ОРУЖИЕ

 Серый зимний денек. Несколько человек в ватниках и полушубках работают во дворе большого дома. Внешне это похоже на уборку снега: широкими лопатами его сгребают к отверстию в стене. Непонятно только, почему сгребаемый снег не трамбуют в кучу, а, наоборот, ворошат и подбрасывают. Неясно также, откуда в безветренный день появляется сильный сквозняк, засасывающий снег в отверстие. Механизация уборки? Но снег не выбрасывается на улицу, а явно втягивается внутрь дома. Зачем? Да и о какой механизации уборки может идти речь, когда кругом голод и холод, война и разорение?

 Люди оставляют лопаты и идут к дверям. Проходят внутрь к большой металлической трубе диаметром почти в человеческий рост, открывают люки и заглядывают внутрь. Лампочка освещает деревянный заборчик, у основания которого искусственная поземка намела большой сугроб. Глубину сугроба измеряют, негнущимися от мороза пальцами записывают результат в таблицу. Затем вычищают из трубы снег, устанавливают другой тип снегозадерживающего щита и опыт начинают сначала.

 Так выглядели первые испытания в ЦАГИ, проводившиеся в аэродинамическом институте в Кучине.

 Страна, разоренная двумя войнами, требовала от ученых прежде всего помощи в решении практических задач. Одним из главных бедствий была разруха на транспорте. Борьба со снежными заносами - вот в чем могли помочь ученые-аэродинамики. Работать им приходилось в очень трудных условиях. Не было даже дров, чтобы протопить помещение. Но они шутили; это даже полезно, что дом холодный, а то бы от него шел вверх теплый воздух, нарушал точность опытов по измерению плотности снегопада. Их работы прояснили природу образования снежных заносов, позволили рекомендовать ряд предупредительных и охранительных мер. Боролись они и с другим врагом - с заиливанием рек.

 И все же всем было ясно, что главным направлением работ ЦАГИ будет авиация. После смерти Жуковского в 1921 году руководство институтом перешло к Чаплыгину. Здесь же собрались другие ученики и соратники Николая Егоровича - Туполев, Сабинин, Стечкин, Ветчинкин. Их энтузиазм возмещал отсутствие самого необходимого оборудования, нехватку помещений, станков, рабочих. Они набирались опыта, занимаясь строительством глиссера, аэросаней. Продолжали аэродинамические эксперименты. Следили за работами зарубежных ученых. Они знали о законах движения воздуха все, что можно было знать в те годы.

 Однако у практиков новый институт еще не пользовался авторитетом. Страна ставила перед промышленностью задачу: создать советскую авиацию, как можно скорее покончить с необходимостью покупать самолеты для Красного воздушного флота за границей. Срочно! В самые сжатые сроки! Экспериментальные работы в аэродинамических трубах казались руководителям заводов лишней потерей времени. Но спешка и недоверие к науке дорого обошлись зарождавшемуся самолетостроению.

 Весной 1923 года в воздух должен был подняться один из первых советских истребителей: ИЛ-400. Правда, мотор на нем был еще иностранный («либерти-400»), но в остальном конструкция, созданная Поликарповым, была вполне оригинальной и, по тем временам, передовой. Испытывал самолет опытный летчик Арцеулов. Разогнав машину, он оторвался от земли и уже собрался было набирать высоту, как вдруг случилось непредвиденное. Нос самолета начал резко задираться вверх. Летчик вывел ручку рулевого управления до отказа - в обычных условиях при таком положении руля самолет должен был бы перейти в пикирование. Но и это не помогло нос истребителя задирался все выше. Вовремя выключенный мотор не позволил самолету перевернуться вверх колесами. Он упал на хвост тут же на взлетном поле. У Арцеулова были сломаны обе ноги.

 Как это могло произойти?

Силы, действующие на самолет

 Дело в том, что центр тяжести машины не совпадал с центром парусности крыльев. Крылья были вынесены слишком далеко вперед, и их подъемная сила не только уравновешивала вес, но и стремилась повернуть корпус вокруг центра тяжести. Вращательный момент получался таким большим, что уравновесить его моментом от рулей, расположенных на хвосте, было невозможно. Попробуйте удержать карандаш, положенный поперек пальца (палец - это как бы крыло). Когда палец находится прямо под центром тяжести карандаша, вы едва заметными движениями легко удерживаете равновесие. Но сдвиньте его в сторону, и карандаш, задрав «нос», немедленно свалится на пол.

 Что было делать? Сдвинуть крыло наугад немного назад и рискнуть жизнью еще одного летчика? Никакая спешка не могла оправдать подобного риска.

 Пришлось обратиться к ученым.

 Модель злополучного истребителя поместили в аэродинамическую трубу, насадив на ось, пропущенную в точке, соответствующей центру тяжести реального самолета. Пустили воздух. При определенной скорости потока нос модели начал задираться, хвост же, опиравшийся на весы, показывал величину возрастающего усилия. Да, величина была немалая.

 Но модель - не самолет.

 На ней можно передвинуть крылья за полчаса и повторить эксперимент без всякого риска для кого бы то ни было. Так было вскоре найдено оптимальное положение крыльев. На основании этих экспериментов и уточняющих расчетов был сконструирован новый истребитель ИЛ-400б, который успешно прошел испытания и был запущен в войсковую серию. А важность «центровки» - совмещения центра тяжести с центром парусности крыльев - стала с тех пор очевидна не только конструкторам: на крупных аэродромах есть специальный дежурный, который наблюдает, как грузят багаж пассажиров в большие трансатлантические лайнеры. Багаж должен быть загружен равномерно, чтобы невидимый центр тяжести остался на месте, не переполз из-за веса чемоданов к носу или к хвосту самолета. Если же среди пассажиров находится команда тяжелоатлетов, их тоже постараются рассадить по всей длине самолета - ведь каждый из них весит чуть не вдвое больше среднего человека.

 После истории с истребителем Поликарпова отношение к ЦАГИ заметно изменилось. Теоретическое значение тех или иных работ может долго оставаться неясным, но практический результат виден каждому. Без науки авиацию не построишь - значит, даешь науку! Ученым же, в свою очередь были нужны мощные экспериментальные установки, оснащенные мастерские, опытные техники и рабочие, оборудование, транспорт. Но все это стоило денег, а экономическое положение страны в первые годы Советской власти было таким трудным, что они не решались просить у правительства слишком много. Тридцать тысяч рублей - вот как они оценили самые острые свои нужды. И только Чаплыгин, заглядывая в ближайшее будущее, сумел правильно представить себе необходимый объем работ. Смета, составленная по его указанию, требовала полмиллиона!

 Такое требование многим казалось чрезмерным. Но руководство первой в мире социалистической страны тоже смотрело далеко вперед. Оно понимало, что в связи с военным значением аэродинамики никто не станет делиться знаниями в этой области - их непременно придется добывать самим. Совет народных комиссаров постановил выделить ЦАГИ для строительства собственного аэродинамического центра один миллион рублей.

 Эти деньги не пропали даром.

 За годы первых пятилеток ЦАГИ превратился в настоящий центр (недаром же - центральный) всех научных и научно-технических исследований, связанных с аэродинамикой. Ветряные двигатели ЦАГИ обеспечивали электрификацию северных и горных районов. Гидродинамики принимали участие в проектировании Днепрогэса и других электростанций. Но самым крупным был, конечно, авиационный отдел. За первые двадцать лет существования аэродинамическая лаборатория только для авиационной промышленности произвела около семидесяти пяти тысяч испытаний.

 Проектирование, расчет и испытания всех новых самолетов так или иначе были связаны с работами специалистов из ЦАГИ. Борьба за скорость и дальность полета была очень напряженной ведь именно от этих показателей зависела боеспособность машин. Казалось бы, скорость должна зависеть только от силы мотора,- чем мощнее мотор, тем быстрее полет. В действительности же аэродинамические свойства самолета играли здесь огромную роль.

 Вот пример.

 Знаменитый самолет Туполева АНТ-25, тот самый, на котором был совершен перелет через Северный полюс в Америку, поначалу был сделан из гофрированного дюраля. Гофрированный металл позволял повысить прочность конструкции при одновременном уменьшении веса. Начались испытания. Все шло хорошо, но расчетной дальности самолету не хватало. Пробовали и так и этак, увеличивали запас горючего - ничего не помогало.

- Нужно спрятать гофр под гладкой обшивкой,- предложил аэродинамик из ЦАГИ.- Это значительно уменьшит трение самолета о воздух, а значит - и сопротивление и расход бензина.

- На много ли? - сомневались конструкторы. - Не забывайте, что дополнительная обшивка увеличит вес самолета.

- Точно не скажу, но думаю, что выигрыш будет равен примерно тысяче километров.

 И слова ученого блестяще подтвердились - вскоре весь мир рукоплескал экипажу АНТ-25 Чкалову, Байдукову и Белякову, - благополучно приземлившемуся в Америке.

 А вот другой случай из борьбы ученых за скорость.

 В середине тридцатых годов самолетостроители всего мира столкнулись с грозным и загадочным противником. То из одной, то из другой страны приходили печальные сообщения о гибели испытываемых самолетов. Причем, картина аварии всегда была одна и та же. Самолет вел себя нормально до тех пор, пока скорость его не увеличивалась до какого-то определенного рубежа. Стоило превысить этот рубеж, как начинались вибрации такой силы, что за несколько секунд машина разлеталась на куски. Снизу казалось, будто происходил взрыв. Но когда обследовали обломки, никаких следов взрыва - обгоревших частей - обнаружить не удавалось. Немногие летчики, оставшиеся в живых после такой переделки, тоже не могли толком описать происшедшее.

 Грозное явление получило название флаттер (от английского «flutter» - «трепетать»).

 Отделу летных испытаний ЦАГИ было поручено вступить в борьбу с невидимкой.

 Советский летчик-испытатель Марк Галлай подробно описывает в своей книге «Через невидимые барьеры» все эпизоды этой борьбы. Как его, молодого еще летчика, окончившего Ленинградский политехнический институт по специальности аэродинамика, пригласил к себе начальник отдела летных испытаний ЦАГИ и спросил, не желает ли он «потрогать флаттер за бороду». Как шла подготовка к летным экспериментам, отладка специальной самозаписывающей аппаратуры. Как с каждым полетом скорость понемногу увеличивалась. Экспериментаторы надеялись, что при медленном увеличении скорости летчику удастся заметить приближение опасного рубежа и немедленно сбросить обороты двигателя.

 Но флаттер обрушился неожиданно.

 «Очередной полет протекал в уже ставшем привычным порядке: взлет, подъем, выход на горизонталь, регулировка триммера руля высоты «на давление», включение аппаратуры, постепенное увеличение оборотов моторов и соответствующее ему медленное, ступеньками по пять шесть километров в час, приращение скорости.

 Все шло, как обычно.

 Яркое весеннее солнце играло на светлой обшивке самолета. Далеко внизу медленно плыла назад земля, сплошь усеянная разливами рек и водоемов, похожих с высоты на разбросанные осколки разбитых зеркал, в которых отражалось веселое апрельское небо.

 Что ни говорите, а летать в такую погоду гораздо приятнее, чем среди грязной ваты осенних многослойных облаков.

 Медленно, как ей и положено, ползет стрелка указателя скорости. Удерживаю ее на несколько секунд в одном положении - очередная ступенька - и снова мягким увеличением нажима на штурвал посылаю чуть-чуть вперед.

 И вдруг - будто огромные невидимые кувалды забарабанили по самолету. Все затряслось так, что приборы на доске передо мной стали невидимыми, как спицы вращающегося колеса. Я не мог видеть крыльев, но всем своим существом чувствовал, что они полощутся, как вымпелы на ветру. Меня самого швыряло по кабине из стороны в сторону. Штурвал, будто обратившийся в какое-то совершенно самостоятельное, живое и притом обладающее предельно строптивым характером существо, вырвался у меня из рук и метался по кабине так, что все попытки поймать его ни к чему, кроме увесистых ударов по пальцам, не приводили. Грохот хлопающих листов обшивки, выстрелы лопающихся заклепок, треск силовых элементов конструкции сливались во всепоглощающий шум.

 Вот он, флаттер!»

 Если бы летчик не предусмотрел того, что управление может быть вырвано из его рук, вряд ли ему удалось бы впоследствии делиться с кем-нибудь своими впечатлениями. Еще перед полетом он отрегулировал управление таким образом, чтобы пружина стремилась повернуть сектор газа в сторону уменьшения скорости. Из-за этого полет стоил ему большого физического напряжения приходилось все время преодолевать сопротивление пружины. Зато, когда флаттер обрушился на самолет и штурвал вырвался от него, как живой, эта предосторожность оказалась решающей. Пружина сама повернула сектор газа назад, мотор резко сбавил обороты, скорость снизилась - и чудовищная тряска прекратилась.

 С трудом удалось Галлаю посадить на аэродром полуразрушенную машину. Крылья и фюзеляж были смяты, покрыты трещинами. Кругом собрались встревоженные товарищи, начались расспросы, но всех опередил профессор Чесалов:

- Немедленно, ни с кем не разговаривая, идите в мой кабинет, запритесь там и опишите все настолько подробно, насколько сможете, - потребовал он, - иначе пропадет вся свежесть впечатления, и вы опишете не столько флаттер, сколько свои разговоры о нем со всеми встречными. А это далеко не одно и то же.

 И вот благодаря рассказу летчика и записям уцелевших приборов специалистам из ЦАГИ удалось раскрыть природу флаттера, разработать методику его предотвращения, дать конструкторам подробную схему расчета на флаттер. Одним из ученых, возглавивших эту блестящую работу, был тогда еще молодой М. В. Келдыш - в будущем президент Академии наук СССР.

 Давно ушли в прошлое те времена, когда авиационный конструктор должен был в одиночку вычерчивать и рассчитывать все узлы будущей машины. Теперь каждый главный конструктор имел в своем распоряжении десятки специалистов. Причем, те, в свою очередь, были разбиты на группы: одни занимались только фюзеляжем, другие крылом, третьи шасси, четвертые рулями, и так далее. Нужен был огромный опыт и знания Главного, чтобы правильно разрешать повседневные споры между специалистами разных групп.

 Например, инженеры-прочнисты доказывают, что лучше всего крепить крыло к фюзеляжу сверху,- тогда, мол, нужная прочность будет обеспечена при минимальном весе деталей.

 Но им возражает группа шасси: ведь шасси крепятся к крылу, и чем дальше крыло от земли, тем выше и неудобнее должны быть стойки колес. Нет, крыло надо крепить к фюзеляжу снизу.

 Не снизу и не сверху, возражают аэродинамики: расчеты и испытания в аэродинамической трубе показывают, что наименьшее сопротивление встречному потоку воздуха окажет самолет, у которого крыло расположено посредине.

- Свяжитесь с ЦАГИ, - после некоторого раздумья предлагает Главный аэродинамикам. - Нам обязательно нужны невысокие компактные шасси. Крыло должно крепиться снизу. Нельзя ли уменьшить лобовое сопротивление такой конструкции?

 И снова ведутся работы, расчеты, исследования, различные модели продувают в аэродинамических трубах и наконец приходят к выводу: если присоединять крыло к фюзеляжу снизу, но с плавным переходом (зализом), лобовое сопротивление будет ненамного хуже, чем у самолета с крылом посредине.

 Авиационная промышленность Советского Союза с каждым годом увеличивала выпуск самолетов. Проверка же летных качеств боевых машин шла уже не только в испытательных полетах, но и в настоящих боях - на Халхин-Голе, в Испании.

 Советские самолеты не уступали по главным показателям немецким, итальянским или японским. Однако по числу годового выпуска отставание нашей промышленности было еще заметным. Поэтому после подписания договора о ненападении с Германией было решено закупить у нее различные виды оружия, в том числе и самолеты.

 В составе советской торговой делегации, прибывшей в Берлин, находились наши летчики и конструкторы. Немцы изо всех сил изображали приветливость и радушие, показывали свои заводы и аэродромы, демонстрировали полеты. Наши недоумевали: не может быть, чтобы так открыто возможного врага допускали к секретнейшим вещам. Наверно, здесь какой-нибудь подвох. Но нет - немцы, действительно, показывали главные самолеты своих военно-воздушных сил: «мессершмитт-109», «хенкель-100», «юнкерс-88». Даже разрешали нашим летчикам полетать на них.

 Расчет их был прост: несколько десятков проданных самолетов да еще без запасных частей не изменят соотношения сил, зато позволят еще раз продемонстрировать перед советским командованием свое «миролюбие», отсутствие каких бы то ни было агрессивных планов. Что же касается военных секретов, таить их не имело смысла. Они прекрасно видели, что русские по богатству научных идей и оригинальности конструктивных решений не уступали им. Исход воздушной битвы будет зависеть от мощи промышленности, от годового выпуска боевых машин. Для развития же промышленности нужно время и время.

 А уж они-то знали, что времени у нас почти не оставалось.