольшое переднее горизонтальное оперение. Последнее представляло собой неподвижный дестабилизатор: на первый взгляд «Норд 1500» выполнен по аэродинамической схеме «утка», но управлялся он как «бесхвостка» – элевонами. Переднее крылышко увеличивало подъёмную силу на взлётно-посадочных режимах (видимо, за счёт интерференции сходящих с него вихрей с основным крылом) и уменьшало сдвиг моментных характеристик при переходе через звуковой барьер. Крыло с тремя лонжеронами и частым набором нервюр сделали очень тонким – относительная толщина 4,5%. Как и у Ледюка, большую часть фюзеляжа занимала двигательная установка, но воздухозаборник выведен под классическую заострённую носовую часть с обычным фонарём кабины пилота. Получилась действительно химера с жирным туловищем и небольшой головой, как у мифического грифона. На сверхзвуке воздухозаборник полностью накрывала ударная волна от носовой части, что улучшало его характеристики – по сути, он становился двухскачковым. Как и на «0.22», взлётный ТРД «Атар-101Е-3» тягой 3500 кгс «утопили» в ПВРД.
20 сентября 1955 г. Андре Тюрка поднял в воздух первый «Грифон». Правда, без «прямоточки» – прототип предназначался для исследований аэродинамической схемы. Второй экземпляр с полнокомплектной силовой установкой взлетел 23 января 1957 г., пилотируемый Мишелем Шаларом. Воздухозаборник по ходу испытаний пришлось заметно «раздуть», зато аэродинамическая компоновка оказалось архиудачной, сполна реализовав потенциал двух мощных движков. К финансированию программы подключились ВВС США – им передавали данные о совместном функционировании ТРД и ПВРД, которые, возможно, были использованы при создании упомянутого J-58.
25 февраля 1959 г. Тюрка устанавливает мировой рекорд скорости на замкнутом стокилометровом маршруте: 1643 км/ч. 5 октября на базе 15…25 км он бьёт абсолютный рекорд «Старфайтера» YF-104, показывая 2320 км/ч. «Норд 1500» — самый быстрый самолёт в мире! Правда, не прошло и месяца, как Георгий Мосолов на Е-66 (модифицированный прототип МиГ-21) отобрал сие почётное звание, а в следующем году побил «Грифон» и на стокилометровом кольце.
А «Норд авиасьон» не прочь одолеть и три скорости звука. Поначалу проект «Грифона III» был похож на предшественников аэродинамической схемой, компоновкой и формой крыла, но носовая часть фюзеляжа совсем потерялась на фоне разбухшего ПВРД с девятитонным ТРД «СуперАтар» внутри. Более радикальный вариант получил очень тонкое прямоугольное крыло. В данном случае «СуперАтар» размещался в длинном фюзеляже, а два ПВРД – на концах крыла. Похожий облик имела «трёхмаховая» ракета-мишень СТ.41 «Нарвал», которую разрабатывали параллельно. На рубеже 50/60-х гг. французы отстреляли много таких ракет. На вооружение их не приняли (в качестве мишени «Нарвал» оказался слишком быстрым), зато ухитрились продать лицензии на производство американскому «Беллу» и британскому «Хоукер-Сиддли». СТ.41 показала жизнеспособность схемы будущего истребителя, северяне начали переговоры с американской машиностроительной фирмой «Бадд», дабы лицензировать их способ сварки нержавеющей стали – поверхность планёра на ожидаемых скоростях нагревалась настолько сильно, что дюраль уже не годился. Однако осенью 1959 г. стало ясно, что «СуперАтара» не будет, и вскоре всё кончилось.
Нет, не всё, конечно. В 60-х были ещё проекты «СуперГрифонов» М4 и М5 с расчётными скоростями, соответственно, вчетверо и впятеро быстрее звука. Второй до сих пор не рассекречен, первый развивал облик «Грифонов» с треугольным крылом (рассматривалась и схема с обычным стабилизатором), но получил изящный фюзеляж с боковыми воздухозаборниками для двух турбопрямоточных двигателей. Всё это очень благородно, однако устарела сама концепция объектного перехватчика, ибо бомбовозы постепенно вытеснялись неподвластными истребителям баллистическими ракетами, а сами перехватчики – ракетами зенитными. Истребители вынуждены были стать более универсальными – ПВРД, которые практически не работают ни на дозвуковых скоростях, ни на больших углах атаки, им явно не подходили.
Финал или антракт?
Свой опыт по интеграции ТРД и ПВРД «Норд» применил в проекте «трёхмахового» пассажирского лайнера «СуперКаравелла», проигравшего более дешёвому «двухмаховому» — будущему «Конкорду». Тихо сдулся «Мистраль» и другие мечты о воздушно-космических самолётах: европейские страны в пилотируемой космонавтике полностью положились на Штаты, а хитрые французы «доили» ещё и Советский Союз – своим разработкам счёту не было, но как доходило до требующей огромных вложений практики, верстающие бюджеты политиканы без промедления указывали мечтателям их место.
«Норд» обладал наибольшим заделом в прямоточных и турбопрямоточных двигателях, хотя инженеры «Зюда» и «Дассо» тоже не сидели сложа руки. Французы пытались приткнуть в пилотируемую авиацию изобретение своего соотечественника, когда во всём мире мода на него уже прошла. Сдались в итоге и они. Однако «прямоточка» всё-таки нашла свою нишу. Простой, очень дешёвый, не нуждающийся в обслуживании и довольно экономичный двигатель – идеальная силовая установка для сверхзвуковых крылатых ракет, особенно противокорабельных. Некоторое время их применяли и на зенитных ракетах.
Вернутся ли ПВРД в пилотируемую авиацию? На боевые самолёты вряд ли. Истребители и бомбардировщики нынче даже не пытаются летать настолько быстро, чтобы им пригодилась «прямоточка», редкие проекты «вундерваффе» погоды не делают, и никаких намёков на изменение ситуации в будущем не видно. Остаются гиперзвуковые пассажирские и воздушно-космические (одно- или многоступенчатые) самолёты. Принципы проектирования у них похожи: из Нью-Йорка в Токио за час и на орбиту по турпутёвке можно летать на концептуально близкой технике. Её проектируют десятилетиями, да вот за пределы бумаги, которая всё терпит, амбициозные идеи никак не вылезут – не только у французов, во всём мире. А тут ещё коварный Илон Маск показывает, что многоразовый космос вполне реализуем на классических ракетных технологиях, грозясь свой «Старшип» использовать и как суборбитальную пассажирскую ракету.
Если изящные крылатые машины и составят «Старшипам» конкуренцию (тем, конечно, самим бы нормально залетать для начала), то их ПВРД будут хоть и продолжать начатое Лореном и Ледюком, но станут принципиально иными. Начиная с шести…семи скоростей звука классические ПВРД остаются не у дел из-за огромной температуры и потерь полного давления при торможении потока. Что делать? Не тормозить! Точнее, тормозить, но не так сильно — не до «дозвука». Решая одну проблему, создаём другую – нужно организовать сгорание топлива в сверхзвуковом течении. По образному выражению руководителя гиперзвуковых программ «Боинга» Джорджа Ортона, это всё равно что пытаться зажечь спичку внутри торнадо.
Тем не менее, уже в середине 60-х французы одними из первых замахнулись на ПВРД со сверхзвуковым горением. Они вновь не спешили, их вновь обогнали: такой двигатель впервые испытали в полёте на российской летающей лаборатории «Холод» в конце 90-х гг. Французские фирмы «Аэроспасьяль» и SNECMA, институт ONERA не остались в стороне, но помогали в основном деньгами и аппаратурой. ПВРД для «орбитальных» скоростей оказался крепким орешком для науки и промышленности всего мира, однако задача, непрерывно спотыкаясь о технические, политические и финансовые проблемы, всё же постепенно решается – per aspera ad astra. Но это уже совсем другая история. Надеюсь, когда-нибудь и её можно будет рассказать во всей полноте.
Источники
Marque A., René Lorin (1877-1933) // Centraliens. 1952. 13 août
Lorin R. Une Expérience simple relative au propulseur à réaction directe // l'Aérophile. 1913. 15 Mai
Lorin R. De la turbine a gaz au propulseur a reaction // l'Aérophile. 1913. 15 Mai
Lorin R. De Paris, pourrait-on bombarder Berlin? // l'Aérophile. 1918. 1-15 Mai
Leduc, un génie de l'aviation // Aérostories: les archives
Carbonel J-C. French Secret Projects Pt. 3. French and European Spaceplane Designs 1964-1994. Manchester: Crécy Publishing. 2021
Anderton D. A. Leduc 0.22 prepared for tests, aimed an Mach 4.0 // Aviation week, 21.1.1957
Anderton D. A. Leduc ramjet interceptor project faces cancellation // Aviation week, 4.11.1957
Соболев Д. А. Первопроходцы. Авиационные эксперименты первой половины ХХ века. М.: «Русские витязи». 2023
Козырев В. М., Козырев М. Е. Неизвестные летательные аппараты Третьего рейха. М.: АСТ-Астрель. 2002.
Материалы форума secretprojects.co.uk
Иллюстрации Wikimedia Commons
Автор: Иван Конюхов
