Поставить ракету на железную дорогу и разогнаться с её помощью до какой-нибудь невероятной скорости – идея, казалось бы, достойная исключительно кинокомедий. Однако ей посвятили себя немало вполне серьёзных инженеров и даже один матёрый автомагнат.
Бесстрашный Макс
Вышедший в 1965 году фильм «Большие гонки» стал классикой кинокомедии. Сейчас практически пародийным воспринимается его отрицательный дуэт: придурковато-гениальный злыдень профессор Фейт и его недотёпа-помощник Макс. Фейт, как и положено сумрачному гению, в стремлении к славе изобретает разные хитроумные штуки, но всякий раз терпит неудачу.
Очередное творение персонажа представляет собой поставленную на рельсовое полотно ракету с открытой кабиной пилотов. «Джентльмены, я собираюсь покрыть мерную милю за 12 секунд», то есть со скоростью почти 500 км/ч! Под хохот зрителей пороховые шашки увлекают зловеще раскрашенный снаряд вперёд. Поначалу всё идёт хорошо: скорость нарастает, Фейт мечтает о прижизненном памятнике – но внезапно огненная повозка поднимается в небо. Ракеты догорают, и герои оказываются в большой грязной луже. У как будто сугубо водевильного транспортного средства были реальные прототипы. Но главную роль в их истории сыграл никакой не профессор, а как раз Макс..
Максимилиан Валье родился в Австро-Венгрии в 1895 г. С детства он увлекался физикой и, вернувшись с фронтов Первой Мировой, стал научным журналистом. Большое впечатление на Валье произвели труды теоретика космонавтики Германа Оберта. Методология ракетостроения тогда ещё не была развита, планомерной инженерной работы не велось. Ракетчики-самоучки нередко кидались из крайности в крайность. Если Константин Циолковский представлял собой ярко выраженного кабинетного мыслителя, «в железе» строившего лишь модели и небольшие испытательные стенды, то не менее романтически настроенный Валье оказался его противоположностью – основной упор он сделал на весьма шумные эксперименты. Известность ему принесла ставшая бестселлером научно-популярная книга «Прорыв в космос» (1924). Благодаря ей Валье смог привлечь спонсоров, в частности, автомобильную империю «Опель». Фриц фон Опель, один из наследников семейного дела, заинтересовался ракетами, как рекламной технологией. Для Валье же сотрудничество с автопромом должно было стать вторым этапом большой программы, в финале которой ракетные самолёты покорят стратосферу и вырвутся в космос. Двигатели – небольшие пороховые шашки – заказали заводу сигнальных ракет Фридриха Зандера (только не надо путать его с советским ракетным энтузиастом того же периода Фридрихом Цандером). В 1928 г. это трио ошеломило мир целой россыпью удивительных транспортных средств: ракетомобилями, ракетопланами, ракетными санями и… ракетными дрезинами..
Партнёры довольно быстро разругались, и уже после разрыва с Валье Опель построил три дрезины. Они представляли собой небольшие рамы с колёсами по углам и маленькими кабинами вроде бобслейных снарядов. Оси закрывались обтекателями-антикрыльями. Позади кабины располагались связки пороховых двигателей – они запускались группами поочерёдно и горели всего по нескольку секунд. Носовую часть заняла пара тормозных ракет. Энтузиасты надеялись достичь скорости 400 км/ч..
Испытания дрезины «Опель-Зандер» Rak.3 состоялись 23 июня на семикилометровом прямом участке магистрали между Ганновером и Целле. Как и заезды ракетных автомобилей, они привлекли огромное количество зевак – журналисты насчитали от десяти до восьмидесяти тысяч зрителей. До пилотируемых «полётов» дело так и не дошло: кабина была пустой, а управление тележкой сводилось к последовательному запуску зарядов с помощью часового механизма. В дрезину напихали десять пороховиков и подожгли. Разные источники называют различную достигнутую скорость — то ли 250 км/ч, то ли 281. В любом случае, быстрее в то время пронзали пространство лишь гоночные самолёты. По утверждению Валье, ракеты вступали в работу попарно, каждая пара создавала тягу около 550 кгс. Несколько пороховиков в ходе поездки оторвались, а тормозные ракеты сработали не вовремя. Тем не менее, окрылённые успехом создатели дрезины немедля нашпиговали её сразу 80 ракетами, зажигаемыми группами по восемь с общей тягой 2000 кгс (так у Валье [1], в других источниках указывается 24 и 30 зарядов). Тележка полетела, как снаряд из пушки, сразу сошла с рельс и разбилась..
Испытания Rak.4 с усиленной конструкцией оказались ещё менее успешными: при подготовке к первому же заезду взорвался один из пороховиков, вызвав «фейерверк» остальных. Машина была полностью разрушена, а железнодорожники запретили впредь устраивать подобные шоу на путях общего пользования. Rak.5 так и не «полетела». По сведениям историка ракетной техники Александра Железнякова, «пассажиркой» Rak.4 была кошка, которая, несмотря на взрыв, осталась в живых. .
Статья инженера Ямпольского в журнале «Наука и техника» от сентября 1928 года утверждает, что кошка участвовала во втором «полёте» Rak.3 и погибла. Последняя версия подтверждается фотографией: Фриц фон Опель заталкивает в снаряд с надписью «Rak.3» животное, которое явно туда не хочет. Так или иначе, американские акционеры автоконцерна сочли столь громкую рекламу весьма сомнительной, да и Опель к ракетной технике охладел..
Зато не сдавался Валье. Пока Опель готовил к испытаниям Rak.4, он построил свою дрезину. Основой конструкции служила обыкновенная доска длиной 2,5 метра. К ней были прибиты две поперечные доски, а на них через велосипедные камеры крепились оси с подшипниками скольжения и деревянными колёсами..
Транспортное средство делалось принципиально беспилотным, что позволило разместить заряды в передней части, в надстройке из листовой стали – автор полагал такую компоновку более устойчивой..
Заряды имели длину 350 мм и калибр 35 мм. 400 грамм пороха в них обеспечивали тягу до 22 кгс. Изготовила пороховики фирма «Эйсфельд» – с ней Валье сотрудничал и в дальнейшем. Аппарат испытали на промышленном железнодорожном пути длиной всего 200 метров. .
Валье не упоминает о колее, но, судя по пропорциям чертежа, она составляла 600 мм. Уже в первом опыте с двумя зарядами удалось достичь 45 км/ч, а вскоре изобретатель исчерпал вместимость «моторамы» (8 ракет). Валье подпилил продольную доску с боков и поставил между колёсами ещё 12 зарядов с наклоном на 15° вверх. Пришлось подыскать и участок пути подлиннее. 17 июля 1928 года тележка провела несколько демонстрационных заездов, пока на скорости свыше 100 км/ч не развалились колёса. За шесть дней Валье построил новую дрезину – это вновь была доска с колёсами из фанерных дисков и амортизацией велокамерами. Длина доски и диаметр колёс были увеличены, кататься им предстояло по путям метровой колеи. 16 пороховиков тягой по 24 кгс крепились в передней надстройке и двух продольных желобах с небольшим наклоном соплами вверх. Вскоре тележка была модернизирована под 26 ракет по 40 кгс. Они зажигались группами по четыре с интервалом в 2 секунды. В опытной поездке дрезина, получившая название «Эйсфельд-Валье» Rak.1, достигла 180 км/ч, а 26 июля при демонстрации журналистам разбилась на скорости около 300 км/ч..
В сентябре ракетные дрезины вернулись на нормальную колею. Очередная тележка напоминала предыдущие, но строилась из дюралюминия. Обода у колёс остались деревянными, зато спицы стали металлическими, а во втулках крутились подшипники качения. В передней части машины была обустроена открытая кабина пилота. Увы, у фирмы «Эйсфельд» отношение к экспериментам было таким же, как у Опеля: первым делом громкое шоу, а научные результаты и безопасность – уж как получится. Вопреки возражениям Валье, в дополнение к батареям маленьких зарядов на «мотораму» был установлен большой, тягой в 120 кгс..
При пуске его гильза не выдержала, пороховик стрельнул в кресло пилота и взорвался, «убив» мешок с песчаным балластом и сильно покорёжив тележку, которая, однако, сохранила способность ездить, пусть и небыстро. Последняя ракетная дрезина (девятая за четыре месяца!) под названием «Эйсфельд-Валье» Rak.2 имела изрядно потяжелевшую конструкцию и несла до 36 мощных зарядов. Но испытания проходили так же, как у предшественниц: «тихоходные» поездки с небольшим количеством пороховиков и демонстрация на полную катушку 3 октября, закончившаяся очередным крушением вследствие недостаточной прочности конструкции. Устав от профанации своих идей, Макс Валье расстался и с «Эйсфельдом». Он продолжил строить ракетомобили и 17 мая 1930 г. погиб при взрыве двигателя..
Стальная взлётная полоса
Разумеется, даже мечтатель Валье не собирался создавать настоящий ракетный поезд – его дрезины были лишь самоходными стендами для исследования пороховых зарядов, больших скоростей и ускорений. Ракетный двигатель не только избыточен для железнодорожной техники, но и абсолютно неэффективен. Поскольку он не использует «дармовой» атмосферный воздух, на создание тяги уходит очень много топлива – у таких моторов, особенно твердотопливных, крайне низкий удельный импульс. Поэтому даже на самолётах их если и применяют, то только в качестве стартовых ускорителей.
Будучи незаменимыми в космосе, на земле ракетные двигатели имеют очень узкую нишу. Способные кратковременно создавать огромную тягу, они нашли себе работу там, где нужно что-нибудь быстро разогнать. Со времён весёлых заездов Опеля и Валье едва прошло десять лет, когда их опыт оказался востребованным. Как, увы, часто бывает с инновациями, ракетам на железной дороге стали искать военное применение.
Эйген Зенгер родился в Австро-Венгрии в 1905 г. и, как и Валье, заинтересовался космонавтикой под влиянием Оберта. С конца 20-х учёный последовательно разрабатывал тему ракетоплана, движущегося по волнообразной траектории, рикошетируя от плотных слоёв атмосферы. В литературе летательный аппарат упоминается как «Серебряная птица», бомбардировщик-антипод или «Amerikabomber»..
Пишут про него много – несмотря на ряд принципиальных ошибок, которые всяко не позволили бы его реализовать, самолёт Зенгера заслуженно считается прообразом «космических челноков». Но где же у него рельсы?! А с них «Серебряная птица» должна была взлетать. Предполагалось, что бомбардировщик и ракетный ускоритель будут ставиться на колею «поездом», и разгоняться по ней до фантастических 1800 км/ч. На таких скоростях из-за прогрессирующих динамических явлений и резкого роста сопротивления движению система «колесо-рельс» уже практически не работает, посему бомбовоз должен был скользить на обхватывающих рельсы салазках. Специалисты лаборатории Зенгера провели моделирование этого процесса: они выстреливали пулей в спиральный канал и подбором смазки добивались, чтобы при скольжении она не деформировалась. В июне 1939 года эта работа увенчалась успехом..
Чтобы взлететь, «Серебряной птице», даже по оценкам самого Зенгера, понадобилось бы десятилетие напряжённой работы и астрономическая сумма денег. С началом войны проект быстро скатился к инициативному статусу. В той или иной степени его изучали во всех странах-победительницах. Дальше всего исследования зашли в Советском Союзе, где бомбардировщик-антипод подвергся изрядной переработке. Впрочем, способа старта она почти не коснулась: всё тот же рельсовый трек и ускоритель со связкой из пяти жидкостных ракетных двигателей РДКС-100 тягой по 90 тс. Но ни в СССР, ни в других странах «Серебряная птица» так и не взлетела. А Зенгер прожил счастливую жизнь учёного, успев оставить заметный след в мировой космонавтике. В начале 60-х совместно с фирмой «Юнкерс» он вёл изыскания по двухступенчатому «челноку» взлётной массой около 200 тонн. В наиболее проработанном варианте RT-8-01 он стартовал бы с рельсовой направляющей при помощи ускорителя на перегретом паре. Идея с «железнодорожным шаттлом» вообще была в то время модной, но все проекты остались на бумаге..
Начало «холодной войны» обусловило создание реактивных бомбардировщиков с межконтинентальной дальностью полёта. Эти машины рождались на пределе технических возможностей своего времени. Ради скорости и дальности их создатели зачастую жертвовали взлётно-посадочными характеристиками, так что новым «серебряным птицам» требовались протяжённые «бетонки» — дорогие в постройке и обслуживании и уязвимые к налётам врага..
В воздухе по обе стороны Атлантики витали идеи скрестить самолёт с большой ракетой, которая бы обеспечивала укороченный или даже «точечный» старт. Легче всего реализовывалась как раз ракетная железнодорожная тележка. С неё должен был взлетать, например, бомбардировщик «Фэирчаилд» М-121, который проектировали сразу после войны. Это был бесхвостый биплан со сбрасываемым в полёте верхним крылом и десятью турбореактивными двигателями, расположенными в корме кольцом, в центре коего оставался канал – через него сбрасывалась атомная бомба. На фоне этого полёта мысли четырёхосная платформа, силой шести ракетных двигателей разгоняющая «чудо-бомбовоз» по обычному рельсовому пути, не выглядит чем-то экстраординарным. Железнодорожный старт прорабатывался и для советских межконтинентальных бомбардировщиков М-4 и М-50, созданных в ОКБ-23 под руководством Владимира Мясищева..
Но проекты бомбовозов-гигантов быстро сошли на нет под натиском баллистических ракет, а самолётам попроще разгонные тележки не нужны. Экспериментальными остались и взлетавшие с рельсовых треков крылатые ракеты фирмы «Нортроп»: JB-1A, JB-10, N-25A «Снарк»..
Во имя прогресса
Вместе с тем ракетные тележки оказались отличным подспорьем для самых разных отраслей прикладной науки: термодинамики, динамики взаимодействия тел, нестационарной и интерференционной аэродинамики – всех тех экспериментов, что невозможно провести на неподвижном теле в движущейся среде. На трековых полигонах обычно уложены более-менее классические пути (иногда хватает и одного рельса), но по ним, как в проекте Зенгера, скользят обхватывающие рельсовую головку салазки, за что американцы называют подобные стенды ракетными санями. Именно на них и целых кабинах самолётов, поставленных на колею, испытывали катапультные кресла, спасшие впоследствии жизнь не одному десятку лётчиков. На них исследуют тормозные щиты и парашюты, в том числе и для зондов, коим предстоит садиться на другие планеты..
А самыми смелыми были эксперименты в медицине. В конце 40-х американский военный врач подполковник Джон Пол Стапп изучал влияние запредельных перегрузок на человеческий организм. На свой организм. На авиабазе «Холломан» был уложен специальный трек – в сильно видоизменённом виде он используется и поныне..
Стапп садился спиной вперёд на ракетную тележку, которая с разгону «вмазывалась» в отбойник. Перегрузки достигали 40 g – оказалось, что подготовленный человек может их выдержать даже без особого ущерба здоровью, если, конечно, они будут действовать неуловимые мгновения. Коллеги прозвали Стаппа «самым быстрым человеком из живых», а его вклад в авиационную медицину и пилотируемую космонавтику трудно переоценить..
Как испытательный стенд для определения реакции на удары и перегрузки различных приборов ракетные сани актуальны до сих пор. Люди их уже не седлают, поэтому их не боятся разгонять до огромных скоростей: в 1959 г. кабина от бомбардировщика В-58 «Хастлер» достигла 4972 км/ч, в 1982 г. небольшой снарядик перекрыл это достижение вдвое, а в 2003 г. американцы разогнали свои ракетные сани аж до 10430 км/ч. Если не считать линий электропередач и проводной связи, это самый быстрый наземный транспорт. Разумеется, полигоны с ракетными тележками есть и в нашей стране..
Продолжение следует
Итак, ниша ракетных двигателей оказалась ограничена исследовательскими треками, чьё сходство с настоящей железной дорогой сугубо внешнее. Но сам реактивный принцип очень привлекателен, ведь позволяет избавиться от досаждающего железнодорожникам боксования. Это открывает прорву перспектив. В отличие от классических локомотивов и моторвагонных поездов, которым для надёжного сцепления с путями очень важна большая масса, подвижной состав без привода на колёса можно и нужно всемерно облегчать. Это снижает энергозатраты, износ пути, требования к его строению и профилю – не стоит, правда, забывать, про динамические нагрузки на высоких скоростях. И тем не менее, высокоскоростные магистрали для лёгких вагонов выйдут гораздо дешевле, чем для обычных, а уход от нормирования профиля стал бы настоящей революцией.
В 1925 году советский журнал «Наука и техника» опубликовал статью некоего инженера Фентеклюза «Передвижение отдачей». Она состояла из ликбеза о реактивном принципе движения и предложений пользоваться им практически во всех видах транспорта. При этом автор отвергал ракетные двигатели, поскольку они «имеют дорогое, огнеопасное для хранения горючее, а потому неудобны в применении к транспорту». Работоспособных воздушно-реактивных двигателей ещё не существовало, и Фентеклюз, похоже, не задумывался, что они будут намного эффективнее ракетных. Он пришёл к ним «сбоку», через дешёвое топливо – распылённую нефть или угольную пыль, – что прекрасно взрывается на воздухе. Именно «взрывается» – непрерывного горения не предполагалось. Двигатель Фентеклюза должен был состоять из нескольких камер сгорания (он их называет цилиндрами), внутри коих поочерёдно распылялось и детонировало горючее. По всей видимости, автор подразумевал блок цилиндров от обычного поршневого мотора, в котором рабочее тело не толкает поршни, а «стреляет в воздух». Можно считать это прообразом пульсирующего воздушно-реактивного двигателя, ставшего впоследствии известным по ракетам «Фау-1»..
Иллюстрируя возможности применения «взрывного» мотора, Фентеклюз предлагает тянуть поезда не паровозом, а «реактивным мотовозом». Тот представляет собой колёсную раму с кабиной машиниста, топливным баком и охлаждаемыми водой камерами сгорания. Тягу предполагалось регулировать количеством задействованных в работе «цилиндров», а поворачивая их соплом вперёд, поезд можно затормозить. На примитивном рисунке «реактивного мотовоза» двигатель «стреляет» прямо в вагон, соединённый с локомотивом длинной сцепкой. Возможно, Фентеклюз собирался разнести камеры по бокам или поставить их соплами под некоторым углом наружу, может быть замышлял, но не показал на рисунке платформы прикрытия или предполагал, что сцепки длиной в несколько метров уже достаточно, чтобы «взрывной мотор» не сделал из пассажиров гриль..
Иллюстрируя возможности применения «взрывного» мотора, Фентеклюз предлагает тянуть поезда не паровозом, а «реактивным мотовозом». Тот представляет собой колёсную раму с кабиной машиниста, топливным баком и охлаждаемыми водой камерами сгорания. Тягу предполагалось регулировать количеством задействованных в работе «цилиндров», а поворачивая их соплом вперёд, поезд можно затормозить. На примитивном рисунке «реактивного мотовоза» двигатель «стреляет» прямо в вагон, соединённый с локомотивом длинной сцепкой. Возможно, Фентеклюз собирался разнести камеры по бокам или поставить их соплами под некоторым углом наружу, может быть замышлял, но не показал на рисунке платформы прикрытия или предполагал, что сцепки длиной в несколько метров уже достаточно, чтобы «взрывной мотор» не сделал из пассажиров гриль.
Наивных вещей в статье вообще хватало. Шум от взрывов, мол, уберут специальные глушители, а если поставить такой двигатель на автомобиль, тому не понадобится рулить колёсами – можно ведь поворачивать «цилиндры». Подобных «стремительных домкратов» хватало и у Валье, и у Циолковского, и у других учёных того времени – всё же о реактивном движении знали ещё очень мало. Восторженное стремление поставить огнедышащий мотор на поезд, автомобиль, даже на велосипед, тоже проистекало из недостатка информации.
Но время брало своё, а мечты воплощались в металл. В межвоенный период было создано несколько мотрис с приводом от воздушного винта. Изобретали их очень разные люди, от советского самоучки Валериана Абаковского до корифея немецкого дирижаблестроения Франца Крукенберга..
Результаты тоже получались разными, но ни у кого не продвинулись дальше громких демонстраций. А вскоре пропеллер утратил свои позиции и в небе. В 1937 г. англичанин Фрэнк Уиттл создал работоспособный образец турбореактивного двигателя (ТРД). Используя атмосферный воздух в качестве окислителя, новый мотор требовал на борту только горючего – он обладал значительно более высоким удельным импульсом, то есть был экономичнее. Войдя во Вторую Мировую войну с фанерно-перкалевыми бипланами, авиация завершила её с серийными образцами реактивных самолётов. В 50-х реактивная тяга стремительно захватила позиции и на пассажирских лайнерах. Достоинства, недостатки и перспективы ТРД были уже вполне ясны, казалось бы, не оставляя места для иллюзий. Тем не менее, с ними всё ещё связывали определённые надежды и на земле. Продолжение, разумееся, следует..
Источники
-
Валье М. Полёт в мировое пространство. М.: ОНТИ. 1935. URL: https://epizodsspace.airbase.ru/bibl/valier/djvu/01.html
-
Ямпольский А. Ракета на земле и в воздухе. Новые опыты с управляемыми реактивными снарядами // «Наука и техника» №36 (285). 8.9.1928. С. 5-6. URL: https://epizodsspace.airbase.ru/bibl/nauka_i_tehnika/1928/36/5-6.djvu
-
Афанасьев И.Б., Лукашевич В.П. Космические крылья. М.: «ЛенТа Странствий». 2009.
-
Пашалок Ю. Стратегический биплан. URL: https://yuripasholok.livejournal.com/2923547.html
-
Райгородецкий А. П. Варианты системы точечного старта для бомбардировщиков М-50 и М-52 // ЖЖ «Оруженая экзотика». URL: https://raigap.livejournal.com/717704.html
-
Железняков А. Б. Секреты американской космонавтики. М.: Эксмо. 2012
-
Фентеклюз А. Передвижение отдачей // «Наука и техника» №50. 9.12.1925. URL: https://epizodsspace.airbase.ru/bibl/nauka_i_tehnika/1925/50/02.djvu
Материал ранее опубликован в журнале «Техника и вооружение» №1-2, 2022
Автор: Иван Конюхов
