скачать книгу бесплатно
У экспериментального стенда конденсатора паровой турбины для самолета, 1935 год.
А с черчением в институте Архип был не в ладах. Иногда чертежи не мог сдать вовремя, и они всегда имели неважный вид. И дело было не в усидчивости, он проводил очень много времени за чертежной доской. Просто руки не успевали за полетом его мыслей, а сам процесс черчения его не увлекал. Линейка, угольник, циркуль и прочие чертежные принадлежности замедляли темп черчения, от руки все это выполняется быстрее, но правильности линии, аккуратности, красоты чертежа нет. Живая деталь, которую предстояло вычертить, стояла в воображении и мешала чертить спокойно и красиво. Все время хотелось что-то вдруг изменить, исправить, переделать, а в результате жестокая борьба карандаша и резинки и «неуды». Альберт Эйнштейн о себе писал: «Я развивался очень медленно…» Зато что было потом, всем известно. Известно и что стало потом с неудачливым чертежником Архипом Люлькой. Правда, из него таки не получился хороший рисовальщик, зато чертежи стал понимать и читать превосходно. Подойдя к кульману, он с ходу как бы вживается в разрабатываемую конструкцию, и у него рождаются идеи по ее развитию. Автору даже сначала кажется, что он недостаточно разобрался в чертеже, чтобы вот так сразу, без предварительных вопросов: «А это у вас что?», «А это как?» – начинать спорить. Но вскоре сомнения рассеиваются. Не то что понял, а словно сам нарисовал…
Откуда же все это? История не дает объяснения, как образуются выдающиеся люди, это тайна их внутреннего развития, просто иногда они появляются…
Но все это было потом. А пока Архип Люлька, двадцатидвухлетний студент Киевского политехнического института, подолгу простаивает в цеху перед турбиной или на своей кафедре перед разрезом паровой установки. Учиться ему нелегко. Там, где другие спокойно овладевают курсом, спокойно и уверенно сдают экзамены с неизменным «удовлетворительно», он вечно мучается какими-то трудными вопросами и пока не найдет на них ответа – покоя нет.
Почему, почему вот в этом месте воздушный тракт нужно расширить, а не наоборот?
Почему именно здесь приложена равнодействующая сила на лопатке?
Сомнения, сомнения… Растревоженный молодой ум углублялся все больше и больше в тайны водяного пара, сжатого газа, законы ламинарного и турбулентного движения, начиналось мышление самостоятельное. Так постепенно, потихоньку набирал обороты его сегодняшний реактивный двигатель: пуск, тронулись – и еще видны во вращении лопатки турбины и многоступенчатого компрессора, но вот уже полные обороты – и все слилось в одну сверкающую массу, и она дает, дает, дает могучую чудодейственную тягу, разгоняющую до сверхзвука самолет. Но все это в будущем.
Простаивая в задумчивости перед машинами, он вскоре почти физически ощущал, как масса прохладного наружного воздуха входит внутрь установки, как она сжимается, нагреваясь, разгоняется и из неощутимого «воздуха», неосязаемого газа, которым мы дышим, превращается в «рабочее тело». Он словно научился видеть частицы, молекулы, с которыми надо обращаться очень уважительно. Вот здесь им тесно, они сильно толкаются, тормозятся, теряют скорость и энергию – пожалуйста, тракт облагораживаем, расширяем, проходите спокойнее, а вот здесь слишком крутой поворот, на углу возникает целая куча-мала. Срезать угол, увеличить плавность канала – нельзя допускать завихрений! Весь воздух, сжатый и разогретый, должен представлять собой неразрывные струйки, весь движущийся поток должен быть тугим и гладким, тогда им можно управлять и заставить правильно работать…
Когда благополучно состоялось его практическое знакомство с физической картиной явлений, происходящих в различных энергетических установках, все больше и больше начинал убеждаться, что вот оно перед ним поле его деятельности, как математика. На все его «почему» нужно отвечать не обыкновенным русским, пусть очень образным и выразительным языком, а бессловесным языком формул. Хотя без обычного языка он тоже не мыслит до сих пор техники. Сам прекрасно владеющий точным словом, Люлька требует от других: «Нет, ты мне это растолкуй как следует».
Все эти волнения по поводу определения своего места в жизни закончились появлением в аспирантуре Харьковского научно-исследовательского института промышленной энергетики молодого инженера с дипломом Киевского политехнического института в кармане Архипа Михайловича Люльки. Он с жаром берется за самостоятельную работу. Благо недостатка в ней нет. Страна строится, ей нужна новая энергетическая база, новые гидро– и теплоэлектростанции, промышленные энергоустановки, приводы для машин и станков.
– Архип, а почему ты паровые машины выбрал для профессии? – спрашивает жена.
– Мне это кажется серьезным делом, солидным, что ли. Если уж я пошел в технику, то тут надо заниматься двигателями. В чем больше всего нуждается человек?
В двигателях. Он не может справиться с поставленными веком задачами без помощи машин. А среди машин-двигателей на сегодня самая мощная – паровая машина. Пар нагревается до очень высокой температуры, паровая турбина может дать огромную мощность. Меня тут привлекает возможность применить математику, расчет к разным новым практическим задачам. Кравчук тоже так говорит: «Паровая машина вещь давно известная, но свое последнее слово еще не сказала». Может, удастся заставить ее сказать это слово, а может быть, удастся придумать еще что-нибудь, – размышляет Архип.
Первая из его самостоятельных работ – заказ одного из НИИ спроектировать мерное устройство в гидроустановке – запомнилась ему на всю жизнь.
Казалось, все шло как надо. Отобраны и проанализированы несколько вариантов, после чего оставлен один. Расчеты велись долго и тщательно. Потом он выпустил чертежи. Потом, засомневавшись, долго все перепроверял и кое-что переделывал. Мерная шайба! Эка штука! Однако интуиция подсказывала: не так все здесь просто, как кажется. Измучившись вконец, уже когда все сроки вышли, он с дурным предчувствием сдал работу.
Через месяц пришел полный иронии ответ, из которого следовало, что более безграмотного решения данной задачи придумать трудно. И указывалось на ошибки.
Молодой аспирант Люлька готов был провалиться сквозь землю. Переживания были настолько заметны, что один пожилой, с большим инженерным опытом, сотрудник как-то взял его за локоть, посадил в уголок и завел запомнившийся навсегда разговор: «Так и должно быть – это закономерно. И даже очень хорошо, что с такого казуса началось практическое знакомство с работой. Эта ошибка заставила вас насторожиться. И поверьте моему опыту, гораздо хуже для вашей дальнейшей деятельности, если бы у вас сразу все получилось хорошо. Фокус в том, что теория и практика, хотя и образуют одно целое, могут вступать в противоречия. Ничего не поделаешь – диалектика. Вот лет этак через пять вы почувствуете в себе уверенность. Сейчас ваши знания, которые вы заглотнули в институте, лежат внутри, как обильная, но не усвоенная пища. Вы свои знания, может быть, частично и осмыслили, но еще не прочувствовали. Вы просто не умеете еще ими пользоваться. Только не горюйте. Урок этот вам должен пойти на пользу».
Сыновья Вова и Слава перед войной.
Часто приводил Архип Михайлович этот разговор своим молодым инженерам, когда у них что-то не ладилось.
Люлька после этой беседы воспрял духом, и мужество снова стало возвращаться к нему. С ожесточением он взялся за себя как следует. Главное – понять, чего не хватает. Не хватало практики, да и теоретический багаж уж не так велик.
Сидеть в институте и набираться опыта по капельке – значило терять дорогое время.
И он уходит из аспирантуры на Харьковский турбинный завод инженером-исследователем по элементам турбин.
Тут-то практики оказалось в избытке. Валы, лопаточные венцы турбин шли на него сплошным потоком, в день надо было решать сотни вопросов, от спасения «запоротой» нерадивым станочником детали до определения причин повышенной вибрации только что собранной турбины. Сверхурочные часы, и даже работа по праздничным дням: страна шагала по своим победным пятилеткам.
Архип Михайлович приходил домой усталым, но… встретит на пороге любимая жена, запищат в восторге малыши, сыновья-погодки Володя и Слава, и усталости как не бывало. Тесно в одной комнате, но как все хорошо, радостно, дружно в молодой семье. Галина Евгеньевна, окончив Киевский сельскохозяйственный институт, получила назначение в Харьков, начала работать агрономом. Бесконечные командировки в районы, иногда на все лето. Платили хорошо, больше, чем Архипу. Стали обзаводиться мебелью: купили шкаф, буфет, никелированную кровать, по тем временам «шик-модерн». Но когда появились дети, пришлось перейти работать в лабораторию.
Архип Михайлович с супругой и сыновьями Володей и Славой, 1939 год.
Жизнь входила в нормальную колею и была очень насыщенной, интересной, счастливой.
Каким быть авиадвигателю?
И вдруг крутой поворот.
Однажды Архипа вызвали в комсомольский комитет завода. Секретарь шагнул из-за стола навстречу с приветливой и вместе с тем строгой улыбкой, крепко пожал руку.
– Знаем о тебе, Люлька, только хорошее. Нужный ты заводу человек. Но иначе мы не можем.
– А в чем дело? – осторожно поинтересовался Архип.
– Ты член Осоавиахима?
– Член.
– Нужна стране авиация?
– Понятно, нужна. Дальше всех, выше всех, быстрее всех.
– Вот-вот. Потому и отдаем в распоряжение горкома комсомола нашу лучшую молодежь.
– Куда, в летчики?
– Нет. Бери выше. В авиационное КБ. Тебя хотим рекомендовать в Харьковский авиационный институт. Там сейчас большие дела с паровыми двигателями затеваются. Ну, как?
– Не могу.
Видимо, секретарь не ожидал отказа. Ему казалось, что открывающаяся перед любым молодым инженером подобная перспектива должна приниматься с восторгом. Но Люлька объяснил: в институте уже был, и пока ничего хорошего из этого не вышло, что на заводе он отшлифовывает свои знания, проходит настоящую боевую закалку, что конструктором ему быть рано.
Секретарю пришлось поднажать.
Выговор Архипу получать никак не хотелось, да и настойчивость, с которой его направляли в ХАИ, заставила задуматься.
Так он попал в авиацию.
В тридцатых годах любимое детище Страны Советов – авиация – набирала силы и все увереннее разворачивала крылья.
Прочно становились на ноги конструкторские коллективы. Специальные учебные заведения готовили квалифицированные кадры. В короткие сроки создавались самые разнообразные типы самолетов – от крошечных, но грозных истребителей И-16 Поликарпова до сверхтяжелых бомбардировщиков дальнего радиуса действия ТБ-3 Туполева.
Советские летчики совершали рекордные полеты, восхищавшие друзей нашей страны и тревожившие врагов.
Наряду с самолетостроительными создаются моторостроительные, агрегатные, приборостроительные, вооруженческие предприятия. Особенно бурно развивались авиамоторостроительные заводы и КБ.
Самолет начинается с двигателя, и для развития моторостроения не жалели ни сил, ни средств. Экспериментальным, опытным работам в моторостроении уделяется все большее внимания.
Рост мощностей двигателей и полетных весов самолетов вел, естественно, к большим расходам горючего. Неспокойная международная обстановка, поднимавший голову германский фашизм заставляли конструкторскую мысль решать вопросы эксплуатации воздушного флота в условиях военного времени на более дешевых сортах горючего.
К тому же из поршневых двигателей все труднее удавалось «выжимать» мощность. Чаще авиаспециалисты стали обращать внимание на паровую турбину. Не приспособить ли ее к самолетам?
Промышленные паротурбинные установки не были новостью. Русская инженерная практика накопила в области паровых машин большой опыт. Уже в пятидесятых годах XIX века на Балтике плавал парусный военный пароход «Орел», на котором помощником капитана был А.Ф. Можайский. В 1882 году в воздух поднялся (да, он оторвался от земли) первый в мире самолет его конструкции, имевший в качестве двигателя паровую машину. Для того времени эта машина являлась уникальной. Но чтобы лететь, «жар-птице» Можайского не хватило мощности силовой установки.
С тех пор инженеры научились считать. Расчеты показывали, что паротурбинная установка вполне обеспечит полет тяжелого бомбардировщика, причем вместо ценного бензина горючим станет служить обыкновенная солярка.
Создать паротурбинные установки на дешевых сортах топлива для замены двигателей внутреннего сгорания на тяжелых самолетах – такая задача была поставлена перед КБ, созданным в Ленинграде на базе Кировского завода, и Харьковским авиационным институтом.
Задача эта оказалась непростая. Конечно, тяжелые самолеты могли позволить себе некоторое увеличение веса силовой установки, что при переходе на паровую турбину было неизбежно. Но увеличение веса не могло быть чрезмерным, иначе самолет не поднимешь в небо. Другое дело с истребителями. Для них нужно создать принципиально новые двигатели с малым весом и габаритами.
Люлька приступил к работе на кафедре авиадвигателей в ХАИ. Его новый начальник, заведующий кафедрой профессор В.Т. Цветков, оказался не очень приветливым, дотошно, въедливо прощупывая новичка, он задавал вопросы по самым специальным вещам.
– Да-с, молодой человек, авиация дело тонкое. То, что годится на земле, совершенно противопоказано в воздухе. Мы работаем над авиационной паротурбинной установкой, и если вы думаете, что вам удастся механически перенести на борт самолета обычную облегченную стационарную паротурбинную установку, то глубоко ошибаетесь. Есть ли у вас достаточно знаний и настойчивости, чтобы работать над нашей темой – паровой турбиной с замкнутым циклом? Надеюсь, вы в состоянии догадаться, о чем идет речь?
Да, да. Пар придется охлаждать, превращать снова в воду с помощью специальных малогабаритных конденсаторов, которых до сих пор авиационная техника не знала.
Он смотрел на Люльку, ожидая покорного признания им своей несостоятельности перед такими грандиозными задачами. Но Архип был уже не тот зеленый молодой специалист, что полтора года назад. Он знал и умел уже многое.
Сильно задетый за живое, но внешне абсолютно спокойный, он сказал:
– Вот и дайте мне разработку конденсатора.
Цветков удивленно посмотрел на него и вышел.
Люлька остался один. Разговор проходил в зале для лабораторных занятий. Тяжело вздохнув, он встал и пошел рассматривать расставленные вокруг двигатели, турбины, детали, развешанные на стендах чертежи, плакаты. Да, многое казалось знакомым, изученным, понятным…
Мысли Люльки частенько бродили около идей, высказанных французским ученым Морисом Руа. И вот сейчас, когда он стоял здесь, в этой большой комнате один, в весьма расстроенных чувствах, обиженный на Цветкова и на все паровые машины вместе взятые, вспомнил о книге Руа. В ней рассматривался странный авиационный двигатель, не имеющий пропеллера и использующий для поступательного движения только реактивную тягу от сжатого и нагретого газа, вырывающегося с огромными скоростями наружу. Люлька стал думать, и вдруг как будто ожил перед его глазами этот странный двигатель…
Детали приобрели металлический блеск, завращался ротор, сжатый воздух попал в камеру сгорания, в нее впрыснулось горючее, забушевало пламя, и плотная масса газов, пройдя через турбину, вращающую компрессор, из сопла вырвалась наружу. И двигатель начал набирать обороты.
– Вот бы рассчитать и построить такой. Нет, не под силу. Ведь схема так и осталась до сего дня схемой. Конечно, все дело в материалах, нет пока жаропрочных материалов. А при высоких температурах газов двигатель не проработает и трех минут – прогорят все корпуса камер и сопел. А что, если?.. И вдруг он даже задохнулся от волнения: если температуру газов понизить так, чтобы материалы для постройки двигателя нашлись уже сегодня? Тогда он может дать достаточную тягу и конкурировать с сегодняшними поршневыми моторами. Люлька услышал взволнованные толчки собственного сердца и сказал себе:
– Тише, тише, Архип. Это треба обмозговаты. Ну-ка, посидим, прикинем.
Вынув из кармана логарифмическую линейку и блокнот, с которыми никогда не расставался, он присел к столу и просидел так несколько часов. В лабораторию входили и выходили, звучали голоса. Он ничего не замечал. Когда же наконец встал и медленно рассовал по карманам свое имущество, вид у него был такой, словно Архип только что побывал в заколдованном царстве. Он чувствовал, что случилось нечто важное в жизни, кажется, он уже «заболел» новой идеей и теперь стал ее рабом. И это будет продолжаться до тех пор, пока она не предстанет во плоти металла, в грохоте двигателя, сотрясающего землю и небо.
– Наверное, можно получить скорость 700 километров в час, – словно со стороны сказал он сам себе, и это поставило точку. Его идея родилась.
Кто из сотрудников кафедры авиадвигателей ХАИ мог тогда предположить, что тема «Паротурбинные установки» будет вскоре закрыта из-за веселого, со спортивной закалкой хлопца Архипа Люльки, самозабвенно трудившегося над своим конденсатором? А так и случилось. Именно он начал сеять «смуту», направленную против паротурбинной установки.
«Крамольные» мысли
Как это и случается, Люлька и Цветков вскоре не могли жить друг без друга. Цветков поручил Люльке разработку конденсатора для авиационной паровой установки.
На кафедре авиадвигателей ХАИ было создано конструкторское бюро при содействии Серго Орджоникидзе, к которому ездил со своим проектом паровой турбины Цветков.
Правда, аналогичные работы начались уже в Ленинграде, на Кировском турбостроительном заводе, но Орджоникидзе сказал Цветкову:
– Вот и хорошо, раз есть инициатива – дело будет. Организуйте между собой соревнование. А новые типы двигателей для самолетов нам очень нужны.
И он помог со средствами и кадрами.
Кадры подобрались удивительно подходящие. Это все были не только энтузиасты, но и асы в своей профессии. Вот один из них – Иван Федорович Козлов, занимался газодинамическими и прочностными расчетами – с виду типичный учитель: скромный костюм, очки, сдержанность, педантичность. Все мысли о работе, высказанные кем-то случайно, даже без прямого повода, и свои собственные, он записывал в рабочую тетрадь прямым ровным разборчивым почерком.
Это был своего рода дневник коллектива. Он его постоянно анализировал, делал выводы и часто выкладывал на стол перед всеми неожиданные и весьма ценные идеи.
– Как это вам удалось? – спрашивали его. Тогда он открывал свою тетрадку и показывал систематику различных словопрений вокруг какого-либо вопроса.
– Как видите, ничего сверхъестественного, – и мягко улыбался застенчивой улыбкой.
В тесном контакте с КБ работали многие крупные специалисты ХАИ. Например, заведующий кафедрой аэродинамики, известный ученый, академик Григорий Федорович Проскура. Высокий, худощавый, неторопливый в движениях, с черными пытливыми глазами и характерными висячими украинскими усами, он умел внимательно слушать, задавать наводящие вопросы и незаметно повернуть научную беседу так, что нужный вывод делал не он, а тот, кто к нему явился со своими затруднениями. Проскура сыграл немалую роль в судьбе первого проекта реактивного двигателя.
Прочностными расчетами занималась группа И.Ф. Козлова, камерой сгорания – П.И. Шевченко.
Между тем в КБ дела шли неплохо. Паровая турбина для будущего скоростного самолета постепенно обретала свои контуры.
Наиболее темным, а точнее сказать, «белым» пятном на схеме был конденсатор Люльки. Он с утра до ночи бился над решением задачи, штудировал все доступные источники информации, считал и пересчитывал, а где-то внутри, в подсознании возникало: «Не то, не то». Откуда же у Люльки такие «крамольные» мысли? Ведь известные ученые одобрили паровую турбину для самолета. Два коллектива вкладывают силы и средства в это дело, и тем не менее… Но таков уж удел этих одаренных – раньше других чувствовать, понимать, сомневаться.
Суть сомнений Архипа Люльки состояла в следующем: можно создать самый совершенный трубчатый сотовый конденсатор для турбины, можно обеспечить прекрасное охлаждение пара и превращение его в воду, чтобы потом она снова превратилась в пар, но сократить его размеры до приемлемых для самолета никак не удавалось.
Аэродинамические данные у такого самолета будут хуже, чем у самолета с поршневым двигателем. Потому что конденсатор увеличит лобовое сопротивление и сведет на нет весь выигрыш в мощности, который может дать паровая турбина.
Первый конфликт произошел спустя три месяца после начала работ над паровой турбиной.
Люлька пришел к Цветкову с очередным вариантом конденсатора, разложил на столе чертежи, расчеты. Тот вгляделся.
– Это уже кое-что.
– А я так думаю, что и это не годится для авиации.
– Конструкция теплообменника может быть самой разнообразной, Архип Михайлович. Работайте, ищите.
– Ну хорошо. Работу продолжим, построим турбину и убедимся в ее бесперспективности. А пока вот что я предлагаю: нужно использовать подогретый в конденсаторе горячий воздух в качестве добавки в общем выхлопе. Это даст выигрыш в тяге и снизит расход горючего, то есть возрастет экономичность установки в целом. Вот расчеты.
– Идея-то, в общем, верная, но ее надо доказать, подтвердить, – смягчился Цветков.
А вечером на дому у Архипа Михайловича, на кухне его коммунальной квартиры, состоялась первая «тайная вечеря», на которой он поделился со своими единомышленниками И.Ф. Козловым, П.С. Петренко, М.А. Тарасовым, П.И. Шевченко соображениями о возможной конструкции авиационного реактивного (он назвал его сначала ракетным) газотурбинного двигателя. Шел 1937 год.
– Одержимые, поешьте, – говорит, улыбаясь, Галина Люлька, ставя на стол большую сковороду с жаренной на сале картошкой, а то умрете вместе со своей идеей.
Паровые турбины не для авиации
Нельзя сказать, что над применением газовой турбины для самолетов в нашей стране до этого никто не думал. Теоретическое обоснование применения газовой турбины в авиации в 1935 году дано профессором Уваровым. Им же в Москве был разработан проект…
Но и паровая, и газовая турбинные разработки тех лет во всех проектах предназначались для вращения пропеллера, то есть для простой замены поршневого мотора, не меняя привычный вид силовой установки самолета. Люлька в своих расчетах опирался на работы по воздушно-реактивному двигателю (ВРД) профессора Б.С. Стечкина, опубликованные в 1929 году, в них он теоретически обосновал идею ВРД без винта. Масса сжатого воздуха, подогретая в камере сгорания и истекавшая из сопла, создавала импульс движения. Как стало известно много поздней, английский инженер Уиттл запатентовал схему такого двигателя в 1930 году, а в 1936 году такие двигатели начинают разрабатывать в Англии и Германии.
Шесть лет понадобилось, чтобы была преодолена инерция привычного старого представления об основном принципе устройства силовой установки самолета.
Даже в конце 1944 года, когда шла Великая Отечественная война и было уже известно, что у противника появились первые опытные реактивные самолеты, находились люди, отвергавшие саму идею применения реактивных двигателей в авиации.
А что же сказать о 1937 годе, когда Люлька инициативно, самостоятельно с группой энтузиастов взялся за это совершенно неизведанное дело? Или могло помочь крайне счастливое стечение обстоятельств – помощь со стороны влиятельных ученых и руководителей, наличие свободной производственной базы, с нужным оборудованием, или совершенно исключительная энергия авторов, которым нужно было преодолеть все психологические, ведомственные и иные барьеры. Кропотливо, осторожно, на ощупь шли к своей цели Люлька и его единомышленники. Вечер за вечером, когда жильцы в квартире расходились из кухни по своим комнатам, гасли керосинки и примуса, собирались они за чисто вымытым кухонным столом и чертили, считали, спорили.
