Юный техник, 2003 № 02

Разработкой таких двигателей начал заниматься в 1928 году английский инженер Литтл.

Отметим, что в 30-е годы газотурбинными воздушно-реактивными двигателями (ВРД) начали заниматься в Германии. В этом деле немцы обогнали весь мир. В нашей стране такие работы велись в Ленинграде и Харькове, но с началом Великой Отечественной войны их перенесли за Урал. Первый советский ВРД конструкции С.М.Люльки был готов к испытаниям весной 1945 года.

В первые послевоенные годы наши инженеры творчески освоили немецкий и английский опыт. Вскоре наши реактивные двигатели стали восхищать мир. Реальный ВРД, конечно, гораздо сложнее, чем его схема (рис. 4).

Основные трудности создает газовая турбина. Она представляет собою диск с лопатками, некое подобие ветряка. Только обдувает его «ветер» с температурой 1100–1300 °C. Она необходима для получения высокого КПД.

Материалов, способных работать при такой температуре, в природе нет. И лопатки охлаждают, прокачивая через них по извилистым ходам холодный воздух. Но и после этого они раскаляются добела.

Один диск всю энергию газового потока перехватить не может. Поэтому на одном валу ставят 5–7 дисков (ступеней), вращающихся как одно целое. Между ними ставят диски с неподвижными лопатками, которые нужны для того, чтобы поток каждый раз обдувал лопатки под самым выгодным углом. Скорость вращения турбины порою достигает 40 000 оборотов в минуту. Из-за этого на лопатку действуют огромные центробежные силы, стремящиеся ее разорвать, вырвать из диска. Если это случается, то она летит со скоростью пули, но корпус двигателя делается достаточно прочным, чтоб выдержать ее удар.

Несмотря на столь высокие скорости и массу в сотни килограммов, вал турбины и сидящий на нем компрессор вращаются бесшумно и точно, как тонвал магнитофона. Компрессор по конструкции очень напоминает турбину, но действует как бы наоборот. Его лопатки улавливают и сжимают набегающий в двигатель воздух. Он также состоит из множества ступеней с подвижными и неподвижными лопатками. После прохождения всех ступеней давление воздуха возрастает в 30–40 раз.

А теперь разберем несколько конкретных конструкций наиболее современных двигателей. Перед вами турбовентиляторный реактивный двигатель ПС-90, предназначенный для тяжелых дозвуковых самолетов (рис. 5).

Рис. 5. 1 — вентилятор; 2 — компрессор газогенератора; 3 — турбина газогенератора; 4 — турбина вентилятора; 5 — сопло.

Он имеет два компрессора и две турбины. Первый компрессор имеет большой диаметр и столь незначительное сжатие, что его иногда называют вентилятором. Он играет роль пропеллера, создающего поток воздуха, скорость которого лишь незначительно превышает скорость самолета. Во время полета воздух, покидающий вентилятор, почти неподвижен относительно земли. Это значит, практически вся его энергия расходуется на движение самолета. На другом конце вала вентилятора находится вращающая его турбина. Ее приводит в действие поток газов, создаваемый агрегатом, состоящим из компрессора и турбины. Его называют газогенератором. (Вал газогенератора представляет собой трубу, сквозь которую проходит вал вентилятора.) Применение двух турбин позволяет более точно настраивать двигатель на получение минимального расхода топлива.

Реактивный двигатель ПС-90 один из самых экономичных в мире. На создание каждого кг тяги он расходует в течение часа 0,583 кг топлива.

ПС-90 очень надежен в полете и долговечен в работе. За счет малых расходов на топливо и ремонт за весь его жизненный цикл на каждом самолете экономится 177 миллионов долларов.

Оснащенный ПС-90 аэробус «Ил-76ФМ», который был показан на Международном авиасалоне в г. Жуковском, произвел странное впечатление. Обычно самолеты гудят, а этот мягко «шуршал», словно настольный вентилятор. Между тем международные нормы на уровень шума будут ужесточаться. Для ПС-90, самого бесшумного двигателя в мире, этот процесс пройдет безболезненно.

У ПС-90 на мировом рынке есть достойный соперник — американские турбовентиляторные двигатели фирмы РАТТ&WHITNEY, имеющие расход топлива на 5–8 % меньше.

Но, если уж говорить об экономичности, то обратим внимание на два наших двигателя, сделанных в Самаре. Двигатель НК-93 (рис. 6) имеет расход топлива 0,49 кг на кг тяги в час.

Рис. 6

Это достигнуто применением турбины, работающей при температуре 1247 °C, и необычного, очень эффективного вентилятора. Он состоит из двух соосных роторов, которые вращаются в противоположных направлениях. Кроме того, скорость их вращения понижена за счет применения редуктора. Он имеет размеры коробки передач большого автомобиля, но передает мощность более 20 000 л.с. Эти меры позволили повысить КПД вентилятора до 88 % и снизить уровень его шума до международных норм.

Другой двигатель — НК-110 — расходует 0,44 кг на кг тяги в час и по праву считается самым экономичным в мире (рис. 7).

Рис. 7

Но на этом его преимущества не кончаются. Его вентилятор расположен не впереди, как у других двигателей, а сзади. Вот зачем это сделано. Струя воздуха от вентилятора, стоящего впереди, ударяет в крыло и повышает сопротивление. Вентилятор, стоящий сзади, ничем не мешает крылу. За счет этого экономичность самолета дополнительно повышается на 5 — 10 %. Так что наша страна сегодня имеет самые совершенные двигатели в мире, которые не имели бы себе равных на мировом рынке. Однако после 1990 года финансирование работ по НК-93 и НК-110 сократилось почти до нуля.

Сегодня многие СМИ пишут об очень низком уровне нашей техники. Если вы хотите знать правду о нашем двигателестроении (и о нашей стране вообще), не пожалейте денег на книгу «Двигатели 1944–2000, авиационные, ракетные, морские, промышленные». Москва, «АКС-Конверсалт», 2000.

А. ИЛЬИН

Консультант — профессор МАИ В.В. РЫБАКОВ

ИСТОРИИ ИЗ ИСТОРИИ

Микробы-конкистадоры…

…погубили больше индейцев, чем все завоеватели, вместе взятые

Судьба коренного населения Америки — одна из величайших трагедий на нашей планете, утверждают историки. Однако упреки в адрес испанцев, португальцев или британцев с французами, которые, дескать, и погубили индейцев, опровергаются последними исследованиями микробиологов. «Главными врагами индейцев были не люди с оружием, а их невидимые и в ту пору никому неведомые спутники», — утверждают они.

В мае 1539 года во Флориде высадился испанский авантюрист Эрнандо де Сото. При нем был отряд в 600 человек, 200 лошадей и 300 свиней. Целью его экспедиции были поиски золота. И в погоне за богатством отряд де Сото четыре года скитался по территории нынешней Флориды, Джорджии, Северной и Южной Каролины, Теннесси, Алабамы, Миссисипи, Арканзаса и Техаса.

Практически повсюду ему на пути попадались людные индейские поселения, даже города. Временами они располагались так густо, что из одного можно было увидеть еще 2–3 других.

После ухода де Сото, так и не нашедшего золота, европейцы оставили эти места в покое на сотню с лишним лет. А когда в 1682 году высадился новый десант, состоявший из французов, то летописец новой экспедиции Ремеро Дерке Велье де Лассаль отметил, что местность была практически безлюдной. На одном из участков на глаза участникам экспедиции не попалось ни одной индейской деревни на протяжении двухсот с лишним миль.

Сегодня уже очевидно, что виновником этого опустошения стал не разбой испанских авантюристов, а сопровождавшие их свиньи. Точнее, вирусы и микробы, которые они носили в себе. Именно атака неведомых ранее болезней и опустошила этот многолюдный ранее край.

По подсчетам американского антрополога Генри Доббинса, до прибытия Колумба в Западном полушарии жило от 90 до 112 млн. человек. Иными словами, людей здесь было больше, чем в Европе. И многих погубили вирусы и микробы, завезенные оттуда.

Впрочем, сам факт подобных эпидемиологических катастроф не был открытием для специалистов.

Известно, например, что черная оспа, занесенная в Мексику одним больным европейцем, докатилась до империи инков в Перу, где вызвала повальный мор не только среди населения, но и в рядах правящей династии. В итоге оказалось попросту некому править выжившими, возникла неразбериха с престолонаследием.

И это, кстати, помогло горстке испанцев — всего 150 человекам — покорить огромную империю.

По оценкам Доббинса, смертность от эпидемического заболевания достигала 95 процентов! Почему столь много?

А дело в том, что коренных жителей Америки косила не одна болезнь, а сразу целый букет заболеваний, среди которых были и гепатит, и черная оспа, и коклюш, и корь, и свинка…

Между тем, город Кенч-Тетлам — столица империи ацтеков — был много крупнее Парижа. Его богато украшенные здания поражали воображение европейцев.

Кроме того, в городе практически отсутствовали нечистоты на улицах — зрелище, столь привычное жителю средневековой Европы. А за порядком неукоснительно следила специальная служба из 1000 человек. Кроме того, сами индейцы были сторонниками строгой гигиены и поражались, видя, что европейцы моются лишь от случая к случаю.

Правда, нет худа без добра. Личная неопрятность, с другой стороны, способствовала выработке у европейцев хорошего иммунитета. Кроме того, европейцы, наученные горьким опытом, соблюдали правила карантина, в то время как индейцы собирались у постели заболевшего всем семейством.

Что и губило клан практически полностью. Так что, не давая индульгенций тем же Кортесу, Писсаро и иже с ними, повторим: настоящими виновниками гибели цветущей цивилизации были не завоеватели, а микроскопические вирусы и бактерии. И это стоит учесть в будущем. Вспомните роман С.Лема «Фиаско». Его герой, пытаясь установить контакт с внеземной цивилизацией, губит ее, заражая своими микробами.

Максим ЯБЛОК0В

Кстати..

«МИКРОЧЕЛЮСТИ» для КЛЕТКИ

Американские ученые создали уникальное крохотное устройство, своеобразные «микрочелюсти», способные прокусить отдельную клетку крови. Устройству, разработанному в национальных лабораториях Сандиа (Sandia National Laboratories), штат Нью-Мехико, США, дали имя Рас-Маn по названию популярной компьютерной игры 70-х годов прошлого века.

«Челюсти» проникают в канал шириной не больше одной трети человеческого волоса, по которому проходят клетки крови. При их смыкании клетка крови на долю секунды захватывается и деформируется, а затем вновь поступает в кровоток после разжатия. Блок, содержащий канал, «микрочелюсти» и моторчик, приводящий их в движение, в десять раз меньше площади поперечного сечения штырька электрической вилки. Ученые полагают, что сотни таких блоков можно соединить в цепь, обрабатывающую 10 клеток крови в секунду.

Как заявил один из авторов изобретения, Мурат Окандан, это устройство продемонстрировало возможность создания клеточной микромашины. Если сделать «зуб» такой «микрочелюсти» полым, то через него можно будет впрыскивать внутрь живой клетки части ДНК, новые гены или лекарства.

Эксперты полагают, что подобные технологии позволят поднять на новый уровень исследования в области генной инженерии.

ВЕСТИ С ПЯТИ МАТЕРИКОВ

ВИРТУАЛЬНУЮ КЛАВИАТУРУ начала продавать известная компания Siemens. Клавиши проецируются на поверхность рабочего стола перед пользователем проектором системного блока. А специальные детекторы фиксируют прерывание проекционных лучей пальцами при «нажатии» на ту или иную «клавишу». Такой приставкой, с пачку жевательной резинки, может быть оборудован любой персональный компьютер.

СЕТЬ ДЛЯ КОНТРАБАНДИСТОВ придумана в США. Когда сторожевик береговой охраны не может угнаться за быстроходным катером контрабандистов, стражи порядка выпускают в направлении нарушителей закона специальную ракету. Та долетает до катера и разворачивает в воздухе прочную сеть, оснащенную многочисленными поплавками, крючками, шипами. Опутав катер и всех находящихся на нем, сеть лишает преступников маневренности. А если кто-то попытается разрезать путы ножом, тут же получит удар электрическим током.

ОПТИЧЕСКИЙ ЗВУКОСНИМАТЕЛЬ разработал калифорниец Кристофер Виллкокс. Любителя поиграть на электрогитаре давно раздражали магнитные звукосниматели, заметно искажающие звук. После нескольких лет экспериментов Виллкокс нашел им замену. Теперь дека инструмента подсвечивается инфракрасным светом. При вибрации струны соответствующим образом дрожит и ее инфракрасная «тень». Затем свет преобразуется в электрический сигнал, который и транслируется через усилитель на динамики…

ПОЕЗДА БЕЗ МАШИНИСТОВ начали ходить на одной из веток метрополитена в Копенгагене. Говорят, создание новинки обошлось в 1,5 млрд. евро. Зато теперь, как полагают, на этой трассе полностью исключены аварии и катастрофы из-за так называемого «человеческого фактора». На снимке вы видите, как выглядит изнутри новый копенгагенский поезд.

МОБИЛЬНИК ПРОТИВ ХУЛИГАНОВ удобен не только тем, что позволяет оперативно вызывать полицию. Американские специалисты решили теперь встраивать в некоторые модели мобильных телефонов еще и электроразрядники, бьющие воров и бандитов током. Правда, владелец такого телефона должен быть осторожен: не ту кнопку нажмешь — может и самого шарахнуть…

НАДУВНОЙ ЖИЛЕТ ДЛЯ МОТОЦИКЛИСТОВ разработан специалистами американской фирмы Daineze. На рисунке видно, как в момент опасности такой жилет раздувается, смягчая удар при падении. Интересная деталь: раньше подобная система безопасности приводилась в действие вытяжным шнуром. Карабин этого шнура цеплялся за мотоцикл, и, когда его владелец вылетал из седла, шнур натягивался и жилет раздувался. Подобная система, как известно, давно применяется для принудительного раскрытия парашюта. Однако то, что хорошо в небе, не всегда удобно на земле. Зафиксировано немало случаев, когда жилет раздувался после того, как его владелец слезал с мотоцикла на стоянке, забыв отстегнуть карабин. Попав пару раз в нелепую ситуацию, мотоциклист зачастую перестает пристегивать карабин, а то и вовсе не надевает жилет…

Ныне же команда на раздувание дается специальным датчиком лишь в том случае, когда мотоциклист резко тормозит. Как показывает статистика, большинство водителей перед столкновением все же успевает нажать педаль тормоза. А значит, и привести в действие систему безопасности…

ФАНТАСТИЧЕСКИЙ РАССКАЗ

«Я подарю тебе Вселенную»

Денис АНУРОВ