Борис Ляпунов

БОРЬБА ЗА СКОРОСТЬ

«…Наш строй, Советский строй,

даёт нам такие возможности

быстрого продвижения вперёд,

о которых не может мечтать

ни одна буржуазная страна».

И. СТАЛИН

ОТ АВТОРА

Автор выражает благодарность академику И. И. Артоболевскому, академику С. Г. Струмилину, члену-корреспонденту Академии наук СССР И. А. Одингу, члену-корреспонденту Академии артиллерийских наук М. К. Тихонравову, профессору доктору технических наук А. К. Дьячкову, доценту кандидату технических наук И. В. Абрамову, доценту кандидату технических наук В. Б. Шаврову, доценту кандидату технических наук А. А. Соколову, кандидату технических наук А. В. Храмому за помощь, оказанную при работе над книгой.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Борьба за скорость — одно из ведущих направлений в развитии современной техники. Последние годы были ознаменованы новыми замечательными достижениями в этой области советских ученых и новаторов производства.

С ростом скоростей тесно связан рост и других параметров, характерных для многих технологических процессов: температуры, давления, напряжения, частоты, концентрации мощностей в одном агрегате. Так, в советской энергетике применяется перегретый пар высокого давления. Высокие температуры характерны для газовых турбин, ракетных двигателей, для некоторых промышленных процессов. Высокие и сверхвысокие давления в химии способствуют убыстрению реакций, увеличению выхода продукции.

Интенсификация технологических процессов, применение новой технологии, новых методов организации производства — характерная черта современной техники, техники высоких параметров.

Рост параметров предъявляет повышенные требования к материалам для машин и методам их изготовления. Прочность металлов, используемых в машиностроении, выросла за сравнительно небольшой промежуток времени в несколько раз. Созданы материалы, удовлетворяющие самым разнообразным требованиям, вызываемым условиями эксплуатации высокопроизводительных скоростных машин. Широкое распространение получили различные методы упрочения поверхности металлических деталей, уменьшающие износ и повышающие долговечность и надежность работы машин.

Передовая технология внедряется на всех стадиях изготовления современных быстроходных машин. Новые методы литья, ковка-штамповка, автоматическая сварка под слоем флюса, скоростное резание, термическая обработка токами высокой частоты и обработка холодом, электроэрозионный способ обработки металлов — все эти и другие технологические процессы стали достоянием машиностроительных заводов нашей страны.

Применение высоких скоростей потребовало создания новой, более совершенной контрольно-измерительной аппаратуры, новых методов испытания материалов и работы машин, широкого внедрения электроники и более широкого использования в технике достижений современной физики, механики, прикладной математики.

Большая точность обработки и повышенные требования к качеству поверхности деталей, методам их изготовления и сборки машин, увеличение производительности привели к необходимости широкого внедрения автоматического контроля. Техника высоких параметров немыслима без автоматики; автоматическое регулирование, защита, управление все шире распространяются в промышленности, на транспорте, в энергетике. Ярким примером высокого уровня развития автоматики в отечественной промышленности служат автоматические поточные линии и заводы-автоматы, построенные советскими учеными и инженерами. Автоматика находит широкое применение на великих стройках коммунизма.

Значение роста скоростей в нашей технике трудно переоценить. Большие скорости означают новый рост производительности труда, подъем индустриальной мощи страны, ее благосостояния и культуры.

Советский народ успешно строит коммунизм.

В пятой пятилетке уровень промышленного производства должен быть повышен примерно на 70 процентов. Предусматриваются высокие темпы развития машиностроения — основы нового мощного технического прогресса во всех отраслях народного хозяйства СССР. В 1955 году производство разного рода оборудования увеличится против 1950 года вдвое, а по сравнению с 1913 годом в 230 раз. Таких темпов еще не знает мировая история.

Борьба за скорость в современной советской технике — основная тема книги Б. Ляпунова. Автор поставил задачу — рассказать о нашей высокоскоростной технике, путях ее создания и методах решения многочисленных новых проблем, которые выдвигают большие скорости. Эта задача, бесспорно, трудна. Книг, обобщающих огромный фактический материал о тенденциях развития советской техники, пока еще нет в нашей литературе — не только популярной, но и технической. Потребность же в них чрезвычайно велика. Важность постановки проблемы скорости для широкого читателя очевидна. Следует отметить, что автору удалось в целом решить поставленную задачу, создать популярную, живо и образно написанную книгу о советской технике — технике больших скоростей, высоких параметров.

Борьба за скорость основана главным образом на работах и достижениях советских ученых, инженеров, передовиков производства — лауреатов Сталинских премий. Это свидетельство высокой зрелости нашей инженерно-технической мысли и тесной связи науки с практикой — ведущей силы советского технического прогресса.

Мировая техника еще не знает таких смелых решений инженерных и научных задач, какие выдвинула наша советская инженерная мысль, наша передовая советская наука. Книга Б. Ляпунова хорошо иллюстрирует это положение на примерах из разных областей науки и техники, решающих проблему огромной социально-экономической и политической важности — борьбу за скорость.

Академик И. Артоболевский

ВЧЕРА И СЕГОДНЯ

Вместо введения

Каждый час приближает нас к коммунизму. Его черты стали уже зримыми. Будущее становится настоящим. В нашем сегодня мы видим черты завтрашнего дня. Они видны и в нашей жизни и в нашей технике.

Новая, невиданная раньше техника создается нами. Это она облегчает труд советского человека и сберегает труд обществу.

«…Нигде так охотно не применяются машины, как в СССР, — говорит товарищ Сталин, — ибо машины сберегают труд обществу и облегчают труд рабочих, и, так как в СССР нет безработицы, рабочие с большой охотой используют машины в народном хозяйстве».

У новой техники и свои, новые черты. Она не стоит на месте, а все время совершенствуется. Старая — заменяется новой, новая — новейшей. Без этого был бы немыслим рост социалистического производства.

Еще шире, чем раньше, применяет она все достижения передовой советской науки. В единении науки и практики проявилась великая сила технического прогресса наших дней.

Еще больше, чем раньше, выросла ее роль. На базе высшей техники непрерывно совершенствуется и развивается социалистическое производство.

Еще больше, чем раньше, выросла роль человека — творца и хозяина новых машин. С особой силой звучат сейчас слова товарища Сталина о том, что техника во главе с людьми, овладевшими техникой, способна творить чудеса.

Достижениями энергетики, химии, физики, металлургии, машиностроения и многих других отраслей техники и науки нашей страны мы заслуженно можем гордиться. Они входят в нашу жизнь. Сбылись слова Ленина: «…чудеса техники, все завоевания культуры станут общенародным достоянием».

О чудесах техники, служащей нашему народу, рассказано в этой книге. Конечно, нельзя охватить всю технику и науку в таком рассказе; поэтому здесь говорится лишь о некоторых важнейших достижениях в области технического прогресса, о борьбе за скорость.

«Чудеса» буржуазной техники не идут ни в какое сравнение с тем, чего добилась техника нашей родины, догнавшая и перегнавшая передовые капиталистические страны.

Говоря о современной технике — технике больших скоростей, мы понимаем слово «скорость» шире, чем просто меру быстрота движения. Быстрее двигаются части машин, быстрее летают самолеты и быстрее идут самые различные процессы в самых различных областях техники.

Вот почему становится крылатой фраза: большие скорости — стиль коммунизма! Быстрее — значит больше делать всего, что нужно стране, значит быстрее идти вперед, в будущее.

Всемирно-исторический XIX съезд Коммунистической партии Советского Союза в своих решениях дал величественную программу нового мощного подъема народного хозяйства страны. По сталинскому плану идет грандиозная переделка природы. По сталинскому плану создается материально-техническая база коммунистического общества. Вся страна стала великой стройкой коммунизма.

И если подумать, что каждый шаг в борьбе за скорость дает новые тонны металла, руды, угля, новые машины и тысячи других вещей, — становится ясно, какой огромной важности задачу решает наша новая скоростная техника — техника коммунизма.

Но эта новая техника не появилась сразу, внезапно. Для ее создания надо было, как говорил В. М. Молотов, «использовать все, что дал капитализм и предшествующая история человечества, и из кирпичей, созданных трудом людей на протяжении многих веков, строить новое здание…»

Как же создавалась техника нашего века? Из каких «кирпичей» строилась она? Какие наметились направления в развитии техники? Чтобы понять это, надо совершить небольшую прогулку в прошлое.

* * *

На рубеже двух столетий, более полувека назад, открылась очередная всемирная выставка.

Со всех концов света стекались в Париж коммерсанты, журналисты, ученые и любопытные туристы. В самом центре Парижа семьдесят пять тысяч представителей из разных стран заполнили залы многочисленных павильонов, где выставлено было напоказ все, чего достигла их промышленность, техника, культура. Французы ради выставки спешно подкрасили «знаменитую парижанку» — Эйфелеву башню. Десятки миллионов франков истрачены были для увеселения посетителей. Дворцы, созданные изощренной фантазией архитекторов, гигантский глобус, огромный телескоп, движущиеся тротуары — чего только не придумывалось, чтобы удивить, изумить, поразить воображение!

«Рубеж двух веков — станция современной цивилизации, — писали газеты. — Парижская выставка девятисотого года покажет нам, чего мы достигли, покажет чудеса техники и науки нашего времени…»

Да, техника в то время действительно начинала творить чудеса.

Крупнейшие технические открытия преобразовывали лицо мира. Пробуждались силы, которые могли бы сделать человека великаном, властелином планеты.

В новый век — век пара и электричества, химии и металлургии, автоматики и авиации — вступило человечество.

Паровые турбины и гидростанции вооружили человека энергией в миллионы лошадиных сил. Они дали жизнь фабрикам и заводам, дали свет городам, дали технике силу, которая переделывает мир.

Быстрее заработали машины. Не сотни, а тысячи оборотов в минуту — и не сотни, а тысячи, миллионы киловатт потекли по электрическим артериям. Электромотор, паровая турбина, двигатель внутреннего сгорания стали поистине двигателями прогресса, помогли человеку победить пространство и время.

На морях и океанах, на тысячах километров водных просторов суда перестали быть игрушкой ветра. Плавающие города, о которых мечтал Жюль Верн, стали явью.

Пути-дороги изрезали страны вдоль и поперек. Поезда и автомобили сделали соседями отдаленные края. Начался победный путь авиации — открылась эпоха завоевания воздуха.

Техника, машины проникали всюду, где трудился человек. Семейство машин росло с каждым годом. И уже целая армия инженеров занята созданием все новых и новых стальных помощников человека.

Победы техники, подобно чудесному ускорителю из фантастического рассказа Уэллса, изменили меру времени. На что раньше уходили годы, стали нужны месяцы. Машины, механизмы, автоматы невиданно ускорили бег времени, и девизом техники нового века стал девиз — быстрее!

Не только во времени новые мерки. Они везде: в количестве добытого металла и топлива, в числе построенных машин, в цифрах лошадиных сил, служащих человеку.

Человек-великан повелевает огромными силами, покоряет величайшие реки, соединяет моря и океаны, прорезает горы тоннелями и производит тысячи разнообразнейших предметов.

Человек делает и новые большие шаги на бесконечном пути познания природы — наука помогает ему переделывать мир, двигать технику вперед.

С помощью химии он становится властелином атомов. Из нефти и угля создаются краски всех цветов радуги и даже такие, каких нет в природе, лекарства, пища моторов — бензин и бесчисленное множество других продуктов.

Физика открывает все новые тайны: лучи, которые проникают внутрь вещей, и лучи, которые могут засветить фотопластинку в темноте, лучи, которые приходят из мировых пространств и замечены всюду — высоко в воздухе и глубоко под землей.

Началось путешествие в мир малых величин, в атом — и в нем, казалось бы неделимом кирпичике вещества, найден еще целый мир мельчайших частиц.

Физика раздвигает для человека пределы познания мира. Вооруженный глаз устремляется в глубины Вселенной и в глубь микромира. По обе стороны узенькой щелки видимого света в длинном спектре электромагнитных колебаний открываются волны с новыми свойствами, таящие в себе поистине чудесные возможности.

Готовится почва для величайших открытий, которые неизмеримо расширят власть человека над природой, сделают сказки былью, фантазию — реальностью наших дней.

…И во дворцах Парижской выставки страны всех частей света старались перещеголять друг друга всем, что только давали их фабрики и заводы, шахты и рудники, мастерские и лаборатории.

Новая сила вошла в мир — электричество. На выставке показаны были электрические машины, электрическое отопление и освещение, электрометаллургия и электрохимия, телеграф и телефон. Яркий свет заливал центр Парижа, где был устроен смотр старому веку и высилась статуя «гения электричества».

Смотря на собранное в, павильонах, оглядываясь на прошлое, нельзя было не удивляться достижениям техники конца века.

Но все эти чудеса, все завоевания культуры были доступны лишь ничтожному меньшинству населения планеты.

Трудом миллионов простых людей создается все в мире. Плоды же их труда присваивает кучка богачей.

А ведь успехи техники, культуры, промышленности могли бы сделать богатым все человечество, дать ему счастье, продвинуть его далеко вперед.

Разбудив гигантские силы, капитализм не может ими управлять. Буржуазия походит на волшебника, который не в состоянии более справиться с подземными силами, вызванными его заклинаниями. Так образно говорит «Коммунистический манифест».

Ленин писал: «Капиталистическое производство развивается скачками и порывами. То „блестящий“ расцвет промышленности, то крах, кризис, безработица».

Только одна отрасль промышленности там не знает кризисов. На нее указывал товарищ Сталин. «Эта отрасль — военная промышленность. Она всё время растёт, несмотря на кризис. Буржуазные государства бешено вооружаются и перевооружаются».

То, что было, то, что происходит сейчас, полностью подтверждает эти слова.

Непрерывным потоком сходят с конвейеров заводов капиталистических стран пушки и снаряды, винтовки и патроны, предметы снаряжения, которые нужны только для войны.

Война требует металла — металлургия дает прочные стали для брони и снарядов, для пушек и кораблей.

Химия — созидающая химия — превращается в убийцу, создавая не лекарства, а взрывчатые вещества невиданной силы, газы, которые душат, ослепляют, отравляют человека.

Война — неизбежный спутник империализма.

Силы производительные империализм превращает в их противоположность — силы разрушительные. Так учит марксизм-ленинизм, и это показывает вся история техники, подчиненной капиталу.

Прошло всего четырнадцать лет с того времени, как в Париже капиталистический мир устроил смотр своей техники на рубеже двух веков. То, что созревало в недрах секретных лабораторий, в исследовательских институтах и конструкторских бюро, вышло на поля сражений.

Консервированная смерть, что хранилась на военных складах, миллионы тонн стали и взрывчатки вырвались на свободу, унося человеческие жизни. То, что было создано трудом многих людей, на что были затрачены металл, энергия, деньги и главное — напряжение ума, воли человека, то, что воплотило в себе высокое инженерное искусство и успехи не одной, а многих наук, — гибло в считанные минуты. Шли ко дну огромные океанские корабли. Рушились форты и крепости. Снаряды сверхдальнобойной артиллерии уничтожали памятники старины, бесценные произведения искусства.

Авиация и химия, танки и подводные лодки, десятки изощреннейших способов убивать, уничтожать, разрушать были выпущены волей империализма на поля войны.

А между тем, какие огромные возможности могли бы открыть перед человечеством техника и наука для жизни, для творчества, для переделки планеты, для счастья всех людей!

Еще много рек можно было перегородить плотинами, и многие миллионы, нет, миллиарды лошадиных сил заставить служить человеку. Мертвые земли пустынь, занимающие треть поверхности Земли, ждали воды, которая могла бы вернуть их к жизни и превратить в цветущие края. Можно было бы прорыть новые тоннели, построить новые города, поднять в небо эскадры пассажирских воздушных кораблей и взбороздить волны морей пловучими городами…

Смелая мысль человека работала над тем, чтобы радиоволны победили расстояние, а ракетные корабли отправились в далекие миры. Человек стремился изучить неведомые высоты воздушного океана и неизведанные глубины морей, стремился проникнуть взором глубже в недра вещества и в космические дали. И уже открывались первые, еще робкие намеки на возможность обладания энергией, полученной из материи, энергией атома — величайшей силы на. Земле…

Прошло еще около двадцати лет.

Очередная всемирная выставка открылась в Нью-Йорке.

Полосы американских газет кричали, захлебываясь заголовками, прорезавшими их, как глубокие раны:

«Век прогресса!», «Всемирная выставка в Нью-Йорке!», «Мир будущего!», «Чудеса техники Старого и Нового Света!»

Далеко вперед шагнула техника. Многое, что раньше только рисовалось смутно сквозь завесу времени, теперь стало буднями наших дней.

Авиация и радио, кино и телевидение, электричество, проникшее всюду, химия, которая, сверкая яркими многоцветными красками, разрослась пышным деревом со множеством веток. Все это никого не удивляло, ибо это была уже сама жизнь.

Разговор без проводов через всю планету, путешествие на самолете вокруг света за несколько суток, гигантские прыжки по воздуху с одного материка на другой, путешествие в океанские глубины и полеты в стратосферу оказались под силу технике XX века.

Созданы были новые отрасли техники и науки, которых не знал прошлый век.

Такова электроника. Она заставила покоренный электрон служить человеку в «волшебной» радиолампе, в аппаратах для телевидения, в кино, переставшим быть «великим немым», и во множестве приборов, которые должны чувствовать острее и действовать быстрее, чем может человек.

Такова ракетная техника, которая открыла удивительную возможность безграничного роста скорости полета, возможность победы над величайшей силой природы — силой тяготения — и полета в мировое пространство, возможность покорения Вселенной.

Атомная физика смело двинулась на штурм самой неприступной крепости природы — атомного ядра, чтобы проникнуть в него и освободить чудовищную силу, скрытую в недрах атома.

Одно перечисление новых наук и достижений новой техники, рожденных в XX веке, заняло бы немало места. Человек стал неизмеримо сильнее. Он шагнул вперед так далеко, что обогнал самую смелую безудержную фантазию романистов XIX столетия.

Он стал управлять колоссальной энергией, о которой не могла мечтать энергетика начала века. Мощные электростанции дали новые миллионы лошадиных сил, и энергия потекла в отдаленные уголки планеты.

Транспорт, промышленность, города, сельское хозяйство — всюду еще быстрее забился пульс жизни. Еще глубже проник взгляд человека в окружающий мир — на миллионы световых лет, во Вселенную, на стомиллионные доли сантиметра, в атом.

Крайности природы — давления в сотни тысяч атмосфер и в миллионные доли атмосферы, температуры в тысячи градусов и близкие к абсолютному нулю — научились получать в лабораториях. И не только получать, но использовать в науке и в технике.

Высокие давления дали химикам новое оружие для перестройки вещества, расширили власть над молекулами и атомами. Низкие давления понадобились в электронных приборах, чтобы управлять в пустоте потоками электронов, несущихся с космической скоростью.

Еще сильнее раздвинулось окно в мир электромагнитных колебаний: самые длинные и самые короткие волны, от космических лучей до радиоволн, изучаются человеком. Свет, радио, рентгеновские лучи и лучи из недр атома служат человеку.

Металлургия, теплотехника потребовали применения все более высоких температур, чтобы быстрее плавить металлы, сильнее нагревать пар в котлах, строить новые двигатели на новых видах топлива. А холод мирового пространства, полученный на Земле, стал превращать газы в жидкости и твердые тела и открыл физикам новые удивительные свойства вещества.

И на Нью-Йоркской выставке можно было увидеть новейшие достижения техники «века прогресса».

На глазах посетителей рождались автомобили и паровозы — от заготовки сырья для всех их частей до готовых машин. Чудеса электротехники и автоматики могли они видеть в кухне, где сам собой готовился обед и мылась посуда.

Телевидение, радио, кино, телефон, лампы дневного света — интереснейшие технические новинки рекламировались разными фирмами.

Магнитогорский металлургический комбинат.

Люди XX века захотели оставить память о себе для далекого будущего. И «бомбу времени» — стальной футляр, предназначенный для потомков, которые выкопают ее через пятьсот веков, — начинили предметами, олицетворяющими самые выдающиеся достижения человеческого гения по-американски: от электрической бритвы до модной дамской шляпки, от сигарет до роскошно изданной библии…

Назойливо лезла в глаза наглая реклама, безудержное хвастовство во славу американского «технического гения». Но они не могли скрыть страха перед будущим, потому что давно капитализм вступил в последнюю фазу своей жизни, в эпоху великих потрясений.

Мир уже стал другим. Он раскололся на два лагеря. Мраморное здание павильона новой державы, родившейся около четверти века назад, привлекало внимание всех посетителей выставки. Красная звезда высоко вскинулась к небу в руке статуи рабочего. На красном мраморе — герб Советского Союза и гордые слова Сталинской Конституции: «Союз Советских Социалистических Республик есть социалистическое государство рабочих и крестьян».

Американцы гордились тем, что их страна — самая молодая среди других промышленных капиталистических стран — перегнала Европу. Недаром, мол, Америку называют Новым Светом. Он за несколько столетий сделал то, на что Старому понадобились тысячелетия.

А новая держава — Советский Союз — за четверть века совершила то, перед чем бледнеют хваленые американские темпы.

Английский писатель Уэллс, человек, которому нельзя отказать в смелости фантазии, назвал утопией великий ленинский план превращения отсталой России в передовую страну мира. Фантазия отказалась служить фантасту. Уэллс, фантазировавший о будущем, видел в нем лишь прошлое. В XXII век попадает герой одного из его романов, и там, в мире, ушедшем вперед, в мире новых, невиданных машин, городов, залитых электрическим солнцем, — все то же, что и раньше: в мире два мира — богатство и бедность.

Не один Уэллс, а и многие другие буржуазные писатели, ученые, журналисты пытались заглянуть в будущее, и не смогли его увидеть.

Токарно-винторезный станок «ДИП-200».

«Техника и человек в 2000 году» — так назвал свою книгу немецкий буржуазный писатель Любке. Широкими мазками рисует он будущие достижения культуры. Он пророчит новые грандиозные сдвиги в технике и науке. Сила ветра и морских приливов, тепло земли и солнечных лучей, бесконечно малый атомный мир подвластны человеку. Вода и воздух стали неисчерпаемыми источниками сырья. Транспорт будущего, сверхскоростные поезда, самолеты-гиганты, межпланетные корабли — обо всем этом говорит Любке. Он не забывает на рубеже XXI века отопление и освещение квартир, автоматические уличные пылесосы и пневматическую почту, радиогазеты и телефон с телевизором, но «забывает» одно: человека, который стоит в заголовке его книги.

Человечество не остается одним и тем же. Маркс и Энгельс открыли законы развития общества. Они доказали, что капитализм не вечен, что он неизбежно идет к гибели. Ленин, развивая учение Маркса, показал, что империализм — высшая стадия капитализма и последняя в его жизни.

Но старый мир не уходит без боя. Он цепляется за жизнь, он желает отсрочить свою гибель.

Универсальный токарно-винторезный станок высшего класса — «1620».

«Старый порядок вечен», — упрямо закрыв глаза, твердят буржуа. И не случайно, что Любке кончает свою книгу разговором о технике в будущей войне. Ведь без войны, без грабежей и крови не может существовать старый мир.

«Войны прошлого были лишь неуклюжими дуэлями… В будущем в лабораториях будут сидеть почтенные господа, рассеивая над долинами, горами, флотами и большими беспомощными городами ядовитые миазмы смерти, которые не только разрушают тело, но и разлагают дух с помощью страха и паники перед неизвестностью», — приводит он слова некоего американского «ученого» Хилля.

Как тут не вспомнить другого американского людоеда новейшей формации! «Почтенный господин», ректор университета в городе Тампа Нэнс говорит: «Я одобрил бы бактериологическую войну, применение газов, атомных и водородных бомб и межконтинентальных ракет…»

А вот еще один мечтатель другого рода — Ганс Гюнтер. В книге «Через 100 лет» он фантазирует об энергетике будущего. Грандиозные проекты находим мы на страницах его книги. Здесь и покорение всех стихий, и переделка лица планеты, и многое другое, что только может изобрести фантазия человека, напуганного угрозой угольного, нефтяного и прочего голода.

Но Гюнтер тоже забыл, что мир капитализма не вечен. А пока он существует, нет в нем места планам, идущим на благо человека. И мечтания Гюнтера — не больше как красивая утопия, сказка, которой не суждено сбыться.

Ибо империализм — хищник, для которого существует только одно— прибыль. Ради нее он торгует смертью, ради нее мир потрясают войны. Его техника служит войне. «Почтенные господа», о которых говорилось в книге Любке, это капитал. К нему относятся известные слова, приведенные Марксом:

«Капитал избегает шума и брани и отличается боязливой натурой. Это правда, но еще не вся правда. Капитал боится отсутствия прибыли или слишком маленькой прибыли, как природа боится пустоты. Но раз имеется в наличии достаточная прибыль, капитал становится смелым. Обеспечьте 10 процентов, и капитал согласен на всякое применение; при 20 процентах он становится оживленным, при 50 процентах положительно готов сломать себе голову, при 100 процентах он попирает ногами все человеческие законы, при 300 процентах нет такого преступления, на которое он не рискнул бы, хотя бы под страхом виселицы».

Итак, фантазия буржуа желает видеть мир неизменным. И Уэллс, приехав в Советскую Россию, увидев развалины старого, не смог понять, что здесь рождается новое, рождается новый мир, мир будущего.

Грузовой автомобиль «МАЗ-525».

«Мир завтра» — так назывался один из отделов Нью-йоркской выставки тысяча девятьсот тридцать девятого года.

Здания, непривычные для глаза: дом-шар, дом-пирамида, и все гигантских размеров. А внутри макет города будущего с неизбежными «стритами» и «авеню», небоскребами, автомобилями и автострадами — высшим достижением американской цивилизации…

Но на самом деле мир будущего был не там. Он был в павильоне, где у входа сияла надпись: «Союз Советских Социалистических Республик».

За четверть века молодая страна, стоявшая позади капиталистических стран, создала свою технику и вырвалась далеко вперед по пути прогресса. Россия стала страной электрической, передовой индустриальной державой мира.

Это могло бы показаться чудом. Но чудес нет на свете. В советском государстве человек-великан, свободный от оков капиталистического рабства, стал хозяином своей судьбы, смог развернуть во всю свои силы.

Партия большевиков, ее вожди Ленин и Сталин указали путь в будущее и повели по нему страну.

«Такой небывалый рост производства нельзя считать простым и обычным развитием страны от отсталости к прогрессу, — сказал товарищ Сталин. — Это был скачок, при помощи которого наша Родина превратилась из отсталой страны в передовую, из аграрной — в индустриальную».

Все новейшие достижения техники стали нашим достоянием.

На великой стройке.

Чародей-электричество проникло во все области жизни. Ни в одной стране мира не было так много машин, которые двигаются электрической силой.

Ни в одной стране мира не было так много совершенных машин, которые облегчают тяжелый труд человека. Машины добывали уголь, руду и металл, строили железные дороги, электростанции и города, прокладывали каналы и работали на полях.

Появились «умные машины» — автоматы.

Ни в одной стране мира химия не проникла так глубоко во все области жизни. Каучук и пластмассы, краски и лекарства, топливо и искусственное волокно, множество других продуктов, нужных людям, машинам, земле, изготовлялись на ее заводах.

Грузовой автомобиль «ГАЗ-АА».

Немало новых достижений науки и техники принесли стране четверть века.

Смелость и широта мысли всегда отличали русских ученых и инженеров. В том, чем гордилась мировая техника, был их бесценный вклад. Многое сделали они, чтобы наступил век электричества и радио, автоматики и электроники, химии и металлургии, авиации и ракетной техники.

Авиация — сгусток всего нового, что дает техника и наука. И молодая авиация нашей страны показала, на что она способна.

В борьбе за скорость полета и покорение стратосферы, в беспримерных перелетах, поразивших мир, прославились советские летчики.

Таков был мир техники молодой советской державы, мир труда во имя жизни.

…Началась вторая мировая война.

Снова полилась кровь. Снова империализм выпустил на поля сражений «чудеса» своей техники.

Французский писатель Пьер Жиффар, фантазируя в прошлом веке о будущей войне, предсказал летающую смерть — боевую авиацию, электричество и химию на войне. Но Жиффар не мог и думать о том, что через полвека артиллерия будет стрелять почти без промаха, бомбы будут охотиться за целью, как охотник за дичью, а о приближении вражеских самолетов и кораблей будут узнавать ночью и в тумане. Если в первую мировую войну неуклюжие стальные чудовища — танки — получили только первое боевое крещение, то через четверть века танковые армии решали судьбы сражений. Лишь первое боевое крещение получила тогда и авиация, а теперь воздушные бои кипели над фронтами, воздушные армии переносили войну и смерть в далекий тыл.

Новое оружие появилось в этой войне: ракетные снаряды, летающие бомбы и дальнобойные ракеты, реактивные самолеты и управляемые торпеды. Были мобилизованы электромагнитные колебания сверхвысокой частоты, инфракрасные лучи и ультразвук, потоки электронов и магнитные поля. Новые прочные сплавы, новые виды топлива, новая автоматика и приборы позволили создать новые снаряды, бомбы, самолеты.

И, наконец, взрыв атомной бомбы возвестил о рождении нового вида энергии, которая по воле империалистов стала оружием войны.

Тяжелые испытания выпали на долю нашей родины. Вскормленные американо-английскими империалистами, гитлеровцы коварно напали на Советский Союз. За океаном считали дни до победы фашизма. Но счет затянулся. Надежды фашистов на молниеносный разгром Страны Советов провалились. Великая Отечественная война закончилась полной победой советскою народа.

Стратостат «СССР».

Промышленность наша в военные годы работала для победы. Она давала все, что нужно фронту, — самое современное оружие, боеприпасы, весь сложный арсенал войны. Советские танки, советские самолеты, советские ракетные минометы показали себя лучшими в мире. Советская техника одержала победу над военной техникой врага.

Но уроки истории не пошли империализму впрок. Едва закончилась война, как снова полным ходом заработали военные заводы, а наука вновь одела военную форму. За океаном мечтают о господстве над миром, забыв, что историю нельзя повернуть вспять.

Мир представляет для нас большую угрозу, чем война, твердят современные империалисты.

Угроза мира может лишить нас прибылей, которые можно получить от колоссальных запасов товаров, добавляют они.

О каких же товарах идет речь? Может быть, о тех, что нужны простым людям, которые, как сказал Сталин, кормят и одевают весь мир?

Нет. Речь идет о военном производстве, об астрономических цифрах военных расходов, которые почти в 10 раз превышают суммы, истраченные на вооружение в предвоенный год.

Как же сбываются эти «товары»? Вот пример.

Авиация США сбросила за первый год войны на корейские города и села 97 тысяч тонн фугасных бомб, 254 тысячи ракетных снарядов, 35 миллионов литров напалма… Войска агрессоров выпустили 98 миллионов пуль и снарядов… Итог — уничтожено более миллиона мирных жителей Кореи.

В век прогресса, когда техника достигла невиданного расцвета, ее пытаются сделать оружием истребительной войны.

Сталинский маршрут.

Когда-то Свифт написал блестящую сатиру на современное ему общество. Он отправил героя своего романа Гулливера в страну лилипутов и в страну великанов. Там он увидел нелепые вещи, характерные для самой Англии. Если бы Гулливер попал сейчас в Америку, где на подготовку войны тратится каждый час 7,5 миллиона долларов, или во Францию, где ежечасно идет 100 миллионов франков на войну, или в «добрую старую» Англию, где за десяток лет в 8 раз выросли военные расходы, он увидел бы, как ученые, вместо того чтобы работать над раскрытием новых тайн природы в интересах мира и счастья на земле, изобретают чудовищные орудия смерти.

В институтах и академиях он не встретил бы ученых, занятых бесплодным извлечением солнечного света из огурцов, как в стране лапутян, но зато нашел бы людей, размышляющих над тем, как быстро можно уничтожить добрую половину человечества или даже все человечество!

Трактор ЧТЗ «Сталинец».

Ученый-людоед Арнольд из Чикаго подсчитал же, что уничтожение населения нашей планеты атомными и водородными бомбами будет стоить 40 миллиардов долларов.

И вот один из таких «ученых» — профессор Чикагского университета Чилард — проектирует отравить водородной бомбой всю земную атмосферу. Другой — специалист-атомник Хэфстэд, подсчитывает, на сколько долларов может принести разрушений атомная бомба, и, нащелкав на арифмометре изрядную сумму, пишет ученый труд о том, что энергией атома выгоднее разрушать, чем созидать. Третий — деятель авиационной науки, генерал Крейги, размышляет над тем, как через полтора часа после начала войны можно будет бомбардировать любой город на земле. Четвертый — профессор Колумбийского университета Розбери, предлагает бациллы и микробы как удобное средство уничтожать огромные массы людей. И на мирные города Кореи и Китая по приказу Трумэна летят бактериологические бомбы с американских самолетов.

Новый Гулливер, побывав в лабораториях, университетах и институтах, нашел бы там немало отвратительного, ужасного, чем можно только возмущаться.

Профессорские мантии — поверх генеральских мундиров… За университетскими скамьями — «студенты» в военной форме, которые обучаются искусству убивать при помощи науки, убивать атомными бомбами, ракетами, бациллами, газами.

Новый Гулливер узнал бы, что в Америке погибла или близка к гибели почва на огромных пространствах земли, что ежегодно уносятся в океан миллиарды тонн плодородной почвы, что только около трети энергии рек используется гидростанциями, да и то главным образом для нужд все той же войны.

И он узнал бы о том, что вся сила, вся мощь науки в Америке идет на создание более эффективного оружия уничтожения.

Но одного желания империалистов развязать новую войну недостаточно, чтобы война стала неизбежной.

Товарищ Сталин сказал:

«Мир будет сохранён и упрочен, если народы возьмут дело сохранения мира в свои руки и будут отстаивать его до конца». Под знаменем борьбы за мир, которое крепко держат народы нашей страны, сплотилось все передовое человечество.

Нашу страну, а не бывший Новый Свет — Америку, нужно теперь назвать подлинно Новым Светом.

Это она освещает теперь планету новым светом — светом мира…

Ее силы, ее техника, ее наука работают для мира.

Страна строит. И не полигоны для сверхдальнобойной ракетной артиллерии, а огромные каналы возникают в ее пустынях, чтобы напоить землю водой и сделать то, о чем мечтал веками народ, — превратить пустыни в цветущие края. Не «исследовательские центры» атомной, химической, бактериологической и всякой иной агрессивной войны, а гигантские гидростанции, каких еще никогда не строил человек, появляются на ее карте. Не военные базы, опоясывающие мир и грозящие всему свету, а лесозащитные полосы устраивает ее народ, чтобы победить в борьбе со стихийными силами природы.

В этой борьбе советская техника помогает народу. Это она и только она может помочь за невиданно короткое время сделать неслыханно много: вынуть миллиарды кубометров земли и уложить миллионы кубометров бетона, проложить тысячи километров каналов, покорить величайшие реки, преобразить природу огромной страны…

«Я не сомневаюсь, — сказал товарищ Сталин в 1946 году, в первом послевоенном году, — что если окажем должную помощь нашим учёным, они сумеют не только догнать, но и превзойти в ближайшее время достижения науки за пределами нашей страны».

Немного времени прошло с тех пор, как были сказаны эти исторические слова. И уже сейчас мы видим, как претворились они в жизнь.

Трудно даже просто перечислить все успехи советской науки и техники за последние годы.

Трактор «ДТ-54».

Советские ученые и инженеры построили первый в мире завод, где на всем пути изделия — от заготовки до готовой детали — к нему не прикасается человеческая рука. Это они создали множество новых машин, чтобы сильнее стал человек, а труд его — легче и радостнее.

Новые чудесные сплавы, о которых только могла мечтать раньше техника, новые неизвестные ранее вещества, которые будут теперь нам служить, — вот она, подлинная власть над миром творящего человека!

А сам мир, где мы живем? В нем еще много загадок, и неуклонно, неизменно идем мы по пути познания мира.

Советские ученые открыли тайну рождения миров — звезд и планет. Они проникают в тайну рождения живого вещества — величайшей загадки природы. Они двигаются в глубь микромира, изучая не только атом, но и мельчайшие частички, составляющие его, которые в сотни тысяч раз меньше самого атома.

В глубь атомов и в глубь тысячелетий, на миллионы световых лет во Вселенную и в мир десятимиллиардных долей сантиметра идет наступление советской науки.

Превращения вещества, тайны жидкостей и кристаллов, тепла и света, радиоволн и космических лучей — страницу за страницей в великой книге природы открывает она.

«Советские ученые плодотворно работают над созданием новой физической картины мира, — говорит академик Скобельцын. — Мы, ученые, хорошо понимаем, что все эти поразительные завоевания научной мысли могут иметь неизмеримое, почти безграничное значение для блага человечества. В наши дни, в середине двадцатого века, наука и труд способны доставить человечеству материальное изобилие, обеспечить каждому высочайший жизненный уровень».

Овладев неприступной крепостью природы — атомным ядром, наша физика работает над тем, чтобы атомная энергия стала помощником человека. Изучая атомный мир, она покоряет его.

Она заставляет электроны работать на нас в приборах, которые делают то, что недоступно человеку.

И все новейшие открытия физики, и не только физики, но и всех других наук, у нас становятся достоянием техники, практики, человека.

Все быстрее движется наша наука. Все быстрее движется наша техника. Век подлинного прогресса, век великих открытий настал. Мы живем в этом веке, мы пользуемся этими открытиями.

Легковой автомобиль «М-1».

Двадцать лет тому назад Сталин сказал:

«Нам осталось немного: изучить технику, овладеть наукой. И когда мы сделаем это, у нас пойдут такие темпы, о которых сейчас мы не смеем и мечтать».

Исполнились слова великого вождя.

Наши темпы, наша скорость движения к коммунизму опережают самую смелую мечту.

* * *

Четыре основных направления в советской технике можно подметить за последние годы.

Электрификация, механизация и автоматизация, химизация, большие скорости — вот генеральные пути нашего технического прогресса.

Все больше и больше проникает электричество в жизнь страны. Мы привыкли к тому, что электродвигатель стал сердцем машин на фабриках и заводах, что электричество освещает, греет, побеждает расстояние, помогает металлургам и химикам — повелителям вещества. Электрическую искру советские ученые сделали инструментом, который режет самые твердые сплавы, самую прочную сталь. Мы привыкли К электропоездам на земле и под землей, и уже появляются мощные электроходы на наших реках.

В прошлом веке писатель Робида написал роман «Электрическая жизнь». Фантазии французского буржуа едва хватило на то, чтобы представить себе электрические музыкальные инструменты и, уж конечно, электрические военные суда. Робида писал и об искусственном дождевании, и об орошении пустынь. Но он и не подозревал, что через полвека электричество станет силой, способной изменять мир, переделывать природу целой страны, что действительность в невиданных масштабах обгонит мечту, — когда народ свергнет царство капитала.

Мы делаем то, о чем лишь робко мечтали раньше.

Легковой автомобиль «ЗИМ».

Товарищ Сталин сказал:

«Нам нужно добиться тою, чтобы наша промышленность могла производить ежегодно до 50 миллионов тонн чугуна, до 60 миллионов тонн стали, до 500 миллионов тонн угля, до 60 миллионов тонн нефти. Только при этом условии можно считать, что наша Родина будет гарантирована от всяких случайностей… Это дело можно сделать, и мы должны его сделать».

Чугун, сталь, уголь, нефть…

Это сотни новых заводов, тысячи километров новых стальных путей.

Это новые города.

Это новое наступление на природу.

Это и новая битва за энергию.

Энергию дадут великие стройки коммунизма — новые гидростанции на реках нашей родины. Реки Советского Союза обладают ресурсами гидроэнергии, которым нет равных в мире.

На Волге и Днепре через несколько лет вырастут гигантские фабрики энергии — самые большие в мире.

Каждая из новых станций будет давать больше энергии, чем две самые крупные электростанции Америки.

За 5–6 лет мы построим волжские станции, которые дадут в 10 раз больше энергии, чем все станции царской России.

Днепровская гидроэлектростанция имени В. И. Ленина.

На волжской электроэнергии будут работать заводы Москвы, Куйбышева, Сталинграда. Она приведет в движение тяжеловесные поезда, сельскохозяйственные машины, подаст воду в оросительные каналы.

Вооруженные мощным электрическим оружием, мы поведем наступление на природу. Вода не только даст энергию. Вода — это жизнь в пустыне, это высокие урожаи в засушливых степях.

Строя гидростанции, мы возьмем от воды все, что она может дать. Дешевая электроэнергия вернет к жизни мертвую землю пустынь. Мы победим векового врага урожая — засуху.

Невиданные в истории великие работы разворачиваются в нашей стране. Сейчас Волга и Днепр. Затем наступит очередь многоводных рек Сибири.

Ленин предвидел, что «электрификация переродит Россию». В великих делах Сталина воплощаются самые смелые ленинские предвидения. Лучшее свидетельство этому — строительство волжских и днепровских гидростанций. Какой другой стране под силу такие стройки!

Фабрика энергии.

Все сильнее и сильнее у нас простирает химия руки свои в дела человеческие.

Она помогает нам все лучше хозяйничать в окружающем мире. Мы все шире используем кладовую природы — почти все клетки менделеевской таблицы, все виды сырья — воду и воздух, минералы и дерево, уголь и нефть, газы и многое другое. У нас ничего не пропадает даром, даже отходы — и те химики превращают в ценные продукты. Спирт, сахар и ткань из опилок и стекла — будни нашего века. Пластмассы, прочные, как металл, волокно без шерсти, резина без натурального каучука, топливо для армии машин, лекарства и краски, удобрения и витамины — все это достижения уже не только лабораторий, а заводов, это достояние советских людей.

Химия — союзница техники. Без нее не было бы сплавов невиданной прочности, которые не боятся жары и холода, кислот и щелочей, сплавов легче пробки и тяжелее платины, сплавов тверже алмаза и мягких, как бумага. Химия сегодня удлиняет жизнь машин и повышает урожай, убыстряет плавку стали и чугуна, добывает нужные нам металлы, продукты, превращает каменный уголь в газ под землей.

Химикам подвластны явления космоса, полученные искусственно на земле: температура в тысячи градусов, как в раскаленных небесных телах, холод и пустота, как в межпланетном пространстве. Они управляют титаническими силами — давлениями в сотни и тысячи атмосфер, чтобы быстрее перестраивать вещество.

Все глубже и глубже входит в нашу жизнь автоматика. Многочисленные машины все больше облегчают тяжелый труд человека. Мощные землеройные машины, землесосные снаряды, автоматические бетонные заводы работают ныне на великих стройках коммунизма. Машины добывают уголь, нефть и руду, они строят пути-дороги, они грузят суда и железнодорожные составы, работают в лесу и на полях.

Цимлянская гидроэлектростанция.

Плавим ли мы металл или добываем электроэнергию, управляем блюмингом или ведем поезда, — у нас есть верные помощники, которые не устают и не ошибаются, которые работают точнее и аккуратнее, чем человек. Это автоматика, великое достижение техники XX века. Машины, работающие сами, — не сказка, а быль наших дней. В одном из фантастических романов можно было прочитать о том, будто на Луне, в подземном царстве вымершей планеты, межпланетные путешественники нашли машины, работающие, как часы, заведенные раз и навсегда… Но теперь не только в мире фантастики существует сказочное царство машин, подвластных человеку; у нас есть автоматические линии станков, а теперь советскими инженерами строятся заводы-автоматы.

Все быстрее и быстрее двигаются машины, быстрее обрабатывается металл, быстрее идет работа всюду.

За полвека больше чем в 200 раз выросла скорость резания металлов в нашей стране.

Растут скорости машин — на земле, в небесах и на море. И опять на другие меры пошел счет в технике — со скоростью в несколько тысяч метров в минуту режется металл, со скоростью курьерского поезда мчится сталь в прокатном стане, тысячи оборотов в минуту делают турбины. За тысячу километров в час перешла скорость современного самолета, быстрее звука летают теперь ракеты. Есть аппараты, где части движутся, делая десятки и даже сотню и более тысяч оборотов в минуту. И есть приборы, где работают электроны, несущиеся с фантастическими скоростями в десятки тысяч километров в секунду.

Высокие и низкие давления, высокие и низкие температуры, крайности высоких и низких величин встречаем мы теперь в технике. И все это, вместе с автоматикой, с машинами, облегчающими труд, направлено к одному — чтобы делать быстрее, делать больше, двигаться скорее вперед, к коммунизму.

В росте скоростей, мощностей, давлений, температур — тех величин, которые характерны для машин, видны черты техники будущего коммунистического общества. В автоматике — покорении машин человеком, в небывалом развитии энергетики, вооружении человека энергией виден прообраз промышленности будущего, производственной базы коммунизма. И в тесном содружестве техники и науки, теории и практики сегодняшнего дня видим мы силу, которая ведет и будет вести людей по бесконечному пути познания и переделки мира.

Веком больших скоростей можно назвать наш век, век «чудес» техники и науки.

* * *

Новая, высокоскоростная техника — это и новые трудности, новые задачи.

Высокие скорости, большие нагрузки требуют материалов высокой прочности.

Их требуют конструкторы высокоскоростных машин, в которых часто приходится иметь дело и с потоками сильно нагретых газов, несущихся быстрее звука, и с большими давлениями, и с низкими температурами.

Их требуют конструкторы скоростных самолетов и ракет, которым нужны прочные и в то же время легкие материалы для своих машин.

Их требуют конструкторы ракетных двигателей, которым нужны прочные материалы для работы при очень высоких температурах.

И можно, не преувеличивая, сказать, что развитие высокоскоростной техники во многом зависит от металлургов, от тех, кто совершенствует старые, кто создает новые материалы для новых машин.

Борьба за прочность — это и борьба за скорость.

Больших успехов добились металлурги. Конструкторы скоростных машин располагают теперь нужными материалами. Но жизнь идет вперед. Скорости, давления, температуры все время растут. То, что было достигнуто вчера, уже не устраивает конструктора сегодня.

Иметь материал — это еще не все. Его нужно обработать, да так, чтобы в новых, более тяжелых условиях работы, при повышенных скоростях, он не сдал бы, не изменил свойств, которых тяжелым, упорным трудом добились металловеды, металлурги и ученые, занимающиеся прочностью материалов.

Очень прочные материалы оказались и очень капризными. Бывает, что малейший дефект при обработке и заметить-то трудно, а он дает о себе знать аварией, когда машина начинает работать.

Скорости в технике и природе.

С капризами высокопрочных металлов и технолог и конструктор — каждый по-своему — ведут борьбу. Новые способы исследования материалов, контроля деталей машин и их работы найдены в последние годы. Все шире применяется новая технология, новые способы обработки металла.

Начиная от литейных цехов и кончая сборочными, на всем пути создания машины стремятся к быстроте и точности. Литейщики получают отливки, которые максимально приближаются по форме и размерам к готовой детали. Сварка, ковка-штамповка, скоростное резание ускоряют изготовление машин. Электроискровой способ решает задачу обработки высокопрочных сплавов. Автоматика и поток проникают во все области машиностроения.

По-новому, остро заявляют о себе трение и износ материалов при больших скоростях. Резко возрастает износ, быстрее истираются поверхности деталей. Это сокращает жизнь машин. А долговечность машины — закон для ее творца.

Инженеры-технологи находят новые способы обработки металла, новые способы борьбы против износа.

Борьба с износом — тоже борьба за скорость в машиностроении.

Маленькая, но нужная деталь всякой машины, где есть вращение — подшипник, начинает с ростом скорости заявлять о себе большими неприятностями. Ему становится трудно, а иногда и просто невозможно работать при больших скоростях.

Значит, задача в том, чтобы заставить служить эту упрямую деталь в машинах больших скоростей.

Выходит, борьба за подшипник — тоже борьба за скорость.

С ростом скорости больше выделяется тепла, сильнее, чем раньше, нагреваются части машин. Уже при 5 тысячах оборотов может загореться смазка в подшипниках. На самолете при очень больших скоростях нагревается и размягчается прозрачная пластмасса, из которой сделаны фонари кабин, и в кабине становится жарко. Чем быстрее полетит самолет, тем сильнее будет нагрев: предполагают, что в стратосфере при полете быстрее звука весь самолет сильно нагреется от трения о воздух. До сих пор приходилось заботиться об отеплении кабины. А здесь нужно будет думать об ее охлаждении.

Найти способы быстрого, надежного охлаждения сильно нагретых частей — еще одна задача для конструкторов высокоскоростных машин.

И решение этой задачи — тоже борьба за скорость.

Когда части машин делают десятки тысяч оборотов в минуту, от устойчивости их в работе зачастую зависит успех дела. При больших скоростях развиваются и большие силы, которые стремятся нарушить устойчивую работу машин. И если машина плохо уравновешена, если где-нибудь возникает опасность вибраций, разлетается на куски турбина, выходит из строя мотор, разрушается скоростной самолет.

С этим нельзя не считаться конструктору. Он должен обеспечить устойчивую, надежную работу скоростной машины.

Однако прочность, трение и износ, нагрев, устойчивость — это еще не все, что с новой силой заявляет о себе при больших скоростях.

Самолеты, лопатки турбин, другие машины и части машин, работающие на высоких скоростях, требуют от своих создателей борьбы с возросшим сопротивлением, которое мешает им работать.

Возникают проблемы борьбы с сопротивлением воздуха или жидкости. По-новому они решаются и учеными, и конструкторами, и производственниками.

Непривычные на первый взгляд формы скоростных самолетов — с короткими, отогнутыми, как у ласточки, крыльями, с высоко поднятым оперением — таково решение задачи учеными и конструкторами.

Еще более гладкие, чем раньше, поверхности самолета, где выступы меряются на микроны, где заклепка, торчащая наружу, теперь считается преступлением, — она крадет скорость, — это решение задачи технологами.

Новый двигатель, более мощный, чем раньше, который помогает самолету бороться с сопротивлением, когда скорость растет, — это решение задачи инженерами-моторостроителями.

Для получения больших скоростей нужны большие скорости и приводов — двигателей, дающих жизнь машинам.

Высокоскоростной привод нужен станкам и центрифугам, ручному инструменту и приборам. Он нужен и на электростанции, чтобы вращать генератор, и на самолете, чтобы вращать воздушный винт и питать воздухом двигатель. Такие приводы появились в последние годы. Немало трудностей побеждено, чтобы их создать. Немало трудностей еще впереди.

Создание высокоскоростных машин требует решения новых задач, которых не возникало раньше. Новая техника требует и нового подъема науки. И этот подъем налицо.

Большие скорости — это более высокие требования к производству.

Для изготовления быстроходных машин нужна новая технология, большая точность, большие знания, подъем культуры производства.

Новая техника требует людей, в совершенстве владеющих ею.

И такие люди есть у нас. Их воспитала партия. Их воспитал Сталин.

РОЖДЕНИЕ МАТЕРИАЛА

Бумага, говорят, все стерпит! На бумаге любую машину построишь.

Как-то раз видел я человека, который строил на бумаге машины. Рисовал он на листочках необыкновенные сверхскоростные самолеты, сверхглубоководные подводные лодки, фантастические межпланетные корабли, машины чудовищных скоростей…

Тщательно вычерченный и разрисованный цветными карандашами, этот сказочный мир машин не похож был на сказку. Казалось, стоит только воплотить его в металл — и он оживет. Помчатся, как метеоры, самолеты и ракеты, с неслыханной скоростью завертятся станки и турбины, на дно океана отправятся «Наутилусы» наших дней…

Человека, о котором я рассказал, я не выдумал. Он сидел рядом со мной в читальном зале библиотеки и строил свой бумажный мир машин. Наверное, это был художник, придумывавший иллюстрации к какому-нибудь научно-фантастическому роману.

Автор такого романа обязательно расскажет в нем о «новом сплаве огромной прочности», который инженеры будущего создали для новых чудесных машин. И он будет прав. Новые машины, машины больших, скоростей, — это и новые металлы.

Не только машины из фантастического романа, а и машины инженера-проектировщика останутся на бумаге, если не из чего будет их построить.

В истории техники подобные случаи бывали. Почти полтораста лет назад изобрели новый двигатель — газовую турбину. Вот его идея: струя горячего газа вращает турбинное колесо с лопатками. Простой задуман был двигатель: ни цилиндров с поршнями, ни шатунов с кривошипами, ни парового котла. И быстроходный в то же время, потому что в нем одно только движение — (вращение.

Однако прошло целых сто лет, прежде чем построили первую такую турбину. И еще около полувека потребовалось, чтобы поставить ее на ноги, сделать полноправным двигателем в технике.

Почему же так много времени пошло на это?

Одна причина в том, что такой двигатель не сразу понадобился. Пока старые двигатели хорошо служат, пока нет нужды в новых, они и не появляются. Но была и другая важная причина: если бы даже и захотели, не из чего было бы построить новый двигатель. Для него нужны новые материалы — прочные и в то же время жаростойкие, чтобы выдержать большие нагрузки при высокой температуре.

А ведь даже всего полвека назад выбор у инженера был невелик: чугун, железо да обыкновенная сталь. Инженер сегодняшнего дня из них; мало что смог бы построить: для наших современных быстроходных машин эти материалы не годятся.

Почему? Чтобы на это ответить, нужно вспомнить о прочности.

Что такое прочность? И как ее оценить, как узнать, насколько прочен металл?

Дело, казалось бы, нехитрое. Веревка рвется, если ее с большой силой потянуть за концы.

На каждый квадратный сантиметр сечения веревки, когда ее растягивают, действует определенная сила — напряжение. Оно все возрастает, и наступает момент, когда внешние растягивающие силы становятся больше сил внутренних, сил сцепления молекул между собой. Веревка разрывается. Напряжение стало больше допустимого — того, которое материал еще выдерживает, не разрушаясь.

Нагрузки, которые приходится испытывать деталям машин, разнообразны: это и растяжение, и изгиб, и кручение, и сжатие. Все они вызывают напряжения в металле.

Можно рассчитать, какими будут эти напряжения. Но как узнать, выдержит ли их металл?

Здесь слово предоставляется теоретическим расчетам, которые проверяются опытом. Образец из металла укрепляется в зажимах испытательной машины. Растет напряжение. Сначала металл стойко сопротивляется нагрузке. Металлический стерженек слегка удлиняется, он как бы поддается силе, но еще крепка — связь между его частичками, еще велики внутренние силы. Потом металл перестает удлиняться, хотя нагрузка растет. В металле идут невидимые глазом процессы. И вдруг в одном месте, примерно в середине, он начинает утончаться и сразу рвется.

Отмечено напряжение, при котором разорвался образец. Это предел прочности. Зная его, конструктор сможет сделать машину прочной. Он так рассчитает каждую деталь, чтобы нигде действующее напряжение не превысило этого предела. Мало того, он намеренно обеспечит «запас прочности», сделает части машин более прочными, чем нужно.

Каким брать этот запас, вопрос далеко не праздный. Ведь расчетом всего не предусмотришь. Еще недавно зарубежные инженеры называли этот запас «коэффициентом незнания». Я не знаю, что может случиться, и потому застраховываюсь от аварии — вот что это значило.

А о прошлом и говорить не приходится. Громоздкие, тихоходные машины прошлого века, да и начала настоящего — вот результат такой перестраховки. Незнание — ее причина.

Однако случалось, что машины выходили из строя, хотя нагрузки не превышали допустимых, а запас прочности, казалось бы, гарантировал от неожиданностей. Части машин разрушались гораздо раньше, чем рассчитывали. Жизнь машины внезапно обрывалась.

Причину стали искать — и нашли в условиях работы самих машин.

Нагрузка не остается все время постоянной. Она меняется или по величине, или по направлению. Металл детали может, например, то растягиваться, то сжиматься и притом много раз за время работы машины.

Напряжения в лопатках турбин меняются в минуту от 3 до 200 тысяч раз!

И металл «устает». Слабые места — те, прочность которых ниже, чем у остальных, начинают сдавать. А такие слабые места всегда есть, потому что металл состоит из множества мельчайших кристалликов, которые не все одинаково прочно связаны друг с другом.

Стоит такому непрочному соединению разрушиться, и усталостная трещинка растет, пока, наконец, вся деталь не ломается.

Советские исследователи, изучавшие свойства металлов, пришли к выводу, что усталостная прочность зависит от многих причин, среди которых немалое место занимает тщательная обработка поверхности. И здесь слово предоставляется технологам, которые находят способы бороться с усталостью, упрочняя поверхность деталей.

Исследования советских ученых в области прочности имеют важнейшее значение в борьбе за долговечность машин.

В лаборатории прочности.

Без преувеличения можно сказать, что новая высокоскоростная техника во многом обязана своим рождением успехам науки о прочности металлов.

Из года в год, из десятилетия в десятилетие растут напряжения в машинах.

Еще сравнительно недавно мы имели дело с нагрузками в 1–2 тонны на квадратный сантиметр. А уже сейчас нагрузка выросла до 4 тонн, и не за горами время, когда и эта нагрузка увеличится еще в 2–4 раза.

Ведь непрерывно растут скорости в машинах. Их части двигаются иногда со скоростью винтового самолета. Пройдет еще немного времени, и они будут двигаться со скоростью реактивного самолета. И если бы инженер прошлого века попробовал построить современную машину, используя для этого обычные марки стали, железо и чугун, эта машина разлетелась бы на куски. Когда, например, работает мощная паровая турбина, на лопатки турбинного колеса действует сила в десятки тонн. Она стремится оторвать лопатки, разрушить турбинное колесо.

Однако металл турбины выдерживает эту огромную нагрузку. Он работает, кроме того, при высокой температуре — пар поступает на лопатки перегретым примерно до 500° и даже выше. Можно ожидать, что в ближайшие годы температура пара в турбинах возрастет до 700–800°, а газа в газовых турбинах — до 1000°.

Пар или газ разъедает металл, потому что действует на него химически. А когда пар остывает, мельчайшие водяные частички, несущиеся со сверхзвуковой скоростью, истирают металл, разрушая его.

Лопатки турбины могут к тому же вибрировать, колебаться с большой частотой, так как пар или газ поступает на них прерывистой струей.

Пожалуй, если бы я попробовал перечислить и объяснить все, что мы требуем от металла турбины, это заняло бы целую главу. А коротко это займет одну строчку: прочность — механическую, химическую, вибрационную, тепловую.

Таким прочным металлом располагает современный инженер.

Железо выдерживает напряжение всего 2 тонны на квадратный сантиметр. А теперь существуют сплавы железа — стали, выдерживающие 20 тонн на квадратный сантиметр. В 10 раз удалось увеличить прочность железа! Прочность легких авиационных алюминиевых сплавов в 8 раз больше, чем у чистого алюминия.

Сплавы жаропрочные переносят температуры до 1000°. Сплавы холодостойкие не теряют прочности при температурах, близких к абсолютному нулю, к минус 273°. Технике нужны сплавы для работы при давлении в сотни и тысячи атмосфер и при глубоком вакууме, когда давление близко к нулю, — и такие сплавы есть теперь.

Этот перечень можно значительно продолжить.

Словом, выбор у современного инженера неизмеримо больше, чем у его предшественников. Прочность — одно из главнейших свойств, важных для машиностроителя, — выросла у основных материалов в 5— 10 раз.

Как добилась техника таких успехов?

Учение о свойствах и поведении металлов стало путеводной звездой для металлургов, создателей новых сплавов. Новые способы исследования и испытаний дали им возможность заглянуть во «внутренний мир» металла. И все это позволяет ныне «управлять» металлом, менять его свойства сознательно, в нужную нам сторону.

Может быть, слово «управлять» и вызовет улыбку, когда речь идет не о машине, а о мертвом металле. Но какое еще слово могло бы так же точно выразить то, что творят металлурги!

В центробежных воздушных машинах (компрессорах) металл работает при десятках тысяч оборотов в минуту. Он обладает огромной прочностью при невысоких температурах.

В камерах сгорания ракетных двигателей металл работает при 1000°. Он жаростоек при небольших нагрузках, ведь камера неподвижна.

Но как сделать прочный металл жаростойким, а жаростойкий прочным? Как создать жаропрочный сплав, нужный турбинам?

60 тысяч оборотов в минуту и больше развивают опытные газовые турбины. При этом диски турбин раскаляются докрасна, так что светятся в темноте. Центробежная сила стремится разорвать диск, вырвать, из гнезд лопатки, расшвырять их, как камни из гигантской пращи.

Иногда случались такие аварии турбин, когда части машин находили за несколько километров от электростанций. Прочный металл, накаленный докрасна, перестает быть прочным.

История создания каждою нового сплава — это повесть о творческих исканиях, упорном труде целого коллектива людей и в то же время «коллектива наук», потому что в создании новых металлов принимают участие физики и химики, теплотехники и металловеды.

В каждом новом сплаве не только химические элементы. В нем: не только доли процента углерода и марганца, молибдена и кобальта, проценты хрома, никеля и вольфрама. В нем еще и другое, что не измеришь процентами, что не запишешь химическими формулами. Это новаторство советских инженеров, содружество людей науки и производства — великая сила нашею технического прогресса.

А о том, насколько успешен их труд, говорят Сталинские премии, каждый год отмечающие достижения ученых и производственников… В числе лауреатов Сталинских премий — создатели новых чудесных сплавов.

Мы научились управлять свойствами сплавов, создавать их «по заказу», чтобы строить множество нужных нам машин, которые работают все быстрее, которые не боятся самой тяжелой, самой трудной работы..

…Чудесный сплав! Пожалуй, раньше он и впрямь показался бы чудом.

Возьмем, например, тот же сплав для лопаток газовых турбин. Создать такой сплав — труднейшая задача.

Ведь это должен быть не только жаропрочный сплав, иначе говоря, прочный при нагреве. Он и на холоде должен быть прочным. А то может случиться, что нос вытащишь, хвост увязнет: металл, прочный на жаре, потеряет прочность на холоде, станет ломким, хрупким.

Сплав для лопаток должен иметь высокую «усталостную прочность», как можно меньше уставать.

Кончаются ли на этом требования к сплавам?

Нет.

Если пар разъедает лопатки, то о горячих газах, где мною к тому же кислорода, и говорить не приходится. Самый жаропрочный, с высокой усталостной прочностью сплав не выдержит, если попадет в струю горячего воздуха. Лопатки постепенно покроются окалиной. Окалина — язва на металле. Лишь благородные металлы избавлены от нее. Но не сделаешь же турбину из золота или платины! А другие металлы и сплавы окисляются. Этого нельзя допустить.

Но предположим, что с трудностями мы справились. Всё? Нет, далеко не все.

Надо помнить, что новый сплав придется обрабатывать — ковать, штамповать, сваривать, резать на станках.

Неожиданности здесь могут подстерегать на каждом шагу.

Прочные сплавы обычно очень сложны по составу. Иногда до десяти различных элементов входят в такой сплав. Каждый из них вносит что-нибудь свое: один помогает бороться с окислением, другой облегчает ковку, третий повышает усталостную прочность.

И вместе они помогают решать одну задачу: создать нужный для нашей машины материал.

Теперь еще раз вопрос: всё? Нет. Одним лишь усложнением состава задачу полностью не решишь. Здесь приходит на помощь другой способ управления сплавом, его свойствами.

Способ этот — тепловая обработка. Он так же стар, как и сами металлы.

Закаливать металл умели очень давно. Закаленный металл — уже другой металл, с другими свойствами. До закалки он мягок, после — тверд и хрупок.

Тепловая обработка, нагрев и охлаждение — могучее средство управлять металлом. Раньше здесь шли вслепую. Русские металлурги, проникшие во внутренний мир металла, разгадали его тайны. Знание дало возможность выбирать правильный путь, в подлинном смысле слова управлять металлом.

Закаленный — нагретый и быстро охлажденный — клинок срубает молодое деревцо. Тем же клинком, если его нагреть и медленно охладить, нельзя срубить и прутик.

В чем же здесь секрет?

Металлы состоят из кристаллов — зерен. «Кирпичики» — кристаллы, оказывается, могут менять свою форму при нагреве или охлаждении. Меняются при этом и свойства металла.

Конечно, на деле не все обстоит так просто, как мы сказали, но основа, суть такова.

В технике, однако, редко пользуются чистыми металлами. Их соединение, сплав — вот с чем обычно имеет дело инженер.

Когда рождается сплав, происходят сложнейшие превращения.

Бывает, что атомы металлов соединяются, образуя химические соединения. Эти соединения могут «цементировать» весь сплав, делать его прочным. Прочная основа служит в нем как бы скелетом.

Разными добавками, разной тепловой обработкой можно получить и разное внутреннее строение сплава, разные его свойства.

Известно, например, что хром стоек к окислению. При окислении сначала на нем получается тончайшая пленка из окисла. Это «самозащита» металла. Он сам предохраняет себя от разрушения — дальше окисление не идет. Вводя в сплав хром, мы повысим стойкость сплава. Вот почему хром есть во всех марках нержавеющей стали.

Вольфрам в железных сплавах соединяется с углеродом. Химические соединения углерода и вольфрама — карбиды— придают сплаву высокую твердость. Вот почему вольфрам мы встретим в инструментальной стали, где твердость — первое требование. Ведь резцами из такой стали режут металлы.

Разве неудивительны эти, идущие по воле человека, превращения металлов? Чистых металлов известно около 70. А наша техника применяет несколько сот марок сплавов с самыми различными свойствами.

Легирующие примеси в высококачественных марках стали.

Можно выдумать сплавы почти невесомые, всплывающие в воздухе, как пробка в воде, и сплавы, в десятки тысяч раз тяжелее стали. Это, конечно, фантазия писателей.

Но если бы лет пятнадцать назад вы сказали металлургу, что можно создать сплав, работающий сотни часов при температуре красного каления, — он наверняка счел бы вас фантазером.

Инженеры, создававшие такой сплав, знали по опыту, что столько-то процентов никеля обеспечат высокую прочность, а столько-то молибдена — стойкость к высоким температурам.

Они знали, что добавка хрома и кремния даст защиту против окисления и при низких и при высоких температурах. Им известно было и то, что для лучшей свариваемости и ковкости желательно иметь в сплаве немного углерода.

И они подобрали состав сплава. Но это было лишь началом работы.

В лабораторной печи сделали пару опытных плавок. Прочность при высокой температуре получилась выше, чем у других сплавов.

Однако ковать и прокатывать новый сплав оказалось очень трудно. Мешала слишком большая его твердость.

Куда же годится материал, который нельзя обработать! Инженеры стали тщательно изучать все свойства нового сплава.

Его испытывали при нагрузках, которые придется выдерживать в настоящей турбине. В специальных машинах подвергали образец «пыткам»: растягивали, изгибали, выкручивали на все лады. Смотрели, как материал ведет себя при длительной работе — много часов подряд. Ведь турбина на электростанции должна проработать непрерывно 100 тысяч часов — одиннадцать с половиной лет!

Конечно, испытывать образец 11 лет — дело немыслимое, но все же инженеры заставили металл сдавать экзамен подолгу, чтобы судить, как он поведет себя при еще более длительной работе.

Нельзя добиться того, чтобы материал совсем не менял своих свойств. Но можно и нужно добиваться того, чтобы изменения эти были медленными, незаметными, не мешающими работе машин.

Нелегкая эта задача, но ее решают наши металлурги.

Они проникают внутрь металла с помощью микроскопа и рентгеновского аппарата, исследуют влияние тепловой обработки на строение и свойства сплава.

Инженеры здесь не одиноки. Наука вооружает их новыми, совершенными методами исследования металлов.

Не только оптический, но и электронный микроскоп с увеличением в 100 тысяч раз становится достоянием металлурга. С его помощью можно увидеть даже отдельные молекулы.

Электронные приборы выдают тайну самых тонких, самых сложных превращений в недрах вещества.

Раньше узнать, нет ли дефектов внутри металла, можно было, только разрезав слиток или деталь. Теперь мы можем «заглянуть» внутрь металла, не разрушая его. Рентгеновский аппарат, магнитный и ультразвуковой дефектоскопы — вот те глаза металлурга, которые видят все изъяны, трещинки, все пороки, видят внутренний мир металла.

Сплав нагревают, выдерживают при определенной температуре и затем охлаждают — по-разному нагревают, по-разному выдерживают, по-разному охлаждают. И опыт и теория показывают, как это делать наилучшим образом.

Так справились и с «упрямым» сплавом, о котором мы говорили. Он стал хорошо поддаваться обработке. Но когда попробовали, как новый сплав сваривается, то испытали жестокое разочарование. Нагрев при сварке вызывал чрезмерную хрупкость и твердость. И сварные швы оказались теми опасными местами, которых всегда стремятся избегать.

Все существовавшие сварочные электроды пришлось забраковать и изготовить новые. Да и самый процесс сварки перестроили заново.

Понадобился и новый припой, так как ни один из имевшихся не был пригоден при высоких температурах. Пайка же, как и сварка, занимает немало места при изготовлении машин.

Затем испытания нового сплава перенесли из лаборатории в заводские цехи.

С высочайшей тщательностью повели плавку на заводе. Литейщики знали, что сплав, работающий при большой температуре, очень капризен. У него повышенная чувствительность к малейшим изменениям в составе.

Какая разница — на сотую или тысячную долю процента больше добавлено присадок! Какая разница — немного перегреть или недогреть сплав! Но эти маленькие разницы могут быть причиной большой разницы — между годным и негодным сплавом.

И все же сплав из заводской печи не сдал экзамена. Инженеры долго ломали головы, пока доискались причины.

Оказалось, что при плавке попали вредные примеси из облицовки печи. Примеси остались после разливки, затвердели, и результатом был брак.

Металлургам и с этим злом удалось справиться. Они научились получать чистый сплав.

Когда приходится слышать о сплаве с «исключительными» качествами, равных которым еще не было, надо спросить: а применяется он в промышленности? Производится ли он в больших количествах?

И если вам ответят, что это лабораторный сплав, тогда вы смело можете усомниться в его исключительности.

Бывали такие случаи. Сплав из лабораторной печи вел себя прекрасно. И прочность, и твердость, и другие свойства отвечали самым жестким требованиям. Однако на заводе получалось другое, и сплаву приходилось отказывать в «путевке в жизнь».

От лаборатории до производства — еще дистанция немалого размера. И то, что инженеры полностью решают задачу, то, что они научились давать металл, не уступающий лабораторным образцам, — это большое достижение металлургии, которое трудно переоценить.

Комбинируя различные добавки, металлурги получают нужные свойства сплавов. Нередко ничтожные количества некоторых элементов резко улучшают материал. Название «гомеопатическая» металлургия, металлургия малых добавок, к которому прибегают инженеры, верно буквально, без кавычек.

Они добиваются исключительной чистоты сплава, ведут жестокую борьбу с каждой нежелательной примесью, с каждым незваным гостем, попавшим при плавке в сплав.

И каждую плавку они заставляют сдавать трудный экзамен.

Мы как-то упомянули, что нельзя сделать части машины из золота или платины. Но разве только золото и платина дороги? Нет, конечно. Есть и еще дефицитные, дорогие элементы. Они-то как раз и нужны для создания высокопрочных сплавов.

В лаборатории, пожалуй, это не составит проблемы. Там можно проводить опыты хоть с радием. А когда радия потребуется не доли грамма, а килограммы и десятки килограммов! Волей-неволей от него придется отказаться.

Выходит, надо искать заменители дорогих, остродефицитных материалов. Молибден, скажем, заменить более доступным, дешевым марганцем.

А только просто ли это сделать? От изменения состава сплав может измениться так, что его и не узнаешь.

Большие и сложные исследования ведут металловеды, создавая новые сплавы. Это, пожалуй, звучит очень скромно и неопределенно. Но как же все-таки может быть велика эта «большая» работа?

Предположим, что мы захотели бы испробовать все возможные сочетания из двух, трех, четырех и так далее элементов, скажем, до десяти. А в каждом из таких сочетаний мы изменяли бы содержание составных его частей, допустим, 10 раз.

Сколько нужно было бы изготовить образцов? Оказывается, так много, что на испытания их не хватило бы человеческой жизни.

Итак, «большая» работа оказывается бесконечной, а значит, и неосуществимой.

И у нас нет никакой надежды не только довести ее до конца, но и хоть сколько-нибудь заметно продвинуться вперед. Исключается всякая возможность плана, системы. Их заменяет случай.

Долгие годы нужны для того, чтобы изучить, перепробовать хотя бы сплавы всего из двух металлов — двойные. Века нужны, чтобы создать и испытать тройные и четверные сплавы. Чтобы испытать все сплавы из 10 элементов, понадобилось бы столько образцов, что для них не хватило бы массы металлов размерами с земной шар.

Но нельзя ли ускорить эту работу?

Советская наука ответила: можно!

Профессор С. А. Векшинский разработал совершенно новый способ исследования структуры и свойств сплавов.

Мы можем с вами оценить значение способа Векшинского, зная о тех действительно непреодолимых препятствиях, которые стояли перед металловедами.

Нет возможности описать во всех подробностях эту работу. Но суть ее понять нетрудно.

Твердым и жидким металлом наука занималась давно. А вот тот же металл, но в виде газа, точнее пара, выпал из поля зрения металловедов. В этом же оказался ключ решения задачи, которой занялся Векшинский.

Давно известно, что при нагревании металл испаряется. Все быстрее и быстрее двигаются тогда атомы металла. И часть из них уже может преодолеть силы притяжения соседей, оторваться и улететь.

В воздухе, конечно, такой вырвавшийся с поверхности металла атом далеко не улетит. Его «затолкают» встречные молекулы воздуха, он быстро потеряет свою скорость. А если бы могли увидеть его путь при этом, то заметили бы причудливую ломаную линию. Едва он успевает поворачиваться под ударами встречных молекул.

Другое дело — в пустоте. «Пустота», конечно, дело относительное. Но все же наши машины глубокого вакуума, пустоты, создают разрежение до одной тысячемиллиардной доли атмосферы. По сравнению с плотным воздухом у поверхности Земли это действительно пустота.

И вот там-то атомы испаренного металла полетят без помех прямым пучком.

Пусть такой пучок встретит на пути стеклянную пластинку. Тогда, подобно муке, которая, высыпаясь из пакета на стол, ляжет горкой, осядут горкой и атомы на пластинке. Слой атомов металла на пластинке будет неодинаковой толщины: чем дальше от вершины «горки», тем тоньше.

А теперь пусть не один, а два или три пучка от разных металлов направляются к пластинке. Атомы перемешаются, и на ней осядут слои — «горки» из разных атомов.

В разных местах пластинки будут и разные по составу слои. В одном месте будет больше, скажем, никеля, меньше хрома, где-то в другом — наоборот.

На пластинке исследователь получит всю гамму сочетаний составных частей, всевозможные их комбинации. Этого можно достигнуть, и это сделал Векшинский.

Но ведь тогда на стеклянной пластинке откроется перед нами сплав во всем его многообразии. На маленькой пластинке мы увидим большой мир — тысячи разных сплавов, стоит только перейти из одного места пластинки в другое. Передвигаясь по пластинке, мы сразу встретим всю гамму сплавов, которые нужно было бы создавать годами упорного труда.

Но разве слой из атомов разных металлов может заменить настоящий сплав?

Разве сплав на пластинке испытаешь так, как испытывают настоящий сплав?

Оказывается, тончайшие слои на стеклянной пластинке могут заменить исследователю настоящий сплав. Оказывается, можно с помощью специальной аппаратуры испытывать и определять некоторые их свойства.

В экспресс-лаборатории спектрального анализа.

Пользуясь способом Векшинского, можно предсказывать, как поведет себя сплав, как будут действовать на него различные газы, пары, жидкости при различных температурах и давлениях. Можно, например, наблюдать, насколько стоек сплав к такому своему врагу, как коррозия, и помогать бороться с нею. Можно легко увидеть, что происходит с тонким слоем сплава при нагреве, при пропускании тока, при взаимодействии не только металла с металлом, но и с химическими соединениями, иначе говоря, в миниатюре изучать то, что бывает в жизни со сплавом.

Создание металловедческой лаборатории, в которой перед исследователем развертывается картина «большого в малом», где изучаются не громоздкие образцы, а «горки» из атомов, высотою в доли миллиметра, естественно, было сложным и трудным делом.

Так, например, чтобы приготовить совершенно чистый металл для будущего образца, его приходилось переплавлять в пустоте и выдерживать жидким довольно долго, — иначе в нем оставалось много газа, а «газированный» металл для исследований не годился. Испарение должно идти равномерно, и это доставило немало забот. Зачастую поверхность испарителя — металлического шарика — оказывалась как бы изъеденной со всех сторон неравномерным испарением, и сплав получался неправильного состава.

Однако работа была успешно закончена и в 1946 году удостоена Сталинской премии первой степени.

Применяются и другие методы «скоростного» определения свойств сплавов. С точностью до тысячных, а иногда и до десятитысячных долей процента обнаруживает примеси спектральный анализ. Делает он это так быстро, что назвали его экспрессным анализом.

Создать высокопрочный сплав, как мы знаем, нелегкая задача. Она тем более сложна, что прочные сплавы имеют свои особые свойства, с которыми нельзя не считаться.

Что же это за свойства?

Кое-что о них мы уже говорили, когда рассказывали о создании жаропрочных сплавов. Сплавы «отзываются» на перемену условий — нагрузки, температуры. И надо добиться, чтобы эти изменения шли очень медленно, не мешая работе машины. А, значит, кратковременными испытаниями уже нельзя ограничиться. Нужны длительные испытания, чтобы уверенно строить машину.

И это не все. Можно судить о детали не по самой детали, а по кусочку металла — образцу. Из такого металла потом будут сделаны части машины. И если образец ведет себя хорошо, выдержит все испытания, то и за деталь можно быть спокойным.

Схема стилоскопа — прибора для спектрального анализа стали.

Испытания образцов новых сплавов отвечают металлургу, каким же получился сплав, добился ли он тех качеств, какие требуют от него производственники.

Вот как решили задачу профессор И. И. Корнилов и инженер В. Ф. Проханов.

Вместо сложных и громоздких испытательных машин — небольшой диск. На нем, как зубья в бороне, разместились по кругу металлические палочки — образцы. Диск помещен в электропечь, где можно получить высокую температуру. Он вращается с огромной скоростью.

Во время испытаний образцы на диске изгибаются, как будто тонкие деревца под сильным ветром. Центробежная сила и высокая температура — причина этого. И по тому, как они изогнулись, можно судить о жаропрочности сплава, его стойкости к нагрузкам и температурам.

Но как же увидеть образцы на диске, который вертится со скоростью в 2 000 или даже больше оборотов в минуту? Они сливаются в сплошной блестящий круг.

Заглянем в маленькое окошечко в крышке печи. Мы увидим образцы… стоящими неподвижно. Как будто оборвалась кинолента и на экране все застыло.

Это делает стробоскоп — оптический аппарат, который «останавливает» быстровращающиеся предметы. В стробоскопе предмет освещается лишь тогда, когда он, вращаясь, появляется перед окошечком все время в одном и том же месте. А так как вращение идет очень быстро, глаз не успевает заметить мигание света — для нею изображения сливаются в одно, как кадры на экране. И мы видим освещенный предмет как бы застывшим.

Стробоскоп применяют для изучения быстроходных механизмов. С его помощью наблюдают, например, работу высокоскоростных подшипников. В испытательной машине стробоскоп позволяет увидеть, как ведут себя образцы жаропрочных сплавов.

Часто нужны бывают испытания не только образцов, но и готовых деталей, а иногда и всей машины в целом, в условиях настоящей ее работы.

Испытания же быстроходных машин — дело не простое. Наблюдать за изменениями свойств металла в машине, где детали двигаются с большими скоростями, естественно, труднее, чем в тихоходной машине.

Способов испытаний сейчас известно мною. За напряжениями в быстровращающейся детали можно наблюдать на прозрачных моделях.

Модель, например турбинного диска, делают из прозрачной пластмассы. Диск помещают в печь и вращают с большой скоростью. В пластмассовом диске возникают напряжения — такие же, как и в настоящей турбине. Оптические приборы помогают нам их увидеть, узнать, что происходит с материалом во время работы машины. Яркие радужные рисунки, похожие на причудливую раскраску крыльев какой-нибудь тропической бабочки, показывают «линии напряжений», и по ним можно судить, каковы напряжения, где они больше, где опасные места.

Но стоит только снять нагрузку, исчезает и рисунок. Ею можно сохранить, «заморозив» напряжения. Это не литературное, а чисто техническое выражение. Их «замораживают», но не холодом, а… теплом. Модель тогда делают из каркаса и заполнителя.

Каркас — «скелет» — тугоплавкий, при нагреве не плавится, но меняет форму под нагрузкой.

Внутри же «скелета» материал плавится и заполняет эту своеобразную форму. Застыв, он сохраняет те изменения, которые произошли с каркасом. Теперь можно охладить модель, и жидкий материал затвердеет. Остается только, остановив вращение модели, призвать на помощь оптические приборы, и застывший рисунок предстанет перед ними, как моментальная фотография.

А вот другой способ.

Напряжения вызывают перемещения частиц материала: деталь растягивается, изгибается, скручивается. Эти перемещения, или, как говорят, деформации, не произвольны, а связаны между собой. Зная деформации, можно определить и напряжения.

Как же определить деформации?

Тут приходится искать обходные пути. Ведь перемещения настолько малы, что глазом их заметить и измерить, да еще в быстродвижущейся детали, невозможно.

Но надо все же эти ничтожные изменения уловить, а затем их можно будет усилить, сделать заметными, и по ним уже судить о напряжениях.

Деталь покрывают особым лаком. Когда деталь работает, появляются деформации и лак растрескивается. Опасные места, где сильнее всего деформируется деталь, где напряжения максимальны и выдают себя трещинками.

На детали в разных местах приклеивают особым клеем кусочки тонкой бумаги. К бумажкам, в свою очередь, приклеены тончайшие проволочки. Через них идет ток.

Когда деталь деформируется, с ней вместе, повторяя все ее движения, вытягивается или сжимается и проволочка. Ее длина меняется, а поэтому меняется и сопротивление идущему по ней току. Эти еле заметные изменения усиливаются усилителем. По ним можно судить о напряжениях.

Так деталь «докладывает» исследователю о своей работе.

Можно заставить отчитываться и целую машину.

Так делают, например, в авиационной технике — при испытании самолетов.

Модель самолета помещают в трубу, где искусственно создается воздушный поток. При этом, как и при всяком испытании модели, пользуются подобием явлений: по поведению модели можно, применяя расчеты, судить и о работе большой машины.

На модели самолета, помещенной в воздушный поток, изучают, как будет работать настоящий самолет, какие будут действовать на него в полете силы. Зная эти силы, можно рассчитать самолет на прочность. Затем в лаборатории прочности испытывают под нагрузкой и отдельные детали и весь самолет. Он, этот опытный самолет, еще не поднимаясь в воздух, обречен на гибель. Но гибель его не напрасна: теперь конструкторы знают все опасные места, а зная врага, легче с ним бороться.

Но вернемся к материалам для быстроходных машин. Какие еще неожиданности таят они для конструктора?

Вот несколько любопытных примеров. Оказывается, сплавы повышенной прочности обладают повышенной чувствительностью к резким изменениям формы детали. Какая-нибудь выточка, канавка или переход от одного диаметра к другому — все это вызывает увеличение напряжений в этих местах, а значит, и опасность разрушения.

Но ведь сложная форма детали с такими «опасными» местами — не прихоть конструктора, не произвол.

Как же быть? Образец из нового, высокой прочности сплава сдаст экзамен на «отлично». А за сделанную из того же самого сплава деталь сложной формы ручаться нельзя.

«Где тонко, там и рвется», — говорит пословица. И бывали случаи, когда в таком «тонком», опасном месте и рвались валы турбин, разлетались на куски быстроходные электромоторы и центрифуги.

Теперь, пожалуй, не покажется преувеличением утверждение ученых, что ответ на вопрос, почему отличаются по прочности образец металла и деталь из него, — это одна из важнейших задач современной техники, техники больших скоростей, давлений, температур, требующей высокопрочных материалов.

Намечаются и используются пути борьбы с вредными «скоплениями» напряжений.

Конструкторы так проектируют машину, чтобы не было резких переходов — от большей толщины к меньшей, от одной формы к другой. Плавные переходы вместо резких, закругленные формы вместо острых. Избегать скопления, концентрации напряжений — таков девиз конструктора.

Идя таким путем, лишь сравнительно немного изменив конструкцию одного электромотора, конструкторы получили возможность увеличить нагрузку в полтора раза без вреда для машины.

Технологи находят способы увеличивать прочность поверхностных слоев металла. Упрочняя поверхность детали, они делают металл более выносливым, как бы «бронируют» его. Не усложняя состава сплава, говорят они, мы делаем его более стойким.

И техника широко применяет сейчас различные способы повышения прочности, которые помогают бороться с вредным влиянием концентрации напряжений.

Рядом с опасным местом, за которое боятся больше всего, делают надрез. Это покажется с первого взгляда странным: вместо того чтобы повышать прочность, ее нарочно уменьшают, да еще как! Рядом с какой-нибудь большой выточкой делают выемку, как будто намеренно портя деталь.

Замечено, что даже клеймо, которое ставят на готовую деталь из прочного сплава, вредит ей. Оно может стать тем самым тонким местом, которое рвется: с него начнется разрушение. Поэтому вместо клейма принятую деталь контролер отмечает особыми чернилами.

Место, где есть углубление, трещина, выемка, — это ранка, которая может перерасти в язву.

Так почему же нарочно портят деталь?

Оказывается, выемки служат для «отвлечения» напряжений от самых опасных мест. Они принимают на себя удар и тем самым понижают напряжение там, где опасность всего сильнее. Верно говорят, что клин клином вышибают. Конечно, их делают не произвольно, а так, чтобы и в самом деле не повредить детали. Такие выемки, надрезы именуют «разгружающими».

Одной лишь прочностью не ограничиваются требования конструктора к материалу. Яркий пример тому — самолет.

Нигде, пожалуй, так остро не стоит вопрос о легкости материала, как в авиации.

Прочным, но легким должен быть материал крылатой машины. В самолетостроении широко применяются легкие металлы.

Алюминиевые сплавы — основной материал у авиастроителей. Они почти в три раза легче стали. Прочность же их может быть такой, как у углеродистой стали. Они достаточно стойки против коррозии — врага металлов.

Еще более легки магниевые сплавы. Над тем, чтобы увеличить их прочность и стойкость против коррозии, работают сейчас металлурги. Они создали для авиации сплав «электрон» — из магния, цинка, алюминия и марганца. Они создадут и еще более легкие, прочные и стойкие сплавы. Другие элементы менделеевской таблицы придут им на помощь.

Таков, например, бериллий — легкий, стойкий, прочный металл для авиации завтрашнего, а отчасти уже сегодняшнего дня.

«За бериллием будущее! Геохимики, ищите новые месторождения в гранитных массивах нашей страны! Химики, научитесь отделять этот легкий металл от его спутника алюминия! Технологи, сделайте легчайшие сплавы, не тонущие в воде, твердые, как сталь, упругие, как резина, и стойкие, как платина!» — говорил академик Ферсман.

Сверхлегкие, сверхпрочные, сверхстойкие, сверхжароупорные сплавы для сверхбыстроходных машин создадут советские металлурги.

В новой, высокоскоростной технике применяются не только металлические, но и неметаллические материалы.

Пластмассы сейчас распространены так широко, что это даже дало повод назвать наш век — век радио, электричества, атомной энергии — веком пластмасс. Изделия из пластмасс мы встретим всюду: на нашем письменном столе и на одежде, в комнате и на улице.

И в машиностроении, в быстроходных машинах пластмассы находят свое место. Вот лишь один пример наиболее частого применения пластмасс.

Слыхали ли вы, с каким лязгом срабатывают зубчатые шестерни, когда шофер грузовика включает передачу?

Шум при работе зубчатых шестерен растет с ростом скорости. Возникла новая проблема — борьба с шумом быстроходных передач. Они есть, например, в станках. С каждым годом все больше и больше станков у нас переводится на скоростное резание металла. Поэтому и задача не из таких, чтобы про нее забыть.

Она решается разными путями. Один из путей — бесшумные шестерни из пластмассы.

Легкая, но прочная шестерня из пластмассы допускает на больших скоростях передачу больших нагрузок. Это кажется парадоксом — пластмасса прочнее стали, но это так.

Пластмасса в несколько раз легче чугуна или стали, поэтому она меньше подвержена действию центробежной нагрузки при вращении. И пластмассовые шестерни, как и части подшипников, мы встретим в быстроходных машинах.

Если говорить о такой быстроходной машине, как самолет, то в нем мы встретим много деталей из пластмассы.

Стекло в кабине, которое не разбивается от удара, и ручка управления, лопасть воздушного винта и детали электрооборудования, баки для масла и бензина и очень многое другое делаются из пластмасс.

Все больше и больше проникают в технику изделия, изготовленные спеканием и прессованием металлических порошков. Таким же способом готовят изделия из керамики, скажем, кирпичи. И способ этот назвали металлокерамикой. Его применяют для приготовления твердых сплавов.

Растет прочность сплавов — труднее их обрабатывать. Резать металл можно лишь резцом из более стойкого металла. Нельзя резать той же сталью, которую нужно обработать.

Простую, обычную сталь можно резать инструментальной, легированной сталью, содержащей повышенное количество углерода и другие элементы. Но прочность сплавов все растет. Появились быстрорежущие стали. Однако и их твердости не всегда хватало, чтобы резать новые прочные сплавы.

Тогда им в помощь создали специальные сплавы для резцов. Их готовят прессованием и спеканием тугоплавких карбидов металлов (вольфрама и титана) — химических соединений их с углеродом — и добавляют к ним кобальт. Карбиды как бы цементируются кобальтом.

Резцы твердые, как алмаз, дает металлокерамика. Не только резцы, но самосмазывающиеся подшипники с мельчайшими порами — «масленками», тормозные колодки самолетов и многое другое, нужное технике. Достаточно сказать, что на современном большом самолете сотни различных деталей приготовлены из металлических порошков.

Металлокерамика, как и другие отрасли современной металлургии, нужна высокоскоростной технике.

Новые материалы для машин создают советские ученые и инженеры.

Металлургия нашей страны добилась больших успехов. Вот лишь один пример из работ лауреатов Сталинских премий.

Инженеры завода «Русский дизель» и работники одного из научно-исследовательских институтов создали сверхпрочный чугун. Из этого дешевого чугуна можно изготовлять многие детали машин, которые до последнего времени делались стальными, например коленчатые валы и другие части быстроходных двигателей.

В чугуне есть графит. Крошечные графитовые пластинки ослабляют чугун, и, чтобы упрочить его, чугун подвергают сложной, длительной и дорогой тепловой обработке. Тогда удается превратить пластинки графита в шарики и повысить прочность чугуна.

Создать высокопрочный и дешевый чугун было нелегко.

«Долго продолжались кропотливые опыты и испытания, начатые в маленьких лабораторных печах и перенесенные затем в литейные цехи, — рассказывает руководитель работ лауреат Сталинской премии Б. С. Мильман. — Наконец, было установлено, что при определенных условиях магний или его сплавы, добавляемые к жидкому чугуну, вызывают в нем образование нужных включений графита.

Но здесь нам пришлось столкнуться с новой трудностью. Дело в том, что магний кипит при более низкой температуре, чем температура жидкого чугуна. Введенный в жидкий чугун, он быстро испаряется. Пары его, выделяясь из литья, могут вызвать выброс жидкого металла из ковша.

Поднявшись над поверхностью чугуна, эти пары сгорают, образуя ослепительно белое пламя.

Дальнейшие опыты и исследования позволили решить задачу введения магния в литье.

Была разработана совершенно безопасная технология получения сверхпрочного чугуна в производственных условиях».

В моем рассказе нет, конечно, полной картины. Рассказать о всех трудностях и путях создания материалов для быстроходных машин невозможно. Я хотел бы, чтоб вы почувствовали, насколько это важно и трудно.

Рождению новых, улучшению старых материалов обязана техника многими своими успехами.

Полвека тому назад на каждую лошадиную силу развиваемой авиационным двигателем мощности приходилось 20 килограммов веса. Сейчас авиадвигатели развивают мощность до 3 тысяч лошадиных сил. Значит, такой двигатель должен был бы весить 60 тонн! А он весит теперь лишь около тонны. Этого добились благодаря прочным, но легким материалам.

Дизельмотор за полвека удалось облегчить почти в 250 раз. Паросиловую установку на электростанции — в 25 раз. Это позволили сделать прочные, но легкие материалы.

Еще недавно газовые турбины применялись только как вспомогательные двигатели, а теперь газовая турбина позволяет реактивным самолетам догонять звук. В этом заслуга и создателей новых жаропрочных сплавов.

Ракетные двигатели, развивающие мощность в полмиллиона сил при скорости в 5 тысяч километров в час, двигатели сверхзвуковых самолетов и в будущем межпланетных кораблей — в этом достижения не только конструкторов, но и металлургов, создателей жаростойких и прочных сплавов.

Какие бы быстроходные машины мы ни взяли — турбины и станки, авиадвигатели и гироскопические приборы, воздуходувки и электромоторы, — заслуга в их создании наряду с представителями других отраслей науки и техники металлургов, металловедов, ученых-прочнистов.

Успехами советской металлургии мы заслуженно гордимся. Без достижений металлургии и науки о прочности материалов была бы невозможна и современная высокоскоростная техника.

ПОБЕДА НАД МЕТАЛЛОМ

На одном из моторостроительных заводов, в цехе, где обрабатываются шейки коленчатого вала, произошел такой случай. Двое рабочих занимались шлифовкой валов. Работали оба одинаково, детали получились хорошего качества, и мастер у обоих принял работу. Когда собрали моторы, оба вала установили на свои места, а затем на испытательном стенде моторы начали испытывать.

И тут произошла странная вещь. Валы, изготовленные совершенно одинаково: в одном и том же цехе, на одинаковых станках и одинаково хорошо отшлифованные, повели себя по-разному.

Один работал нормально. Другой же «капризничал»: его заедало, смазка выдавливалась, — словом, не работа, а брак.

Моторы остановили, разобрали, валы осмотрели. Действительно, обработаны они одинаково, только один рабочий снимал стружку шлифовальным кругом, двигая его слева направо, а другой делал то же, передвигая круг справа налево. Какая, подумаешь, разница! Результат-то ведь один и тот же.

Но когда на валы попала смазка, она повела себя по-разному: на одном из валов держалась, на другом — быстро вытекала по тем еле заметным спиралькам, которые остались после обработки. Эти спиральки располагались так, что открывали маслу дорогу, а с уходом масла вступало в свои права трение — грозный враг машины. И вал отказывался работать.

Оказывается, обрабатывая металл, можно и испортить его, если не глядеть в будущее детали, не видеть ее в работе.

Заглянуть в будущее здесь означает — определить предварительно, насколько шероховатой станет деталь после «приработки», когда трение еще не вредно, а полезно. Если бы на валу, о котором мы говорили, были заранее сделаны штрихи не в одну сторону, а крест на крест, — масло не вытекало бы сразу, износ не был бы столь велик.

Обработка поверхности металла.

Обработка меняет свойства поверхности металла. Но как же узнать, какой станет поверхность в работе?

Это сделал лауреат Сталинской премии профессор П. Е. Дьяченко. Он разработал способы определения наилучшего, как говорят, оптимального качества поверхности, помогающие технологам бороться с износом.

Найдены методы получения гладкой поверхности металла.

Таких способов обработки — их называют чистовыми — есть теперь несколько.

Замечено было, что при обточке детали резцом с большой скоростью поверхность получается более гладкой. Особенно чистой получается она, если снимать тонкую стружку: тогда резец не успевает повредить поверхностный слой, заметно нагреть его. Так происходит дело при точении в тонко-расточных станках, на которых обрабатываются, например, детали реактивных двигателей. Дело это не только тонкое, но и точное: деталь вращается в станке со скоростью в несколько тысяч оборотов в минуту, без всяких колебаний, резец понемногу и плавно врезается в металл. Вся обработка ведется автоматически — только автомат и может выполнить такую сложную, точную работу.

Подобным способом, снимая тонкий слой стружки, фрезеруют детали на станках для тонкого фрезерования.

Когда нужна еще более гладкая поверхность, у технолога есть в запасе другие способы.

Он может обратиться к помощи абразивов — материалов, состоящих из твердых режущих зерен, вкрапленных в связующую массу. Простейший абразив — точильный камень или наждачная шкурка. Зерна абразива — это своеобразные резцы, которые срезают неровности на поверхности детали.

Деталь и абразивные бруски в станке двигаются в противоположные стороны относительно друг друга. Режущие зерна выравнивают поверхность. И чем сложнее их относительное движение, тем лучше срезаются все выступы, гребешки, тем более гладкой получается деталь. Абразивные бруски могут, например, вращаться и в то же время двигаться взад и вперед. При таком способе получается зеркальная поверхность, на которой еле заметны штрихи от крошечных резцов-абразивов.

А при «сверхотделке» — суперфинише — бруски и деталь могут одновременно совершать более десяти различных движений, колебаться, вращаться, двигаться в разных направлениях. Постепенно ликвидируются все последствия предыдущей обработки. После шлифовки можно зажечь спичку об отшлифованную деталь, потому что на ее поверхности еще остались неровности. После суперфиниша спичка не загорится.

Например, нужно обработать кольцо шарикоподшипника.

Не будем повторять еще раз, насколько важно получить возможно более гладкую поверхность, — особенно, если подшипник работает на больших скоростях.

После шлифовки, полировки и притирки — кропотливой, тщательной обработки — поверхность все же еще неровна. Их немного, этих микроскопических бугорков и впадин, но они есть.

Кольцо зажато в станке и медленно вращается. Внутри по кольцу скользят, плотно прилегая к нему, брусочки, совершая быстрые, незаметные для глаза, колебания — несколько сот в секунду, и в то же время деталь делает ряд других, более медленных движений. Металл не нагревается при этом — на поверхности почти не остается трещинок, неровностей. Она получается гладкой, как зеркало, и очень чистой.

Но нельзя упускать из вида другую сторону дела.

Обработка меняет свойства поверхностного слоя. Внутри металл один, снаружи, с поверхности, он становится другим.

Резец снял стружку и нарушил правильное расположение кристаллов, смял, сломал их. Металл слабеет: он легче поддается разрушающему действию напряжений. Малейшая трещинка может теперь грозить катастрофой.

Твердый и хрупкий чугун, например, после обработки может стать с поверхности мягким, пластичным.

При шлифовке, особенно когда она идет с большой скоростью, обрабатываемая поверхность местами нагревается. При обработке резцом температура может доходить до 1000°! А теплота действует на металл, и может случиться, что свойства металла изменятся в худшую сторону.

Прочные сплавы, из которых делают детали быстроходных машин, — особенно чувствительны к обработке. Вот почему важно упрочить такой сплав с поверхности, сделать его выносливым, парализовать вредное влияние обработки.

Плавка в индукционной электропечи.

Эту задачу решают разными путями.

На помощь призывают химию и электричество, тепло и холод и другие способы покорения металла.

Можно насытить поверхностный слой азотом или углеродом. Сложные химические соединения азота или углерода с металлом укрепят его поверхность, потому что твердость их очень высока. Металлу, ослабленному обработкой, не будет так страшен износ.

Однако не очень-то просто заставить металл соединиться с азотом. Азот с трудом вступает в соединения и то лишь при высокой температуре.

Деталь приходится нагревать в течение нескольких суток в аммиаке — газе, содержащем азот. Прочность заметно возрастает, а размеры азотированной детали изменяются всего лишь на 1–2 микрона.

Технологи одевают металл в «броню», покрывая его слоем другого металла, более прочного.

Такое бронирование часто бывает необходимо потому, что не только обработка разрушает металл, но и та среда, в которой он работает.

Тяжело приходится материалам турбин при их работе. Мы говорили о том, что лопатки паровой турбины работают в струе перегретого пара, в который попадают различные вещества, усиливающие разъедание металла. Лопатки газовой турбины находятся в потоке раскаленных газов, сильно разбавленных воздухом, значит — кислородом, который способствует быстрому ржавлению, разъеданию металла. И лопатки могут быстро выйти из строя, разрушиться, если их не защитить.

Для такой защиты в металл добавляют элементы, повышающие его стойкость к разъеданию — коррозии. Они образуют прочную защитную пленку. Применяют и другие способы.

Металл азотируют. Металл покрывают защитным слоем цинка — оцинкованные изделия не боятся сырости. Хромированные детали лучше сопротивляются износу. Тончайшая пленка окислов хрома не дает окислению проникнуть в глубь металла, разрушить его. Выходит, с окислением борются окислением. Окисляясь, «жертвуя собой», металл покрытия защищает деталь.

Металл покрывают металлом с помощью электричества. В электролитических ваннах, где растворены соли хрома или цинка, никеля или серебра, ток отлагает тончайший слой металла на поверхности детали.

В этих ваннах электричество может не только никелировать или хромировать металлы. Оно может их полировать. Такая полировка одновременно и борьба с коррозией.

Плавка в дуговой электропечи.

Нетрудно понять, почему электролитическую полировку сейчас все шире применяют технологи. Детали часто бывают очень сложной формы. Примером может служить турбинная лопатка, поверхность которой изогнута довольно причудливо. Но это не прихоть конструктора, а результат точного расчета, подтвержденного опытом.

Чтобы отполировать лопатку на станке, нужно полчаса. За то же время электрополировкой можно обработать тысячу лопаток!

Когда электричество наносит покрытие, оно наращивает металл.

Когда электричество полирует, оно, наоборот, снимает слой металла. Тот слой, где есть неровности, царапины, трещины, то, что мешает детали быть гладкой, — удаляется.

Сглаживается поверхность металла.

Следов обработки резцом на ней уже нет, и металл становится более прочным снаружи. Полировка защищает его от коррозии и износа. Почти в полтора раза повышается стойкость режущего инструмента к износу.

Оказалось, что с помощью электричества можно покрыть металл слоем другого металла и не в электролитических ваннах.

Электроискровая обработка — открытие советских ученых Б. Р. и Н. И. Лазаренко — позволяет наносить равный слой металла на металлическую деталь. При этом получается очень прочное покрытие. Так электроискровым способом покрывают резцы слоем твердого сплава.

Оказалось, что вообще электроискровая обработка дает более прочную поверхность, чем механическая. О том, как электрическая искра обрабатывает металл, мы поговорим ниже.

Закалка токами высокой частоты.

Электричество может закаливать поверхность металла.

Вспомним про быстроходные зубчатые передачи. Зубчатые колеса нужно сделать износоустойчивыми. Что же тут, казалось бы, мудреного! Закалить их — и только. Но этим дело лишь испортишь.

Если вся шестерня будет закалена, она станет не только твердой. Она станет и хрупкой. А хрупкая шестерня не выдержит толчков и ударов, неизбежных при работе зубчатой передачи.

Выход в том, чтобы закалить металл лишь с поверхности, не закаляя сердцевины. Твердая «корка» предохраняет от износа, а вязкая сердцевина хорошо сопротивляется толчкам и ударам.

Это и позволяет сделать закалка токами высокой частоты, разработанная лауреатом Сталинской премии В. П. Вологдиным и другими советскими учеными.

Шестерня помещена внутрь нагревательного индуктора высокочастотной закалочной установки. Этот индуктор создает быстропеременное электромагнитное поле. Оно возбуждает токи в металле шестерни, которые растекаются по поверхности, прогревают ее; внутрь же тепло не проходит. Закаливается только тонкий поверхностный слой — то, что нам и нужно.

Как происходит закалка токами высокой частоты, каковы были ее первые шаги?

Вот что рассказывает лауреат Сталинской премии доктор технических наук профессор Г. И. Бабат:

«Наступил долгожданный момент первого испытания. Большая шестерня от коробки передач укреплена внутри нагревательного витка из медной трубки.

Щелкает контактор. Генератор включен. Нагрев начался.

Блестящая полированная поверхность стали темнеет. По ней проходят цвета побежалости: соломенно-желтый, синий, темнобурый.

Измеритель мощности показывает, что сталь потребляет восемьдесят киловатт. Проходит секунда, вторая. Боковая поверхность шестерни начинает светиться вишневым накалом.

И тут — удивительная вещь! — стрелка измерителя мощности идет в обратную сторону. Резко падает поток энергии, потребляемой раскаленным металлом.

Сталь берет теперь в 8 раз меньше мощности, чем мгновенье до того.

Нам повезло, удивительно повезло! Оказалось, что наиболее распространенные марки стали обладают свойством уменьшать свое потребление мощности — „самовыключаться“ из процесса нагрева, как только температура поверхностных слоев изделия достигнет значения, необходимого для закалки… Так сталь сама себя спасает от перегрева…

Электролиз.

Для массового производства существуют теперь специальные закалочные станки-автоматы. Они вводят закаливаемое изделие в индуктор, автоматически дают требуемую выдержку нагрева, а затем переносят изделие в охлаждающую жидкость (воду, масло, эмульсию), или же охлаждающая жидкость выбрызгивается на нагретое изделие через отверстия в нагревательном индукторе. Такие закалочные автоматы могут быть включены в общую линию станков механической обработки. При этом отпадает иногда необходимость в специальном термическом цехе.

Высокочастотный нагрев удешевляет производство, оздоровляет условия труда, повышает живучесть механизмов».

Химией, теплом, электричеством не исчерпывается, однако, вооружение технолога.

Он может обработать деталь дробью. Если посмотреть, как это делается, то покажется, что совершается преступление. Готовую обработанную деталь бомбардируют градом маленьких стальных или чугунных шариков, размером от 0,5 до 1,5 миллиметра. Они с силой выбрасываются струей сжатого воздуха или лопатками быстровращающейся турбинки.

Обработка дробью упрочняет поверхностный слой на глубину примерно 0,2 миллиметра. Происходит, как говорят инженеры, наклеп — упрочение металла, вызванное изменением свойств его поверхностного слоя.

Долговечность, живучесть детали возрастает в несколько раз.

Кроме обдувки дробью, технолог может применить, если речь идет о детали цилиндрической формы, обкатку роликами, также вызывающую наклеп, а значит, и повышение поверхностной прочности.

Деталь зажата между тремя стальными закаленными роликами. Ролики давят на нее с силой тем большей, чем крупнее деталь. И, держа ее в своих крепких объятиях, они обкатывают ее, «проглаживают», как своеобразный утюг, со всех сторон. Ровная, приглаженная поверхность получается после такой обкатки, притом и более прочная. Иногда утюжка роликами делает поверхность детали такой чистой, что ни шлифовки, ни полировки уже не требуется.

Электрополировка.

Наклепом пользуются и при хорошо известных способах холодной обработки — таких, как ковка, штамповка, прокатка, которые придают металлу повышенную прочность. Штамповка, кроме того, позволяет изготовлять детали очень точно, — и многие детали такой быстроходной машины, как газовая турбина, штампуются.

Холодная обработка, вызывающая наклеп, и горячая обработка — такая, как закалка, упрочняют металл.

Тепло издавна служило человеку для изменения свойств металлов.

Советские ученые поставили ему на службу и холод. На наших металлургических и машиностроительных заводах впервые появился новый помощник человека, обрабатывающий металл. Холод помогает справиться там, где бессильным оказывается тепло.

Он также меняет внутреннее строение металла. Сталь сложного химического состава требует и сложной тепловой обработки. Чтобы закалить такую сталь, нужно добиться перестройки кристаллов в металле. Бывает, что такая перестройка не успевает закончиться, хотя сталь уже остыла. Тепловая обработка завершена, но металл перестроился не весь: остались еще участки незакаленные, мягкие.

Теперь, когда растут скорости, напряжения, давления, температуры в машинах, с таким, казалось раньше неизбежным, недостатком закалки мириться стало нельзя. Но как с ним бороться?

Иностранные ученые бессильны были ответить на этот вопрос. него ответили советские ученые. Надо дать металлу время, чтобы перестройка структуры металла закончилась полностью, чтобы закалка была окончательно завершена, решили они. Для этого металл нужно охладить не как обычно до комнатной температуры, а еще ниже: до 70—100° ниже нуля.

И действительно, в охлажденном металле закалка (скорее уже не закалка, а «замораживание») шла до, конца. Когда же металл вновь нагревался до комнатной температуры, он сохранял приобретенные закалкой свойства. Он становился твердым, и гораздо более твердым, чем только при закалке, потому что теперь в нем не было «мягких» участков, той капли дегтя, которая портила бочку меда.

Обработка холодом позволяет повысить твердость деталей машин иногда почти на треть или на половину. Улучшается качество деталей— например таких, как шестерни, увеличивается срок их службы.

Мы говорили до сих пор о том, как упрочить металл, о том, как для этого инженеры-технологи пользуются теплом и холодом, электричеством и химией, обработкой дробью и обкаткой роликами.

Все это — способы упрочить металл.

Электролитическое рафинирование (очистка).

А теперь нам придется поговорить о том, как уменьшить прочность металла.

Уменьшить прочность? Но борьба за скорость — это борьба и за прочность. Это борьба за прочный металл, который нужен для быстроходных машин. Как же можно бороться с прочностью? И, главное, зачем?

Здесь приходится вспомнить о резании.

Резцом из простой углеродистой стали нельзя резать специальную, легированную сталь. Это все равно, что резать твердое дерево жестяным ножом. А уж если и попробовать так резать, то осторожно, медленно, чтобы резец не затупился скоро, не перегрелся и не вышел из строя.

Чем прочнее металл, тем труднее его обработать.

Нельзя ли облегчить резание?

Нельзя ли помочь резцу «справиться» с металлом и еще быстрее обрабатывать его?

Можно, ответили советские ученые — лауреат Сталинской премии академик П. А. Ребиндер и его ученики.

Удивительные вещи происходили при опытах Ребиндера.

Не меняя ни состава, ни строения металла, он резко изменял его механические свойства.

«Мы доказали, например, — говорит Ребиндер, — что если металлическая проволока, погруженная в чистое минеральное масло, весьма медленно растягивается под действием постоянной нагрузки и к каждому килограмму масла добавить всего только 10–20 миллиграммов цероти — новой кислоты, добываемой из пчелиного воска, то скорость вытягивания возрастает в несколько раз. Для свинцовой проволоки диаметром 0,5 миллиметра или фольги скорость вытягивания может быть увеличена при этом в 10 раз при той же нагрузке».

Что же произошло? Неужели одна капелька кислоты так повлияла на металл? Да, и чтобы понять это, нам нужно опять заглянуть внутрь металла.

Каждая его частичка там со всех сторон окружена соседями, такими же, как она. Силы сцепления действуют на нее со всех сторон одинаково.

Так будет внутри металла. Частица же на поверхности чувствует себя иначе. Снаружи у нее нет соседей. И у такой поверхностной частицы остается сила сцепления, которую ей не к чему приложить.

Гальваностегия (наращивание слоя металла).

Есть такое растение, которое заглатывает маленьких насекомых, прилипающих к его цветку. Терпеливо ждет оно, пока сядет насекомое на яркий цветок, сядет, чтобы не улететь больше. Частички на поверхности металла только и ждут, чтобы вблизи появились какие-нибудь другие посторонние частицы, и притягивают их к себе.

И есть такие вещества, установил академик Ребиндер, которые, прилипая к поверхности металла, могут проникнуть в глубь него. Он назвал их «понизителями твердости» и вот почему.

Ровных поверхностей вообще не бывает. Всегда есть неровности, мельчайшие трещинки и щели. Они так малы, что их называют «ультрамикротрещинами» — то есть «сверхмикроскопическими трещинами».

Но для молекул «понизителя твердости» и такая трещина — дорога внутрь металла. И довольно широкая — потому что, попадая в нее, они могут расширить ее еще больше.

«И вот здесь-то, — говорит академик Ребиндер, — нами было открыто самое замечательное действие поверхностно-активных веществ на твердые тела».

Попав в мельчайшую клиновидную трещинку, молекулы этих веществ давят на стенки ее, «расклинивают» с огромной силой — в тонну на каждый квадратный сантиметр.

Каждая молекула — крошка, но их много, и общая сила их давления, как видим, велика. Она разрушает металл.

Теперь становится понятным, почему «понизители твердости» облегчают работу резца. Качество обработки получается очень высоким, уменьшается износ инструмента.

Смазка с такими добавками не только смазывает и охлаждает, но и помогает резать металл.

Электрорезка.

Интересно отметить, что чудесные вещества, помогающие резцу, разрушающие металл, могут и упрочить его.

В лаборатории П. А. Ребиндера наклепывали под слоем керосина металлическую поверхность. Стоило добавить лишь один грамм стеариновой кислоты на килограмм керосина, и твердость сначала падала, а потом увеличивалась.

Мелкозернистый металл более прочен. «Понизители твердости» облегчают измельчение зерен и тем самым способствуют упрочению поверхности металла при наклепе.

«Вот к каким практически важным результатам привело изучение открытых нами явлений, разыгрывающихся при действии активных веществ на внутренние поверхности микротрещин в твердом теле, — говорит академик Ребиндер. — Эти исследования приводят к уменьшению затраты энергии, ускорению процессов обработки материалов, улучшению качества и повышению твердости наружного слоя изделий и удлинению сроков службы инструмента».

Это особенно важно сейчас, когда скоростная обработка металлов широко применяется в нашей промышленности, когда движение скоростников приняло огромный размах.

Повышать скорость обработки металла — задача большой народнохозяйственной важности. Ведь широкое применение скоростного резания в нашей промышленности дает сотни миллионов рублей годовой экономии.

Резание металлов — одна из самых старых отраслей техники.

Как же шла и идет борьба за скорость резания?

Металл режут металлом. Резец — клин, врезаясь в металл, снимает стружку. Он «вгрызается» в металл, разрывает силы сцепления его частиц и скалывает кусочки с поверхности металла.

Резец может это делать потому, что он тверже обрабатываемого металла. И чем он тверже, тем быстрее можно резать. Но тем больше будет и трение, а следовательно, — нагрев резца.

Уже давно началось соревнование между инструментом и материалом, между металлом, которым обрабатывают, и металлом, который обрабатывают. Резцы должны быть тверже и прочнее.

Быстрорежущей назвали сталь для резцов, в которой есть вольфрам, хром, марганец и другие добавки. И действительно, с такой сталью скорость резания возросла в 6-10 раз, с 5-10 до 50–60 метров в минуту. Резец из простой углеродистой стали «садится», теряет твердость при 200–250°. Быстрорез — лишь при 550–600°. Его стойкость в два с лишним раза больше. Быстрорежущая сталь «самозакаливается», становится прочнее в работе.

Электросварка.

Сталь-быстрорез появилась в технике в начале этого века. С тех пор и до сегодняшнего дня служит она человеку. И не один быстрорез, а целое семейство быстрорезов обрабатывает металл.

Вольфрам, которого много в быстрорежущей стали, дорог. Так же, как в дорогих высоколегированных марках стали стремятся ввести более дешевые присадки, так находят заменители и быстрорезу.

Но легированные стали становились прочнее и тверже. Росли скорости резания. Тогда и появились твердые сплавы, которые дала металлокерамика, порошковая металлургия. Они не теряют своей твердости до 900°. Недаром их и назвали твердыми.

Твердые сплавы — новый вклад в борьбу за скорость резания. С ними стало возможным довести ее до 100–150 метров в минуту, а советские токари-скоростники далеко превзошли и эту цифру.

Советский твердый сплав «победит» был победой советской техники. Наши металлурги на этом не остановились, создав отличные твердые сплавы, превосходящие лучшие иностранные образцы.

В последнее время появились еще более твердые и стойкие материалы для резцов.

Как и легированная сталь, твердые сплавы содержат дорогие дефицитные металлы — вольфрам, кобальт, титан. Как и для легированной стали, им находят заменители.

Оказалось, что резец можно сделать и не из металлов.

Такие резцы впервые были созданы в нашей стране.

Новые — керамические — резцы, приготовленные из минерального сырья, значительно дешевле твердосплавных, а режут металл лучше, чем быстрорежущая сталь, и не хуже, чем твердые сплавы. Они сохраняют твердость до температуры свыше 1200°.

«Таким резцом я обтачивал детали из чугуна, — рассказывает токарь-скоростник лауреат Сталинской премии Павел Быков. — Результат превзошел самые смелые ожидания. При резце из твердого сплава скорость резания чугуна в 200–250 метров в минуту считается выдающейся. А работая керамическим резцом, я поднял скорость резания до 1 845 метров в минуту! По нормам мне на обработку четырнадцати деталей полагалось 8 часов 10 минут — целый рабочий день. Я же закончил всю эту работу за полчаса».

Павел Быков, применяя керамику, достиг скорости резания в 3 200 метров в минуту. Вот какие возможности открывают новые керамические резцы! Дешевым, твердым, стойким керамическим резцам, очевидно, принадлежит будущее в металлообработке. Наши ученые продолжают работать над совершенствованием керамических материалов, и есть уже сведения о том, что созданы новые, сверхтвердые тугоплавкие резцы из керамики, соперничающие по твердости с алмазом — самым твердым веществом на Земле.

Электродолбежка.

Техническая мысль уже давно работала над тем, чтобы повысить скорость резания.

Облегчить работу резца. Сделать металл с поверхности более мягким, а для этого его нагреть.

Нагретый металл легче поддается обработке, так рассуждали некоторые исследователи.

Они нагревали металл и резали — его. Они призвали на помощь токи высокой частоты — те самые, которые нагревают металл лишь с поверхности, не трогая сердцевины.

Нагретый слой снимали резцом.

И действительно нагрев ломал упрямство металла. Резец входил в него, как в масло. Почти втрое меньше требовалось усилий, чтобы снимать стружку.

Все было бы хорошо, если бы не приходилось металл нагревать.

Не очень-то просто обращаться с горячей деталью. И нагрев для нее может даром не пройти. Того и гляди, что перешагнешь за опасную температуру — и все кончено. Тепло ведь, как мы знаем, перестраивает структуру металла. Наконец сам резец режет не холодный, а горячий металл, и от этого ему лучше не становится. Он быстрее нагреется и «сядет».

Тогда пошли по другому пути.

Чем быстрее резец режет металл, тем больше снимается стружки и больше выделяется тепла. Резание разогревает металл, да так сильно, что его не нужно еще подогревать. Прочность металла в том месте, где он режется резцом, уменьшается в несколько раз. Облегчается, ускоряется работа резца.

Понижая твердость металла, тепло помогает резанию и в то же время, понижая стойкость резца, вредит резанию. Тепло это приносит не только пользу, а и вред. Поэтому и приходится при скоростном резании применять стойкие, твердые резцы.

Электроискровая обработка.

При резании происходят очень сложные процессы. Изучением их занимались и занимаются советские ученые — профессора В. Д. Кузнецов, В. А. Кривоухов и многие другие.

За несколько лет до того, как скоростное резание металлов появилось в Соединенных Штатах Америки, у нас впервые было положено начало эпохе больших скоростей в металлообработке.

И то, что ученые предвидели, подтвердилось. Предел скорости резания можно отодвинуть, — говорили результаты опытов. Так, в лаборатории Томского политехнического института были поставлены опыты скоростного фрезерования стали. Фреза так быстро снимала стружку — скорость резания доходила иногда до 5 тысяч метров в минуту, — что металл плавился с поверхности. Велись опыты скоростного точения высокопрочной стали — закаленной и нержавеющей. Они доказали, что резать металл можно гораздо быстрее, чем утверждали старые учебники, старые теории, старые нормы.

Но это было не все. Из лабораторий и институтов нужно было открыть широкую дорогу скоростному резанию на заводы. Нужно было на практике решить задачу — резать металл с невиданной еще скоростью.

И здесь неоценима заслуга стахановцев-практиков, новаторов дела.

Движение скоростников во всех отраслях металлообрабатывающей промышленности открыло огромные резервы производства, — сотни миллионов рублей годовой экономии для нашего хозяйства, рост производительности труда в несколько раз. Подсчитано, что скоростное резание высвобождает почти треть металлообрабатывающих станков, а ведь их у нас в стране значительно больше миллиона!

Скорость резания стали 600–700, а теперь и 1 500—2 000, легких-сплавов до 4 000 метров в минуту не редкость на наших заводах.

Токарь-скоростник С. Бушуев, работающий на высоких скоростях: уже в счет 1972 года, режет сталь со скоростью. 2 650 метров в минуту.

На новых станках для скоростной обработки можно применять в обычных производственных условиях скорости свыше 1 000 метров в минуту. Лучшим из лучших, новаторам скоростного резания присвоено высокое звание лауреатов Сталинской премии.

К ним относятся слова товарища Сталина о том, что в нашей стране «…новые пути науки и техники прокладывают иногда необщеизвестные в науке люди, а совершенно неизвестные в научном мире люди, простые люди, практики, новаторы дела».

Борьба за скорость — борьба за технический прогресс. И то, что ее ведут наука и практика, ученые и рабочие, — яркий пример того как в нашей стране стираются существенные различия между умственным и физическим трудом. Это — зримая черта коммунизма. Большие знания, уменье накоплять факты, делать выводы из них присущи новаторам-стахановцам. А это качества ученого, человека умственного труда.

Рекорду ленинградского токаря лауреата Сталинской премии Генриха Борткевича предшествовала немалая работа, искания, опыты — путь настоящего исследователя.

Растут обороты, растет скорость резания — и новое, незнакомое раньше явление дает о себе знать.

В технике больших скоростей мы часто встречаемся с этим. То, что незаметно было на малых скоростях, заявляет о себе полным голосом с увеличением скорости: теплота, с которой раньше можно было не считаться; точность обработки и сборки, которая вполне устраивала нас; износ и трение, с которыми боролись испытанными способами.

И в борьбе за скорость резания пришлось столкнуться с новым врагом — с колебаниями.

Борткевич довел скорость до 150 метров в минуту, и станок задрожал, как автомобиль, попавший с асфальта на булыжник. Суппорт с резцедержателем — эта «рука», держащая резец, трясся так, что даже твердый сплав на резце ломался от частых ударов. Работать становилось невозможно.

Как справиться с такой тряской? Сначала надо найти причину. Причина скрывалась в патроне, в котором укрепляется деталь. Он был неуравновешен.

С ростом скорости даже ничтожные отклонения оси вращения от центра детали или лишние граммы металла, у которых нет пары, противовеса по другую сторону оси, могут вызвать серьезные неприятности. Появляются дополнительные центробежные силы, которые тем больше, чем больше скорость. Дополнительные силы — это увеличение нагрузки на опоры подшипника. Это — тряска, колебания. Граммы и миллиметры отклонений дадут в результате тысячи килограммов дополнительных нагрузок.

И тогда может разлететься на куски диск турбины, маховое колесо паровой машины, вал мотора. Их уравновешивают поэтому заранее.

Так и здесь: когда патрон уравновесили, тряска прекратилась, и скорость резания увеличилась на 20 процентов.

Но большего добиться не удавалось, хотя станок мог еще значительно прибавить обороты.

Присмотревшись к тому, что происходит, Борткевич заметил, что на этот раз мешает стружка. Из-за нее крошился резец, как будто он был не из твердого, а из очень хрупкого сплава.

Еще раньше опыты по скоростному резанию привели к выводу, что на больших скоростях надо отказаться от привычной формы резца. Врезаясь под острым углом в металл, резец скалывает стружку, которая давит, упирается в тело резца недалеко от режущей кромки. Это давление возрастает со скоростью резания, и в резце образуется углубление, лунка. Растет скорость — и ямка на резце неумолимо ползет к краю, пока не разрушит резец. Выход был в том, чтобы изменить форму резцов — резать не под острым, а под тупым углом, и этим самым отдалить вредную лунку.

Применив такой способ, Борткевич смог еще выше поднять скорость резания. Он ввел и другие технические новшества, смело искал — и нашел новые пути решения задачи. С неслыханной скоростью стал он резать металл.

Стружка накаляется докрасна. Но резание идет так быстро, что сама деталь остается холодной. Лишь тонкий поверхностный слой нагревается и становится мягким. Стойкий резец из твердого сплава легко снимает стружку.

Так добиваются победы в борьбе за покорение металла.

Теперь большинство станков переведено на скоростное резание. Наши заводы выпускают новые станки, которые позволяют обрабатывать металл со скоростью 1 000 и более метров в минуту — со скоростью курьерского поезда.

Не только на новых станках, предназначенных для скоростной обработки, но и на старых, можно добиться высоких скоростей резания. Так, например, съемная головка к токарному станку, сконструированная советскими инженерами, дает возможность довести обороты шпинделя до 2 000 в минуту. Увеличивается мощность станков, их быстроходность. Ведется борьба с тряской станка, его делают более прочным, «жестким».

Создаются новые формы резцов.

Станок и инструмент токаря-скоростника.

Резец «КБЕК», разработанный в Московском авиационном институте имени Серго Орджоникидзе профессором Кривоуховым, инженерами Бруштейном, Егоровым и Козловым, режет на больших скоростях самую прочную сталь: высоколегированную, закаленную, жаропрочную, нержавеющую. Из этих марок стали изготовляют части многих быстроходных машин.

Конструкция резца «КБЕК» такова, что даже при очень большом нагреве срезаемого слоя металла резец не перегревается и не выходит из строя. Получается ровная, очень чистая поверхность.

Стахановец-строгальщик Московского автозавода имени Сталина Ю. Никифоров сконструировал строгальный резец такой формы, что он легко и плавно входит в металл, снимая сразу столько стружки, сколько обычный резец за три прохода. В 10 раз быстрее обрабатывает он металл.

Совершенствуются способы заточки резцов.

Заточить резец из твердого сплава — дело не простое. Твердый сплав плохо отводит тепло, значит, при заточке может перегреться. И инженеры призывают на помощь электричество.

Электричество снимает слой металла с резца, не перегревая его.

Резец и точильный круг включают в электрическую цепь. Круг быстро вращается. Резец, прижимаясь к нему, замыкает цепь, и ток оплавляет поверхность резца так быстро, что тепло не проникает в глубь него. А диск разбрызгивает оплавленный металл и легко зачищает резец.

Током можно мгновенно осадить из раствора на поверхность резца тончайшую пленку и нагреть ее так сильно, что под ней металл оплавится. Быстро вращающийся диск снимет оплавленный металл.

Русский ученый, революционер А. М. Игнатьев изобрел самозатачивающийся инструмент. Он обратил внимание на природные резцы — зубы и когти некоторых животных. Это ведь настоящие самозатачивающиеся инструменты — они, истираясь, сохраняют свою форму и не притупляются. Так происходит потому, что зубы и когти состоят из слоев разной твердости.

Резец истирается неодинаково по всей кромке — местами сильнее, местами меньше, потому что, скалывая стружку, давит на нее с разной силой. Если материал резца однороден, он источится неравномерно. Ровная кромка превратится в зазубрины. Резец быстрее выйдет из строя.

Игнатьев предложил устроить резец «слоеным», чтобы он самозатачивался при работе, тем самым сохраняя свою форму. Там, где резцу приходится тяжелее, поставить и более твердый металл. Там, где легче, металл можно поставить помягче. Тогда истираться резец будет одинаково по всей кромке. Форма резца сохраняется дольше. Частые переточки не нужны.

Идея Игнатьева представляет большой интерес.

Ведется и борьба со стружкой, которая нередко мешает теперь рабочему.

Скорость велика, — и стружки срезается так много, что она, как лента серпантина, обвивает и изделие и станок. Несколько сот метров стружки в минуту сходит из-под резца. Ее надо удалить. Иначе резать будет трудно, а иногда и невозможно. Стружка вдобавок накалена, она может поранить рабочего. Резец снабжают стружколомателем, и он дробит стружку, не дает ей вырасти, тянуться длинной лентой.

Различные конструкции стружколомателей придумали советские-инженеры.

То, что резцу приходится на больших скоростях встречать металл под тупым углом, — вынужденная необходимость: больше надо тратить мощности на резание, хуже снимается стружка, сильнее трется резец своей поверхностью о деталь.

Пытаются сделать так, чтобы не вся режущая кромка встречала металл под тупым углом. Этот угол делают переменным. Тогда уменьшается затрата мощности, облегчается отделение стружки.

Совершенствование твердых сплавов даст возможность отказаться от тупого угла. Появляются резцы для больших скоростей, не требующие повышенной мощности, хорошо отделяющие стружку.

Резцы из керамики — нового замечательного инструментального материала — позволят добиться еще более высоких, чем сейчас, скоростей резания.

Неустанно работает техническая мысль инженеров, ученых, рабочих. Каждый день приносит нам вести о новых победах в борьбе за покорение металла, каждый день мы узнаем о росте армии скоростников. Бывшие рекорды становятся достоянием целых участков, цехов, заводов. На большие скорости переходит металлообработка в нашей стране. С особым энтузиазмом трудятся сейчас скоростники-новаторы, выполняя почетные заказы великих строек коммунизма. Вот одна из многих — маленькая, но говорящая о многом, газетная заметка:

«Когда завод получил заказ на изготовление насосов для „Куйбышевгидростроя“, новаторы Логачев и Цыбин пришли к выводу, что скорость вращения шпинделя можно довести до 1 200 в минуту, валы точить не за три-четыре прохода, а за один, увеличив при этом глубину резания. Стахановцы изготовили приспособление для охлаждения обрабатываемых деталей, применили резцы с новым углом заточки. Время, необходимое для изготовления каждого вала, сократилось более чем в 100 раз. Качество деталей стало только отличным».

Скоростное точение, фрезерование, шлифование, нарезание резьбы стали теперь благодаря творческой инициативе рабочих, труду инженеров и ученых привычным на наших заводах.

У твердых сплавов, которыми сейчас режут металл, есть один большой недостаток. Они действительно очень тверды, уступая лишь алмазу. Они стойки к нагреву, как жаростойкая сталь. Но они хрупки — чувствительны к толчкам, ударам.

Вспомните, как крошился резец при вибрации станка. Пластинка из твердого сплава, напаянная на резец, не выдерживает резких толчков.

Что же сказать о фрезе — инструменте из нескольких зубьев-резцов, которые при вращении фрезы с размаху врезаются в металл?

Каждый вход зуба фрезы в металл — это удар. Больше скорость резания — и чаще удары, сильнее каждый удар. Немудрено, что на больших скоростях фреза крошится, как сухарь, и не от нагрева, а от непрерывного града ударов.

Нагревается фреза очень мало. Каждый зуб, пока при поворотах фрезы дойдет до него очередь вгрызаться в металл, — отдыхает. Как ни мал его отдых, но зуб успевает остынуть. И вся фреза не нагревается так сильно, как резец при точении. Но из-за своей хрупкости фреза не выдерживает повышенной скорости резания.

Ученые стали исследовать, почему же ломается фреза.

Острый зуб фрезы, как клин, врезается в металл. На него действует большая нагрузка. Она старается растянуть зуб, разорвать его. А твердый сплав как раз плохо сопротивляется разрыву.

Вдобавок, как это бывает и у токарною резца, стружка давит на зуб вблизи режущей кромки.

Зубу мешает и нарост, который появляется при фрезеровании: мельчайшая металлическая пыль слипается от тепла и приваривается к зубу. Это — дополнительная нагрузка на фрезу. Когда «опухоль» вырастаем слишком большая, она отваливается, и зуб выкрашивается.

Изменить форму зуба фрезы так, чтобы нагрузка не растягивала, а сжимала зуб, — к такому выводу пришли ученые. Сжатие не страшно твердым сплавам. Они хорошо работают на сжатие. И тогда можно использовать еще более твердые, значит, хрупкие, но стойкие к износу, сплавы.

У фрезы новой формы, как и у резца для скоростной обработки, выемка, образующаяся от давления стружки, сдвигается дальше от режущей кромки. Меньше мешает фрезе нарост. Тогда можно быстрее фрезеровать. И чище: при больших скоростях резания тонкий слой металла нагревается, его легче снимать, стружка идет сплошной лентой, глаже получается поверхность.

Группа конструкторов Горьковского станкостроительного завода создала высокопроизводительные фрезерные станки, на которых можно фрезеровать со скоростью 600 метров в минуту. Применяя же фрезу с керамическими режущими пластинками, достигли скорости 1 000 метров в минуту.

Совершенствуя режущий инструмент, стахановцы-скоростники добиваются высокой производительности труда.

Скоростники — люди, обгоняющие время. Они выполняют за год десятки годовых норм. Лауреат Сталинской премии токарь Быков за первую послевоенную пятилетку изготовил столько деталей, сколько по нормам полагалось сделать за 25 лет.

«Наше время — время высоких скоростей на производстве, — говорит он. — Скоростное резание металла становится все более массовым явлением. Те высокие скорости, на которых еще несколько лет назад работали отдельные стахановцы, теперь успешно осваиваются молодежью, недавно пришедшей из ремесленных училищ».

И Быков обещает добиться сверхскоростного резания металла: обтачивать стальные детали со скоростью в 3 000—3 500 метров в минуту.

Высокоскоростная техника требует и высокой культуры производства.

«Я придаю большое значение оборудованию станка полным набором рабочих и режущих инструментов, — говорит Павел Быков. — Тщательно наблюдаю, чтобы в инструментальном шкафчике они были расположены правильно и аккуратно. Тогда привычным движением, не глядя, я могу взять любой, нужный мне инструмент.

Станок свой необходимо хорошо изучить. Я сам его регулирую. Никакой слесарь не сумеет этого сделать лучше самого токаря.

Нечего и говорить о том, что я особенно тщательно смазываю и убираю станок. На загрязненном станке трудно получить хорошую точность. За дружбу станок платит мне безукоризненной работой…

Суть, разумеется, не только в резцах. Даже самый совершенный резец еще не решает задачи овладения скоростным резанием.

Если у рабочего низка квалификация, если станок у него содержится небрежно, он все равно не сможет работать на высоких скоростях.

Хороший токарь должен не только обладать высоким мастерством, но и быть одновременно технологом, умело сокращающим производственные процессы, сознающим общегосударственный масштаб порученного ему дела».

Скоростное резание ставит новые задачи перед техникой металлообработки.

Быстрее обрабатывается металл, но если не сократить время, идущее на то, чтобы устанавливать и снимать детали, контролировать их размеры, если не уменьшить это вспомогательное время, выигрыш от повышения скорости может и пропасть. Но выход есть. Нужно изучать и широко применять стахановские приемы работы. Метод инженера Ковалева указывает путь и здесь.

Нужно не только повышать скорость, но и механизировать ручной труд — установку и съем деталей, контроль размеров при обработке, шире использовать автоматику. Опыт передовых заводов страны показывает, что резервы сокращения вспомогательного времени, если их умело использовать, обеспечивают вместе с высокими скоростями значительный рост производительности труда.

Стахановцы — люди, дающие, как сказал товарищ Сталин, «образцы точности и аккуратности в работе, умеющие ценить фактор времени в работе и научившиеся считать время не только минутами, но и секундами».

Они ведут борьбу за экономию времени. Новые приспособления, правильный выбор режимов резания, правильная организация рабочего места дают возможность экономить каждую секунду.

Посмотрим теперь подальше в будущее.

Современная высокоскоростная техника требует высокопрочных сплавов.

Член-корреспондент Академии наук СССР И. А. Одинг подчеркивает, что пределы прочности металлов, которыми пользуется человек, в тысячу, в несколько тысяч раз меньше, чем те, которые определяются при расчете сил сцепления молекул и атомов между собой. Есть еще огромные прочностные резервы! Значит будут и еще более прочные сплавы.

Но более прочные сплавы, в свою очередь, потребуют и новых, еще более твердых сплавов для своей обработки.

Выдающееся открытие, сделанное в последние годы советскими учеными, прокладывает новые пути в металлообработке.

Уже сейчас оно позволяет очень просто и быстро обрабатывать самые прочные сплавы. Даже твердые сплавы — соперники алмаза — можно так же легко и быстро обрабатывать, как и любой другой металл.

Уже сейчас оно позволяет покрыть резцы слоем твердого сплава, что нельзя сделать никакими другими способами. Обычно к резцу приваривают пластинку твердого сплава. Но нанести слой металла на металл так, чтобы он связался с ним в одно целое, может лишь электролиз. Когда же речь идет не об одном металле, а о соединении нескольких металлов — сплаве, — электролиз беспомощен.

Новый способ обработки дает возможность легко и быстро затачивать резцы из твердого сплава, помогает легко и просто получать необходимое качество поверхности — то, которое нужно для данной детали, для данной машины, для данных условий ее работы. Шлифовка, полировка, притирка становятся гораздо более простыми, чем раньше, операциями.

И не только эти, но и все другие операции металлообработки: резание, сверление, строгание, нарезание резьбы.

Решает оно и другую задачу, о которой мы говорили в начале этой главы, задачу борьбы с износом, задачу упрочения поверхности. Обработанная новым способом поверхность становится гораздо более прочной.

В чем же состоит это открытие? Что это за чудесный инструмент, который может легко и быстро обрабатывать любой металл, любой сплав, с любой заданной точностью, да при этом не портя его как резец?

Этот инструмент — электрическая искра.

Это открытие — электроискровая обработка металла, сделанное лауреатами Сталинской премии Б. Р. и Н. И. Лазаренко.

Одна простая истина лежит в основе нового, революционного способа металлообработки: любой металл или сплав, какой бы твердый или мягкий, жаростойкий или легкоплавкий он ни был, можно обрабатывать новым «инструментом» — электрической искрой.

Образцы изделий, получаемых прецизионным литьем. Сверху вниз: лопатка газовой турбины, коническая шестерня, деталь инструмента, мушка прицела.

Одно простое, но величайшей важности следствие, вытекающее отсюда: электричество, которое до сих пор лишь двигало станки и инструменты, может само обрабатывать металл.

В электрическую цепь тока высокой частоты включены два электрода. Одним из них служит обрабатываемая деталь, другим — металлический диск, тонкая иголка или «инструмент» другой формы. Подающий механизм подводит его к детали.

Цепь разорвана. Маленький, но все же ощутимый воздушный зазор отделяет один электрод от другого. Этот зазор становится еще меньше, пока, наконец, только несколько малых долей миллиметра остается до полного сближения электродов. И в какое-то мгновение лавина электронов переносится с электрода-инструмента на электрод-деталь.

Эта лавина электронов, или иначе искра, искровой разряд, выбивает расплавленные ею частицы металла с поверхности детали, снимает тонкий его слой. Частицы уносятся струей жидкости и не мешают обработке.

Регулируя силу тока, изменяют и толщину снимаемого слоя. Так постепенно можно сначала грубо обработать деталь, а затем, снимая все более тонкие слои, отшлифовать и отполировать ее.

Отполированная искрой деталь не будет иметь даже самых мельчайших трещинок, которые неизбежно оставляет резец, фреза, шлифовальный круг, — этих очагов возможных неприятностей для детали, когда она попадает в работу. В этом причина упрочения поверхности при электроискровой обработке.

Так, пройдя диском или другим «инструментом» над поверхностью детали, можно обработать ее и притом вдвое-втрое быстрее, чем при механической обработке. Не нужен громоздкий станок, не нужны резец, фреза, сверло.

Новый станок, быть может, придет на смену старому. Электромашиной мы называли соединение мотора и инструмента. Еще нет подобного короткого названия этому станку — станку для искровой обработки: привычным именем «инструмент» нельзя назвать непривычное — электрическую искру.

Электрическая искра режет, строгает, шлифует, полирует металл. Она может сделать невозможное: вырезать отверстие в металле любой формы — трудная, а подчас и невыполнимая задача для механической обработки. Она может, если поменять местами электроды, не вырывать из детали металл, а наносить его: твердый сплав — на резец, металлическое покрытие — на защищаемую от износа или коррозии деталь.

Дефектоскопы. Сверху вниз: ультразвуковой, рентгеновский, магнитный.

В электроискровой обработке мы имеем дело с новым, принципиально новым инструментом — электрическим током. Поэтому, и с новыми, качественно новыми станками, методами, способами покорения металла.

Техническая мысль находит и другие способы получения деталей быстроходных машин. Она использует опыт и таких отраслей промышленности, которые к высоким скоростям имеют довольно отдаленное отношение.

Что общего, скажем, между газовой турбиной и ювелирными изделиями? Конечно, ничего.

Но опыт «сверхлегкой» ювелирной промышленности натолкнул инженеров на полезные мысли. Лопатку газовой турбины сложной формы бывает трудно обработать на станке. Изготовить же ее нужно исключительно точно. И здесь пригодился способ, которым пользовались ювелиры, — способ литья высокой точности, или прецизионного литья.

Жаропрочный металл, идущий для лопаток газовых турбин, плавят в электрической печи. Печь выложена огнеупорным материалом. Высокочастотный ток нагревает трубчатую спираль, изнутри охлаждаемую водой. Расплавленный металл должен быть чистым, и его предохраняет от окисления защитная газовая атмосфера: в печь подают инертный газ, который не соединяется с металлом.

Модель лопатки заливают легкоплавким сплавом, изготовляя таким путем форму для будущей отливки. Форму эту делают разъемной — из двух половин. Разняв ее и вынув модель, заливают в форму под давлением воск. Он заполняет все углубления. Снова вынимают модель — уже восковую, заливают огнеупорной формовочной массой и просушивают ее.

Остается теперь залить металл — и воск вытечет наружу, чтобы уступить место жаропрочному сплаву. Когда сплав застывает, отливку очищают от формовочной массы, и, после тщательного контроля ее качества, лопатка готова. Бывает, что после этого не нужна больше никакая обработка — так точно изготовлена лопатка.

Точное литье нашло сейчас широкое применение в технике.

Борьба за скорость — это борьба за точность, за микроны и граммы.

Микронами измеряется зазор в подшипнике, куда подается масло. Стоит отклониться на несколько микрон, и правильный ход смазки нарушается: в этом месте неизбежен перегрев — злейший враг подшипника. Точность здесь необходима.

Подшипник и лопатка турбины, шлифовальный шпиндель и ротор воздушной турбинки, все части быстроходных машин должны быть изготовлены с той точностью, какой требуют условия их работы.

Для этого необходим контроль.

Современная техника располагает целым арсеналом методов и аппаратов, позволяющих выпускать детали заданной точности и заданного качества — быстро и надежно.

Электроавтоматы-контролеры, созданные советскими инженерами, не пропускают ни одной детали, если ее размеры отклоняются больше, чем это допустимо. Они «ощупывают» деталь электрическими «щупальцами» — контактами, и если деталь изготовлена неточно, подают ее в предназначенное для брака место. Контролер-автомат работает быстро: за час он проверяет несколько тысяч деталей.

Существуют и автоматы, которые контролируют не готовую деталь, а весь ход ее изготовления. Они предупреждают появление брака заранее. Автомат следит за режущим инструментом, «проверяя» его работу и даже управляя им: регулирует скорость и выключает станок, когда обработка закончена. Таким путем можно, например, изготовить с требуемой точностью кольцо шарикоподшипника, не допуская брака.

И вот деталь изготовлена. Изготовлена точно. Но чтобы быть уверенным за нее, нужно еще заглянуть внутрь металла, посмотреть — нет ли там случайно уцелевших трещинок, посторонних примесей и прочих вредных очагов, которые могут погубить машину. Конечно, качество металла проверялось и до этого. Однако металл проходил через массу превращений: его нагревали, охлаждали, резали, шлифовали, обдували дробью, — чего только не приходилось ему перенести! Могла затаиться где-нибудь крохотная язвочка. Ее надо обнаружить. На помощь приходят дефектоскопы. Невидимый свет и неслышимые звуки стали охотниками за дефектами.

Невидимые лучи — ультрафиолетовые, рентгеновские, гамма-лучи, испускаемые радиоактивными веществами, — находят притаившиеся дефекты в металле. Испытуемую деталь погружают в ванну с раствором флюоресцирующего вещества: если на поверхности есть трещины, то это вещество останется в них. При облучении ультрафиолетом оно будет светиться и выдаст тайну местонахождения трещин.

Неслышимые звуки — ультразвуки — проникают внутрь детали и определяют, какой и где притаился в ней дефект.

Своеобразный «локатор» посылает звуковые волны высокой частоты, которые проникают внутрь детали и, отражаясь, дают изображение на экране «локатора». Если на пути волны встретится трещина или другой дефект, изображение на экране немедленно сообщит об этом, изменив свою форму.

Можно было бы рассказать еще о многих подобных методах.

Приборы, созданные советскими учеными и инженерами, помогают изготовлять детали машин точно и надежно. И этот вклад в нашу технику — тоже вклад в борьбу за скорость, как и все, о чем мы говорили здесь, все, из чего складывается покорение металла.

ВРАГИ СКОРОСТНЫХ МАШИН

Множество самых разнообразных машин создано человеком.

Но какими бы разными они ни были, почти все они имеют одну общую, небольшую по сравнению с самой машиной деталь.

«Мал золотник, да дорог», — говорит пословица. Можно смело сказать, что без этой детали не было бы современной техники.

Без нее не было бы двигателей и, значит, самолетов и автомашин, судов и паровозов, тракторов и танков. Не было бы станков. Без нее не мог бы существовать мир машин.

Ведь почти в каждой машине есть вращающиеся части, есть вращение, быстрое или медленное.

В часовых механизмах встречается скорость вращения, равная точно одному обороту в год. А есть электромотор на 120 000 оборотов в минуту. Части некоторых станков должны вращаться медленно, как будто нехотя. И есть станки для сверления малых отверстий, где патрон совершает в минуту 100 000 оборотов.

Там, где вращение, там должна быть и деталь, о которой мы говорим, — подшипник.

Подшипник позволяет нам бороться с одним из самых страшных врагов машины — трением.

Трение — явление известное, все его знают, все к нему привыкли и не замечают. Поэтому нередко, чтобы показать, что оно для нас значит, рисуют воображаемый мир без трения. Это поистине был бы страшный мир, где ветер и волны, раз появившись, никогда не утихнут, где нельзя ходить и ездить, и даже носить одежду нельзя.

Что же такое трение? Все ли ясно здесь?

До сих пор еще нет полной и ясной картины. Многого не удалось объяснить. Но многое уже изучено, объяснено, и наши ученые стремятся разгадать тайны трения, чтобы им управлять — пользоваться трением, когда оно нужно, или бороться с ним, когда оно мешает.

Ведь трение не только враг, оно и друг. Без него, например, не было бы ременных передач и не было бы тормозов.

И все же трение в машинах чаще всего враг. За его помощь, когда она нужна нам, приходится платить — и довольно дорого.

Так получается потому, что трение мешает движению и вызывает износ машин.

Трение — неизбежный спутник движения. Едва только начинается движение, появляется и трение.

Как бы мы ни старались сделать поверхность металла гладкой, на ней все равно останутся шероховатости, невидимые простым глазом. Но их легко увидеть глазом вооруженным.

В журналах нередко помещают фотографии-загадки. На одном из таких снимков виден как будто край обломанной пластинки, с зазубринами и неровностями. Пожалуй, можно подумать, что это кусочек старой пилы, источенной, изъеденной ржавчиной.

На самом же деле это гладкая, тщательно отполированная поверхность, снятая при сильном увеличении.

Даже самая гладкая, зеркальная поверхность металла, которую мы сглаживали с величайшей тщательностью, — шлифовали, полировали, притирали, — будет покрыта «рытвинами», «ухабами». Они очень малы эти «гребешки». Их высота может доходить всего лишь до 0,02—0,03 микрона, то-есть 2–3 стотысячных долей миллиметра.

И все же они есть.

При движении одной поверхности по другой шероховатости цепляются друг за друга, мешают двигаться. Зазубринки частично обламываются, и происходит разрушение трущихся поверхностей — возникает трение.

На то, чтобы его преодолеть, тратится энергия.

Это потерянная для нас энергия — она переходит в тепло и расходуется на износ. Вот почему мы и стремимся уменьшить трение, которое разрушает наши машины.

Но не только шероховатость поверхностей — причина трения.

Казалось бы, чем лучше обработана поверхность, тем меньше должно быть и трение. Это и в самом деле бывает так. Но — до известного предела.

Между двумя очень гладкими поверхностями, где трения почти не должно быть, оно, наоборот, получается колоссальным. Гладкие полированные пластинки прилипают друг к другу. Иногда удается даже сварить два гладких металлических брусочка под прессом, не плавя металл.

Значит, дело не только в микроскопических зазубринках поверхности, не только, как говорят, в ее микрогеометрии. Нужно идти глубже, внутрь металла, чтобы объяснить механизм простого лишь на первый взгляд явления — трения.

Там, где поверхности соприкасаются друг с другом, появляются силы взаимодействия, сцепления молекул.

Чем глаже поверхность, тем плотнее они сомкнутся, тем сильнее эти молекулярные силы. Выходит, чересчур большая гладкость не уменьшает, а увеличивает трение.

Трение: (1) сухое и (2) жидкостное (увеличение).

Однако, как не бывает идеально гладкой, так и не бывает и идеально чистой поверхности. Поверхностные молекулы имеют соседей не со всех сторон и поэтому, как мы уже знаем, могут притягивать молекулы из окружающей среды. Поверхность служит своеобразной ловушкой для молекул газов, паров, жидкостей. Поверхностный слой состоит из разрушенных обработкой и трением кристаллов металла, обладающих повышенной активностью. Он легко окисляется — даже нержавеющая сталь и золото могут покрываться пленкой окислов, когда поверхность разрушается трением. И продукты износа — металлический порошок — это не чистый металл, а крупинки его, покрытые «скорлупой» окисей.

Всегда металл покрыт тончайшей пленкой окисей и захваченных молекул. Выходит, сухого трения, трения металла о металл в чистом виде не бывает.

Трение, когда одна поверхность движется, скользит по другой, названо трением скольжения. Это самый большой враг машин, быстро разрушающий металл. Чтобы побороть его, нужно тратить много энергии.

Этому врагу ученые и инженеры объявили войну.

Чтобы трущиеся поверхности не истирались, их нужно разъединить, ввести посредник, который уменьшил бы трение. Такой посредник — смазка.

Масло прилипает к поверхностям, не дает им касаться друг друга, и, вместо «сухого» трения металла о металл, возникает трение «жидкостное» между отдельными слоями смазки. А оно во много раз меньше.

Русский ученый почетный академик Н. П. Петров, разработавший основы теории жидкостной смазки, подчеркивал, что «если жидкий слой, смазывающий два твердых тела, вполне отделяет их друг от друга, то непосредственного трения твердых тел уже очевидно не может быть».

На вал надета втулка. Она неподвижна, на нее опирается вал. В маленький зазор между валом и втулкой непрерывно поступает смазка. Это подшипник скольжения, где трение уменьшается смазкой, которая подается через смазочное отверстие втулки и заполняет зазор. Под действием переменных нагрузок вращающийся вал колеблется, а потому расстояние между втулкой и валом получается переменной величины.

Почему масло обладает удивительной способностью — уменьшать трение?

Даже очень тонкая масляная пленка разделяет трущиеся поверхности и выдерживает нагрузку, которая к ним приложена.

Действие «снегового» клина.

Сани легко скользят по снегу. Их полозья выдерживают вес саней и всего, что в них находится. Но видано ли, чтобы сани ехали по снегу задом наперед? Нет, так не бывает. Под передним загнутым краем полоза образуется клиновой зазор, куда подминается снег. Снег уплотняется, и «снеговой» клин не дает саням проваливаться, помогает им ехать.

А теперь вернемся к подшипнику скольжения. В нем тоже есть клиновой зазор — между валом и втулкой. Туда тоже — только уже не подминается, а нагнетается масло. Вязкое, прилипающее к металлу масло трудно сжимаемо. Попав в клиновой зазор, оно приподнимает втулку, которая и всплывает в масле. Масляная пленка разделит трущиеся поверхности, не даст им соприкасаться, возьмет на себя нагрузку, приобретет, как говорят, «несущую способность». Это приводит к уменьшению трения.

Но здесь не все обстоит просто. Даже тончайший слой смазки, толщиной всего в несколько молекул, действует как клин, раздвигая трущиеся поверхности. Трение уменьшается. Однако в то же время молекулы смазки ухитряются попадать довольно глубоко внутрь поверхностного слоя, в сверхмикроскопические трещинки. Тем самым разрушается, портится поверхность, увеличивается износ.

При трении молекулы металлов, оказывается, путешествуют — переносятся с одной трущейся поверхности на другую, внедряются в нее.

Так можно было заметить, что внутрь стального вала попадают молекулы бронзы, точнее, тех элементов, из которых бронза состоит. Они пробирались туда даже через слой масла.

Подшипник скольжения.

Стальная шейка вала при работе подшипника нагревается неравномерно — местами сильнее, местами слабее, почему и говорят о «местном» перегреве. И когда масло попадает в перегретую зону, оно разлагается, выделяя углерод. На маленьком участке поверхность дополнительно науглероживается. Но затем сильно нагретая крохотная стальная площадочка быстро охлаждается: перегрев возникает и исчезает, появляясь в разных местах. Науглероженная сталь, таким образом, подвергается закалке, твердость маленького участочка шейки повышается.

Тут же рядом может происходить обратное явление: если нагретая стальная поверхность охлаждается медленнее, — а так тоже бывает, — тогда твердость стали понижается.

Это приводит к тому, что появляются места, резко отличные по свойством друг от друга. Поверхностный слой коробится, кусочки его выламываются. Конечно, перед этими словами надо поставить еще «микро» — микрокоробление, микрокусочки, ибо речь идет о крошечных участках металла.

Кроме того, стальная поверхность шейки подвергается нападению кислорода, который врывается в масляный слой подшипника и окисляет ее. На нее действуют и различные химические соединения, имеющиеся в масле, причем по-разному — в зависимости от условий работы подшипника. Выходит, стальная шейка уже становится не такой, что была раньше. На ней — и пленки окислов, и различные химические соединения. Кусочки их отламываются, затрудняя скольжение. Может даже случиться «заедание» трущихся поверхностей, с которыми происходят такие превращения.

Все это очень осложняет картину трения, затрудняет ее объяснение.

Смазка помогает бороться с трением, заменяя сухое трение жидкостным, уменьшая потери энергии.

Действие смазки в подшипнике скольжения.

Но есть и другой путь борьбы. Избавиться от трения скольжения и заменить его другим, во много раз меньшим — трением качения.

На вал плотно надето кольцо. Вместе с валом оно вращается. Другое кольцо, побольше диаметром, неподвижно. Между кольцами по канавкам катятся шарики или ролика. Вместо скольжения вала во втулке — качение шариков по канавкам. Это — подшипник качения. В нем скольжение заменено качением. И трение поэтому уменьшается.

Для разных машин разные бывают и подшипники. Есть шарикоподшипники весом в тонну и весом в доли грамма. Через внутреннее кольцо подшипника-гиганта проедет малолитражный автомобиль, а крошка-подшипник для приборов размером меньше блохи.

Есть подшипники для больших машин, выдерживающие большие нагрузки — в сотни тонн. Есть подшипники, которые переносят вибрации вала или сильные ударные нагрузки.

Подшипник качения (шариковый).

Изготовление подшипниковых шариков или роликов требует большой точности. Они должны быть абсолютно правильной формы и притом совершенно одинаковыми. Иначе подшипники не будут хорошо работать.

Но сделать идеально точный шарик очень трудно, почти невозможно. Еще труднее все шарики изготовить совершенно одинакового размера. Машины, которые их делают, — прессы, станки — не могут решить такую задачу. Неизбежны отклонения, хотя и очень малые.

Надо добиваться, чтобы форма шарика отклонялась от идеальной лишь на очень малую, строго определенную величину. Надо сделать и так, чтобы один шарик отличался от другого тоже не больше, чем можно допустить для хорошей работы подшипника.

Какой же может быть эта величина, этот допуск? Десятитысячные доли миллиметра. Такова здесь мера точности.

Растут обороты, больше становится центробежная сила — растет и нагрузка. Поэтому при большой скорости и самый маленький бугорок, малейшая неровность может стать причиной аварии.

При небольших скоростях подшипник только тогда отказывался служить, когда металл уставал, на что требовалось время. Прежней точности было достаточно раньше. Ее недостаточно теперь.

Технологи смогли обеспечить повышенную точность. Они изготовили отличный подшипник.

Установили его и включили машину. 1 000… 2 000… 5 000 оборотов в минуту… машина выходит из строя. Запах пригоревшего масла показывает, в чем дело. Перегрелся подшипник!

Нагрев при больших скоростях бывает так велик, что его не выдерживают и твердые, закаленные шарики. На их зеркально-гладкой поверхности, как и на кольцах — синеватые цвета побежалости. Твердый металл перестает быть твердым.

Что же произошло?

Раньше считали, что сила трения не зависит от числа оборотов.

Исследования показали, что это не так. Лишь при небольшой скорости трение остается примерно постоянным. Затем оно начинает расти— и тем быстрее, чем больше обороты.

Но чем сильнее трение, тем больше выделяется тепла. Нагрев со скоростью растет, а охлаждение ухудшается.

Шарики, катясь по канавке, касаются ее лишь в точке, вернее в крохотной площадке, да и то на очень короткое время. Коснулась площадочка канавки, и до следующего прикосновения она «отдыхает», охлаждается. Тепло успевает рассеяться, площадка — остыть. В конце концов даже такой переменный нагрев приводит к тому, что шарики могут треснуть. Впрочем, при малых и средних скоростях это случается не скоро.

Скорости возросли, резко увеличился нагрев, перерывы в нагреве настолько малы, что шарик не успевает охлаждаться. Все больше и больше накапливается тепла, и твердый металла «размягчается», отказывается нормально работать.

Чтобы усилить отвод тепла от подшипника, смазку подают к нему под давлением, стараются прогнать через него больше смазки, уносящей тепло. В газотурбинных авиационных двигателях, например, где скорости вращения доходят до 15–18 тысяч оборотов в минуту, масло прогоняется через подшипники под давлением до 7–8 атмосфер.

Вообще со смазкой пришлось повозиться инженерам немало. Так, однажды изготовили шпиндель, все учли и проверили, еще раз проверили и запустили станок. Сначала все шло хорошо — обороты растут, смазка происходит нормально.

Прибавили обороты — смазка ухудшилась, станок едва не вышел совсем из строя. И так каждый раз: еще не достигли и половины нужных оборотов, а дальше идти нельзя.

Решили, что смазка, видимо, теряет вязкость, и масляная пленка, эта защита от «сухого» трения, не выдерживает, рвется. Взяли смазку повязче — обороты прибавились.

Все же долгой бесперебойной работы добиться не могли. Смазка сильно нагревалась. Позаботились об искусственном охлаждении подшипника.

Задумались над тем, как подавать смазку. Оказалось, что лучше ее подавать каплями. Всего одна-две капли в минуту — и быстроходный шпиндель работает нормально.

Устроили специальный разбрызгиватель, чтобы подавать масло мелко распыленным. Кроме того, на помощь призвали сам подшипник. Вращаясь, он засасывает масло, а воздух, вихрями кружась вокруг, выбрасывает смазку из подшипника. Подшипник сам перекачивает масло из одного маленького бачка в другой. Остается соединить их трубкой — и маслосистема готова.

Тем не менее подшипник не гарантирован от неприятностей, если обороты очень велики. И инженеры ищут способы улучшить его конструкцию.

Слабое место шарикоподшипника — сепаратор. Это тонкое кольцо с гнездами для шариков, которые не дают им «рассыпаться» как попало между верхним и нижним кольцами подшипника.

Разрез мощной советской паровой турбины высокого давления.

Шарики истирают гнезда сепаратора — и в конце концов он разрушается. Неизбежна авария. Конечно, в этом виноват не один сепаратор: тут и нагрев, и порча трущихся поверхностей, которые начинают «шелушиться». Но все же главное зло в сепараторе, и на него пришлось обратить особое внимание.

Подобрали материал, на который можно положиться. Часто применяют теперь пластмассу — текстолит — и легкие сплавы. Укрепляя слабое место подшипника, отказались от штамповки и от клепки — начали сепаратор делать цельным, гнезда сверлить и отделывать с предельной тщательностью.

С другой стороны, попробовали подшипник еще упростить.

В некоторых образцах избавились от сепаратора. Попытались отказаться от внутреннего кольца. Вместо него на валу сделали желобки, в которых и катятся шарики. Эти подшипники применяются в шпинделях, где скорость вращения доходит до сотни тысяч оборотов в минуту.

Таким путем приспосабливали подшипники качения для работы при больших скоростях.

И в простых и в сложных машинах можно встретить другой подшипник — подшипник скольжения, который должен работать при малых и при больших нагрузках, при низких и высоких скоростях.

Нагрев — враг и этого подшипника.

Высокоскоростные шарикоподшипники.

Исчерпаны ли все средства борьбы с врагом подшипника — перегревом? Нет. К такому выводу пришел советский ученый профессор А. К. Дьячков. Он нашел новый путь для того, чтобы продлить жизнь подшипника скольжения, отодвинуть предел скорости, когда нагрев не позволяет подшипнику работать.

Нам нетрудно понять, что это значит для техники больших скоростей.

Во многих машинах нагрев получается гораздо более сильным, чем может выдержать шарикоподшипник. Не только потому, что растут обороты, нагрузки, растет трение, нагревается вязкая смазка. Многие скоростные машины работают при высоких температурах.

Например, подшипники газовых турбин нагреваются почти до 200 с лишним градусов. Вот почему смазку к ним подают под сравнительно большим давлением. Но даже и этого оказывается мало, и подшипники еще дополнительно охлаждают воздухом.

И не в одних только турбинах тяжело приходится работать подшипнику. Во всех тепловых двигателях, — а их мы найдем всюду, — есть нагрев. Моторы автомобилей, тракторов, танков, — всех машин, где тепло служит человеку, — нагреваются при работе. А в связи с ростом скорости нагрев становится грозным врагом, не только тепловых двигателей, но и всех быстроходных машин, где служат подшипники скольжения.

Как можно увеличить отвод тепла, избежать опасного перегрева? Только ли тем, что повышать давление масла?

После нескольких лет упорной работы нашел ответ на этот вопрос А. К. Дьячков.

Нужно заставить масло само бороться с нагревом: не только смазывать, но и охлаждать подшипник. На первый взгляд — парадокс: масло, которое, нагреваясь, разжижается и теряет несущую способность, должно продлить жизнь подшипника!

Но такова диалектика развития техники. Врага машины при известных условиях можно сделать другом, помощником.

Заглянем внутрь подшипника. Мы говорили о том, что местная толщина масляного слоя между шипом и подшипником — величина переменная. Против отверстия, откуда подается смазка, может оказаться узкое место, где масляный слой всего меньше. Тогда масло, входя в подшипник, неизбежно сначала должно пройти через это самое узкое, самое тесное место. Только потом оно попадает в более широкое «русло» — расширяющееся расстояние между трущимися поверхностями.

Дьячков обратил внимание на то, что подшипник не нагревается всюду одинаково. Возникают «горячие зоны», где происходит перегрев. А здесь-то, как мы знаем, и таится опасность. Падает прочность и стойкость против коррозии подшипникового сплава.

Сколько тепла от нагретого подшипника может масло забрать и унести с собой? Очевидно, тем больше, чем больше пройдет его через подшипник за одно и то же время. Увеличить же подачу масла мешает «ловушка», узкое место у смазочного отверстия. Увеличивая давление, мы помогаем маслу быстрее пройти через это узкое место.

Больше масла пройдет через подшипник, значит, больше оно унесет с собой тепла.

Но можно и избежать «ловушки», сделав так, чтобы масло не попадало сразу в самую узкую часть зазора. Для этого место смазочного отверстия нужно выбрать там, где толщина зазора самая большая. Масло, не задерживаясь, быстрее будет проходить через зазор, а это позволит отводить больше тепла.

Однако нельзя, введя масло в подшипник, хотя бы и наилучшим образом, на этом, кончить и предоставить его превратностям судьбы.

Узкие места еще могут встретиться ему на пути от смазочного отверстия до выхода из подшипника. Причина этого в самой работе машины. Трудно даже перечислить все, что приходится переносить ее частям.

Они подвергаются действию нагрузок и нагрева, которые к тому же не бывают все время постоянны и одинаковы в разных местах. «Сложное напряженное состояние», — так кратко говорят об этом ученые-прочнисты.

Но если трудно все это назвать, то легко указать, к чему оно приводит. К изменению формы деталей: прямая деталь может изогнуться, изогнутая — выпрямиться, круглое отверстие — превратиться в эллиптическое. Прямой вал местами «выпучивается» вверх, местами — вниз.

Конечно, такие изгибы, впадины, выпучивания незаметны для глаза. Лишь чувствительные приборы замечают эти изменения на сотые доли миллиметра, всего на десятки микрон.

Но для подшипника микрон вещь немалая. Точность изготовления его — 0,2 микрона. Лишь на две десятых микрона можно допустить отклонение от правильной формы. А для больших скоростей нужна еще большая точность. Незаметные, неопасные раньше неровности, которые и увидеть-то можно только в микроскоп, весьма ощутительно дают о себе знать плохой работой, а возможно и аварией подшипника.

Здесь же речь идет о десятках микрон. Изогнется вал в подшипнике— и толщина смазочного слоя может уменьшиться. Появляется «узкое место». Масло перестает течь равномерно, скопляется там, а с ним скопляется и тепло. На больших оборотах, при высоких нагрузках возникает перегрев, возникает опасность аварии.

Такие результаты дали наблюдения Дьячкова. Он определил, как именно меняется форма деталей подшипника в работе, насколько велики ее изменения.

Как же бороться с этой опасностью? Как устранить неизбежные помехи правильному течению масла, быстрому отводу тепла?

«Клин клином вышибают», — говорит пословица. Мы вспомнили ее, когда говорили о разгружающих надрезах. И здесь похожий прием.

Форма исказится, «испортится» в одном месте, у одной детали. Этого избежать нельзя. Но можно исказить ее, «испортить» намеренно в другом месте, у другой детали, так что одно искажение компенсирует другое. Одна деталь — это вал. Он при работе изогнется. Другая деталь — это вкладыш подшипника. В нем нужно заблаговременно сделать выемку такой формы, чтобы толщина масляного слоя между шипом и подшипником не уменьшилась, когда изгиб вала появится.

Предусмотрев изменения формы вала, сделать отверстие вкладыша не круглым, а другим, так, чтобы ответить на все изгибы, впадины, выпуклости. Тогда они будут не страшны. Подшипник заранее подготовлен к ним и сохранит главное — возможность равномерного течения масла, без узких мест, где таится опасность перегрева и аварии.

Созданная Дьячковым теория позволила заранее рассчитывать, какой формы нужно сделать подшипник, чтобы он не боялся масляных «пробок», чтобы масло текло в нем правильно и хорошо отводило тепло.

Это дает конструктору возможность удлинить жизнь подшипника, жизнь машины, увеличить ее быстроходность.

Кажется, все! Но есть еще одна трудность. Она таится в самой смазке.

Здесь наблюдаем случай, который в технике нередок. Мы с ним уже встречались, когда говорили о материалах для быстроходных машин. Это — противоречие одного требования другому. Прочность и легкость — требования противоречивые. Инженерам приходится их мирить друг с другом.

Пришлось и Дьячкову мирить два противоречивых требования к материалу-смазке.

Лучше было бы иметь вязкость смазки побольше, тогда и нагрузку подшипник выдержит большую, — так говорит одно требование.

Лучше было бы иметь вязкость поменьше, тогда маслу легче течь, легче «расклинивать» трущиеся поверхности, — говорит другое требование.

Вязкое масло лучше, но оно легче застревает в подшипнике. С маловязкой жидкой смазкой этого не случится, но тогда подшипник будет «слабосильным». Одно хорошо, другое плохо. Что же предпочесть?

Компромисс. Дьячков разработал способ так выбирать вязкость смазки, чтобы подшипник выдерживал нужные нагрузки и масло в нем не застревало по пути.

Вязкость масла нужно выбрать поменьше, но для каждой машины, для каждого подшипника наилучшую — не слишком большую, но и не слишком малую.

Что ж тут мудреного? Все и так ясно, — можно сказать об этом. Но то, что кажется сейчас простым и ясным, — результат упорною труда, расчетов, опытов.

Раньше конструкторы шли вслепую. «Исправив» подшипник, изменив его размеры, место подвода смазки или вязкость ее, они «вдруг» получали неожиданно хорошие результаты — долговечность подшипника увеличивалась.

Теперь теория, строгий расчет пришли им на помощь.

Так советский ученый решил труднейшую задачу борьбы за долговечность подшипника скольжения для скоростных машин.

Подшипники высокоскоростных машин быстро нагреваются, и чтобы уменьшить нагрев, применяют смазку с меньшей вязкостью, более жидкую, чем масло, например керосин.

Но есть и другие жидкости, еще менее вязкие. Нельзя ли применить для смазки, скажем, воду? Ведь ее применяют для смазки подшипников с текстолитовыми вкладышами на прокатных станах.

Попробовали. Результат — подшипник, изготовленный из прочной стали, через несколько часов сдал, не выдержал, так велик был износ.

Трение растет со скоростью. И даже в жидкости оно будет таким значительным, что подшипник работать не сможет — сгорит.

Можно ли все же найти смазку с малой вязкостью, которая не нагревалась бы так, как масло, служила бы дольше, чем вода?

Да. Это совершенно другая смазка. Газовая. Воздушная — в первую очередь.

Я видел такой опыт.

Ротор и корпус центрифуги — аппарата для очистки жидкостей — включили в электрическую цепь. Жидкость подводится в центрифугу по трубке и впрыскивается в ротор, похожий на шпиндель сверлильного станка. Когда ротор вращается, жидкость центробежной силой расплескивается по стенкам и облегает их тонким слоем. Осадок из примесей отлагается на стенках и удаляется, а очищенная жидкость проходит через ротор и выплескивается наружу. Так все время проходит жидкость через это «чистилище», вращающееся с бешеной скоростью — 20 тысяч оборотов в минуту. Есть центрифуги и на 150 тысяч оборотов.

Ротор в верхней части соединен передачей с электромотором, а нижней, «пятой», упирается в подпятник — чашечку, в которую он входит, как пестик в ступку. Между пятой и подпятником — крошечный зазор.

Нет вращения, и под собственной тяжестью ротор слегка провисает, упирается в подпятник, замыкает электрическую цепь. В цепи появляется ток.

Включили двигатель, ротор начал набирать обороты, и через несколько секунд прибор показал, что цепь разорвана. Тока нет!

Это значит — появился воздушный промежуток, воздушная «подушка» между пятой и подпятником, и ротор «всплыл» в воздухе, как пробка в воде.

Тончайший слой воздуха разделяет теперь трущиеся поверхности. На ярком свету можно даже увидеть эту прослойку из воздуха, но в том, что она существует, нас наглядно убеждает и стрелка гальванометра, упорно стоящая на нуле.

Выключен двигатель, и обороты падают. Тока все еще нет. Постепенно уменьшается толщина воздушного слоя. Все медленнее вращается ротор. 600 оборотов в минуту… 500… 400… И только тогда начинает рваться слой смазки. Пята касается подпятника. Стрелка уходит от нуля. Цепь снова замкнута. И наконец ротор останавливается.

Инженерам пришлось остановиться на числе оборотов 21 тысяча в минуту не потому, что не выдерживал подшипник. Не выдерживала ременная передача от мотора к ротору — перетирался ремень.

А подшипник с газовой смазкой может безотказно работать при сколь угодно большом числе оборотов.

— Валы на опорах с воздушной смазкой могут вращаться с неограниченной скоростью, — говорит советский ученый С. А. Шейнберг, который разработал теорию и конструкцию таких опор — подшипников с газовой смазкой.

Подшипники с воздушной смазкой появились в последние годы и за рубежом. Но конструкторы решали задачу их смазки сложным путем — применяя сжатый воздух. Воздух принуждали идти в подшипник под давлением. Значит, нужен источник питания сжатым воздухом, а это усложняет конструкцию. Значит, работа всей машины зависит от бесперебойной подачи сжатого воздуха.

Суперцентрифуга.

Иной путь, простой и оригинальный, нашел советский ученый. Не нужно подавать воздух в подшипник. Не нужен сжатый воздух, и отпадает все, что с ним связано, — усложнение машины, ненадежность работы.

Подшипник может сам питать себя воздушной смазкой.

Нет вращения, и вал — «шип» — лежит в подшипнике, касаясь его. В зазоре между ними воздух. Но зазор этот не сплошной, не кольцевой — пока шип лежит в подшипнике.

Вал начинает вращаться. Он захватывает воздух, увлекает его за собой, гонит в узкую часть зазора, туда, где вал касается подшипникового кольца.

Растут обороты, и все сильнее вгоняет вал «под себя» воздух. При 400–500 оборотах в минуту воздух уже настолько собрался с силами, настолько сильно давит там, что вал не выдерживает. Он приподнимается и продолжает вращаться, уже не касаясь подшипника. Упругая воздушная подушка не дает ему опуститься. Вал «всплывает» в воздухе.

Теперь вместо трения шипа о подшипник есть только трение воздуха о воздух, одного воздушного слоя по другому. А это трение ничтожно — ведь вязкость воздуха очень мала — в 100 раз меньше, чем, например, у керосина. Поэтому малы и потери на трение. Поэтому и мал нагрев — этот главный бич подшипника на больших скоростях. Всего на 1,5–2 градуса повышается температура при воздушной смазке.

И так как вал сам увлекает воздух в смазочный зазор, не нужно заботиться о питании подшипника смазкой. Появляется воздушная подушка — и дальше все идет само собою, «как по маслу».

Подшипник, который сам себя смазывает, — это самый простой из всех подшипников.

Кстати, есть и подшипники с масляной смазкой, которые сами себя смазывают.

Такие подшипники создала порошковая металлургия.

Спрессованный под давлением подшипник из железа и графита получается не сплошным, а пористым, подобно губке. Как губка впитывает воду, так и пористый подшипник впитывает своими микроскопическими порами масло. При работе оно постепенно выдавливается из этих крохотных «масленок» и смазывает подшипник.

Но долго работать без смазки пористый подшипник не может. Как выжатую губку, его нужно снова наполнить. И остается главное — масло, нагревание и все связанные с ними беды. Для очень больших скоростей пористый подшипник не годится.

Воздушная смазка выводит нас из тупика, куда заводят большие скорости. Она оправдала себя в работе. И сейчас советские заводы выпускают быстроходные машины с подшипниками на воздушной смазке. Таковы, например, суперцентрифуги на 21 тысячу оборотов.

Подпятник с воздушной смазкой (разобран).

Там, где отказывает обычный подшипник, ему на смену приходит новый, простой и надежный, с воздушной смазкой, который отлично работает при сверхвысоких скоростях. Надо отметить, что применять его можно пока лишь там, где невелики нагрузки.

Прежде чем создать такой подшипник, пришлось немало поработать. Ведь то, что мы рассказали о нем, — это идея, принцип, а от идеи до конструкции — путь далекий. Теория и опыт, расчеты и испытания, поиски наилучшего решения — таков этот путь.

Нужно было узнать, когда и как возникает воздушная подушка, как работает с ней подшипник, не мешает ли ему трение металла о металл.

Нужно было воплотить идею воздушной смазки в реальную конструкцию, с учетом всего, что говорили теория и опыт.

Чтобы появилась воздушная подушка, нужен зазор. Величина его должна быть переменной. Она должна меняться — там, куда вал увлекает за собой воздух, быть меньше. Только тогда, вгоняя воздух в суженный зазор, и можно его сжать, уплотнить, создать упругую подушку. Только тогда и может вал отделиться от опоры и повиснуть в воздухе.

Хорошо, если подшипник цилиндрический.

Там это условие выполняется само собою.

Когда вал не вращается, он касается цилиндра, и зазор при взгляде на него «в профиль» имеет форму серпа. Вал начнет вращаться, он погонит воздух в узкий конец «серпа». Появится воздушная подушка. И вал приподнимает сам себя — «всплывает».

А если подшипник другой формы? Например, как у подпятника в центрифуге? Нужно было создать такую конструкцию опоры, чтобы выполнялось основное условие воздушной смазки — зазор переменной толщины.

С. А. Шейнберг сделал так.

На круглой металлической пластинке — колодке — он расположил по радиусам ребра. Эти ребра, возвышаясь над ней, не дают верхней тонкой пластинке плотно прилегать к колодке. Затем он соединил их винтами. Там, где ребер нет, пластинки сошлись вплотную. Там, где есть ребра, они не могли сойтись. В результате верхняя пластинка изогнулась, на ней образовались волны.

Появились волны, появился зазор переменной толщины — то, что было нужно.

Когда пята будет вместе с ротором вращаться, она загонит воздух в этот зазор, сожмет его — и возникнет воздушная прослойка. Всего несколько тысячных долей миллиметра отделяет пяту от подпятника, но этого достаточно, чтобы весь ротор вращался в воздухе и трение почти исчезло.

Сотни часов может работать подшипник с воздушной смазкой при огромных числах оборотов с ничтожными потерями на трение, ничтожным нагревом.

Так ведется борьба с трением в машинах, где скоростям сейчас ведут счет на десятки тысяч оборотов.

Их требует промышленность. Ведь в некоторых шлифовальных станках шпиндель делает 100 тысяч и больше оборотов в минуту. Ведь широко применяется теперь сверхскоростное фрезерование.

Советскими инженерами созданы сверхскоростные шпиндели для расточки и шлифовки небольших отверстий — на 120 тысяч, а в опытных образцах и на 200 тысяч оборотов в минуту.

Большая скорость здесь совершенно необходима — без нее нельзя добиться нужной чистоты обработки.

Очень высокие скорости необходимы не только для шлифования.

Летчику и моряку нужны гироскопические приборы — креномер, гирокомпас и другие, в которых с большой скоростью вращается волчок. Скорость вращения волчков в этих приборах доходит до нескольких десятков тысяч оборотов в минуту.

Гироскоп — основа автопилота, который без помощи человека ведет по заданному курсу самолет или ракету.

Отклонение от курса — рамка гироскопа, соединенная с корпусом самолета или ракеты, замыкает контакт электрической цепи. Включаются моторы, поворачивающие рули, — и самолет снова на верном курсе.

Гироскоп и его применение.

Скорости самолетов выросли за последние годы. Ракета движется с максимальной скоростью 5 000 километров в час. Нужна повышенная чувствительность гироскопических приборов, высокие скорости вращения гироскопа.

Бороться с трением приходится не только в подшипнике.

Всюду, где касаются друг друга движущиеся части машин, — есть трение.

Цилиндр и поршень, шестерни зубчатых передач — таких примеров, таких пар можно было бы привести множество, самых разных. А общее у них одно— трение, вызывающее износ.

Трение — это прежде всего тепло. Им можно добывать огонь: нагрев при трении воспламеняет головку спички. Если металл плавится легко, то трущаяся поверхность не замедлит расплавиться. Расплавленные частички такого металла приварятся к другому металлу.

Трение отрывает мельчайшие частички с металлической поверхности и портит ее.

В новой машине трение на первых порах бывает даже полезно. Детали «прирабатываются», «привыкают» друг к другу, как приспосабливаемся мы к новой обуви. Но скоро оно начинает свою разрушительную работу и в конце концов выводит машину из строя. За машиной поэтому нужно все время следить — не истерлись ли ее части.

Не надо забывать также, что машина работает не в пустоте. Ее окружает воздух, она имеет дело с водой, или паром, или горячими газами. Это ослабляет металл. Он становится менее стойким к износу.

Поверхность металла обработана. Этим разрушены кристаллические решетки в тонком обработанном слое. Металл с поверхности уже не тот, что был и что остался внутри. Он легче поддается окислению, становится более хрупким, искрашивается.

Некоторые сплавы обладают самозащитой против окисления. На них появляются тончайшие пленки окислов, не дающие окислению идти дальше, в глубь металла. Эту самозащиту стремятся усилить. В те — сплавы, которые должны работать в тяжелых условиях, где окисление неизбежно, вводят добавки, способствующие образованию защитной пленки.

Детали смазывают, чтобы уменьшить трение и износ. Смазка необходима, но она отчасти приносит и вред, хотя это и кажется странным на первый взгляд.

Слой смазки прилипает к поверхности, увлекает за собой другие слои — и смазка заполняет зазор.

Как мы знаем, проникая в мельчайшие трещинки на поверхности металла, смазка «расклинивает» их, увеличивает, помогает износу «портить» поверхность.

Мы — в который раз! — встречаем противоречие. Обрабатывая металл, невольно разрушаем его поверхность. Стремясь уменьшить трение, а значит, износ, смазкой увеличиваем его.

И задача технолога, инженера состоит в том, чтобы примирить эти противоречия. Обрабатывая и смазывая металл, сделать износ как можно меньше.

Правильным выбором смазки, способа ее подачи смягчают неизбежный вред, стараются предотвратить сильное разрушение поверхности, сделать износ равномерным, постепенным. Добавляют к смазке присадки, улучшающие ее свойства.

Графит расслаивается чешуйками, которые легко скользят друг по другу. Он, кроме того, мягок и не вредит металлу. Попадая между трущимися поверхностями, чешуйки графита заполняют трещинки, сглаживают неровности, и износ уменьшается. Поэтому некоторые машины вместо масла стали смазывать графитом.

Бороться с износом помогают и новые способы обработки поверхностей, о которых мы говорили, когда речь шла о покоренном металле.

Сколько же врагов скоростных машин мы уже знаем?

Сопротивление воздуха, трение и износ, нарушение устойчивости работы, иногда тепло, которого выделяется слишком много. Все они по-новому, сильнее проявляют себя на больших скоростях. Борьба с ними — важнейшая задача современной техники.

И ее успешно решают советские инженеры.

ТЫСЯЧИ ОБОРОТОВ В МИНУТУ

С каждым годом быстрее вращаются валы машин, быстрее двигаются станки, быстрее летают самолеты. Кто же дает жизнь машинам, приводит их в движение?

Двигатели, или приводы, как их называют машиностроители. Без них мир машин был бы мертв. Не было бы и быстроходных машин без быстроходных двигателей.

Тысячи оборотов в минуту стали привычной меркой в технике сегодня. Со скоростью 10 тысяч оборотов в минуту вращается вал токарного станка-автомата. 20–30 тысяч оборотов делают современные прядильные веретена. Число оборотов авиационной газовой турбины, установленной на скоростном реактивном самолете, достигает 15 тысяч в минуту.

В небольших сверлильных станках число оборотов доходит до 20 тысяч. Турбина турбодетандера — аппарата для сжижения воздуха — вращается со скоростью 40 тысяч оборотов в минуту. Шпиндели фрезерных деревообрабатывающих станков и гироскопы в приборах делают до 60 тысяч оборотов в минуту.

Есть сверхскоростные приводы, у которых числа оборотов могут доходить до 120–150 тысяч в минуту. Они вращают шлифовальные шпиндели и ультрацентрифуги.

История создания двигателей больших скоростей — яркий пример той борьбы с трудностями, которую ведет современная скоростная техника.

Все, о чем мы говорили, рассказывая о задачах, возникающих перед творцами высокоскоростных машин, находит здесь свое применение.

Оглянемся в прошлое, познакомимся с биографией теплового двигателя.

«Огонь слугою машинам склонить», — мечтал великий русский техник Иван Ползунов, — чтобы «облегчить труд по нас грядущим».

Паровая машина, созданная Ползуновым, была первым двигателем, заставившим тепло работать на фабриках и заводах. Началось владычество «его величества пара». Паровая машина освободила фабрики от власти рек, от господства водяного колеса.

Но шло время. Наступал век электричества. Бурно растущей промышленности требовался новый мощный двигатель, быстроходный привод для генератора электрического тока. Появилась паровая турбина. Она и стала таким приводом, открыв электричеству широкую дорогу.

Осталось все, что связано с получением пара, — топка, котел и вспомогательные механизмы. Но у турбины нет цилиндра с поршнем, как в паровой машине. Пар вращает турбинное колесо.

Отпала надобность в громоздких стальных руках — шатунах с кривошипами, которые превращали движение поршня во вращение вала машины. Сразу, без этих посредников, получалось вращение. Слово «турбина» и происходит от слова «турбо», что значит «вихрь».

Быстроходнее стал паровой двигатель. Турбина, работающая непрерывно, без толчков, без вынужденных остановок поршня на его пути в цилиндре, смогла развивать большую мощность, лучше использовать тепло. На крупных кораблях, электростанциях, там, где нужны десятки тысяч лошадиных сил, появились паровые турбины.

Сейчас свыше четырех пятых всей электроэнергии в нашей стране дают станции, на которых работают паровые турбины.

На наших заводах строятся паровые турбины мощностью 100 тысяч киловатт.

Давление пара в котле доходит до 90 атмосфер. Нужно было научиться сваривать стальные листы толщиной в 10 сантиметров, чтобы изготовить детали мощной турбины высокого давления. Из таких листов сваривали детали весом около полусотни тонн.

Турбина делает 3 тысячи оборотов в минуту. Концы лопаток ее двигаются по окружности быстрее звука. Такой скорости — 420 метров в секунду — еще не было ни в одной из строившихся когда-либо ранее паровых турбин.

При постройке этой турбины были использованы новейшие достижения в обработке металла.

Штамповка, которая позволяет экономить металл; скоростное резание, которое дает чистую поверхность; электрические способы обработки; упрочение поверхности деталей — все это применяли технологи.

Все способы испытания металлов использовали они, чтобы построить надежную машину.

Вот лишь несколько интересных цифр. 43 тысячи деталей есть в турбине. Больше 8 тысяч инструментов — режущих и мерительных — потребовалось, чтобы их изготовить. 5 200 разных технологических процессов разработали технологи, чтобы построить турбину.

Конструкторы, технологи, рабочие успешно оправились с задачей создания быстроходной мощной паровой турбины.

Товарищ Сталин поздравил советских турбостроителей с выдающимся достижением и пожелал им дальнейших успехов «в деле обеспечения технического прогресса в советском энергомашиностроении».

На Ленинградском металлическом заводе имени И. В. Сталина изготовлена уникальная турбина сверхвысокого давления мощностью в 150 тысяч киловатт. «Турбиной мира» назвали ее строители.

«Турбина такой мощности создаётся впервые в мире, что свидетельствует о зрелости советской науки и техники», — сказал Л. П. Берия в докладе о 34-й годовщине Великой Октябрьской социалистической революции.

Почти одновременно с паровой турбиной родился другой тепловой двигатель.

В паровой турбине нет стальных рук — шатунов, в ней непосредственно получается вращение.

Но есть ведь еще и другой посредник — сам пар, есть топка и котел.

Уже давно задумывались инженеры над тем, как бы от него избавиться. Однако идти здесь пришлось не прямым, а обходным путем.

Топку поместили внутри двигателя, в его цилиндре. В цилиндр подавали топливо и воздух. Получалась горючая смесь, ее зажигали, и газы, расширяясь, с силой двигали поршень. Так появились двигатели внутреннего сгорания — легкие и достаточно мощные. А с ними появились самолеты и автомобили, тепловозы и теплоходы, тракторы и многие другие машины. Огромная армия этих двигателей работает в каждой стране.

Мысль инженеров шла дальше. Перед ними было два двигателя — паровая турбина и двигатель внутреннего сгорания. Один из них имел шатуны и кривошипы, другой — паровой котел с топкой.

Инженеры стремились создать двигатель, который не имел бы недостатков старых, а обладал их достоинствами.

У нового двигателя, как у турбины, не должно быть цилиндров и шатунов.

У него, как у двигателя внутреннего сгорания, не должно быть котельной, и пар ему не нужен.

Выходит, новый двигатель должен быть турбиной внутреннего сгорания, или, иначе, газовой турбиной[1].

Первая в мире газовая турбина была построена в 1897 году русским инженером П. Д. Кузьминским. Но прежде чем новый двигатель вышел из стен лабораторий и начал применяться в технике, прошло около 40 лет.

Авиационный газотурбинный двигатель.

Вряд ли есть машина, которой различные исследователи, специалисты и не специалисты, занимались бы больше, чем газовой турбиной.

Принцип действия ее несложен, но построить газовую турбину так, чтобы она хорошо работала, оказалось совсем не просто.

В газотурбинной установке три основные части: компрессор, камера сгорания и турбинное колесо.

Компрессор питает камеру сгорания воздухом.

Камера сгорания питает турбину горячими газами, которые вращают турбинное колесо.

Турбина вращает какой-либо механизм (например, генератор электрического тока или воздушный винт самолета), а заодно с ним и компрессор, сидящий на том же валу.

В газотурбинных реактивных двигателях газы, отработавшие в турбине, вытекают в атмосферу, создавая реактивную тягу, которая двигает самолет.

Развитие авиации настоятельно требовало нового двигателя для больших скоростей полета. Таким двигателем могла стать газовая турбина — мощная, быстроходная, легкая. Авиация и явилась первой областью техники, где начали широко применять газовые турбины.

Впервые они появились на самолете уже давно, но как вспомогательные двигатели.

Еще в конце первой мировой войны в военной авиации испытывались турбокомпрессоры, подающие воздух в авиационный двигатель.

Плотность воздуха с подъемом на высоту уменьшается. Поэтому в двигатель попадает все меньше кислорода, нужного для сгорания топлива. Двигатель «задыхается».

На помощь ему приходит турбокомпрессор. Он подает в двигатель столько воздуха, сколько необходимо для нормального сгорания.

Турбокомпрессор — это небольшая турбина, работающая на выхлопных газах авиадвигателя, с компрессором, сжимающим воздух.

На пути создания надежно работающих турбокомпрессоров стояли большие трудности. Выхлопные газы, вытекающие со сверхзвуковой скоростью, бывают нагреты до температуры около 1000°. Турбина турбокомпрессора делает до 30 тысяч оборотов в минуту, и на лопатку ее действует огромная центробежная нагрузка. Она в десятки тысяч раз превышает вес лопатки.

Нужны поэтому особо прочные материалы и, кроме того, охлаждение лопаток и колеса турбины.

Советские инженеры преодолели эти трудности и создали ряд конструкций турбокомпрессоров, вполне оправдавших себя в работе.

Теперь высотные моторы завоевали право гражданства в авиации. Наддув воздуха стал необходимым для работы таких авиационных двигателей.

Во время второй мировой войны газовая турбина применялась на самолете уже не как помощник поршневого мотора, а как основной двигатель.

Этот двигатель, мощный, быстроходный, легкий, компактный, быстро завоевал себе прочное место в авиации. Он помог авиации шагнуть далеко вперед, подойти вплотную к звуковому барьеру. Газовая турбина открыла новую эру в истории авиации — эру больших скоростей.

И ежегодно в День Воздушного Флота любуемся мы стремительным полетом реактивных самолетов, догоняющих звук.

Газовая турбина появилась на самолетах, появляется на судах и тепловозах, она начинает проникать на фабрики энергии — электростанции.

Не надо, конечно, думать, что рождение нового двигателя — газовой турбины — означает конец всех других «старых» двигателей. Каждому из них — свое место. Мы строим и паровые турбины, и поршневые двигатели внутреннего сгорания, и газовые турбины — и все они служат нам.

Газовую турбину считают двигателем будущего, но из будущего она уже перешла в настоящее, и на ее примере я хочу рассказать о сложном и трудном пути создания быстроходного двигателя. Здесь особенно отчетливо видно, как трудна борьба за новую машину.

Займемся сначала турбокомпрессорной частью нашей газотурбинной установки — турбинным колесом и компрессором. Она состоит из похожих по устройству, но работающих по-разному частей.

Это диски с лопатками. Лопатки компрессора имеют такую форму, что воздух, двигаясь вдоль оси компрессора и обтекая их, сжимается.

Есть и «центробежные» компрессоры, где воздух сжимается центробежной силой: лопатки отбрасывают его от центра диска к краям.

Компрессору приходится иметь дело с чистым воздухом, а турбине — с продуктами сгорания топлива, разбавленными воздухом. Поэтому для турбины нужны самые прочные, самые жаростойкие марки стали. Для компрессора же достаточно алюминиевого сплава или обычной стали, способных, однако, выдержать значительные центробежные нагрузки.

Авиационный турбокомпрессор.

С большими трудностями пришлось столкнуться создателям газотурбинного двигателя. Работы хватило всем: и металлургам, и конструкторам, и технологам.

Очень сложную форму, напоминающую раковину улитки, имеет лопатка центробежного компрессора. Это наивыгоднейшая форма, и отклониться от нее — значит, ухудшить работу компрессора.

А как сделать такую лопатку?

Каждую лопасть изгибали вручную молотком на болванке соответствующей формы. Сразу сделать лопатку так не удавалось. Приходилось изгибать ее три-четыре раза, а после каждого изгиба металл отжигать — нагревать, чтобы он сохранил необходимые механические качества.

Нетрудно себе представить, насколько это было сложно и длительно. Самый совершенный двигатель — и самый несовершенный способ его производства. «ЗИМ», изготовляемый в кустарной мастерской!

Руки рабочего заменил пресс, а чтобы не приходилось вытаскивать и отжигать детали, некоторые станки, обрабатывающие лопатки, приспособили для работы при высоких температурах.

Лопатки должны быть изготовлены нужной формы весьма точно. По весу и форме они могут отличаться одна от другой лишь на очень малую, строго определенную величину.

Когда ротор готов, проводят специальные испытания для того, чтобы проверить, как точно он сделан.

Сначала добиваются того, чтобы центр тяжести ротора совпадал с его осью. Если такого совпадения нет, то на диске укрепляют добавочный груз — «противовес» или снимают лишний металл. Иногда бывает достаточно снять или добавить всего несколько граммов металла, и ротор паровой турбины весом в несколько тонн уравновесится.

Но этого еще не достаточно. Неподвижный ротор уравновешен. Однако, вращаясь, он может начать колебаться. Этого допустить нельзя. Колебания в машине, там где их быть не должно, — зародыш аварии. И на специальной балансировочной машине уравновешивают ротор, добиваясь плавного его вращения.

Попробуйте слегка толкнуть отбалансированный ротор, установленный на опорах. Он сделает несколько десятков оборотов. Это говорит о точности его изготовления и сборки.

В роторе компрессора не должно быть ни малейших дефектов.

Компрессор выполняет очень важную задачу — обеспечивает двигатель воздухом. А газотурбинному двигателю нужно большое количество воздуха. Если поршневому мотору требуется на килограмм топлива 15 килограммов воздуха, то авиационной газовой турбине — в 4 раза больше!

Однако если бы весь подаваемый компрессором воздух использовать для сгорания топлива, двигатель не стал бы работать.

Дело в том, что при горении топлива в камере сгорания выделяется очень много тепла. Чем его больше, тем выше получится температура. Она может доходить почти до 1800°.

Из каких бы сверхтугоплавких материалов не была сделана турбина — она не выдержит такой высокой температуры.

Самые стойкие материалы пока что переносят температуру не выше 900°, и то в таких турбинах, которые рассчитаны на непродолжительный срок службы. Лопатка же современной газовой турбины, не предназначенной для службы в авиации, выдерживает температуру не больше 650°.

Поэтому нужно снизить температуру горячих газов.

Теперь вы, наверное, догадываетесь, почему нельзя весь воздух из компрессора использовать для сгорания. Воздух нужен и для того, чтобы разбавить им горячие газы, снизить их температуру до безопасной для турбины.

И потому поток воздуха из компрессора разделяется в камере сгорания на две ветви: одна, меньшая, идет для сгорания топлива, другая — для снижения температуры газов.

Начиная от входа воздуха в двигатель и далее по воздушно-газовому тракту, температура возрастает. Чистый воздух засасывается компрессором и, сжимаясь, разогревается. Но это не сравнить с тем, что происходит в камере сгорания. Тут уже не обойдешься алюминиевыми сплавами! Камера сгорания делается из жаропрочной стали и обязательно охлаждается воздухом снаружи и внутри.

Кстати, нужно заметить, что чаще всего в газотурбинном двигателе бывает не одна камера сгорания, а несколько — иногда даже полтора десятка. Они «опоясывают» двигатель.

Вместо многих отдельных камер сгорания в авиационных газотурбинных двигателях иногда применяют одну — кольцевую.

Каждая камера — двойная цилиндрическая труба, отдаленно напоминающая самовар. Внутренняя труба называется пламенной. Внутри нее сгорает топливо, а воздух попадает через ряд каналов или кольцевых щелей. В днище установлены форсунки, впрыскивающие топливо.

Воздуха в пламенную трубу подается больше, чем нужно для сгорания. Этот «избыточный» воздух охлаждает внутренность трубы.

Охлаждается труба и снаружи. Ведь она помещается внутри другой трубы, называемой воздушной камерой. Из кольцевого пространства между обеими трубами воздух и направляется в пламенную трубу, которая оказывается, таким образом, в воздушной «рубашке». У стенок температура не превышает поэтому примерно 800°.

Не только от высокой температуры приходится защищать металл.

Горячие газы и кислород, которого немало в избыточном воздухе, могут разрушить нагретые стенки камеры. Для изготовления пламенных труб идет специальная жароупорная, химически стойкая сталь.

Нельзя забывать и того, что при нагревании металл расширяется. Если камеру сгорания закрепить с двух концов, то поломка неизбежна. Поэтому ее закрепляют только одним концом, а другой имеет возможность скользит, удлиняться.

Воздух в камере тщательно перемешивается с горючим. Раскаленные газы встречают струю впрыскиваемого топлива и зажигают его. Однажды зажженное, топливо будет само продолжать гореть.

Продукты сгорания, выходящие из пламенной трубы, смешиваются с потоком воздуха из воздушной камеры, и температура их понижается.

Для нормальной работы камеры необходимо распылить топливо форсунками, зажечь струю топлива, обеспечить устойчивое горение, равномерную подачу воздуха и топлива и перемешивание воздуха о газами.

Чтобы создать удовлетворительно работающую конструкцию камеры сгорания, пришлось производить многочисленные и сложные исследования.

Вот, например, как изучали распыливание топлива. Жидкую частицу трудно измерить. Поэтому через распылительную форсунку вместо топлива разбрызгивали расплавленный парафин и затем собирали быстро затвердевшие мельчайшие его капельки. Просеиванием разбивали частички на группы разных размеров. Надо было определить размеры нескольких тысяч частиц, чтобы решить, как лучше подавать топливо в двигатель и как лучше распылять ею.

При испытаниях камеры сгорания инженеры встретились с непонятными, на первый взгляд, явлениями. Сварной шов на камере после непродолжительной работы двигателя разрывался, как будто стенка была сделана не из прочной стали, а из жести.

Сначала думали, что в этом виновата сварка. Эту мысль, однако, скоро пришлось оставить: разрывы появлялись и там, где швов поблизости не было. Решили сделать стенки потолще, но… аварии продолжались.

Тогда стали внимательно исследовать места поломок и заметили, что металл там уставал, прочность ею падала. Наблюдения за давлением воздуха, идущею из компрессора, объяснили причину усталости металла. Оказалось, что воздух пульсировал, давление его менялось много раз в секунду. Это и было причиной поломок. Когда воздушную камеру сделали из мягкой стали, лучше переносящей частые колебания давления, аварии прекратились, и срок службы камеры намного увеличился.

Тщательно, шаг за шагом изучают инженеры работу камеры сгорания. И если современные газотурбинные двигатели служат десятки и сотни часов, этим могут гордиться наряду с конструкторами, металлургами и инженеры-химики, физики, теплотехники — творцы «огненного дыхания» газовой турбины.

Наиболее ответственная деталь турбины — это лопатка.

Каждая лопатка растягивается центробежной силой, превосходящей ее вес в десятки тысяч раз. Да вдобавок она еще все время находится в потоке горячих газов и нагревается до высокой температуры. Лопатка может поэтому «поползти», удлиниться и довольно значительно. Тогда она заденет за кожух и авария неизбежна.

Даже камеру сгорания, где непрерывно бушует поток раскаленных газов, нельзя сравнить по условиям работы с турбиной. Тем более нельзя сравнить с нею компрессор, хотя как в турбине, так и в компрессоре, развиваются большие центробежные силы.

Турбине приходится гораздо тяжелее, чем другим частям газотурбинного двигателя — вот какой можно сделать вывод. Значит, материал для нее должен быть особо прочным и способным сохранять свои свойства при высоких температурах.

Чтобы яснее себе представить, насколько трудной была эта задача, ознакомимся с требованиями трех инженеров.

Инженер-металлург скажет нам: металл для турбины при высоких температурах не должен разрушаться и изменять своих свойств.

Инженер-технолог предъявит свои требования: нужно, чтобы металл для турбины можно было ковать, прокатывать, отливать, сваривать и обрабатывать на станках.

А инженер-конструктор потребует, чтобы этот самый металл выдержал как можно более высокую температуру: чем выше температура, тем лучше работает двигатель.

Когда изыскания материалов для газовых турбин еще только начинались, существовали сплавы, выдерживающие температуру «всего» около 500° и пригодные только для паровых турбин.

Дальнейшая работа над этими сплавами была по существу сражением за каждый лишний десяток градусов. Об этой борьбе мы с вами говорили, когда речь шла о рождении материалов. Правда, в авиационных турбокомпрессорах, турбины которых работают на отходящих газах двигателя, температура доходит до тысячи градусов. Но их жизнь коротка. Для газотурбинных же двигателей долговечность — важнейшее требование. Срок их службы должен исчисляться сотнями часов, а у газовых турбин электростанций — десятками тысяч часов.

Поведение металла стали исследовать при постепенно повышающейся температуре и больших центробежных нагрузках.

Перепробованы были всевозможные варианты различных добавок, которые могли бы придать сплавам нужные свойства, и в результате удалось создать жаропрочные сплавы для газовых турбин.

В настоящее время для изготовления лопаток применяются сплавы никеля и хрома, а также сталь с добавками никеля, хрома и марганца.

Диски турбин, которым приходится работать в более легких условиях, делаются из стали, содержащей небольшие добавки хрома, марганца, никеля, молибдена.

Для лопаток турбины испытывались и другие материалы. В Германии пытались, например, из-за недостатка дефицитных металлов применять керамические материалы и даже армированный фарфор с металлической решеткой внутри для увеличения прочности, подобно железобетону. Они смогли бы выдержать значительно более высокую температуру, чем металл. Однако прочную керамическую лопатку, не разрушающуюся при огромных центробежных нагрузках, создать нелегко, и дальше опытов пока дело не пошло.

Для уменьшения нагрева лопатки можно устроить полыми и через них пропускать поток воздуха.

Охлаждающий воздух подводится к диску турбины, омывает его с двух сторон, а затем поступает внутрь лопатки через отверстие у ее основания. Полые лопатки изготовлять, конечно, сложнее, чем сплошные. Зато при опытах удавалось повысить таким образом допустимую температуру газов до 1000° и более.

Очень сложно охлаждение лопаток жидкостью.

Можно применить газовое охлаждение, создавая защитную газовую пленку со стороны нагреваемой поверхности. Лопатка изготовляется тогда из пористого материала, полученного спеканием металлической пудры. Газообразный водород или азот под давлением вытесняется на поверхность и защищает лопатку от перегрева.

На бумаге все это выглядит, конечно, несравненно проще, чем на деле. Пока что применялось лишь воздушное охлаждение лопаток авиационных газотурбинных двигателей.

Теперь предоставим слово технологам.

Как сделать лопатку точно и быстро, придав ей нужную форму, и обеспечить высокую чистоту поверхности? Типичная лопатка турбины — это изогнутая поверхность с хвостовиком, которым она вставляется в паз на диске.

Такая форма нужна для плавного обтекания газовой струей. Так как при этом струя еще и поворачивает, то возникает сила, действующая на лопатку и движущая турбину.

Для обработки лопаток сложных форм сконструировали специальные станки; существовавшие ранее не удовлетворяли инженеров. Новые станки позволили вести обработку значительно быстрее.

Но на этом не остановились. Лопатки изготовляют также штамповкой и литьем высокой точности — прецизионным.

Для проверки, насколько правильно они сделаны, применяются различные способы. Расскажем об одном из них, где используется оптика, своеобразное кино.

На экране вычерчена лопатка в профиль. Настоящую лопатку ощупывают наконечники, двигающиеся один сверху, другой снизу. Тени их видны на экране. И если наконечники точно идут по изображению на экране, лопатка сделана правильно.

Далее надо изготовить турбинный диск. Для него тоже разработаны жаропрочные сплавы.

Затем диск и лопатки надо соединить между собой. Их можно соединить, например, «елочкой». Хвостовик лопатки делают с трапецевидными зубцами, а в ободе диска турбины устраивают вырезы такой же формы, так что лопатка плотно входит в диск. Иногда лопатки прикрепляют сваркой.

Теперь остается укрепить направляющие лопатки на кожухе турбины. Они неподвижны и размещены между каждой парой ступеней турбины — рядов лопаток. Есть они и в осевом компрессоре. Их назначение — выпрямить поток воздуха или газа при ею движении от ступени к ступени.

Когда турбина готова, смонтирован компрессор, камеры сгорания и все вспомогательные механизмы, можно приступить к испытаниям.

Как же производятся испытания газотурбинных двигателей?

Мы в испытательной лаборатории, в кабине наблюдения, напоминающей дот.

Это железобетонная труба, с полуметровыми стенками, со звуконепроницаемой прослойкой, с двойными смотровыми окнами из бронестекла.

Закрытые переходы соединяют кабину с машинными залами и другими помещениями лаборатории — для защиты от шума и возможного взрыва или пожара.

Из кабины наблюдения управляют на расстоянии всеми установками. Приборы показывают, что происходит в машинном зале.

Обороты, давления, температуры, скорости — все это мы узнаем, не выходя из железобетонной крепости.

На силовой станции лаборатории имеется несколько мощных паровых турбин, которых хватило бы для целого миноносца.

Турбины вращают компрессоры, подающие сжатый воздух, и те компрессоры, которые надо испытывать.

На прочном железобетонном фундаменте установлена газовая турбина. Сжатый воздух идет в камеру сгорания, и горячие газы поступают в турбину. Выхлопные газы из нее отводят по круто изогнутой трубе, чтобы быстрее затормозить поток.

Турбины с очень большим числом оборотов — свыше 30 тысяч — испытывают на разрушение в толстостенных стальных камерах.

Растут обороты… Диск вращается все быстрее, пока, наконец, не разлетается на куски. Обломки ударяются в стенку камеры и замыкают контакт. В тот же момент включается яркая лампа и кинокамера, приспособленная для съемки с большой скоростью. На снимках видно, где началось разрушение, какое оно. Счетчик показывает, сколько оборотов выдержала турбина.

Отдельно испытываются на разрушение и лопатки турбин. Лопатку помещают между двумя электромагнитами. То в один, то в другой магнит посылают ток. Магниты попеременно ее притягивают, пока от быстрой вибрации она не разрушится.

В лаборатории испытания камер сгорания воздуходувки подают воздух, а мощные насосы — топливо из подземного хранилища. Точные приборы отмечают расход топлива и бдительно следят за поведением пламени. Затухает пламя — и они автоматически выключают подачу топлива, чтобы случайно не взорвались остатки его в камере, стенки которой сильно нагреты.

Испытываются и другие части газотурбинного двигателя — подшипники, регуляторы, топливная и масляная аппаратура, а затем и весь двигатель в целом. Его устанавливают на стенде. Две-три сотни измерений одновременно приходится производить при испытаниях.

Авиационную турбину можно заставить работать на разных «высотах» в «высотной» камере, откуда постепенно выкачивается воздух.

Можно заставить двигатель работать во влажном и сухом воздухе, чистом и засоренном, теплом и холодном.

Все это нужно для того, чтобы знать, как поведет он себя в самых различных условиях.

Но вот испытания окончены, устранены все неполадки.

Остается еще один серьезный экзамен — проработать несколько часов подряд, как на настоящем самолете: «набирать высоту», «летать», «снижаться», давать самую малую и самую большую мощность.

Устраивают и летные испытания на «летающих лабораториях» — специально оборудованных самолетах.

Затем двигатель полностью разбирают и осматривают, изучают «отчет» о его работе — записи приборов.

И если все в порядке — он получает «путевку в жизнь».

Ведется работа и над другими газовыми турбинами — для железнодорожного, речного и морского транспорта.

Пока газовая турбина на электростанции еще помощник паровой. Но газотурбостроение шагает вперед, и скоро мы увидим газовую турбину там как полноправного хозяина. Это не значит, конечно, что в будущем паровая турбина не будет применяться в энергетике.

Не надо забывать, что теперь электростанции используют дешевое — твердое топливо, а газовые турбины пока нуждаются в более дефицитном — жидком топливе.

Вот почему газовая турбина только тогда будет широко применяться на фабриках энергии, когда она сможет работать на твердом топливе — угле.

В нашей стране ведутся успешные работы по подземной газификации угля. Советские ученые и инженеры построили первые станции подземной газификации, снабжающие промышленность газом. У нас впервые была построена турбина для работы на газе, получаемом из угля.

И недалеко то время, когда осуществятся пророческие слова Ленина:

«Газ приводит в движение газовые моторы, которые дают возможность использовать вдвое большую долю энергии, заключающейся: в каменном угле, чем это было при паровых машинах. Газовые моторы, в свою очередь, служат для превращения энергии в электричество, которое техника уже теперь умеет передавать на громадные расстояния».

Газовая турбина на каменном угле — дешевом топливе — будет двигателем будущего.

Быть может, газовая турбина будет одним из первых двигателей, использующих атомную энергию. Возможно, со временем турбинные установки, работающие на «атомном» горючем, будут широко применяться в промышленности и на транспорте.

Атомная энергия даст тепло, нужное для получения пара или горячего воздуха, питающих паровые или газовые турбины. Турбины смогут вращать воздушные винты, гребной винт судна, колеса локомотива или автомобиля.

Газовая турбина — новая глава в истории тепловых двигателей. Эта глава еще только начинается, и невозможно предугадать, сколько трудностей предстоит преодолеть, пока мы дойдем до последней ее страницы.

Нужно будет строить мощные турбины для электростанций, для промышленности и транспорта, совершенствовать их, создавать турбины на твердом топливе.

Газовая турбина, дающая нам новые скорости и мощности, займет вскоре свое место в новой технике нашей страны, победоносно строящей коммунизм.

Продолжается борьба за скорость и в других областях техники, создающих двигатели для наших машин.

Во многих машинах встретим мы электромотор — основной промышленный привод. Огромные станки и портативный ручной инструмент, центрифуга и гироскоп, шлифовальный шпиндель и веретено приводятся в движение электромотором.

Ручные инструменты со встроенными электромоторами.

Как же электротехники заставили якорь электромотора делать те тысячи и десятки тысяч оборотов в минуту, которые нужны быстроходным машинам? Ведь еще сравнительно недавно можно было говорить всего о 3 тысячах оборотов — не более.

Быстроходный электромотор работает на токе повышенной частоты. 50 раз в секунду меняет свое направление ток в осветительной сети. 50 периодов в секунду — его частота. 3 тысячи оборотов дает мотор на токе такой частоты.

Электротехники повышали частоту в 2, 3, 4 раза — и во столько же раз вырастало число оборотов мотора. А вместе с тем конструкторы снижали вес мотора, уменьшали его размеры. Быстроходный мотор более компактен и легок, чем тихоходный. Почти в 8 раз меньше стал весить мотор, работающий на токе повышенной частоты.

И это позволило мотору забраться туда, куда он раньше попасть не мог, — в ручной инструмент. Это позволило ему «врасти» в быстроходные машины — появились электромашины, где мотор и машина соединились в одно целое.

Электрошпиндель и электродрель, электросверло и электрометчик, электрогравировальный и полировальный инструмент применяются в цехах автомобильных, самолетных и других заводов.

Быстроходные электромоторы работают теперь в станках для обработки дерева и металла.

Инженерам-электрикам пришлось, создавая такие моторы, решать сложные задачи. Раньше, например, им не нужно было особенно заботиться об охлаждении — мотор не нагревался слишком сильно. А теперь быстроходный — мотор так нагревается, что иногда требуется охлаждение водой.

Чтобы корпус мотора быстрее охлаждался, его делают снаружи ребристым. Ребра увеличивают поверхность, а это ускоряет отдачу тепла в воздух. Устраивают «вентиляцию»: канавки для воздуха в якоре мотора, вырезы-окна для «проветривания» в корпусе электромашины. На ее вал, кроме того, сажают вентилятор. Сама себя обдувая воздухом, она лучше охлаждается.

Потребовалось разработать надежные подшипники для быстроходных моторов, обеспечить их точную установку, хорошую смазку, обезопасить эту смазку от перегрева.

И появились моторы невиданных еще скоростей, дающие 18 тысяч, 48 тысяч оборотов в минуту. Созданы промышленные образцы моторов на 120 тысяч оборотов.

Сверхбыстроходный электромотор на 120 000 оборотов в минуту.

Сверхскоростные моторы — большое достижение нашей техники. Из лабораторий и институтов они придут на заводы.

Высокие и сверхвысокие скорости — это новый рост производительности труда, новые технологические процессы, которых не было раньше.

Для того чтобы получить большие окружные скорости, можно воспользоваться не одним электрическим током.

Там, где ток, — там и нагрев. А где нагрева быть не должно, нужен и другой привод, не электрический, а пневматический.

Силой воздушной струи воспользовались инженеры, чтобы получить огромные числа оборотов. Очень легкие воздушные турбинки небольших размеров вращают шпиндели шлифовальных станков и авиационные гироскопы. Их широко применяют и в ручных инструментах.

Турбинный диск с лопатками делается из алюминиевого сплава. Прочность и легкость сочетает в себе такой сплав. Он выдерживает нагрузки от центробежной силы при вращении маленькой турбинки со скоростью от 10 тысяч до 100 тысяч оборотов в минуту — в разных машинах по-разному.

При работе турбинка почти не нагревается. В этом ее преимущество перед электромотором. Но есть у нее и недостаток — она не выдерживает строго постоянного числа оборотов. Ее и применяют там, где с этим можно мириться.

Подшипники, приспособленные для больших скоростей, точно изготовленные, с надежными сепараторами, стойко выдерживают огромные числа оборотов. В воздушных турбинках встречаются и упрощенные быстроходные подшипники без сепараторов и внутренних колец. В них можно применить также подшипники с газовой смазкой.

Особо быстроходные турбинки для центрифуг дают, как и электромоторы, до 150 тысяч оборотов при подшипниках с жидкой смазкой.

Всего несколько капель смазки в час достаточно для таких подшипников. Ее можно подать и без масленки: струя воздуха большой скорости распыляет смазку и одновременно охлаждает подшипник.

Воздух вращает турбину, помогает смазке и может сам служить для смазки.

При небольшом диаметре вращающегося ротора можно получить чрезвычайно большие, сверхвысокие скорости — до четверти миллиона оборотов в минуту!

А в одном из опытов с крошечным ротором диаметром около сантиметра с газовой смазкой удалось получить свыше миллиона оборотов в минуту!

Это показывает, как велик может быть рост скоростей. Но, конечно, лишь в опытах с миниатюрными приборами можно пока что получать такие сверхвысокие скорости вращения.

Строились воздушные турбинки, рассчитанные на 600–700 тысяч оборотов. Но чем больше оборотов, тем сильнее закручивается воздушный поток, тем труднее становится устойчивая работа. И не выдерживает турбинка, если увеличивается нагрузка, — падает число оборотов.

Практически нам нужны пока обороты в десятки и одну-две сотни тысяч в минуту. Их обеспечивают электромотор и воздушные турбинки там, где нагрузки невелики. Для больших нагрузок на больших скоростях нужны уже не воздушные, а иные турбины — паровые и газовые, вращаемые силой струи пара или газа.

Быстроходный привод — часть высокоскоростной машины, ее сердце.

Какую бы из отраслей современного машиностроения мы ни взяли, везде создание быстроходного привода есть часть — и важнейшая — борьбы за скорость.

Электрические, воздушные и тепловые двигатели служат приводами самых разнообразных быстроходных машин, — от электрического генератора до шлифовального станка, от центрифуги до переносного ручного инструмента, от компрессора до гироскопа.

Нужно не только получить высокую скорость, но и передать ее, чтобы заставить работать все эти машины.

Высокоскоростной внутришлифовальный электрошпиндель.

Машина, по классическому определению Маркса, состоит из трех частей: двигателя, передаточного механизма и машины-орудия.

Двигатель создает движение, передача передает его, а орудие использует, чтобы выполнять полезную работу.

И нужно соединить генератор с паровой турбиной, электромотор — с центрифугой или станком, гироскоп — с воздушной турбинкой, компрессор — с газовой турбиной, чтобы использовать полученное с таким трудом вращение.

Для этого и нужна передача.

Мотор и машину соединяют ремнем, надетым на шкивы, — колеса с ободом. Такую простую передачу видели, конечно, все. Она исправно работает на небольших скоростях, но капризничает, если скорости растут.

Ремень начинает быстро истираться. Он «проскальзывает», «буксует», как колеса автомашины на скользком месте, вытягивается и провисает. От былого натяжения не остается и следа.

Вдобавок, вокруг быстро вращающегося шкива возникают воздушные вихри, сильно мешающие работе. С ними трудно справиться.

Сопротивление воздуха вообще ощутительно мешает при больших скоростях. Опытным путем установлено, что при 2 600 оборотах в минуту мощность привода расходуется так: на борьбу с трением в подшипниках 3,5 процента, а на борьбу с сопротивлением воздуха — все остальное, 96,5 процента! Комментарии, как говорят, излишни.

Лишь примерно до 100 оборотов в минуту с сопротивлением воздуха можно не считаться. Но при сотнях и тысячах оборотов — это серьезный противник.

Шлифовальный шпиндель с воздушной турбинной.

Вот что произошло, когда испытывали впервые новую быстроходную передачу.

Ремень отказывался совсем работать без поддержки натяжным роликом. Он беспомощно провисал, быстро растягиваясь и не поспевая за шкивом, буксовал, а от трения о шкив нагревался так сильно, что резина на нем плавилась. Закапризничав, ремень не хотел сцепляться со шкивом, отпрыгивал от него и, провисая все больше и больше, задевал верхней частью нижнюю и рвался мгновенно.

Стоило ремню чуть-чуть перекоситься, как он начинал задевать за выступ — бортик шкива, и вскоре края его превращались в лохмотья. В местах, где были швы, появлялись обрывки ниток. Быстро истираясь, ремень рвался сначала с краев, а затем и весь, как будто он был сделан не из прочного материала, а из бумаги.

На большой скорости разрыв ремня грозит большими осложнениями.

Недаром приходилось помещать при опытах всю передачу в специальном помещении, а за работой ее следить на расстоянии по приборам, как будто испытывался какой-нибудь новый двигатель, вот-вот готовый взорваться.

Опыты показали, как построить быстроходную ременную передачу. Начали с того, что стали испытывать, какие ремни можно для нее применить. Тут ведь не всякий ремень годится.

Ремень нужен прежде всего прочный.

Это, однако, не значит, что можно сделать его толстым. Взять, скажем, да устроить слоеным из нескольких лент. Он должен быть прочным, но тонким и легким. Легкость уменьшает центробежную нагрузку.

Центробежная сила зависит не только от скорости, но и от удельного веса материала — чем он меньше, тем меньше и эта сила.

Изнашиваться быстро ремень не должен. И вытягиваться тоже — иначе и прочный ремень забастует и работать не сможет.

Про скольжение также забывать нельзя. Это один из главных недостатков обычного ремня, если его заставить вращаться с большой скоростью. Нужно, чтобы ремень со шкивом сцеплялся надежно.

Опыты делали с самыми различными материалами: кожей и резиной, кордом и хлопчатобумажной тканью, шелком и трикотажем. Ремни сшивали или склеивали. И лучше всех оказался ремень из ткани или шелка, покрытый лаком.

Но и другие ремни тоже работают неплохо — каждый для своих условий. Скорость примерно до 45 метров в секунду выдерживает кожаный ремень. Тонкий прорезиненный ремень из ткани может служить на скоростях до 50 метров в секунду, а лакированный шелковый или тканевый ремень без швов работает и при 70 метрах в секунду. Такой ремень применяют в быстроходных шлифовальных станках.

Прочным должен быть не только ремень, но и шкив. Стальной шкив выдерживает скорость 150 и даже 200 метров в секунду.

Затем стали искать способ борьбы с провисанием ремня. Какой бы прочный и хороший он ни был, провисания, как и трения, не избежать. Надо постараться сделать провисание как можно меньше. Для этого ремню в помощь дают специальный натяжной ролик.

В быстроходных передачах призвали для этого на помощь и сам мотор. Его устанавливают на площадке, которая может поворачиваться. Под тяжестью мотора площадка опускается, и ремень натягивается.

Сопротивление воздуха уменьшали довольно простым способом, преграждая воздуху путь в передачу, на которую надевали кожух. Шкивы делали сплошные, без спиц.

Пытались не только передачу, но и саму машину сделать такой, чтобы сопротивление воздуха было наименьшим.

Самолету, его частям придают удобообтекаемую, каплеобразную форму. Похож на каплю быстроходный гоночный автомобиль.

Пробовали и шпиндель быстроходного шлифовального станка сделать похожим на каплю. А такой особо быстроходный прибор, как гироскоп, помещают иногда в специальную камеру, откуда выкачан воздух: тогда уж он вообще не страшен.

Быстроходные ременные передачи сейчас применяют в станках, центрифугах и других машинах.

Наряду с ними все шире встречаются в технике машины, где нет ременных передач, где машина и двигатель — одно целое.

Это электромашины, такие, например, как электрошпиндель, в котором электромотор — часть конструкции самой машины.

Это такие машины, как шлифовальная воздушная турбинка, электросверло, в которых привод и машина — одно неразрывное целое.

В них для передачи вращения вал двигателя и вал машины прочна соединяют быстроходной муфтой.

Муфты бывают разные — жесткие и эластичные, пружинные и зубчатые, магнитные, гидравлические и другие, но одинаково в них одно: они связывают оба вала либо наглухо, либо так, чтобы, допуская небольшие смещения, не разорваться, если такое смещение случится.

Муфты должны быть прочными и надежно работать при больших окружных скоростях. В них пришлось отказаться от прокладок из резины или кожи.

В муфтах высокоскоростных приводов отказались от соединения из двух половин, а соединяют прямо один вал с другим: в одном валу выступ, в другом углубление, как отвертка и вырез в головке винта. Сверху надевают металлическую втулку, плотно охватывающую концы валов. Такая муфта выдерживает до 100 тысяч оборотов в минуту.

Но если один вал соединяется прямо с другим, то нельзя ли и вовсе избежать муфты — вместо двух валов сделать один?

Так нередко делают в небольших быстроходных машинах — шлифовальных шпинделях. На конце вала воздушной турбинки или электромотора помещают шлифовальный круг.

Области применения высокоскоростных приводов.

Мы получили вращение и передали его. Сколько оборотов дал привод, столько же ременная передача или муфта сообщили и машине. Сколько оборотов получено, столько и передано.

Бывают, однако, в технике случаи, когда требуется получить одно, а передать другое число оборотов, иначе говоря, замедлить или ускорить вращение. Это может делать ременная передача. Это делает и зубчатая передача — редуктор.

Авиационная газовая турбина вращается со скоростью, скажем, 15–18 тысяч оборотов. Но если она служит приводом воздушного винта, то такая большая скорость для винта не годится. Винт не выдержит ее и разорвется в куски от огромной центробежной нагрузки. Поэтому обороты нужно уменьшить. Между валом турбины и винтом ставят редуктор.

Редуктор понижает обороты газовой турбины, вращающей генератор электрического тока. Такой редуктор нужен при передаче вращения валу станка, насосам или судовым винтам, колесам паровоза или автомобиля.

Но иногда бывает нужно не понижать, а повышать обороты.

На высотных поршневых авиационных моторах устанавливают нагнетатели, помогающие мотору «дышать». Воздух сжимается крыльчаткой, вращающейся с большой скоростью. Вращаясь, крыльчатка отбрасывает воздух от центра диска, и он сжимается центробежной силой.

Чтобы сжать воздух, нужна скорость 20–30 тысяч оборотов в минуту, а вал поршневого мотора делает всего около 3 тысяч оборотов. И крыльчатку соединяют с валом через зубчатую передачу — редуктор, повышающий обороты в несколько раз.

Быстроходные редукторы широко применяются теперь в технике. Но и здесь большие скорости поставили новые трудности перед инженерами.

Малейшая, вполне допустимая раньше неточность в изготовлении деталей становится грозным врагом при больших скоростях.

Редуктор ведь состоит из нескольких зубчатых колес, и дефекты каждой шестерни сказываются на работе всех остальных. В конце концов может случиться, что редуктор не будет работать.

Шестерни при работе нагреваются, смазка разжижается, увеличивается износ зубьев. Их «заедает», начинается «шелушение», истирание, скалывание, излом металлических поверхностей. В трещинки может попасть масло — и подобно тому, как это бывает в подшипнике — расклинить и разрушить поверхность.

Кроме того, шестерни, даже и весьма точно изготовленные, сильно шумят при работе, потому что под нагрузкой они изменяются в размерах. Хотя эти изменения ничтожно малы, но их бывает достаточно, чтобы появился шум.

Борьба с шумом быстроходных зубчатых передач стала серьезной проблемой.

Инженеры разрабатывают конструкцию редукторов, шумящих как можно меньше, подбирая наиболее благоприятные размеры колес, зубьев, их форму.

Иногда, при небольших нагрузках, применяют бесшумные шестерни из пластмассы.

Испытания шестерен помогают увидеть, как распределяются напряжения в местах зацепления зубьев, как они там концентрируются. Это помогает инженерам проектировать шестерни не «громкоговорящие», а шумящие как можно меньше.

Теперь существуют редукторы, где окружная скорость доходит до 140 метров в секунду. Они могут передавать мощность в несколько десятков тысяч лошадиных сил.

Тщательным изготовлением, испытаниями и опытами, повышением качества материалов добиваются надежной работы быстроходных зубчатых передач.

Быстроходные передачи для быстроходных станков, приборов, механизмов — это часть борьбы за скорость, идущей в машиностроении и металлообработке, приборостроении и авиации. От них во многом зависит наилучшее использование мощности сверхскоростных двигателей — турбин и электромоторов, все шире применяющихся в технике больших скоростей.

ШТУРМ ЗВУКОВОГО БАРЬЕРА

То, к чему привыкли, перестает нас удивлять, становится будничным, повседневным. А между тем давно известно, что в привычных на первый взгляд вещах скрыто зачастую непривычное, новое, удивительное. Нужно лишь суметь его увидеть.

Я хочу рассказать вам об одной такой вещи.

Наша книга — о машинах, и речь здесь пойдет тоже о машине.

Ее все знают. Мы все привыкли к ней как и ко многим другим, которые с детства окружают нас.

Но не все знают, что это чудесная машина. Недаром и название ее взято из сказки: народ мечтал о такой сказочной, небывалой, чудесной машине.

Чтобы создать ее, потребовались многие годы тяжелого труда, ну-жен был настоящий творческий подвиг.

Машина эта — самолет. Бывший ковер-самолет из сказки.

Именем творца первой такой машины, Александра Можайского, заслуженно гордится наш народ.

Чтобы строить современные самолеты, нужно было создать новую науку, даже несколько новых наук.

Имена их творцов — Жуковского, Чаплыгина, Циолковского — заслуженно стоят в ряду гениев нашего народа.

В этой машине, в том, чем она стала теперь, собраны, как в фокусе, достижения многих отраслей науки и техники.

И трудно, пожалуй, найти другую область машиностроения, где так остро, так напряженно шла и идет борьба за скорость, как в самолетостроении.

Самолет — самая быстроходная из транспортных машин, созданных человеком. Он открыл путь покорения воздушного океана, который тысячи лет был недоступен для человека.

Я не собираюсь поражать ваше воображение многими цифрами, подобно таким: в современном большом самолете миллион заклепок, мощность двигателей на нем превышает мощность районной электростанции.

Но две цифры я назову. В них скрыто больше содержания, чем в самом подробном рассказе. Лучше любого описания поведают они о борьбе за скорость в авиации.

За четыре десятилетия, с 1906 по 1945 год, рекордная скорость полета выросла с 41 до 975 километров в час — почти в 24 раза! А в послевоенные годы она перевалила за 1 000 километров в час.

Рост рекордных скоростей в авиации.

Борьба за скорость в авиации была борьбой за прочные, но в то же время легкие материалы. Такие материалы есть теперь.

Техника создала новые мощные двигатели — газовые турбины. Они стали новым средством борьбы за скорость самолета.

Расскажем еще об одном оружии в этой борьбе и о враге, которого оно побеждает.

Враг этот — сопротивление воздуха. Он появляется одновременно с движением.

Есть движение — есть и сопротивление, и чем быстрее двигается тело, тем больше сила сопротивления.

На учебном самолете, летящем со скоростью в 100–150 километров в час, можно без опаски выглянуть из открытой кабины. Вы ощутите стремительный воздушный поток, но сила его еще не так велика, чтобы помешать вам выбраться из кабины и прыгнуть с парашютом.

Когда же скорость значительно возрастает, сила воздушной струи уже не столь безобидна. Прыжок с борта скоростного самолета не такое простое дело, как может показаться на первый взгляд. Парашютист-испытатель В. Г. Романюк говорит:

«Опыты показали, что выбраться из кабины современного истребителя при полете на больших скоростях летчику бывает очень трудно, а подчас невозможно. Надо, чтобы какая-то посторонняя сила помогла ему это сделать».

Мы еще будем говорить об особенностях скоростных полетов и вернемся к прыжку во время такого полета. Но прежде нужно ближе познакомиться с врагом, с которым ведут борьбу самолетостроители.

Аэродинамика изучает силы, возникающие при движении тел в воздухе.

Можем ли мы увидеть, как воздух обтекает самолет? Ведь воздух — невидимка. Мы чувствуем его силу при полете, но не видим, что делается при этом.

Оказывается, можно увидеть невидимое. И для этого нам не придется совершать воздушные путешествия. Мы, оставаясь на земле и никуда не двигаясь, совершим такое путешествие в аэродинамической лаборатории.

В аэродинамической трубе вентиляторы, вращаемые электромоторами, гонят воздух. Модель самолета, крыла, моторной гондолы, любой части самолета подвешена в ней на проволочках или стержнях-державках.

Поворот рычажка реостата — и в трубе можно получить нужную нам скорость. Растут обороты мотора. Лопасти вентилятора сливаются в один блестящий круг. Модель начинает «бег на месте».

Все сильнее давит воздушный поток, все сильнее рвется модель, стремится вырваться из креплений, как зверь, попавший в сеть. Эти крепления устроены так, что позволяют ей немного подвинуться, как бы уступая стремительной силе воздушного потока. И усилия, которые испытывает модель, передаются через проволочки или державки рычагам особых весов.

Весы нагружают, и модель возвращается в прежнее положение. Зная, какой груз понадобился для этого, определяют силы, действующие на модель. Расчет помогает узнать полную картину их действия.

А как же все-таки не только измерить силу воздушного потока, но и увидеть, что происходит в нем?

Пучок ниточек может помочь сделать видимым невидимку — воздух.

Флаг, колыхаясь по ветру, указывает, откуда дует ветер, силен ли он. Ниточки, вытягиваясь вдоль потока указывают, как он течет. Плавно — и тогда они все глядят в одну сторону. Бурно образуя вихри, — и ниточки колышутся, как флаги на сильном ветру.

Так можно наблюдать за характером течения и около обтекаемого тела, например крыла самолета. Заметим, кстати, что иногда это делают не на модели, а на настоящем самолете. На крыло наклеивают ниточки и предоставляют фотоаппарату следить за их поведением.

Есть и другой простой способ наблюдать за воздухом. Дым, выходящий из печной трубы, подсказывает, что нужно сделать. Если в аэродинамическую трубу пустить дым, то струйки его покажут картину обтекания. Подобно тому, как на фотопластинке при проявлении на наших глазах возникает изображение, так и в трубе станут видимыми воздушные струйки.

Мы увидим, как бегут рядом эти струйки. Ничто не нарушает их плавного бега. Но вот дорогу им преграждает пластинка. Подходя к ней, струйки начинают «волноваться». Пластинка тормозит их, мешает им. Струйки идут в обход, обтекают ее. Но от плавного течения не остается и следа. Струйки сбиваются с дороги, крутятся, за пластинкой возникают вихри. Только далеко за пластинкой струйки успокаиваются. И снова мирно текут они рядом.

Впереди пластинки, там, где струйки тормозятся, давление повышается. Сзади, где появились вихри, давление падает. В результате возникает разница давлений, сила сопротивления. При этом понижение давления за пластинкой бывает гораздо больше, чем повышение давления перед ней. Разрежение за пластинкой как бы «засасывает» ее, держит, не пускает вперед, и чем больше вихрей, тем сильнее.

Изогнем пластинку полукругом и снова поместим ее в поток, выпуклой стороной к набегающим струйкам. Они покажут, что обтекание стало более плавным, чем раньше: меньше вихрей, спокойнее текут струйки. И если измерить силу сопротивления, она окажется меньше в несколько раз.

Выходит, сила сопротивления зависит от формы тела. Если оно похоже на вытянутую каплю, то более плавно обтекается воздухом. Вот почему самолету, дирижаблю, гоночному автомобилю придают плавную, обтекаемую форму.

Форма капли была бы идеальной для самолета. Но такой идеальный самолет — уже не самолет, потому что у капли нет крыльев. А без крыльев нет самолета. Это не трудно понять, если посмотреть на модель крыла в нашей «дымовой» аэродинамической трубе.

Плавно бегут струйки, как течет по равнине спокойная полноводная река. Встретив крыло, они обтекают его сверху и снизу. При этом струйкам, обтекающим крыло сверху, предстоит пройти более длинный путь, так как верхняя поверхность крыла изогнута больше, чем нижняя. Им приходится двигаться быстрее, чтобы не отстать от нижних.

Но чем больше скорость, тем меньше давление, — так гласит закон физики. И поэтому давление сверху крыла получается меньше, чем снизу. Разность давлений, сила, направленная вверх, — подъемная сила и держит самолет в воздухе. Движет его сила тяги воздушного винта. Но крыло, конечно, создает не только нужную подъемную силу. Оно, как и всякое другое тело, оказывает и сопротивление. Добиться того, чтобы крыло давало как можно большую подъемную силу и как можно меньшее сопротивление, — вот к чему стремились борцы за скорость в авиации.

Изменение формы самолета — от первого (конструкции А. Ф. Можайского) до современного реактивного.

Отходят в прошлое самолеты с двумя и даже тремя крыльями — бипланы, трипланы, со стойками, растяжками, соединяющими одно крыло с другим. Каждая лишняя деталь — лишнее сопротивление. Только на учебных машинах, где скорость невелика, осталась «коробка» из крыльев. Самолет с одним крылом — моноплан — стал господствовать сейчас в авиации.

Всё, что только можно, стали убирать внутрь, что нельзя — в обтекатели. Убирающиеся шасси, хорошо обтекаемый фюзеляж, плавные «зализанные» формы сделали современный самолет похожим на крылатую вытянутую каплю. Тщательнее стали отделывать наружные поверхности. И сопротивление уменьшилось примерно в 20 раз!

Это вместе с повышением мощности авиационных двигателей, с новыми, прочными и легкими материалами дало возможность летать со скоростями около 700 километров в час. В 1939 году мировой рекорд скорости составил 755 километров в час.

Но вот что интересно отметить. Если взглянуть, как росли скорости, то видно — чем дальше, тем труднее становилась борьба. Сражение шло за каждый лишний километр.

Сделали крыло на потайной клепке так, чтобы заклепки не выступали наружу, — прибавка скорости на 20 километров в час.

Улучшение «внутренней» аэродинамики самолета — герметизация его, устранение лишних отверстий, щелей, куда мог бы проникать воздух, прибавило еще 30 километров скорости.

Отполировали или покрыли лаком крылья самолета, и скорость выросла на 40 километров в час. Покрасили обшивку более тщательно — еще 5 километров. И так далее.

Пришлось задуматься даже над тем, чтобы упрятать внутрь выступающие наружу антенны радио. Для аэродинамики — вопрос немаловажный: ведь сейчас на современном гражданском самолете с радиостанцией и радиолокаторами около десятка антенн!

Как видно, скорость набирали буквально «по крохам». И в годы второй мировой войны самолеты полетели со скоростью примерно 800 километров в час.

Конструкторы снова и снова увеличивали мощность двигателей. Но это не давало желаемого результата. Вместе с увеличением мощности возрастал вес поршневых двигателей, и выигрыш в скорости сводился на нет из-за утяжеления самолета. Образовывался как бы замкнутый круг, из которого, казалось, не было выхода.

Но наука и техника не признают безвыходных положений.

Помощь пришла от моторостроителей. Они дали самолету новый газотурбинный двигатель — более легкий, более мощный, чем поршневой.

И резко увеличилась скорость — сразу на две-три сотни километров.

Это был новый качественный скачок в авиации. Открылись сложные, неизвестные явления, которые не давали раньше о себе знать ни конструктору, ни летчику.

Оказалось, что большие скорости — не только новый двигатель, новые материалы, это и новые формы самолета, новая аэродинамика.

Сначала новый двигатель просто пересел на старый самолет, который повел себя на больших скоростях странно.

Управление усложнялось, а подчас становилось невозможным. Самолет вел себя в воздухе не так, как ему полагалось.

Почему это произошло? И прежде всего почему лишь новые двигатели, невиданной еще мощности, дали «скачок скоростей»?

Тут нам придется вернуться в аэродинамическую лабораторию. Посмотрим, что будет делаться при обтекании на больших скоростях.

Воздушный поток большой скорости получить не так-то просто. Нужен очень мощный нагнетатель, прогоняющий воздух через трубу. Чтобы скорость потока возросла в три с лишним раза — с 360 до 1 200 километров в час — надо мощность нагнетателя увеличить в 40 раз, доведя ее до мощности электростанции небольшого города.

Нужны и новые методы наблюдения и сложные измерительные приборы.

Воспользуемся одним из таких методов — теневым.

Через поток проходит пучок света и попадает на экран. На нем — светлое пятно. Свет идет через прозрачную однородную среду, и ничто ему не мешает.

Поставим в поток модель крыла. На светлом поле экрана — тень крыла, его профиль. Растет скорость — 600, 700… 1 000 километров в час. Еще больше скорость — она близка к скорости звука— 1200 километров в час! На экране, по бокам модели, появляются расходящиеся под углом темные узкие полоски.

Можно наблюдать подобную картину и в другом виде.

Прежде чем направить пучок световых лучей в поток, его пропускают через частично посеребренную стеклянную пластинку. Пучок раздваивается — часть лучей отражается от пластинки, часть проходит сквозь нее. Затем оба пучка снова встречаются и попадают на экран. Но идут они по разным путям — один через поток, а другой минуя его.

Свет — это электромагнитные колебания, волны. Два луча света, как две волны, могут усиливать или гасить друг друга. Поэтому экран, на котором встречаются оба наших световых луча, становится полосатым: на нем появляются светлые и темные полосы.

Если в потоке стоит модель, то плотность воздуха в нем перестает быть однородной. Модель «возмущает» поток, нарушает его однородность, отклоняются световые лучи, и полосы на экране искривляются, показывая места с измененной плотностью.

В потоке модель турбинной лопатки. На полосатом поле экрана — ее профиль. Хорошо видно, как идет обтекание, где полоски идут плавно, а где они срываются. Поворачивая модель, можно видеть, как меняется характер потока, и подобрать наилучшие условия для плавного обтекания.

А теперь вновь поставим в поток модель крыла. И когда скорость приблизится к скорости звука, как будто кто-то перегнет полоски, покрывающие экран, — как раз под такими же углами, как и раньше, по бокам модели.

Что же происходит?

Внезапно, резко, скачком возрастают давление и плотность в потоке. Аэродинамики так и говорят: появились скачки уплотнения.

Темные полосы, которые видны на теневом экране, — «тень» скачка уплотнения. На полосатом же экране полоски искривятся там, где появился скачок: из-за него плотность в потоке перестала быть везде одинаковой.

На скачке воздух увеличивает не только плотность. Одновременно-повышается и температура, а скорость падает. Скачок — как «газовая стена». Он не может задержать частички воздуха, но тормозит их, заставляет уплотняться и нагреваться. Воздух ударяется о скачок, как о преграду. Его поэтому и называют иногда ударной волной.

Скачок вызывает дополнительное сопротивление. И немалое. Если скорость возросла, скажем, в 2 раза — с 600 до 1 200 километров в час, то сопротивление воздуха увеличится в 32 раза!

Вот почему для полета на большой скорости нужен новый, более мощный двигатель. Когда он был создан, скорость резко увеличилась.

Однако скачок уплотнения появляется лишь тогда, когда скорость потока достигает звуковой. А когда начались все неприятности, связанные с дополнительным сопротивлением, самолетам до скорости звука было еще довольно далеко. В чем же было дело?

Самолет еще не достиг скорости звука. Но около отдельных его частей поток может двигаться со звуковой скоростью. Мы говорили о том, что струйки, обтекая тело, ускоряются или замедляются. При резком изменении направления потока и скорость его может увеличиться, дойдя в этом месте до скорости звука. Тогда появляется скачок, возрастает сопротивление.

Когда скачок «садится» на хвостовое оперение, нарушается устойчивость самолета, управление им. Когда скачки «садятся» на винт, ухудшается его работа. Скачок на крыле и оперении — и самолет неудержимо затягивает в пикирование. Силы летчика не хватает, чтобы справиться с самолетом.

Бывали случаи, когда скачок садился на крыло и его можно было видеть глазом.

«При испытании я ввел самолет в пикирование и стал наблюдать за скоростью полета, — рассказывал летчик-испытатель. — На скорости около тысячи километров в час я увидел волну сжатого воздуха, переливающуюся в лучах солнца. Она напоминала целлофановую полоску и располагалась по всему крылу, начиная с фюзеляжа. Когда скорость увеличивалась, волна двигалась назад, а при замедлении скорости — вперед, к передней кромке крыла. Когда самолет вышел из пике, она исчезла».

Скачки на крыле удавалось фотографировать в полете. Они отбрасывали тени на освещенное солнечным светом крыло. Их можно было также сфотографировать аппаратами, похожими на те, какие применяются в аэродинамических трубах. Так самолет, подобно аэродинамической трубе, служил для изучения скачков, появляющихся при больших скоростях.

Эти «пассажиры», которые неизбежно садятся на отдельные части самолета, дорого обходятся.

Раз так, нужно уменьшить, ослабить их вредное влияние.

Нельзя было долго терпеть, чтобы новый двигатель стоял на самолетах старых форм, на которых трудно и опасно летать с большими скоростями.

И появились новые — реактивные — самолеты. Появилась и новая отрасль науки — аэродинамика больших скоростей, основы которой заложил академик С. А. Чаплыгин еще в 1900 году.

В начале века он создал теорию, которую лишь теперь, с наступлением эпохи больших скоростей, можно полностью оценить. Когда в 1936 году в Риме собрался конгресс по большим скоростям в авиации, он признал лучшей работу Чаплыгина «О газовых струях», написанную 36 лет до этого.

На основе исследований Чаплыгина и других советских ученых — его учеников и последователей — аэродинамики с новой силой развернули борьбу за скорость.

Современный реактивный самолет.

Расчеты и опыты в аэродинамических трубах больших скоростей показали, что профиль крыла скоростного самолета должен быть иным, чем у самолета малых и средних скоростей.

Он должен быть тоньше, с более острым носком, с меньшей кривизной. Тогда и неприятности, связанные с появлением «местных» звуковых скоростей, отдаляются, отодвигаются. То же относится и к фюзеляжу.

Оказывается, самолет-капля не всегда идеал. Это идеал до известного предела. Ему на смену приходит новый самолет, самолет-веретено.

Расчеты и опыты показали, что есть и другой путь для того, чтобы отдалить появление скачков. Этот путь — стреловидные крылья и оперение. И старому самолету приходит на смену новый — с крыльями отогнутыми, как у ласточки в стремительном полете.

Выбирая форму скоростного самолета, приходится многое иметь в виду.

Неудачно расположена моторная гондола — и опасность появления скачка тут как тут. Неудачно расположили вертикальное оперение по отношению к горизонтальному — и жди неприятностей.

Надо позаботиться и о том, чтобы оперение не попало в струю газов из реактивных двигателей, расположенных в крыльях, и его поднимают выше, чем у обычных самолетов.

Возникают и новые трудности для конструктора.

Нужны тонкие крылья и фюзеляж, — говорит ученый-аэродинамик.

Но не забывайте о прочности, — напоминает инженер-прочнист.

А моторостроитель требует предусмотреть побольше места для горючего — его ведь реактивному двигателю нужно больше, чем поршневому. Нельзя забыть и про пассажиров, про грузы.

От одной неприятности избавились, вернее отдалили ее, другая появилась. И приходится изыскивать не только новые формы, но и новые конструкции частей самолета, еще тщательнее отделывать поверхности, находящиеся в воздушном потоке.

В тонком крыле трудно разместить тот каркас, к которому крепится обшивка. Эту «начинку» делают более простой. На одном самолете, например, вместо сложного каркаса применили заполнитель из очень легкого материала, а обшивку сделали фанерную. Думают и о крыльях литых и откованных из металла.

В тонком крыле бывает подчас трудно запрятать шасси. Тогда делают специальные гнезда в фюзеляже для уборки колес.

Шасси на реактивном самолете обычно устраивают трехколесное. Оно удобнее двухколесного. Однако и с ним не все сразу стало гладко.

Самолет разбегается перед взлетом. И вдруг носовое колесо начинает прыгать из стороны в сторону, как бы выплясывая какой-то танец. Это явление, кстати, и получило название танца «шимми».

Задачу борьбы с «шимми» помог решить лауреат Сталинской премии академик М. В. Келдыш. Он вооружил конструкторов методами борьбы с колебаниями колес самолета.

Конструкторам пришлось по-новому решить и вопрос об управлении самолетом.

В нашем распоряжении есть и электромоторы и гидравлика. Нажал бы летчик на кнопки или открыл кран — и рули легко поворачиваются, если с ними не справишься одними мускулами. Есть же у нас целые машины, управляемые простым нажатием кнопки.

Но предложите летчикам такой самолет-полуавтомат: никто из них не согласится на нем летать!

Я должен чувствовать машину, — ответит вам летчик.

Отклоняя рули, он должен чувствовать усилие на ручке управления. Чем больше усилие, тем сильнее отклонится руль. Самолет «отвечает» летчику. А попробуйте почувствовать это, нажимая на кнопку! Мало ли, много ли отклонился руль, а нажим на кнопку одинаковый.

Конструкторы разделили труд между человеком и машиной. Самую тяжелую работу по отклонению рулей при большой скорости выполняет электромотор или жидкость под давлением, двигающая поршень с рычагом. На долю летчика остается небольшое усилие, меняющееся как и при обычном полете, когда летчик «чувствует» самолет.

Перед конструкторами машин больших скоростей стояла и другая очень важная задача.

Вот какой произошел однажды случай, о котором рассказывает инженер-подполковник Вишенков в книге о летчиках-испытателях.

Новая скоростная машина сначала вела себя прекрасно и оправдала все ожидания. Скорость ее была столь велика, что летчик не мог нарадоваться стальной птицей. Он поднимался на заданную высоту, переходил в горизонтальный полет, чтобы узнать, какую скорость может дать машина. Потом поднимался еще выше и снова мчался на полной скорости. Все шло хорошо.

И вдруг… когда самолет забрался повыше и рванулся вперед, его внезапно затрясло так, что штурвал выскочил у летчика из рук. Похоже было, что машина вот-вот рассыплется на куски… С трудом удалось ему утихомирить «взбунтовавшийся» самолет и посадить его на землю. Летчик вылез из кабины и замер от удивления. Гладкая, блестящая обшивка походила на бурное море: она покрылась волнами, вспучилась. Трещины и клочья обшивки виднелись тут и там, будто кто-то нарочно рубил машину топором.

Это сделал флаттер, злой враг скоростного самолета.

Он наступает внезапно. При некоторой «критической» для данного самолета скорости полета достаточно любого толчка, резкого движения, чтобы крылья начали колебаться, вибрировать. Стальная птица «машет» крыльями. Взмахи так часты и так сильны, что вся она трясется, как в лихорадке. Лишь несколько секунд продолжается безумная тряска, и машина ломается, как будто она сделана из картона.

Задачу борьбы с этим грозным явлением помогли конструкторам решить работы академика Келдыша. Скоростные машины теперь не боятся флаттера.

Не только крыло, но и хвостовое оперение самолета при больших скоростях иногда может начать вибрировать. Попадая в воздушный поток, идущий от крыла, за которым крутятся вихри, оперение подвергается ударам, толчкам, подобно лодке, попавшей в горную реку со множеством подводных камней. Толчок, еще толчок… и оперение начинает свой танец.

Узнав, почему происходит это явление, названное скоростным бафтингом, авиастроители нашли и путь борьбы с ним.

Я рассказал лишь несколько страничек из большой истории борьбы за скорость самолета. Но большие скорости в авиации выдвигали новые трудности не только для аэродинамиков, конструкторов, технологов, материаловедов, прочнистов. Они внесли много нового и в самую технику полета, потребовали от летчика очень высокого мастерства, выдержки, быстроты реакции.

Надо помнить, что полет не просто прогулка, не просто полет по прямой.

В полете меняются скорость, направление. Самолет выполняет фигуры высшего пилотажа и в одиночку и в строю. Может возникнуть необходимость оставить самолет, выброситься с парашютом. Все это на большой скорости намного сложнее. Не только машина, но и человек должен выдержать большие нагрузки. «Запас прочности» должен быть не только у машины, но и у человека. Приобретают еще большее значение физическая выносливость летчика, его тренировка.

Скоростной самолет делает разворот. Центробежная сила, которая развивается при этом, зависит от скорости и радиуса разворота. Скорость велика — значит, разворот не может быть слишком крутым. А если его нужно сделать круче, приходится даже искусственно несколько снижать скорость. Для этого на реактивном самолете устраивают специальные тормозные щитки. И тем не менее перегрузки, испытываемые летчиком, значительно выше тех, с которыми он имел дело раньше.

Как действует перегрузка на человека? Предоставим слово летчику, испытывавшему самолет без устройства, уменьшающего перегрузки.

«Центробежная сила — огромное невидимое чудовище — вдавливало мою голову в плечи и так прижимало меня к сиденью, что мой позвоночник сгибался, и я стонал под этой тяжестью. Кровь отлила от головы, в глазах темнело. Сквозь сгущающуюся дымку я смотрел на акселерометр и неясно различал, что прибор показывает ускорение в 5,5 раза больше ускорения силы тяжести на земле. Я освободил ручку и последнее, что я увидел, была стрелка акселерометра, движущаяся; обратно к единице.

Я был слеп, как летучая мышь. У меня страшно кружилась голова. Я посмотрел по сторонам на крылья самолета, я их не видел, я ничего не видел. Я посмотрел туда, где должна была быть земля. Спустя немного она начала показываться, словно из утреннего тумана. Зрение возвращалось ко мне, так как я освободил ручку и уменьшил давление. Вскоре я снова стал хорошо видеть, выровнялся и уже, по-видимому, летел некоторое время горизонтально. Но голова болела, а сердце стучало, как пневматический молот…

Я снова забрался на 4 500 метров и пошел вниз, нагоняя скорость до 520 километров в час. На этот раз я более резко взял ручку на себя и, прежде чем успел освободить ее, заметил, что стрелка прибора перескочила через 6,5 и пошла до 7. Я чувствовал, как у меня сдавливаются внутренности, я вновь терял зрение и сознание. Однако мне помогло то, что я резче взял ручку на себя и быстрее освободил ее. Потом я снова поднялся и сделал еще два пике. Они буквально расплющили меня…

Я чувствовал себя так, как будто меня избили. Я чуть не падал от усталости и чувствовал острую стреляющую боль в груди. Спина у меня болела, и вечером из носа шла кровь…»

Так описывал свои ощущения американский летчик-испытатель Коллинз, погибший впоследствии во время испытания самолета. Владелец фирмы послал его на верную смерть.

Авиационная медицина занялась изучением действия перегрузки. Врачи установили, что она влияет на центральную нервную систему — нарушается память, расстраивается координация движений. Кровь отливает от глаз — летчик слепнет. Тяжелеют веки, глаза закрываются сами собой.

Борьбу с перегрузкой повели врачи и конструкторы.

Тренировка, физкультура, спорт помогают легче переносить ее. Был однажды случай, когда летчик выводил машину из пикирования. Перегрузки при этом очень велики.

И летчик почувствовал, что под ним треснуло сиденье. Металл не выдержал. А человек — закаленный, тренированный советский летчик — выдержал.

Перегрузка в фигурном скоростном полете достигает 8–9. Это значит, что человек чувствует себя в 8–9 раз тяжелее. Но предел ли это? Замечено, что при откинутом положении тела перегрузка переносится легче. Конструкторы проектировали сиденье для летчика, которое может менять свое положение, наклон.

Выбрасывание сиденья с летчиком со скоростного самолета.

Был сделан такой опыт. Сначала летчик перенес восьмикратную перегрузку на обычном сиденье. Пелена застилала его глаза. Веки нельзя было приподнять. А затем ту же перегрузку он испытал при откинутом сиденье. Зрение было нормальным.

Известно, что лежа летчик сможет перенести одиннадцати- и даже пятнадцатикратную перегрузку.

И проектировались самолеты, где летчик может управлять машиной лежа.

На больших скоростях осложняется спасение экипажа в случае аварии. Воздушный поток яростно обрушивается на летчика, мешает выбраться из кабины, может сбросить его на оперение машины. И если скорость больше 600–750 километров в час, то выброситься с парашютом обычным способом невозможно.

Возникла мысль использовать для прыжка со скоростного самолета те самые силы, которые мешают выбраться летчику из кабины. Когда самолет переворачивается на спину, эти силы стремятся оторвать летчика от сиденья. Он повисает в эти мгновения на ремнях.

Самолет в воздухе. Приготовиться к прыжку!

«Я открываю фонарь своей кабины и приготавливаюсь, — рассказывает парашютист-испытатель В. Г. Романюк. — Самолет начинает плавно крениться на крыло. Горизонт сбоку от меня как бы поднимается, затем земля оказывается над головой. Теперь пора. Чувствуя, что какая-то сила отрывает меня от сиденья, даю еще толчок ногами и выпадаю из кабины. Положение самолета вверх колесами помогло мне совершить прыжок. Открываю парашют и благополучно приземляюсь на аэродроме. Этот и другие подобные прыжки показали, что самоотделение можно с успехом применять при полетах на больших скоростях».

Конструкторы разрабатывают специальные меры для спасения экипажа высокоскоростного самолета.

Они устраивают механизм, выбрасывающий сиденье вместе с летчиком из кабины. На летчика, внезапно попавшего в воздушный поток огромной скорости, обрушивается невидимой тяжестью перегрузка, доходящая до 25-кратной! Действует она очень малую долю секунды.

Такая перегрузка — опасный враг. Это удар огромной силы по летчику. Чтобы его смягчить, можно выбросить сначала всю кабину. Потом, когда скорость уменьшится, и самого летчика. На летчика еще, кроме того, надеть специальную одежду для защиты от воздушного урагана. Надо стараться снизить скорость самой машины, затормозить ее.

Мы все время говорили о машинах. Почему же я рассказываю здесь так много о перегрузке, о спасении экипажа на больших скоростях?

Потому, что самолет — машина для полета человека, а забота о человеке — хозяине крылатой машины, о безопасности его в полете — у нас вопрос огромной важности.

Однажды товарищ Сталин беседовал с авиаконструктором Ильюшиным. Он интересовался, каким образом в случае аварии экипаж сможет покинуть машину. Выслушав ответ, товарищ Сталин сказал, что нужно обеспечить выбрасывание вниз, а для этой цели следует расширить нижние люки самолета.

«Ваша жизнь, — сказал товарищ Сталин великому летчику нашего времени Валерию Чкалову, — дороже нам любой машины!»

Сталинская забота вдохновляет людей советской авиации. Они в совершенстве овладели машинами больших скоростей и успешно штурмуют звуковой барьер.

Откуда взялось это выражение? Почему речь идет о «барьере»?

Отчасти это должно быть понятно. Мы уже говорили об опасностях, ждущих самолет у околозвуковых скоростей. Но барьером скорость звука стали называть не только потому, что с подходом к ней резко растет сопротивление. Когда появились реактивные двигатели, самолет, казалось, получил средство пробиться через «барьер» сопротивления. Мощности двигателя теперь ему вполне бы хватило.

Однако это еще не все. Устойчивость, управляемость, прочность— вот где оказалось слабое место.

Изменение профиля крыла с ростом скорости — от первых самолетов до современных скоростных и сверхзвуковых (сверху вниз).

В 1945 году самолет полетел со скоростью 975 километров в час.

При этом он испытывал сильные толчки, большие перегрузки, а пилота удерживали в кабине лишь ремни, которыми он был привязан. Рули не слушались летчика, ходили ходуном, ручка управления вырывалась из рук. Хорошо еще, что рекордные полеты на скорость короткие — всего 3 километра… Долго так не пролетишь.

Тогда англичане решили пробиться через звуковой барьер на другом самолете — бесхвостке. Ничего не вышло: самолет рассыпался, летчик погиб.

И некоторые недальновидные зарубежные ученые заявили, что скорость звука и сверхзвуковые скорости — недостижимы. Звуковой барьер, — утверждали они, — непреодолимая преграда.

Жизнь опровергла эти теории.

Те, кто не верил в управляемый по. лет на больших околозвуковых скоростях, не понимали одного.

Для околозвуковых скоростей нужен и новый самолет.

Аэродинамики и конструкторы создали самолеты новых форм — прочные, устойчивые, управляемые.

И они вплотную подошли к скорости звука.

Но возможно ли полететь быстрее звука?

Да, отвечает авиационная техника. Но для сверхзвуковых скоростей опять понадобится новый самолет.

Чтобы понять это, снова заглянем в аэродинамическую лабораторию, где есть трубы сверхзвуковых скоростей.

Трубы околозвуковых скоростей требуют большой затраты мощности на нагнетание воздуха. Когда нужны сверхзвуковые скорости, мощность возрастает еще больше.

Для снижения ее прибегают к разным приемам. Испытания ведут не при атмосферном, а при пониженном давлении. Вместо воздуха берут газ, где скорость звука меньше, чем в воздухе.

Картина, которую наблюдают в трубе с пониженной плотностью или газом, позволяет судить о поведении модели при сверхзвуковой скорости.

Но при этом встречаются и большие трудности. Например, газ в трубе так разогревается, что для охлаждения нередко требуется целая река воды.

Чтобы увидеть, как идет обтекание при сверхзвуковых скоростях, достаточно лишь на короткое время получить воздушный поток. Поэтому воспользуемся трубой кратковременного действия, где сжатый воздух, выпущенный из баллонов, расширяясь, создает такой поток.

Знакомая картина! На модели появились скачки уплотнения, но они «мощнее» и тянутся дальше, чем при дозвуковых скоростях. Значит, при сверхзвуковом полете опять встретимся с дополнительным сопротивлением.

Однако есть большое различие между дозвуковым и сверхзвуковым сопротивлением.

Мы сказали, что главная причина сопротивления при дозвуковых скоростях — разрежение позади тела. Наоборот, главное при движении быстрее звука — повышение давления у передней части тела. И потому нужно его спереди заострять. Чем острее передняя часть, тем меньше сопротивление воздуха.

В сверхзвуковых течениях многое обратно тому, что наблюдается в дозвуковых.

В дозвуковых, чтобы увеличить скорость, нужно сечение трубы уменьшить: река течет быстрее там, где уже русло. В сверхзвуковых — наоборот.

В дозвуковом потоке самолет при движении вызывает изменения давления окружающего воздуха, возмущения, которые расходятся во все стороны, обгоняют его, двигаясь со скоростью звука. В сверхзвуковом — эти изменения не могут перегнать самолет, ибо он сам летит быстрее звука.

Но ведь части самолета взаимно влияют друг на друга при обтекании. У биплана, скажем, крылья обтекаются различно, не так, как каждое из них в отдельности. Возмущения от одного крыла доходят до другого и обратно. А для сверхзвукового потока можно устроить такой биплан, в котором крылья «мешать» друг другу не будут.

Какую же форму должен будет иметь сверхзвуковой самолет?

Предполагают, что это будет самолет с удлиненным веретенообразным фюзеляжем, тонкими, стреловидными, небольшими крыльями, имеющими профиль в виде ромба или треугольника. Возможно, что это будет «летающее крыло» — треугольник, если посмотреть на него сверху, или «летающий фюзеляж», у которого подъемная сила создается реактивной тягой двигателя. Возможно, что оперение переместится из хвостовой части фюзеляжа вперед.

Еще трудно себе представить такую машину. Но как сейчас мы уже привыкли к «необычным» самолетам околозвуковых скоростей, так станут в будущем привычными и новые сверхзвуковые самолеты. И так же, как аэродинамика справилась с задачей создания самолета больших околозвуковых скоростей, — справится она и с задачей полета быстрее звука.

Возможный вид сверхзвукового самолета.

Не только новые формы, но и новый двигатель будет нужен для сверхзвукового полета. Ориентировочные подсчеты показывают, что понадобятся мощности порядка 18–24 тысяч лошадиных сил.

Есть ли двигатель такой мощности?

Да. Это прямоточный воздушно-реактивный двигатель и ракетный двигатель на жидком топливе.

Воздух, идущий в воздушно-реактивный двигатель, надо сжать. При сверхзвуковой скорости воздух сожмется благодаря скачку уплотнения, который «сядет» у входа в двигатель. За скачком скорость будет уже дозвуковой. Если дальше воздух пойдет через расширяющийся канал, то скорость его еще упадет, а давление возрастет. И в следующую часть двигателя — камеру сгорания — поступает сжатый воздух. Остается впрыснуть топливо, зажечь его и заставить газы вытекать через сопло. Отдача вытекающего газового потока создает тягу.

Такой прямоточный двигатель, самый простой из воздушно-реактивных, появится на сверхзвуковом самолете.

Предполагают, что вес его составит всего 0,05 килограмма на лошадиную силу. Это примерно в 10 раз меньше, чем у современного поршневого двигателя с винтом. При небольшом весе, всего 1 200 килограммов, огромная мощность — 24 тысячи сил. Двигатель с газовой турбиной такой мощности весил бы вдвое больше.

Прямоточный двигатель на малых скоростях беспомощен: слишком мал тогда напор воздуха, мало его сжатие. Поэтому стартовые двигатели-ускорители будут поднимать самолет в воздух. С ростом скорости сильнее давление воздуха — и двигатель начнет работать.

Можно ожидать, что это будет лучший двигатель для сверхзвуковых скоростей — достаточно мощный, легкий и простой, чтобы обеспечить полеты на высотах в два-три десятка километров со скоростью в 2–3 тысячи — километров в час.

А чтобы полететь еще быстрее, нужно летать еще выше.

И до сих пор борьба за скорость полета была в то же время борьбой за высоту.

Сопротивление воздуха зависит не от одной только скорости, но и от плотности среды. Воздух — друг, он создает подъемную силу, и в то же время враг — мешает полету. В разреженном воздухе легче летать, чем в плотном, — меньше сопротивление.

Современные самолеты оборудуются герметическими кабинами, дающими возможность человеку жить на больших высотах, в стратосфере.

Герметическая кабина — это маленький кусочек земного мира в стратосфере, где гибнет все живое. В ней искусственно создается атмосфера: нагнетатель накачивает воздух, поддерживает постоянное давление в кабине. Бывают кабины, где воздух не засасывается снаружи, а очищается от углекислого газа химическим очистителем и обогащается кислородом, запасенным в баллонах.

Самолет с прямоточным воздушно-реактивным двигателем для сверхзвуковых скоростей.

Но воздухом, кислородом дышит не только человек. Им дышит и двигатель.

Чем выше, чем разреженнее воздух, тем меньше кислорода в нем, и двигатель, которому нужен воздух для сгорания топлива, будет задыхаться уже на высоте в 5–6 километров.

Инженеры снабдили поршневой авиационный мотор нагнетателем, сжимающим и подающим воздух в цилиндры, помогающим мотору дышать. В газотурбинном двигателе есть свой нагнетатель — компрессор. В прямоточном его нет, здесь воздух сжимается скоростным напором.

Плотность воздуха, однако, быстро падает с высотой. Поднявшись на 22 километра, наши отважные советские стратонавты оставили под собой 9/10 всей массы воздуха. На высоте около 50 километров давление в тысячу раз меньше, чем у поверхности Земли. На высоте 200–250 километров — в миллион раз.

Поэтому «потолок» прямоточного воздушно-реактивного двигателя ограничен. Выше 30 километров он вряд ли сможет работать. А между тем, именно на огромных высотах, в 100–200 километров, можно было бы летать еще быстрее. 10 тысяч километров в час, беспосадочный кругосветный перелет за несколько часов — таковы перспективы освоения этих высот. Там, где воздуха почти нет, где ничто не мешает полету, можно полететь со скоростью почти космической.

Сверхвысотный самолет будет кораблем заатмосферным, он весь свой путь проделает в межпланетном пространстве. Лишь начало и конец его пути проходят в атмосфере.

Может ли быть создан такой корабль для сверхбыстрых, сверхдальних перелетов? Да, отвечает советская авиационная техника. Это самолет с жидкостным ракетным двигателем. И самолет-ракета есть уже сейчас.

Вот как произошло его воздушное крещение.

«…Под сводами ангара стоял новый самолет… У самолета не было пропеллера, не было и обычного мотора. Только в угловато-отсеченном днище фюзеляжа угадывался какой-то необычайный двигатель…

Появление нового самолета взволновало летчиков-испытателей, конструкторов и инженеров. „Вот он, — почтительно говорили о самолете. — Увидел бы его Циолковский!“

…И вот настал день испытаний… Изрыгнув огненную струю, самолет сорвался с места и, как всем показалось, не взлетел, а вонзился в небо. Это был не привычный взлет, а скорее выстрел крылатой ракетой. От колоссальной скорости у летчика захватило дыхание. Все обычные ощущения полета исчезли — не было рева и гула мотора, не было вибрации всего самолета, которая сопутствует полету…

С ураганной скоростью мелькали земные ориентиры, едва показавшиеся облака исчезали, и вдруг стало ясно — за несколько минут самолет покрыл большое расстояние и нужно было возвращаться.

Самолет зашел на посадку. Но… новый самолет опережал не только действия летчика, но и его мысль. Едва он стал выравнивать машину, готовясь посадить ее на три точки, как оказалось, что аэродром уже остался позади.

…Какая огромная скорость! Только бы не проскочить аэродром, только бы не упустить мгновения и опуститься на дорожку.

И вот самолет катится по бетону. Полет окончен.

Летчика засыпали вопросами. На него смотрели с восторгом и удивлением, как когда-то смотрели на первых стратонавтов.

Новая страница в истории авиации была открыта»[2].

Ракетный двигатель открыл «эру аэропланов реактивных», о которой мечтал Циолковский.

Все тепловые двигатели дышат воздухом из атмосферы. А жидкостный ракетный двигатель — двигатель необычный — возит кислород для дыхания с собой.

Не воздух, а жидкий окислитель, содержащий кислород, подается в камеру сгорания. Поэтому нет «потолка» у такого двигателя, как и нет предела наибольшей скорости ракетного самолета, если он летит в пустоте. Не высота ограничивает его подъем и не сопротивление воздуха ограничивает его скорость, а лишь запас горючего, запас кислорода.

Это теоретически доказал Циолковский.

Это подтвердила жизнь.

Ракеты, поднимающиеся на высоты в несколько сот километров, стали первыми летательными аппаратами, проникнувшими через звуковой барьер. Их наибольшая скорость почти впятеро превышает скорость звука.

Впрочем, скорость звука — не мерка там, где звука быть не может. Ракеты летают на таких высотах, где воздуха практически почти нет. Они уже совершают прыжки за атмосферу.

Ракетный двигатель на жидком топливе.

Пассажиры ракет пока что еще приборы. Пролетая атмосферу, они докладывают о воздухе больших высот, куда никто, кроме ракет, не сможет забраться. Выбравшись за атмосферу, они докладывают о том, как выглядит наша планета из мирового пространства, как ведут себя там космические и солнечные лучи, каков мир вокруг нас.

Не только службу разведчиков высот несут ракеты. Они служат летающими аэродинамическими лабораториями больших скоростей.

Радио связывает эти лаборатории без человека с землей, с людьми. С помощью радио управляют их полетом, передаются на землю показания приборов, следящих за поведением модели, крыла или самолета, которая несется вместе с ракетой в воздушных просторах. Ракеты служат и для полетных испытаний прямоточных двигателей.

В большой высотной ракете место отсека с приборами займет герметическая кабина. В ней поднимется человек на разведку самых высоких слоев воздушного океана, куда не проникнут воздушные шары — стратостаты.

А вслед за разведчиками-ракетами на неизведанные высоты проникнут и ракеты-самолеты, крылатые ракеты.

Сверхзвуковые ракетные самолеты смогут, конечно, летать и в атмосфере.

Строителям такого самолета придется сделать многое.

Мощный ракетный двигатель легок. Так, например, один из построенных двигателей развивал при скорости самолета 900 километров в час мощность до 5 тысяч лошадиных сил, а весил всего 1160 килограммов.

Но ракетный двигатель «прожорлив» — он расходует очень много топлива. За одну минуту опорожняются баки большой высотной ракеты, а в них 3 тонны топлива. Вот почему это своего рода «выстрел». А от выстрела до настоящего полета — далеко. Много предстоит еще поработать конструкторам ракетных двигателей.

Большой вес топлива утяжеляет самолет, перегружает крылья, затрудняет старт самолета. Нужны стартовые ускорители, чтобы помочь самолету взлететь. Ускорители можно применить и в полете — составная ракета-самолет наберет постепенно большую скорость и пролетит дальше, чем ракета-одиночка.

Надо обеспечить и благополучную посадку сверхскоростного самолета. Он приземляется с гораздо большей скоростью, чем обычный самолет, и посадка осложняется. Конструкторы применили, например, на ракетном самолете посадочную лыжу. Она выдвигается специальным гидравлическим механизмом.

И о летчике сверхвысотного, сверхскоростного самолета нужно особо позаботиться. Нужно оборудовать герметическую кабину, совершенно не пропускающую воздух, смягчить вредное действие больших перегрузок, подумать и о спасении экипажа на случай аварии.

Все это при сверхзвуковых скоростях и на больших высотах очень сложные проблемы.

Ведь выброситься с парашютом можно не на любой, сколь угодно большой скорости. Есть предел, который ставит перегрузка. Значит, чтобы благополучно выбраться из самолета, необходимо в случае аварии быстро его затормозить. Это можно будет сделать остановкой двигателя и специальными тормозными устройствами. Можно и выбрасывать с самолета герметическую кабину с летчиком, облегчая спуск в разреженном воздухе больших высот.

Трудно описать полет сверхвысотной крылатой ракеты. Мало еще данных, чтобы говорить с уверенностью, как он будет происходить.

Предполагают, что будет не полет, а гигантский прыжок — из атмосферы и обратно. В пустоте ракета пролетит почти весь свой путь.

Предполагают, что ракетный самолет полетит, как камень, брошенный вдоль поверхности воды: подпрыгнет несколько раз, прежде чем остановится. Выпрыгнув за атмосферу, самолет снова опустится, чтобы, оттолкнувшись от воздуха, снова подняться. Ведь когда он опустится в плотный воздух, подъемная сила крыльев возрастет, увеличится и высота. И так, постепенно снижаясь, он гигантскими прыжками, не тратя горючего, покроет огромное расстояние, прежде чем приземлится.

Но если мы еще не знаем, как будут летать будущие самолеты, то твердо знаем, что они нам дадут.

Ракетный самолет — это ступень к межпланетному ракетному кораблю. Ракетная техника сомкнется с авиацией. Об этом говорил, об этом мечтал Циолковский.

Старт реактивного самолета будущего.

Сначала взлеты на большую высоту и даже за пределы атмосферы, с последующим планированием, говорил он. Потом ракета — спутник Земли — и первый космический рейс. Сначала полеты в стратосфере, потом — за атмосферой. И хотя еще множество трудностей на этом пути — в одном сомневаться нельзя. Победа рано или поздно будет одержана…

…И, быть может, недалек этот день. Настанет утро, обычное утро обычного нашего дня. Проснется город.

На одном из пригородных аэродромов на рельсах, убегающих вдаль, установят удивительную машину.

Ее длинное заостренное тело напоминает снаряд дальнобойного орудия, а тонкие крылья делают похожей на самолет. Прошло время, когда рекордные дальние самолеты имели рекордно длинные крылья. Самолету, который стоит на аэродроме, не нужны длинные крылья.

Словно снаряд, пронесется он на огромной высоте. Только при посадке машина, как птица, расправит крылья, выдвинет их, замедляя свой стремительный полет.

Немало нового дали советские инженеры этой прекрасной машине. Они построили новые ракетные двигатели, которые помчат ее с невиданной скоростью, ракетную стартовую тележку, которая разгонит самолет и поможет ему взлететь в воздух.

Они подарили машине радиолокатор, чудесные глаза, видящие сквозь облака и туманы на много километров.

Они защитили пассажиров от врагов, поджидающих на больших высотах, — разреженного воздуха, космических снарядов-метеоров и ультрафиолетовых солнечных лучей.

Самолет не вспыхнет, как метеор, накалившись от трения о воздух. Его обшивка не боится жары.

Вот каков будет самолет, который поднимется, чтобы полететь с такой скоростью, с какой еще никто никогда не летал.

Реактивный самолет будущего на аэродроме.

…Закончены последние приготовления. Командный пункт дал разрешение на старт. Взлетает сигнальная ракета.

Все быстрее и быстрее несется по рельсам тележка с самолетом. Вот он уже в воздухе, и лишь долетевший секундой позднее гул напоминает о нем. Похоже, что молния сверкнула в небе, громовой раскат доносится вслед за ней.

Машина набирает высоту, увеличивает скорость.

Но вот выключен двигатель. Теперь машина, постепенно снижаясь, чудовищным прыжком покрывает огромное пространство.

На черном фоне неба — ослепительно белый диск Солнца и яркие звезды на небосводе. А внизу под пеленой облаков — Земля.

Штурман включает локатор. Быстро вращается подвижная антенна под самолетом, и на экране локатора возникают темные и светлые пятна.

Тренированный глаз летчика хорошо разбирается в этой мозаике. Вот светлые пятна с очертаниями городов. Резкие темные пятна — озера, водохранилища-гиганты. Точно вычерченные на карте линии и сетки — каналы.

И вдруг пропадают пятна и линии. Сплошная темнота заполняет экран. Это море! В иллюминаторе штурман видит в просвете между облаками его темно-синий щит.

А внизу, на земле, операторы радиолокационных станций видят на своих экранах, как извивается змейка, указывая на пролетающий самолет.

И миллионы людей следят за полетом смелых сталинских соколов.

* * *

Самолеты больших скоростей — достояние авиации уже сегодня. Полет быстрее звука станет реальностью в ближайшие годы.

Конструкторы и технологи, ученые и инженеры нашей авиации работают сегодня над тем, что мы увидим в небе завтра.

Новейшие достижения радиотехники и приборостроения, автоматики и телемеханики нужны авиации сегодняшнего и завтрашнего дня не меньше, чем аэродинамика больших скоростей или реактивные двигатели.

Со сложным самолетным хозяйством не управишься без помощи автоматов. На крупном самолете триста с лишним электромоторов разных типов. Без автоматов становится трудно управлять и самим самолетом, большой машиной. А между «трудно» и «невозможно» придется поставить знак равенства, когда еще больше вырастут скорости, когда полеты быстрее звука будут привычными для авиации.

Самолет — быстроходная машина, и мы, говоря об автоматике, смело можем поставить его рядом с другими машинами, где автоматы привычны и незаменимы.

Так же, как оператор блюминга не может работать без автоматики — ему нужно, управляя своим гигантом, за сто секунд сделать сто разных дел, так и летчик сверхскоростной машины не обойдется без автоматов.

Автоматические линии станков, заводы-автоматы — к этому идет машиностроительная техника. К автоматическому полету, к автоматическому движению идет транспортная техника.

«Недалеко то время, когда мы сможем автоматизировать полеты аэропланов, движение поездов, — говорил академик В. Н. Образцов. — Все это стоит перед нами в ближайшей перспективе».

Это потребует решения совершенно новых задач. Чем быстрее полет, тем быстрее нужно замечать все изменения обстановки, условий полета, тем быстрее нужно отвечать на них, управляя машиной. Дороже становится каждая секунда — да что там! — каждая доля секунды.

На реактивном самолете нужно думать быстрее, говорят летчики. Они правы: на большой скорости и малое время, которое незаметно, неощутимо было раньше, «вырастает», требует вместить в себя много дел. Но не растянешь же время, как резину! Нужно, быстрее летая, быстрее управлять.

Скорость — расстояние, пройденное в единицу времени. Растет скорость. Не сто или двести метров в секунду, а гораздо больше пролетит скоростной самолет. И взлет, посадка, все эволюции в воздухе потребуют от летчика гораздо большей быстроты, точности движений.

Автоматика сейчас — незаменимый друг летчика. В будущем же ее роль еще возрастет. Будут созданы автоматические механизмы, которые смогут действовать так быстро и точно, как этого требуют сверхвысокие скорости полета. Телемеханика — управление на расстоянии — войдет в практику авиации.

Радиолокационная техника — неотъемлемая часть оборудования самолета. Ее роль, как и автоматики, неизмеримо вырастет в новой, предсказанной Циолковским, «эре аэропланов реактивных». Безопасность воздушных сообщений обеспечат радиолокаторы — «глаза» скоростной машины.

К быстрому, удобному, безопасному полету, к скоростной и сверхскоростной воздушной связи — пассажирской, почтовой, грузовой — стремится авиационная техника нашей страны. Родине, с ее огромными просторами, нужны машины больших скоростей. Люди советской авиации неустанно работают над тем, чтобы создавать скоростные машины, чтобы сделать скоростной воздушный транспорт таким же привычным, массовым, доступным, как и любой другой, которым мы пользуемся.

И наша новая скоростная авиация будет служить миру. Она сделает советского человека хозяином неба над родной землей, еще более властным повелителем воздушных просторов.

С развитием скоростной авиации мы связываем и освоение самых высоких слоев воздушного океана, а в будущем — и полеты за атмосферу, в межпланетное пространство, сулящие новые грандиозные перспективы для нашей науки.

КОСМИЧЕСКИЙ РЕЙС

Новые, безграничные перспективы перед техникой больших скоростей открыли работы знаменитого деятеля науки Константина Эдуардовича Циолковского.

В Калуге в загородном саду стоит высокий обелиск. На нем написано:

«Человечество не останется вечно на Земле, но, в погоне за светом и пространством, сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет себе все околосолнечное пространство».

Это памятник Константину Эдуардовичу Циолковскому. Эти гордые, полные веры в творческие силы человека слова принадлежат ему.

Циолковский прожил большую жизнь. Он вычислял, изобретал, строил модели, делал опыты. Он писал научные статьи и фантастические повести. На страницах его книг уживаются рядом мир строгого расчета, мысли, закованной в точные формулы, и картины грядущих космических полетов, жизни в космическом пространстве. Это придает работам ученого необыкновенно ясное ощущение реальности его мечты.

То, что делал Циолковский, было направлено к одной цели — одолеть земное притяжение, сделать человека хозяином Вселенной, а не только родной планеты — Земли.

Об этом давно мечтали люди. Они в мечтах переносились на другие планеты, путешествовали в межзвездных просторах.

Циолковский превратил мечты в науку. Он первым открыл путь человеку в безграничные просторы Вселенной.

Это было тогда, когда человек еще только начинал покорение воздуха. Лишь короткие взлеты совершали первые самолеты, а Циолковский уже видел далекое будущее: прыжок за атмосферу, полеты в космическое пространство, на миллионы километров пути…

Циолковский почти всю жизнь прожил в Калуге. Он очень редко куда-нибудь ездил и никогда не летал на самолете. И в то же время он совершал удивительные путешествия. Он побывал на Луне и на маленьких планетках — астероидах, облетал вокруг Земли и вокруг Солнца.

Это были мысленные путешествия, мечты, но им суждено осуществиться. «Человеком реальной мечты» был Циолковский.

Он создал научные основы межпланетных путешествий. Его работы стали фундаментом новой, высокоскоростной — ракетной техники.

Труды Циолковского получили всенародное признание. Знаменитым деятелем науки назвал его товарищ Сталин.

Ракетная техника, созданная трудами русских ученых и инженеров, была поднята Циолковским, его последователями и учениками на новую, высшую ступень.

Реактивные самолеты, летающие с казавшейся раньше фантастической скоростью в 1 000 километров в час, ракеты, перегнавшие звук, — эта техника больших скоростей уже освоена нами.

Но это не предел.

Огромная заслуга Циолковского в том, что он безгранично расширил наши представления о возможности достижения больших скоростей. А большие скорости полета — это победа над временем и пространством.

Большие, космические скорости сулят нам победу над тяжестью.

Все на Земле удерживает сила тяжести. Она заставляет падать брошенный камень. Невидимой цепью приковывает она к Земле и человека.

Можно ли разорвать цепи тяжести? Можно ли побывать на Луне, на других планетах, унестись в беспредельные просторы Вселенной?

В течение многих лет Циолковский упорно думал над этим. «Мысль о сообщении с мировым пространством не оставляла меня никогда», — говорил он.

Понимая, что решение задач, которые он себе поставил, требует знаний, Циолковский занимался математикой, физикой, астрономией, химией, писал, вычислял, ставил опыты, строил модели.

Как же бороться с тяжестью?

Чем быстрее брошено тело, скажем, пушечный снаряд, тем дальше оно улетит. Небесная механика учит, что если тело достигнет скорости 8 километров в секунду, то никогда не упадет на Землю, а будет вечно кружиться вокруг нее, как маленькая Луна. Значит, с тяжестью можно бороться скоростью.

Один незадачливый артиллерист из фантастического романа Жюля Верна был немало удивлен, когда, выстрелив из гигантской пушки, не попал в намеченную цель. Оказалось, пушечное ядро достигло «круговой» скорости 8 километров в секунду и превратилось в спутника Земли.

А если скорость будет еще больше — от 11,2 до 16,6 километра в секунду, — то снаряд превратится в маленькую планетку — спутника Солнца. Его можно заставить тогда попасть на Луну, облететь вокруг нее или Марса, залететь на Венеру или совершить какой-либо другой полет в нашей солнечной системе.

Наконец, скорости в 17 километров в секунду было бы достаточно, чтобы покинуть солнечную систему и совершить межсолнечные, межзвездные перелеты.

Как видим, с точки зрения механики межпланетные и даже межзвездные путешествия — задача несложная, стоит только сообщить космическому кораблю секундную скорость в 11–16 километров.

Космические скорости.

Одолев притяжение Земли и получив в союзники солнечное притяжение, мы дальше «бесплатно», без всякой траты энергии помчимся по гигантскому эллипсу вокруг Солнца. Надлежащим образом выбрав наш путь, мы попадем в те края владений Солнца, куда нам нужно.

Задача простая, но решить ее чрезвычайно трудно. И мы можем справедливо гордиться тем, что честь решения грандиозной задачи межпланетных путешествий принадлежит русской науке.

Почему же сложно получить космическую скорость?

— Как ее получить? Вот вопрос, который всю жизнь меня мучил, — вспоминал Циолковский. — И только в 1896 году мне удалось найти ответ на этот вопрос.

Не один Циолковский задумывался над этим. В одной из книг по истории проблемы космического полета собраны и приведены в систему все проекты межпланетных путешествий. Вот лишь перечень глав этой книги: из пушки на планеты; метательные машины; полеты при помощи плюс или минус материи (уничтожающей притяжение Земли); полеты при помощи лучевого давления и лучистой энергии; электро- и радиокорабли…

Но это — «дела давно минувших дней». Может быть, последние годы принесли какой-нибудь новый способ путешествия вне Земли?

В военной технике нашла применение кумуляция, или, иначе, направленный взрыв. Обычно при взрыве газы летят во все стороны с большой скоростью. Если же в заряде взрывчатого вещества сделать выемку определенной формы, газы устремятся в одну сторону, и при этом с огромной скоростью — гораздо большей, чем при обычном взрыве. Скорость газов при направленном взрыве может достигать 20 и даже 40 километров в секунду.

Такая скорость более чем достаточна для межпланетных путешествий.

Чтобы использовать ее с этой целью, был предложен такой проект. Где-нибудь в горах закладывается необходимый заряд взрывчатого вещества для направленного взрыва. Взрывом выбрасывается за атмосферу большая металлическая масса, которая становится спутником Земли.

— Рождение нового спутника будет грандиозным опытом… Новая; звезда украсит небо над Землей, — говорит автор этого проекта профессор Г. И. Покровский.

Научное значение такого опыта бесспорно.

Но решает ли направленный взрыв задачу межпланетных путешествий?

Восторженный секретарь Пушечного клуба Мастон в романе Жюля Верна «Из пушки на Луну» восклицает:

«Ядро — это показатель, до чего может дойти скорость движения на Земле, больше того, ядро — не что иное, как небесное тело в миниатюре, а небесные тела — лишь очень большие ядра, летящие по небесному пространству. Мы знаем в природе скорость света, скорость электричества, скорость звезд, скорость планет, скорость планетных: спутников, скорость звука, скорость ветра. Но за нами — людьми — заслуга создания ядра, заслуга создания его скорости, во сто крат превышающей скорости железнодорожных поездов и самых резвых лошадей!»

Сравнение скорости ядра со скоростью лошади может вызвать у людей XX века лишь улыбку. Ведь снаряды современной сверхдальнобойной артиллерии вылетают из орудий со скоростью около 1,5 километра в секунду — почти 6 тысяч километров в час! Казалось бы, еще не так уж много — и они смогут стать межпланетными путешественниками.

И тем не менее, ядро, заброшенное в межпланетное пространство, — маленькая планетка, — не космический корабль. Ею можно гордиться, но полетом ее управлять нельзя. Она лишь увеличит на единицу бесчисленные рои осколков, носящихся между планетами. Но она не дает человеку победы над тяжестью.

Космическую скорость нужно получить постепенно, а не в ничтожную долю секунды, как при выстреле, метании, взрыве. Тогда только путешественникам не будет угрожать гибель при отлете.

Ведь нарастание скорости, или, иначе, ускорение, ощущается нами как усиленная тяжесть, перегрузка. Циолковский делает расчет: если даже пушка будет чудовищной длины, — 300 метров, то тяжесть при выстреле увеличится в 1 000 раз. Человек ее, разумеется, не выдержит.

Небесный корабль вообще должен быть кораблем особенным. Он полетит в пустоте, тогда как все другие корабли плавают, двигаются по воде или в воздухе. Они потому и могут двигаться, что существуют вода и воздух. От воды или воздуха отталкивается гребной винт судна, воздушный винт самолета.

А в мировом пространстве? Ни один винт, конечно, не сможет работать там, где одну частичку газа от другой отделяют сотни и тысячи километров. В этом почти пустом пространстве летят небесные камни — метеориты. Один романист приспособил их для движения своего межпланетного корабля: двигатель корабля «засасывал» поток метеоров и, отбрасывая их, передвигался, как ракета.

Не думаю, однако, чтобы согласился он полететь на своем «метеорном» корабле…

Нужно не только получить космическую скорость, и притом постепенно, без вреда для человека, но и иметь возможность изменять ее в полете. Не полет вообще, а управляемый полет, — вот что нам нужно.

Космической скорости можно достигнуть только при помощи ракеты — такое решение задачи дал Циолковский.

Он так представлял себе небесный корабль-ракету.

Удлиненный корпус, похожий на вытянутую каплю. В передней его части — каюта для пассажиров, с приборами, аппаратами для дыхания и всем необходимым для жизни людей.

Жидкое топливо накачивается насосами в камеру, где оно сгорает, а газы вырываются наружу через длинную, расширяющуюся к концу трубу. На пути газов, поблизости от выходного конца трубы, стоит руль, которым можно отклонять газовую струю и поворачивать ракету.

Такова схема ракетного корабля — победителя тяжести.

Ракета прежде всего управляемый небесный корабль, скорость которого можно набирать постепенно, чтобы перегрузка не была чрезмерной. А меняя направление, можно выбрать наивыгоднейший путь перелета.

Самая маленькая космическая скорость — круговая — в несколько раз больше, чем самая большая скорость, которую до сих пор удалось получить человеку с помощью своих машин. В самом деле, наибольшая скорость, которую развивают снаряды сверхдальнобойной артиллерии, — около 1,5 километра в секунду.

Почему ракета может развить космическую скорость?

На это отвечает основной закон механики ракетного полета, открытый Циолковским.

Закон этот таков: чем больше скорость истечения газов и чем больше вес топлива по отношению к весу пустой ракеты, тем большую скорость она получит. Можно получить любую сколь угодно большую скорость, лишь бы хватило запаса топлива.

Схема ракеты К. Э. Циолковского.

Закон Циолковского — основа будущей техники сверхвысоких, космических скоростей. Открытием этого закона знаменитый ученый безгранично расширил наши технические возможности в борьбе за скорость. Вот почему его имя заслуженно стоит в ряду основоположников техники больших скоростей.

Сверхскоростные перелеты, межпланетные путешествия, а, быть может, в очень отдаленном будущем и путешествие к другому Солнцу — звезде, — вот что сулит нам ракетная техника. Новые, невиданные горизонты открываются перед наукой.

Ракеты уже летают со скоростью около 2 километров в секунду и поднимаются на высоту в несколько сот километров. Это самый быстрый и самый высотный летательный аппарат, созданный человеком.

Еще немного, и космические скорости, путешествия не на сотни, а на тысячи и миллионы километров будут доступны нам.

Безмерно трудное дело… Если бы знали трудности дела, то многие, работающие теперь с энтузиазмом, отшатнулись бы с ужасом, говорил Циолковский о решении задачи космического полета.

Можно получить любую скорость при помощи ракеты, гласит основной закон ракетного полета. Но нельзя забывать про другое: как ее получить, что для этого нужно.

Для того, чтобы увеличить скорость ракеты, нужно или повышать скорость вытекающих из нее газов или увеличивать запас топлива.

На какую же скорость мы можем рассчитывать?

Циолковский вычисляет: пусть скорость отброса, скорость вытекающих газов — 2 километра в секунду. Эту скорость могут дать уже сейчас такие топлива, как, например, жидкие углеводороды и кислород. Скорости ракеты 8 километров в секунду добьемся, если запас топлива будет весить в 50 раз больше, чем сама ракета. А для полета, скажем, на Луну, когда нужна скорость 12 километров в секунду, вес запаса топлива должен в 200 раз превышать вес ракеты.

Эти цифры разочаровывают. Ведь невозможно построить ракетный корабль, в котором на каждую тонну веса конструкции нужно захватить 200 тонн топлива.

Ценою большого упорного труда современная техника добилась того, что на каждую тонну веса самой ракеты приходится 3 тонны топлива.

3 и 50, 3 и 200. Сопоставив эти цифры, некоторые зарубежные исследователи безнадежно махнули рукой. Межпланетные путешествия неосуществимы, — по крайней мере, до тех пор, пока мы не овладеем атомной энергией, решили они.

Немецкий ученый Эбергард, попробовав прикинуть, возможен ли полет на Луну, и столкнувшись с этими неумолимыми цифрами, сложил оружие: ничего не выйдет! Ему вторит французский инженер Эсно-Пельтри: «Только атомы могут доставить нам требуемые силы и скорости…»

Атомная энергия безусловно смогла бы помочь решению задачи. Можно предполагать, что с ее помощью мы получим скорость отброса в 10–12 километров в секунду. Тогда отпадают и трудности, которые кажутся непреодолимыми. Это тем более заманчиво звучит, что даже самые лучшие виды химического топлива, еще не освоенные нами, смогут дать скорость отброса не больше 4 километров в секунду. И тогда на тонну веса ракеты потребуется около 20 тонн топлива.

20 вместо 200. Но и такой корабль чрезвычайно трудно, да можно сказать прямо — построить сейчас нельзя.

Значит, правы Эбергард и Эсно-Пельтри? Значит, лишь атомная энергия, лишь далекое будущее даст нам решение задачи?

Циолковский отвечает: нет, нельзя ставить это решение в зависимость от другого, от решения проблемы применения атомной энергии в ракетной технике. Атомная энергия нужна, и мы овладеваем ею. Когда поставим энергию атома на службу человеку, новые возможности откроются и перед межпланетными путешествиями.

Но ждать нельзя. Нужно и можно найти другой путь.

Космический ракетный поезд, или, иначе, составная ракета — таково его решение. Над ним ученый долго работает, возвращается к нему то в одном, то в другом своем сочинении.

Ракетный поезд — соединение нескольких ракет. Лишь одна из них — пассажирская, остальные же — ускорители, своего рода летающие баки для топлива. Ускорители работают один за другим. Отработал один — сбрасывается, вступает в работу другой. Скорость всей составной ракеты все время возрастает, пока, наконец, последняя не достигнет космической скорости.

Итак, нельзя построить простую ракету с колоссальным запасом топлива, нужным для межпланетного полета. Но можно, хотя и трудно, построить составную ракету, разделить груз на части.

И жизнь подтвердила правильность такого решения. Именно составные ракеты дали возможность забросить приборы на высоту 400 километров — практически за пределы земной атмосферы. Составная ракета даст возможность совершить скоростной кругосветный беспосадочный перелет — облететь вокруг «шарика». Ведь об этом мечтал Чкалов.

Составную ракету можно сделать спутником Земли.

Получить первую космическую скорость, не прибегая к помощи атомной энергии, а пользуясь существующими видами топлива уже в пределах возможного для современной техники. Еще долог и труден путь до атомной ракеты.

Составная ракета — спутник Земли — стоит на повестке дня техники сегодня. Можно предположить, что такая ракета будет первым разведчиком Вселенной. Маленькая лаборатория с приборами-автоматами и радиопередатчиком станет в мировом пространстве глазами ученых, изучающих мир.

Стратосферная ракета.

С особенной силой зазвучали теперь слова, сказанные Циолковским о ракете полвека назад: «В далеком будущем уже виднеются сквозь туман перспективы до такой степени обольстительные и важные, что о них едва ли теперь кто мечтает». Рассеивается туман…

То, о чем лишь мечтали, — становится былью на наших глазах.

Но нельзя, конечно, думать, что все просто и легко доступно на этом пути.

История ракеты знает немало примеров того, какой трудной ценой достались успехи современной ракетной техники. Лишь содружество металлургов и теплотехников, химиков и физиков, приборостроителей и математиков, конструкторов и ученых, лишь содружество науки и техники создало современную ракету — самую быструю из транспортных машин, построенных человеком.

В наше время нельзя забывать, для чего и кому служит техника. Техника больших скоростей не является исключением. Напротив, ее развитие — очень яркий пример того, как техника двух разных миров служит двум разным целям.

Ракету — эту чудесную машину, которая первой перешла через «звуковой барьер», полетела быстрее звука, которая должна служить человеку, покоряющему природу, пространство и время, империалисты хотят поставить на службу агрессии, хотят сделать невиданным еще оружием, несущим народам гибель через моря и океаны.

Основной проблемой, которая обычно возникает перед штабами стран, подготавливающих и ведущих войну, является недостаток людских резервов. Каждое новое оружие расценивается прежде всего с точки зрения простоты обслуживания, минимального количества людей, необходимых для его применения, максимальной эффективности в отношении дальности, точности, мощности и разрушительной силы. Такое оружие — управляемые ракетные снаряды и ракеты, рассуждают военные специалисты агрессивных стран.

Самолет-снаряд «Фау-1» летал во время второй мировой войны через Ламанш. Треща, как мотоцикл, своим реактивным двигателем, маленький самолет без летчика вез из фашистской Германии пассажира-взрывчатку в гости к англичанам. Летел он невысоко, да и не слишком быстро, и потом немало таких «летающих клопов» нашли конец от огня истребителей и снарядов с радиолокационными взрывателями, бьющими без промаха.

Теперь в США, переименовав «Фау» в «Янки Дудль», работают над тем, чтобы сделать из ближнего бомбардировщика, каким был самолет-снаряд, дальний, высотный и скоростной.

Пресловутая «Фау-2», секретное оружие фашистов, которым они надеялись решить судьбу войны, уже не устраивает новых претендентов на мировое господство. Дальность полета — всего 300 километров, а боевой груз — всего тонна жалкой взрывчатки! Не 300, а 3 тысячи, 30 тысяч километров! Не взрывчатка, а атомная бомба! И они занимаются конструированием ракет с атомной боевой головкой, которые должны наводиться на цель и пролетать огромные расстояния.

Во время прошлой войны в Германии спроектировали ракету для перелета через Атлантический океан. Выпущенная с подводной лодки в океане, ракета должна была достигнуть Нью-Йорка и сбросить на него груз взрывчатки.

Это интересно, решили американские империалисты, хозяйничая после войны в немецких архивах. Только пускай теперь такая ракета будет перелетать через Атлантику не в Америку, а из Америки!

В пустынях американского континента и на побережье Атлантики появляются ракетные центры и базы с полигонами, которые тянутся на тысячи километров. Испытываются ракеты для перевозки бомб в другие края планеты.

«Новая исследовательская база организуется в Калифорнии, в Эль-Центро. Ее назначение — развитие техники межконтинентальной войны. Здесь можно производить полеты ракет на сотни и тысячи миль с выходом в Тихий океан…»

«Постройка новой большой ракетной базы проектируется на мексиканской границе. Вдоль Калифорнийского залива будут производиться испытания ракет дальнего действия…»

Составная межпланетная ракета.

«Испытательный полигон в Пойнт-Маги на западном побережье близ Лос-Анжелоса позволит выпускать управляемые снаряды в открытые воды Тихого океана на расстояние свыше 8 тысяч километров».

Так пишут американские журналы и газеты.

Правительство Англии не жалеет фунтов стерлингов для новых ракетных центров, баз и полигонов, где испытываются ракеты дальнего действия. А сама Англия становится базой для американских бомбардировщиков и ракет.

«Если мы разработаем оружие, способное транспортировать бомбы огромной разрушительной силы на расстояние до 1 000 миль, то при соответствующем размещении стартовых установок в пределах территории Британской империи сможем держать под обстрелом любой пункт на земном шаре, за исключением Северной Сибири и северных островов Японии…» — пишет английский «Журнал королевской артиллерии».

Неплохая иллюстрация к «миролюбивым» заявлениям правительства его величества!

Известный военный специалист и поджигатель войны Лиддель Гарт «недоволен», что Англии предназначено стать «передовой базой для американских атомных бомб и ракетных снарядов».

Эта позиция гибельна в атомный и ракетный век, добавляет Гарт.

Лишь оборотная сторона медали и пугает его, остальное для нею в порядке вещей.

Но американским генералам и банкирам нет дела до этого. Прибрав к рукам фашистское наследство — германские патенты, германских специалистов, образцы германских ракет и незаконченные германские проекты, — они создают оружие агрессии.

«Оружием уничтожения» империалисты стремятся сделать и авиацию, которая в своем развитии все более тесно смыкается с ракетной техникой.

Воскрешая мечты фашистских людоедов о мировом господстве, они усиленно развивают в Америке, Англии и других странах агрессивного блока бомбардировочную реактивную авиацию дальнего действия, реактивные истребители, автоматически управляемые ракетные самолеты-снаряды.

Нам нужна мощная авиация для опустошительного нападения на врага при помощи атомных бомб, бактериологического оружии и управляемых снарядов, откровенно заявляет авиационная комиссия американского сената.

И, чтобы сделать черное белым, оправдать гонку вооружений и авиации, их военные специалисты кричат:

— Соединенным Штатам реально угрожает опасность бомбардировки самолетами дальнего действия, ракетными снарядами и атомными бомбами!

Они рисуют «захватывающую» картину будущего нападения авиации через океан на американский материк и, с серьезным видом обсуждают проблемы обороны Америки против нападения с воздуха, считая это нападение якобы само собою разумеющимся.

У рядового американца, читающего об этом, голова идет кругом, и он спрашивает: где же выход?

«Кост артиллери джорнэл» — американский военный журнал — отвечает:

— Вооружаться! Надо строить базы и радиолокационные станции, да подальше от наших берегов, — мы ведь имеем дело с нападением издалека!

Надо создавать оружие уничтожения вражеских самолетов и снарядов — авиацию и ракеты дальнего действия!

Реактивные самолеты должны нести непрерывную вахту в стратосфере, охраняя весь американский материк!

Оружие нападения — вот наша защита!

А под прикрытием этой дымовой завесы полным ходом работают авиационные заводы.

Бомбардировщики — те, что строились еще недавно, — переделываются сейчас, чтобы увеличить скорость, дальность, запас бомб. Проектируются будущие реактивные бомбовозы в сотню и больше тонн весом, «десятитысячемильные», «десятитысячефунтовые» и прочие гигантские летающие крепости. Речь идет о десятках тысяч километров полета, о скоростных рейсах в стратосфере со смертоносным грузом для «обороны» Америки, которой никто не угрожает.

Самолет — это металл, пластмасса, резина, горючее, десятки других материалов. Самолет — это приборы, электромоторы, радио, бомбы, пушки и пулеметы. И, готовя оружие уничтожения, работают десятки и сотни заводов. В сейфы авиационных и других компаний текут доллары, все больше долларов, все больше прибылей.

Авиационные монополисты, как и хозяева других отраслей военной промышленности империалистических стран, наживаются на гонке вооружений, на подготовке новой войны, на войнах, которые идут сейчас за тысячи километров от этих стран. Империалисты не желают слышать о сокращении вооружения, запрещении оружия агрессии, массового уничтожения людей. Прибыль превыше всего! Угрозы мира, а не угрозы войны боятся больше всего фабриканты смерти. И Гувер, злейший враг Советского Союза, истерически вопит:

«Мы должны вооружить до зубов наши воздушные силы…»

Победить расстояние и обрушить смерть на мирные города, поставить на колени народы мира хотели бы американские империалисты с помощью скоростной авиации дальнего действия.

Однако жизнь показала, насколько несостоятельны теории молниеносной войны, заимствованные американскими фашистами у гитлеровцев.

Любого врага можно стереть с лица земли, «выбомбить» страну из войны в 24 часа с начала наступления при помощи одних бомбардировщиков, заявляли американские агрессоры, начиная агрессивную войну в Корее. И что же? Теория «воздушного блица» провалилась.

Долларами и оружием не повернуть истории вспять. Бомбардировщиками и ракетами не запугать тех, кто хочет мира и борется за мир. А их — большинство на нашей планете. И у них хватит силы, чтобы сорвать преступные планы поджигателей новой войны.

Неустанно ведет Советский Союз — знаменосец мира — борьбу против опасности войны, против оружия массового уничтожения людей, оружия агрессии. С нами — все прогрессивное человечество. С нами — великий Сталин.

Мы не будем беззащитными перед агрессорами, если они все же попытаются применить силу. Вспомним, как быстро рассеялся миф о монополии Америки на атомную бомбу. Вспомним, как быстро оправдались слова В. М. Молотова: «Будет у нас и атомная энергия, и многое другое». Секретом атомного оружия владеет теперь и наша страна.

Советская наука и техника заняты мирными делами. Но история уже не раз показывала, что, когда надо было, агрессор получал должный отпор.

Советская Армия, сказал товарищ Сталин, «…имеет на своём вооружении первоклассную технику, составляющую основу её боевой мощи».

Мы видим назначение самолета и ракеты не в том, чтобы держать в страхе человечество, чтобы перебрасывать атомные бомбы и бактерии, чтобы разрушать города и уничтожать людей. Мы видим в другом их задачу: в невиданных еще скоростях для транспорта, в невиданных еще высотах для науки.

Мы мечтаем о ракетах, которые сделают близкими соседями самые отдаленные уголки нашей страны. Мы мечтаем о ракетах, которые поднимут для нас потолок мира на недосягаемые ныне высоты. Ведь для этого и завещал Циолковский все свои труды партии большевиков и советской власти — подлинным носителям прогресса человеческой культуры.

Ракетная техника нашей страны прошла славный и трудный путь.

Недаром с таким волнением вспоминали участники пуска первой советской жидкостной ракеты этот знаменательный день.

Быть может, пройдет немного времени — и с таким же волнением будут говорить о смелых рейсах в стратосферу, о полетах вокруг света за несколько часов. И с таким же трепетным волнением будут говорить о грандиозном научном опыте — рождении станции вне Земли, автоматической ракете-лаборатории.

Но приборы — лишь первый шаг во Вселенную. Вслед за ними должен подняться за атмосферу и человек.

Как же решить эту задачу?

Настойчиво и упорно ищет Циолковский ответ на вопрос о технике будущих космических рейсов.

Космическая эскадрилья — такова его новая идея, развивавшая мысль о составной ракете. Соединенные вместе, бок о бок друг с другом, отправляются с Земли ракеты, включив все свои двигатели. Израсходовав половину топлива, половина ракет переливает оставшееся топливо другой половине. Уже не вся эскадрилья, а только половина ее продолжает полет, но с полным запасом топлива. Скорость ее растет: 900 метров в секунду… 1 800…

С каждым новым переливанием все меньше ракет, но все больше их скорость.

Эскадрилья превращается в звено, наконец, в «пару»… Скорость достигает круговой — 8 километров в секунду. Еще один, последний раз, опоражнивается бак предпоследней ракеты. И, наконец, последняя ракета освобождается от оков земного тяготения и устремляется к Луне со скоростью 11 километров в секунду.

Конечно, сложно устройство такой эскадрильи из 512 ракет. Сложно устроить переливание горючего в полете.

Циолковский оговаривает, однако:

«Потребное число ракет значительно бы сократилось при усовершенствовании их, то-есть при увеличении запаса и скорости вырывающихся продуктов взрыва. То и другое, возможно, и позволит нам получать и при небольшом числе ракет самые высокие космические скорости. Я хотел показать один из способов увеличить скорость реактивной машины с помощью таких же машин. Этот прием может дать нам новые достижения».

Межпланетные путешественники.

Если, скажем, скорость отброса 3 километра в секунду, а на тонну веса ракеты приходится 4 тонны топлива, то число ракет сократится до 16.

В составной ракете Циолковский видел путь завоевания межпланетных пространств. Он говорил:

«Я точно уверен в том, что и моя… мечта — межпланетные путешествия, — мною теоретически обоснованная, превратится в действительность. Сорок лет я работал над реактивным двигателем и думал, что прогулка на Марс начнется лишь через много сотен лет. Но сроки меняются. Я верю, что многие из вас будут свидетелями первого заатмосферного путешествия».

Я все время старался, рассказывая о творческой мысли Циолковского, держаться лишь техники, но не мечты. Но, говоря о космическом рейсе, нельзя не мечтать. Только люди, лишенные фантазии, люди без крыльев, могут отрицать смелую мечту, полет в беспредельных просторах Вселенной.

«Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка. За ними шествуют научный расчет и уже в конце концов исполнение венчает мысль», — говорил Циолковский.

Межпланетная ракета.

Помечтаем же немного.

…Пассажирская кабина размещается в головной части ракеты. В ней многочисленные приборы для наблюдения и управления, кислородные аппараты, радиоаппаратура, фото- и кинооборудование. В грузовом отсеке сложены костюмы для выхода в безвоздушное пространство — скафандры, продовольствие и другие грузы. В средней части ракеты — топливные баки, в кормовой — ракетный двигатель. Обшивка ракеты многослойная, с тепловой изоляцией. Такую же обшивку, топливные баки, двигатель и парашют имеет и каждая из остальных ракет — ускорителей составной ракеты.

Столько романистов описывали переживания будущих межпланетных путешественников, что, право, нет смысла состязаться с ними.

Когда советский стратостат «СССР-1» спустился с поднебесья и люди, первые из всего человечества побывавшие на невиданной высоте, сошли на землю, их окружила толпа.

Иностранных корреспондентов больше всего интересовало: что чувствовали стратонавты там, на неизведанной высоте, что переживали они, достигнув цели?

Командир стратостата Прокофьев, жадно затягиваясь сигаретой после долгих часов пребывания в тесной гондоле, отделенной от всего мира, ответил, пожимая плечами:

— По правде сказать, не знаю… Мы были заняты наблюдениями…

И думается мне, что первые межпланетные путешественники, вступив на родную планету, скажут вот так же любопытным корреспондентам: главное — наблюдения…

Наблюдать Землю-планету, проникнуть туда, куда проникал до сих пор лишь вооруженный глаз человека. Увидеть Вселенную не со дна воздушного океана, не через вуаль атмосферы, а такой, как она есть на самом деле, и, быть может, вступить на почву Луны, побывать на Марсе, привезти марсианские растения с этой загадочной планеты…

«Встать на почву астероидов, поднять рукой камень с Луны, наблюдать Марс с расстояния нескольких десятков километров, высалиться на его спутник или даже на самую его поверхность, что может быть фантастичнее? С момента применения ракетных приборов начнется новая великая эра в астрономии: эпоха более пристального изучения неба…»

Чтобы приблизить эту «эпоху более пристального изучения неба», о которой говорит Циолковский, работали и работают его ученики и продолжатели его дела — советские ученые.

«Задавшись темой полета в межпланетные пространства, я сразу остановился на ракетном методе», — вспоминал Юрий Васильевич Кондратюк, независимо от Циолковского работавший над теорией ракеты. Ход мысли его был таков.

Пушка стреляет ядром-пушкой. Та, в свою очередь, стреляет таким же ядром-пушкой. Каким же должно быть начальное орудие, чтобы последний снаряд достиг космической скорости? Невероятно чудовищных размеров.

«После этого я повернул пушку дулом назад и заставил стрелять в обратную сторону более мелкими ядрами», — говорит Кондратюк.

И тут заметил, что чем больше число этих ядер, тем меньше весит начальное орудие. Отсюда перешел он к ракете. Ведь это, собственно говоря, пушка, непрерывно стреляющая холостыми зарядами.

Выведя основной закон полета ракеты, Кондратюк получил сразу же благоприятный результат: небольшой запас топлива нужен, чтобы получить космическую скорость.

Кому не случалось испытать такое. Сделана где-то ошибка, о ней забудешь, — и радуешься ответу трудной задачи. Начнешь проверять, и ошибка — вот она. Начинай все сначала.

Ошибся Кондратюк, и «результаты из-за этой ошибки сразу получились чрезвычайно обнадеживающие», — вспоминал он. А когда исправил ошибку в вычислениях, получил цифру «55». В 55 раз больше самой ракеты должен весить запас топлива, чтобы получить первую космическую скорость.

Как он ни обманывал себя, что цифра эта не такая уж страшная, мысль упорно возвращалась к ней. И Кондратюк не успокоился до тех пор, пока не нашел «противоядия» против этой грозной цифры.

Он думал над тем, как снизить потребный запас топлива. Прежде всего снабдить ракету крыльями, тогда облегчится вылет ее за пределы атмосферы, решил он.

Нужно далее, чтобы ракета спускалась обратно на Землю без затраты горючего, используя для торможения сопротивление атмосферы.

На способ «бесплатного» спуска на Землю за счет сопротивления воздуха указывал и Циолковский. Постепенно снижаясь, ракета описывает эллипсы вокруг Земли. С каждым новым оборотом межпланетный корабль все глубже проникает в атмосферу, все сильнее тормозит скорость, пока, наконец, она не дойдет до такой, когда можно начать безопасно планировать.

Кондратюк предложил для удобства спуска превратить ракету в посадочный планер.

Все ближе земная поверхность. Рельефная карта, окутанная пеленой облаков, проносится внизу. Пора! Сбрасывается все лишнее. Лишь пассажирская кабина до большое крыло и хвост остаются теперь от ракеты. Они были взяты в разобранном виде и собраны при приближении к Земле.

Но скорость еще велика. Планер сгорел бы, накалившись от трения о воздух, как сгорают метеоры, не долетая до поверхности Земли. И Кондратюк предлагает устроить части планера из огнеупорного материала, да еще охлаждаемого искусственно изнутри.

Нужно также устроить промежуточную межпланетную станцию, где ракета пополнит запас горючего перед дальним космическим рейсом.

На возможность устройства станции вне Земли указывал и Циолковский.

Большая ракета отправляется с Земли в круговой облет Луны. Пристально следят за ней в телескопы астрономы. В поле зрения телескопа — знакомый узор звезд. И вдруг вспыхивает яркое белое пятно, это ракета развернула сигнальную поверхность. К ней, этой будущей станции — спутнику Луны — устремляются ракеты. Они несут с собой части станции, и люди в скафандрах собирают ее. Кондратюк разработал проект такой станции.

Узнав о работах Циолковского, он увидел, что не только повторил его исследование, но и сделал много нового.

Старт ракеты.

Спуск на Землю без затраты горючего и внеземная станция — это ключ к овладению мировыми пространствами. Кондратюк подсчитал, что такой «ключ» уменьшает грозную цифру «55» до единицы! Для путешествия на Луну, с высадкой на нее цифра запаса топлива — 1 000 снижается до 15.

Космический корабль в пути.

После этого вам не покажутся преувеличением слова из предисловия ко второму изданию книги Кондратюка, которую он назвал «Завоевание межпланетных пространств»:

«Идеи автора в свете современного развития ракетной техники очень близки к осуществлению, несравненно ближе, чем это можно было предположить 18 лет назад». Тогда, в 1929 году, впервые вышла эта книга талантливого русского механика.

Над тем, как победить трудности, поставленные грозными цифрами огромного запаса топлива для ракеты, работал и ученик Циолковского Фридрих Артурович Цандер.

И вот что он предложил. Соединить ракету в одно целое с самолетом. Поднять самолет-ракету на большую высоту, как поднимается туда обычный самолет. А затем начать полет ракетой и пустить в дело ставшие ненужными части самолета — крылья, винты, двигатель, расплавить в особом котле, сжечь и вместе с газами заставить вытекать наружу, увеличивая силу отдачи.

Сама конструкция ракеты становится топливом, уменьшается запас, который надо брать с собой. Уменьшаются грозные цифры.

Это сложное и трудное дело, но интересная идея Цандера открывает заманчивые перспективы. Сам он считал, что ракеты, использующие часть своей конструкции как топливо, дадут нам первую космическую скорость. После этого можно будет использовать солнечную энергию, чтобы полететь быстрее, чтобы разорвать оковы земной тяжести и путешествовать во Вселенной.

Для этого Цандер думал устроить на ракете, вылетевшей за атмосферу, большие зеркала: давление световых лучей ускорит полет межпланетного корабля. Это, однако, сложно. Зеркало должно быть слишком большим.

Инженер М. К. Тихонравов предложил воспользоваться не зеркалами, а фотоэлементами, чтобы колоссальная энергия Солнца не пропадала даром для межпланетных путешественников.

Нам нужна энергия — источник скорости. Бессмысленно не использовать такой колоссальный ее источник, как Солнце, когда межпланетный полет требует затраты огромной энергии.

Фотоэлементы дадут электроэнергию. Под действием электричества разбиваются на атомы молекулы водорода. Соединяясь обратно в молекулы, водород нагревается и вытекает со скоростью до 20 километров в секунду. Такова электроводородная ракета, о которой говорит Тихонравов.

Я рассказал о том, какие намечены пути получения космических скоростей.

Велики трудности, но в одном нельзя сомневаться — упорный труд принесет победу.

Приближение к планете.

И снова дадим волю фантазии.

Устроить движущиеся станции в эфирном пространстве, предложил Циолковский.

Обсерватории строятся высоко в горах, где воздух меньше мешает наблюдениям. Теперь представьте себе, что обсерваторию удалось поднять выше самой высокой горы — за атмосферу, туда, где ничто не мешает наблюдать и фотографировать небесные светила. Ни воздух — его нет, ни пыль, ни туман, ни облака, — их тоже не бывает здесь. Как много дало бы это астрономам! Как много тайн Вселенной открылось бы человеку!

Такую обсерваторию можно было бы устроить на искусственном спутнике Земли.

Ракеты доставляют сюда телескоп, приборы, фотоаппараты, разборные жилища для людей — все необходимое для жизни и работы на маленькой заатмосферной станции — искусственном островке во Вселенной. В доме для жителей острова двойные двери, шлюзы. Как трюм корабля или подводная лодка, он разделен перегородками на отсеки. Если в одном случится утечка воздуха, остальные не пострадают. Через большие окна с кварцевыми стеклами льется яркий солнечный свет. Солнце здесь никогда не заслоняется облаками. В доме есть оранжерея, где растут овощи и фрукты.

И, как заправская планета, станция движется по своей орбите, вращаясь в то же время вокруг своей оси. При вращении возникает ускорение, а значит, и искусственная тяжесть, которую можно менять по желанию, ускоряя или замедляя вращение станции.

Станция будет служить «вокзалом» для межпланетных кораблей, улетающих с Земли в космические рейсы. Они причаливают к ней, пополняют свои запасы топлива, готовятся здесь к дальним перелетам. Со станции на Землю и обратно курсируют ракетные корабли. Отсюда отправляются ракеты на Луну, на охоту за астероидами, на поиски нового, неизведанного, в другие миры…

На планете.

Сначала будут полеты за атмосферу, предсказывал Циолковский, потом мы построим спутник Земли, — внеземную станцию, за ней последует другая, третья… И в мировом пространстве возникнут «острова» — форпосты науки во Вселенной…

Здесь все делает неисчерпаемая энергия Солнца. Она дает свет, тепло, выращивает чудесные плоды, двигает корабли и машины, плавит металлы.

Вот, например, простейшая тепловая машина. Под действием солнечных лучей легко кипящая жидкость быстро превращается в пар. Отработав в паровой турбине, он попадает в тень, в мертвящий холод мирового пространства и снова обращается в жидкость. Так без конца может работать на нас Солнце.

Земля получает только незначительную часть всей солнечной энергии. Вся энергия Солнца в 2,2 миллиарда раз больше энергии, получаемой Землей. Вот какими сокровищами может завладеть человек, если сумеет обосноваться в небесном пространстве.

Со временем внеземные станции послужат новыми фабриками энергии, использующими неисчерпаемые энергетические богатства Солнца, чтобы еще сильнее вооружить нас в борьбе за переделку природы планеты.

В нашей стране осуществляются самые смелые мечты человека. Мы переделываем природу, овладеваем атомной энергией, строим «умные» машины, облегчающие труд.

И мы верим, что смелые мечты о межпланетных путешествиях, о покорении Вселенной тоже будут осуществлены.

Благородные, великие цели стоят перед межпланетными путешествиями. Новый, огромный шаг вперед в познании мира, колоссальные запасы энергии для человечества, — вот что они обещают нам.

Межпланетными путешествиями интересуются и за океаном. Только интерес там совсем другой.

В американском фантастическом фильме «Станция назначения — Луна» — показывается путешествие на Луну группы ученых с генералом во главе.

Станция; назначения — Луна. А цель? Урановая руда, которая, возможно, есть на спутнике нашей планеты. И американский генерал заявляет с экрана: «Кто владеет Луной, тот владеет миром…»

Стратегическое сырье, нужное для производства атомных бомб, реактивных двигателей и самолетов, оружия и боеприпасов, — вот что хотелось бы империалистам найти на других планетах.

Превратить Луну и планеты в американские колонии, источники наживы для монополий — вот чего желали бы эти «аргонавты Вселенной» — торговцы смертью.

«Лавры» Гитлера не дают им покоя.

Создать искусственный спутник Земли, сделать его внеземной военной базой, вырваться в межпланетное пространство, чтобы обрушить смерть на Землю, — такова цель этих безумцев.

Со спутника можно контролировать почти всю планету, обстреливать ракетами любую точку земного шара. И, кроме того, это удобная промежуточная станция для коротковолновой дальней радиосвязи и телевидения. Не надо забывать, что и радио и телевидение нужны для управления полетом — пусть не межпланетных, а просто земных ракет дальнего действия.

Урановая руда на Луне — еще проблема.

Но «кто владеет Луной» — искусственной Луной, — «тот владеет миром». До межпланетных ракет, быть может, еще и далеко, а межконтинентальные ракеты поближе. И империалисты вкладывают деньги в развитие ракетной техники с тем, чтобы нажиться на войне.

Русская наука открыла дорогу во Вселенную не для того, чтобы в ней хозяйничали те, кто хочет залить планету кровью!

Наука нашей страны в другом видит назначение межпланетных путешествий и станции вне Земли. Высокие слои атмосферы и межпланетное пространство — кладовая загадок. Мы проникаем сейчас в нее. Нетрудно себе представить, какие необыкновенно широкие возможности откроет для ученых постоянная научная лаборатория вне Земли.

Мы изучаем сейчас миры вокруг нас со дна воздушного океана. Когда созданное руками человека новое небесное тело появится в межпланетном пространстве, мы сделаем первый шаг во Вселенную. И это продвинет нас далеко вперед на бесконечном пути познания природы.

Будет так. Мы увидим планеты вблизи, побываем на них.

Внеземная станция. Вверху слева — гелиоустановка, под ней жилое помещение, соединенное переходами с оранжереей (справа), астрономической обсерваторией и лабораторией для изучения мирового пространства.

В далекие космические рейсы отправятся ракетные корабли, чтобы принести на Землю новые знания. В этом подлинная смелость мысли, подлинный революционный размах передовой советской науки. И нет сомнения в том, что именно ей будет принадлежать и честь первого полета во Вселенную.

Каким будет этот путь? «Невозможное сегодня станет возможным завтра…» — указывал Циолковский. Сверхвысокие космические скорости позволят, конечно в очень отдаленном будущем, победить просторы не только солнечной системы, но и проникнуть в глубины Вселенной.

Мы живем в эпоху, когда, по словам Горького, расстояние от самых безумных фантазий до совершенно реальной действительности сокращается с невероятной быстротой…

Ракета с телевизионным передатчиком.

Астрономы открыли планеты — спутники звезд. Такие планетные системы есть у звезд, сравнительно близких к нашему Солнцу. Вполне возможно, что на этих планетных системах тоже существует жизнь, может быть и высокоорганизованная. Еще знаменитый ученый Джордано Бруно утверждал многочисленность обитаемых миров. Новые успехи нашей астрономии блестяще подтверждают правильность материалистических взглядов на возможность жизни во Вселенной. Это делает особенно интересной мысль о межзвездных перелетах и путешествиях в далекие миры сестер Солнца, которое само — рядовая звезда.

Однако будут ли когда-нибудь возможны эти полеты со скоростями, сравнимыми со скоростью света — в 100–200 тысяч километров в секунду?

Для безграничных просторов Вселенной непригодны наши привычные земные мерки. Скорость света — 300 тысяч километров в секунду, световой год — путь, который свет проходит за год, промежутки времени в миллионы и миллиарды лет — вот мерки для космоса, для необъятно большого мира вокруг нас.

Прием телепередачи с ракеты.

Лучу света, чтобы достигнуть ближайшего Солнца, нужно четыре года. Четыре года путешествия со скоростью 300 тысяч километров в секунду…

Эти цифры с трудом укладываются в сознании, подавляют своей невообразимой величиной.

Но смелая человеческая мысль не отступает перед неприступной крепостью астрономических цифр.

— Я готов допустить межпланетные сношения в пределах каждой солнечной системы, но ни у кого не хватит смелости допустить сношения между солнцами, — говорит Циолковскому его оппонент.

— Исследование других звездных систем навсегда закрыто для человека, — говорит Эсно-Пельтри.

— Я верю в могущество разума, — отвечает Циолковский. — Мы не имеем сейчас ни малейшего понятия о пределах могущества разума и познания, как наши предки не представляли себе технического могущества современного поколения. Кто верил двести лет назад в железные дороги, в пароход, аэропланы, радио!

И его мысль обращается к тем источникам энергии, которые смогут дать новые, невиданные еще скорости.

Со скоростью в десятки тысяч километров в секунду двигаются частицы, которые выделяются при распаде атомов радия. Это во много раз больше скорости газовой струи — продуктов сгорания водородно-кислородной смеси.

Энергия, скрытая в недрах атома, больше самой могучей химической энергии.

— И если бы, — продолжает Циолковский, — можно было ускорить радиоактивный распад, то станет доступной такая скорость, при которой достижение ближайшего солнца сократится до 10–40 лет. Тогда, чтобы ракета весом в тонну разорвала все связи с солнечной системой, довольно было бы щепотки радия.

А может быть с помощью электричества можно будет со временем и еще увеличить скорость отброса. Электрическая энергия или особые, быстро разлагающиеся радиоактивные вещества — вот средство получить большую скорость, — возражает Циолковский тем, у кого не хватает смелости допустить возможность грандиозных космических рейсов.

Есть и другая энергия, которая поможет нам получить сверхвысокие скорости.

Ее не нужно брать с собой. Ее нужно только поймать и заставить работать на нас. Это — лучистая энергия, которая несется в космическом пространстве.

Пусть пока это область фантазии. Перспективы, которые открывает ракета, «грандиозны, почти непостижимы чувству», — так говорил Циолковский.

Но разве можно поставить предел пытливой человеческой мысли, могуществу человеческого разума, могуществу советской науки и техники?

«Теперь наряду с задачами сегодняшнего дня наша наука и техника, естественно, обращаются и к большим перспективным проблемам с расчётом на будущее, и даже на очень отдалённое будущее», — подчеркивал академик Вавилов.

Среди этих проблем и грандиозная увлекательная проблема космических путешествий.

Нет пределов бесконечной Вселенной. Нет пределов могуществу науки, познающей и покоряющей природу. Межпланетные путешествия будут новыми вехами на пути открытия мира.

Эта задача будет решена. Человечество, по словам Маркса, ставит перед собой лишь такие задачи, какие оно в состоянии решить. И задача межпланетных полетов — в повестке дня науки и техники ближайшего будущего.

ПОКОРЕННЫЙ ЭЛЕКТРОН

Космические корабли, полеты во Вселенную — это пока еще фантастика. Но космические скорости уже перестали быть достоянием одних только астрономов. Они стали достоянием инженеров.

Мир сверхвысоких скоростей завоеван техникой нашего века. Особый, чудесный мир!

Бесконечно мал он, но и велик в то же время. Говоря словами поэта:

Еще, быть может, каждый атом —

Вселенная, где сто планет,

Там — все, что здесь в объеме сжатом,

Но также то, чего здесь нет.

Их меры малы, но все та же

Их бесконечность, как и здесь…

В нем мы имеем дело с гигантскими скоростями, с огромными числами оборотов и колебаний в секунду.

Нам невидим этот мир ничтожно малых расстояний, ничтожных промежутков времени, ничтожных масс…

Но невидимый мир малого в руках человека делает большие дела. Нам удалось создать машины, работающие со сверхвысокими скоростями.

Благодаря им стали возможны многие достижения техники наших дней — радиолокация, телевидение, рентгеноскопия, микроскоп с увеличением в 100 тысяч раз и телескоп, с помощью которого можно заглянуть в неведомые глубины Вселенной, «машинная» математика, чудесные станки-автоматы и автоматы-контролеры…

Они стали возможны потому, что мы научились управлять невидимым потоком электронов, — мельчайших электрических частиц.

Разве можно построить машину, части которой двигаются со скоростью нескольких десятков тысяч километров в секунду? Машину, которая выполняла бы наши желания мгновенно, как мысль?

То, что дали нам электронные приборы, открыло совершенно необыкновенные возможности.

Увидеть невидимое — мир далеких звезд и мир молекул. Увидеть то, что, казалось бы, самой природой, по самой сущности вещей, навсегда скрыто от наших глаз.

Слышать на расстоянии многих тысяч километров. Передавать изображения по радио и телеграфу. Послать радиосигнал на Луну и получить отраженный сигнал, который точно ответит на вопрос, как далеко до нашего спутника. Наблюдать дожди и грозы за десятки километров. Уверенно вести корабли на море и самолеты в воздухе — ночью, в тумане, в облаках, в любую погоду.

Мгновенно решать сложнейшие математические задачи, узнавать, что делается в недрах металла, в деталях самых быстроходных машин, — не разрушая металл, не останавливая машины.

В тысячу раз быстрее сушить древесину. В тысячу раз быстрее разведывать залежи железных руд. В тысячи раз быстрее узнавать все свойства металлов и сплавов.

Управлять сложнейшими химическими превращениями, идущими с колоссальной быстротой, работой станка-автомата, проверять готовые изделия так точно и быстро, как не может самый лучший человек-контролер.

У электронных приборов необыкновенные «органы чувств». Они могут «уловить неуловимое»: электрический ток такой слабый, что его не замечают обычные наши приборы; тепло, излучаемое человеческим телом, — на расстоянии почти в пол километра; малейшее изменение яркости света — гонца из недр вещества и из глубин Вселенной; промежуток времени в миллионную долю секунды; колебания с частотой в миллиард раз в секунду…

Вес и размеры электронных приборов очень малы. Они работают бесшумно. Ими легко управлять, их легко регулировать. Они совершают чудеса. Крохотный прибор может «повелевать» огромным механизмом, следя за работой и управляя ею: электронные приборы усиливают передаваемую мощность в миллиарды раз…

Советские ученые и инженеры одержали немало побед в области электроники.

О ней теперь пойдет у нас речь.

Сколько хитроумия, изобретательности, тонкого искусства экспериментатора, сложных теоретических расчетов, опытов вложено в победы над микромиром!

Физика взвесила и измерила, изучила частицы, размеры которых так исчезающе малы, что воображение отказывается себе их представить, что цифры уже теряют свою осязательность. Только аналогия из привычной нам обстановки дает представление о них. Говорят что-то в таком роде: надо представить себе атом водорода величиной с большой зал, для того, чтобы электроны сделались едва заметными глазу — с точку, которую вы видите в конце этой фразы.

Настоящую же величину частичек из атомного мира бессильно представить наше воображение. И тем более ярко выступает перед нами мощь современной науки. На практике убеждаемся в правильности ее заключений о том, что недоступно нашим чувствам.

Когда мы слушаем радио или видим звуковой кинофильм, когда радиолокатором «достаем» до Луны, когда в десятках различных приборов послушно работает покоренный электрон, — это ведь торжество науки. Без нее невозможны все эти удивительные достижения техники.

Достижения электроники. 1. Электронный микроскоп дает увеличение в 100 тысяч — 200 тысяч раз, что позволяет видеть частицы размером до одной миллионной доли сантиметра — крупные молекулы. В оптический микроскоп, дающий увеличение до 2 тысяч раз, нельзя увидеть частицы, которые меньше двух стотысячных долей сантиметра. 2. Телевизор с электронной разверткой дает изображение из полумиллиона элементов и в ближайшем будущем сможет дать из полутора миллионов, что соответствует яркой, четкой проекции на киноэкране. Телевизор с механической разверткой давал изображение, состоящее из 19 200 элементов. 3. Электронная счетная машина может рассчитать траекторию метеорита быстрее, чем он летит от границ атмосферы до Земли. Арифмометр закончил бы такой расчет намного позднее. 4. Сверхвысокочастотные электронные лампы позволяют получать электромагнитные колебания частотой в десятки миллиардов в секунду. Машинные генераторы давали ток с частотой до 30 тысяч колебаний в секунду. 5. Электронный осциллограф (прибор для записи колебаний) регистрирует колебания с частотой до миллиарда в секунду. Осциллограф другой системы записывает колебания с частотой не более 10 тысяч в секунду. 6. В бетатроне — ускорителе заряженных частиц — электроны разгоняются до скорости, которая лишь на 0,03 процента меньше скорости света. Скорость снаряда дальнобойного орудия — около 1,5 километра в секунду. 7. Электронные приборы — реле — могут включать электрическую цепь в миллионные доли секунды. Электромагнитное реле срабатывает за тысячные доли секунды. 8. Радиолокатор обнаруживает самолет на расстоянии 10 километров за 0,00007 секунды. Звукоулавливателю понадобилось бы 30 секунд, а за это время современный скоростной самолет успеет пролететь около 10 километров.

Заглянем сейчас внутрь электронных приборов.

Основа электронной машины — электрон. Эта мельчайшая частичка материи чрезвычайно легка. 27 нулей нужно поставить в дроби после запятой перед первой значащей цифрой, чтобы написать, какую долю грамма весит электрон. В миллиардной доле грамма больше миллиарда миллиардов электронов!

Электрон — самый маленький электрический заряд. Электроны могут не только кружиться вокруг ядра в атоме, как планеты вокруг Солнца.

Ракета, преодолев притяжение Земли, путешествует между планетами. Победив притяжение Солнца, она перестает быть членом нашей солнечной системы и устремляется в глубины Вселенной, в далекий космический рейс.

Скорость, быстрое движение помогает ей разорвать оковы тяжести.

Электроны, которые непрочно удерживались ядром атома металла, освобождаются от него. Они становятся свободными, перестают быть спутниками ядра, членами его системы. Если скорость их достаточно велика, они побеждают притяжение электрических сил заряженных атомов и становятся свободными не только от своего «родного» атома, но и от всех атомов металла.

Как получить такие быстрые электроны? Что может заставить электроны покинуть металл?

Нагрев, высокая температура.

Теплота — это движение, и чем больше нагрет металл, тем быстрее двигаются его частицы, атомы и электроны.

Сначала немного, а потом все больше электронов срывается с поверхности. Возникает поток электронов, лавина электрических частиц.

Они невидимы, но дают знать о себе. Бомбардируя экран, покрытый слоем сернистого цинка, они заставляют его светиться. На светлом фоне экрана со слоем хлористого калия под ударами электронов появляются темные пятна.

Впрочем, так будет при одном условии: если электроны полетят в пустоте. В плотном воздухе или газе им не удастся добраться до экрана — движению помешают встречные газовые частички. И потому раскаленный металл — источник электронов — помещают в баллон, из которого выкачан воздух. Если в баллоне еще остается разреженный газ, то электронная лавина бомбардирует атомы газа.

Бомбардировка эта производит переполох в атомном мире. В него-ворвалась заряженная частица — быстро летящий электрон. Конечно, попасть в ядро такому электрону невозможно, его энергии недостаточно, чтобы прорваться к сердцу атома. Но тем не менее, в атоме происходят крупные события.

Влетевший электрон принес энергию. Это не может не отразиться на состоянии атома. Он возмущен вмешательством. Ведь там, в атомном мире, существует строгий порядок. По вполне определенным путям — орбитам — и только по ним разрешается двигаться вокруг ядра его спутникам-электронам. Однако они могут перескакивать с одной орбиты на другую. Энергия, принесенная извне, и помогает им это сделать.

Но даром такой прыжок для атома не проходит, ибо каждый электрон обладает совершенно определенной энергией, своей для каждой орбиты. И прыжок электрона на другую орбиту сопровождается изменением его энергии: излишек ее должен уйти. Он и уходит в виде излучения, света. Потрясенный, как говорят физики, возбужденный, атом испускает свет. Он стремится вернуться к прежней, «спокойной» жизни. Свечение атома сигнализирует нам об этих потрясениях.

Вот, кстати, почему светится раскаленный газ. Его атомы быстро двигаются, сталкиваясь между собою, их энергия увеличивается и становится достаточной, чтобы при столкновении происходили перескоки электронов с орбиты на орбиту. Попав на другую орбиту, электрон тотчас же стремится перейти на орбиту, ему разрешенную, избавившись от излишка энергии, которую он получил. Излучается порция световой; энергии — квант, излучается свет, характерный для атома данного газа. Все это происходит, разумеется, в невообразимо малые доли секунды.

И электрический ток, поток электронов в разреженном газе, также возбуждает его атомы.

Под ударами электронов газ начинает светиться. Красным, зеленым, синим цветом светятся надписи реклам. Белый свет, напоминающий солнечный, дают «лампы дневного света».

В электронных приборах удается сейчас достигнуть разрежения в тысячемиллиардную долю атмосферы! Такая пустота господствует далеко за пределами атмосферы, в межпланетном пространстве.

Она нужна в электронном приборе для того, чтобы расчистить дорогу электронам. Ведь и при давлении в миллион раз меньше атмосферного каждый кубический сантиметр пространства содержит еще около 10 тысяч миллиардов молекул воздуха.

Только в почти идеальной пустоте, при очень глубоком вакууме свободным электронам открыта свободная дорога.

Но источник электронов (его называют катодом) и глубокий вакуум еще далеко не все, что нужно для создания электронного прибора.

Потоком электронов необходимо еще управлять, ускорять его движение, изменять направление. Как же это сделать? Как повелевать частичками, которые в сотни тысяч раз меньше атома?

Здесь приходит на помощь сама природа этих частичек, мельчайших зарядов отрицательного электричества. Разноименные заряды притягиваются, а одноименные — отталкиваются. Значит, электричеством можно управлять — электричеством же.

Поставив на пути электронного потока положительно заряженный электрод (его называют анодом), мы заставим электроны двигаться быстрее, потому что анод будет их притягивать. Невообразимо мал и легок электрон. Потому и можно разогнать его электрической силой до чудовищных скоростей в десятки тысяч километров в секунду.

Инженер Г. Прудковский приводит следующий интересный пример. Чтобы переместить грамм массы детали какой-нибудь машины на один миллиметр в течение одной миллионной доли секунды, нужно усилие в 200 тонн. Для сравнения: при выстреле из артиллерийского орудия пороховые газы давят на снаряд с силой всего около 10 килограммов на каждый грамм его веса.

Напряжение в один вольт действует на ничтожно малый электрон с ничтожной силой. В пересчете же на грамм массы эта сила составляет около 2 миллионов тонн! Расстояние в один сантиметр между катодом и анодом электрон пролетает за 4 стомиллионных доли секунды. Его скорость — 600 километров в секунду. Увеличивая напряжение между катодом и анодом, можно электрон заставить двигаться еще быстрее. Так, при напряжении в 1 000 вольт скорость достигнет 18 тысяч километров в секунду. Тогда полет электрона займет всего одну миллиардную долю секунды.

Электроны в наших приборах соперничают в скорости со светом.

Физика учит, что при больших скоростях, сравнимых со световой, действуют особые законы. Масса начинает расти с увеличением скорости. И действительно, электрон разогнанный до скорости, скажем, 50 тысяч километров в секунду, весит уже несколько больше, чем весил он до начала движения — примерно на 2 процента.

Ученые получают и еще большие скорости электронов. Поток быстрых мельчайших частичек, разгоняемых электрическими силами, стал в руках человека мощным орудием для бомбардировки атомного ядра, орудием для изучения атомного мира.

В ускорителях заряженных частиц удается приблизиться к скорости света. Именно в них получена скорость, которая почти равна световой, — меньше ее всего лишь на три сотых доли процента. Это самая большая скорость, которую человек получил искусственно на Земле.

Чтобы заставить электроны нестись вдогонку за светом, их разгоняют, пользуясь электрическими и магнитными силами. Электрон, подхлестываемый ими, сотни тысяч раз проносится по своей круговой орбите в своеобразной электромагнитной «карусели». За ничтожное время он успевает пробежать по кругу путь в тысячу с лишним километров. С каждым новым оборотом набирает электрон скорость, которая к концу разгона и получается столь чудовищно большой.

А большая скорость — это большая энергия. Получившие огромную энергию, частицы, как снаряды какой-то сверхмощной артиллерии, вторгаются в недра атома. Эти «возмутители спокойствия» выбивают из его ядра отдельные частицы. Ядро одного элемента превращается в ядро другого. Один элемент превращается в другой.

Еще сравнительно недавно 92-м элементом заканчивалась таблица Менделеева. Сейчас в ней 100 элементов. Искусственно получены новые, неизвестные нам раньше элементы.

Познание атомных превращений, управление ими — вот что дают сверхбыстрые машины, где работают потоки заряженных частиц.

Из глубины Вселенной приходят на Землю космические лучи. Они врываются в земную атмосферу, сокрушая частички воздуха на своем пути, выбивая из них электроны, а иногда даже разрушая ядра атомов. Целую лавину сложнейших превращений в атомах и молекулах вызывают космические частицы.

Лауреат Сталинской премии профессор Я. П. Терлецкий высказал и обосновал предположение, что во Вселенной есть «космические циклотроны» — звезды, которые, вращаясь, создают магнитную карусель. Так космические частицы разгоняются чудовищными электромагнитными силами до огромных скоростей, запасаются энергией для далеких путешествий, для атаки атомных миров.

Мы думаем сейчас о том, чтобы на Земле получить искусственные космические лучи, чтобы еще глубже проникнуть в тайны микромира, в самую неприступную крепость природы — атомное ядро.

Электроны, разогнанные электрическими силами, летят с космической скоростью в межзвездной пустоте, созданной и заключенной нами в электронном приборе, — маленьком «кусочке Вселенной», искусственной космической лаборатории на Земле.

Что же будет, если на пути лавины электронов, несущихся с космической скоростью, встанет препятствие? К чему приведет удар электрона — маленького сверхбыстрого снаряда из атомного мира?

Оказывается, энергия движения внезапно заторможенного электрона переходит в энергию излучения. Возникают невидимые глазом, но проникающие глубоко в недра вещества, лучи. Они, в свою очередь, способны проникнуть далеко в глубь микромира.

Бетатрон — ускоритель заряженных частиц.

Но даже если электроны и не обладают космическими сверхскоростями, а летят с «небольшой» скоростью в тысячи километров в секунду, — при ударе их о препятствие также рождаются невидимые лучи.

Эти невидимые — рентгеновские — лучи позволяют заглянуть в невидимое.

Последние достижения рентгенотехники открыли перед нами новые, необыкновенные возможности.

Нетрудно сделать рентгеновский снимок с неподвижного предмета. Лучи Рентгена действуют на специальную пленку, как и обычные световые лучи на фотопластинку. Они по-разному проходят через разные предметы, и пленка темнеет по-разному в разных местах. На рентгеновском снимке можно поэтому отчетливо увидеть кости скелета человека, монеты в кошельке, трещину или раковину в слитке металла, старое изображение под слоем новой краски на картине.

Но как сделать рентгеновский снимок с предметов, которые движутся с огромными скоростями? Как заглянуть внутрь детали работающей быстроходной машины? Ведь при этом, как и при высокоскоростных процессах, иной, чем обычно, счет времени — не секунда, а милли- и микросекунда, тысячная или даже миллионная доля секунды — такова там мера времени.

За время выдержки, которая нужна при съемке и исчисляется обычно секундами или минутами, успевает совершиться очень многое. В «обычном» мире момента, мгновения достаточно, чтобы заснять быстрое движение, а в мире сверхвысоких скоростей этого сделать нельзя.

«Моментальной фотографии» не может быть там, где «момент» — большое время.

Советские ученые сумели создать «моментальную» фотографию для процессов сверхвысоких скоростей.

Вместо того чтобы пропускать через рентгеновскую трубку поток электронов длительное время, его пропускают лишь миллионные доли секунды. Этой вспышки, «импульса» в трубке достаточно, чтобы лучи прошли через предмет, достигли пленки и дали на ней изображение. Время выдержки сокращается примерно в 2 миллиарда раз!

Разработали специальные «импульсные» рентгеновские трубки, с помощью которых на рентгенограммах можно увидеть то, что ускользало от нашего глаза до сих пор.

Как вырываются, пороховые газы из дула винтовки, когда пуля подходит к его концу? Как изменяется форма пули в полете? Как проникает бронебойная пуля в броню? Как происходит взрыв бомбы? Как сильно при мгновенной большой нагрузке растягивается металл?

Можно увидеть, что делается в частях быстро вращающейся турбины, центрифуги, сверхскоростного электромотора и воздушного компрессора.

Электронограф.

Импульсная рентгенография становится новым могучим средством изучения мира больших скоростей. Новые, совершенные типы импульсных рентгеновских трубок построены лауреатом Сталинской премии, научным сотрудником Академии наук СССР В. А. Цукерманом.

Пучок электронов оказывается в наших руках орудием, открывающим дорогу в тайники вещества. Советские ученые создали новую отрасль электроники — электронографию, которая теперь все шире и шире применяется в технике.

Проходя через тончайшую пленку металла, пластмассы или другого вещества, электроны рассеиваются в ней. На фотографии такой пленки после рассеяния в ней электронов получаются характерные светлые пятна, кольца, круги. Это результат взаимодействия электронов с молекулами и атомами.

Ход электронных лучей в электронографе.

Картину, по которой можно судить о свойствах вещества, заглянуть внутрь мельчайших его частиц с помощью пучка электронов, назвали электронограммой.

На ней можно наглядно увидеть, как меняется тончайшее строение металла при обработке, что происходит в поверхностном слое металла при шлифовке и полировке.

Оказалось, что после полировки получаются такие же электронограммы, как и от вещества аморфной, некристаллической структуры. Строгий порядок среди атомов металла нарушает сам полировальный порошок, перетасовывая атомы в тончайшем поверхностном слое как попало.

Электронограммы дали разгадку того, что происходит при окислении железа, какие и как образуются на нем защитные пленки, как ведут они себя, если добавлять к железу примеси других металлов. Иначе говоря, можно проникнуть в тайны жароупорной, неокисляющейся стали. С помощью электронограмм изучают поведение смазки, образование минералов, растяжение пленок материалов, — все это нужно для техники, для практики, для науки.

Так пучок электронов, помогая заглядывать в недра вещества, служит науке и технике, теории и практике.

Мы говорили до сих пор об одном виде управления электронным потоком — о разгоне и торможении электронов. Но можно управлять и направлением такого потока. Это открывает новые, поистине удивительные возможности.

Пусть у нас есть простейшая электронная трубка — катод и анод, в пустом стеклянном баллоне. Анод мы сделаем в форме цилиндрика-кольца и зарядим его положительно. Тогда электроны пройдут через него, ускоряя свое движение, и выйдут узким пучком — лучом.

Анодов может быть несколько, но задача у них одна. Нужно превратить широкий электронный поток, в котором, кстати, с помощью специального электрода-сетки можно регулировать количество электронов, мощность потока, — в узкий луч. Вот почему и называют все это устройство «электронным прожектором», или «электронной пушкой».

Если электронный луч дальше предоставить самому себе, он пойдет к концу трубки, на дно, где устроен экран, покрытый светящимся составом. На нем появится светлое пятнышко — результат бомбардировки экрана электронами. Это пятнышко будет как раз против «дула» электронной пушки, откуда вылетает электронный пучок.

Так устроен один из самых распространенных и важных электронных приборов — электронно-лучевая трубка.

Электронно-лучевая трубка и ее применение.

Но наше описание будет далеко не полным, если не сказать о главном — как управляют электронным лучом в такой трубке.

Здесь снова приходит на помощь природа электрических зарядов, которые могут притягиваться или отталкиваться друг от друга.

Две пары металлических пластин, поставленных на пути луча, отклоняют его вверх или вниз, вправо или влево и таким образом управляют им.

Сначала луч встречает пару вертикальных пластин. Одна стоит справа по ходу луча, другая — слева от него. Если правая пластинка заряжена отрицательно, а левая — положительно, то луч неминуемо отклонится влево. Ведь сам луч состоит из отрицательных электрических, частичек. Правая пластинка будет его отталкивать, а левая — притягивать.

Казалось бы, на этом путешествие луча должно и закончиться. Он попал в западню. Подталкиваемый справа, притягиваемый слева, он неизбежно попадет на левую, положительную пластинку.

Но не тут-то было! Луч мчится с неслыханной быстротой и пространство между пластинками проскакивает столь быстро, что пластинки еле-еле успевают отклонить его с прямолинейного пути. Поэтому-то светлое пятнышко появится не в центре экрана, а в левом его краю. Если пластинки поменяются зарядами, то, естественно, пятнышко окажется справа.

А дальше на пути луча поставлена такая же ловушка из пары горизонтальных пластин. Одна — сверху по ходу луча, другая — снизу. Заряжая их разноименными зарядами, можно заставить луч подниматься или опускаться.

Мы получили возможность управлять электронным лучом. Можем не только заставить его «гулять» справа налево или слева направо по экрану трубки. Можем заставить его делать это в строго определенное время, например, в тысячную долю секунды. Ведь луч будет отклоняться пластинками тем сильнее, чем сильнее они заряжены. Заряды же пластинок и смена зарядов в нашей власти.

Пара вертикальных пластинок заставляет электронный луч двигаться по экрану.

Теперь пусть на другую пару пластин тоже поступили заряды. Их может дать отраженный от цели радиосигнал, который мгновенно открывает доступ зарядом так, что нижняя пластинка отталкивает, а верхняя притягивает электронный луч.

И луч «сбивается» с пути, «спотыкается». Тем самым, объявляя о получении сигнала и показывая, когда он получен, луч играет роль часовой стрелки. Путь его размерен, и пятнышко подскакивает против того или иного деления циферблата наших электронных часов.

Так, управляя электронным лучом с помощью электронно-лучевой трубки, можно измерять время в микромире.

Зная время путешествия радиолуча туда и обратно, можно измерять расстояния.

И электронно-лучевая трубка стала важнейшей частью радиолокатора.

Локаторы широко применялись в минувшей войне на суше, море и в воздухе — на самолетах и кораблях, в артиллерии и противовоздушной обороне, в авиабомбах и снарядах.

Радиолокаторы ночью, в тумане обнаруживали вражеские самолеты и опознавали свои, помогали штурманам вести морские и воздушные корабли, наводили самолеты и орудия на цель, взрывали снаряды, чтобы без промаха поразить в воздухе врага. Маленький радиолокационный взрыватель, размерами немного больше стакана, выдержав чудовищное ускорение при выстреле, взрывал снаряд, даже если тот и не попадал в самолет, а только проносился мимо него.

Но у радиолокации есть и другие цели. Она нужна в мирной жизни, чтобы безопасно летали самолеты, чтобы шли корабли — в любую погоду, днем и ночью, в тумане и во льдах.

Радиолокация обогатила науку. Много интереснейших наблюдений можно вести с помощью радиолокатора.

Метеоры не только ночью, но и днем, не только крупные, но и мелкие, незаметные даже для вооруженного глаза, обнаруживает локатор.

Он следит за полетом шара-зонда, за ракетой, наблюдает за облаками, дождями и грозами.

Точность определения расстояний в локации достаточно высока. Как-то с локатором наблюдали на высоте в сотню метров рой насекомых. Одновременно измерили высоту теодолитом — та же цифра!

Мощный радиолокатор послал волны на Луну — и был получен ответный сигнал, точно измерено расстояние до нашего спутника.

Более того, исследуя отражение волн от Луны, узнали, — это только предполагалось раньше, — что Луна покрыта тонким слоем пыли в миллиметр толщиной, и измерили температуру лунной поверхности!

Снимки, сделанные с помощью электронов и рентгеновских лучей. Слева — электронограф и электронограммы от: 1 — кристаллов поваренной соли, 2 — кристаллической сурьмы, 3 — аморфной сурьмы, 4 — пленки серебра. В середине — малогабаритный электронный микроскоп и снимки: 5 — молекул красителя гемоцианина, 6 — поверхности травленого алюминия, 7 — протравленной меди. Справа — импульсная рентгеновская трубка и снимки прохождения пули через алюминиевый лист (8).

Быть может, в будущем удастся добраться радиолучом до Марса, заглянуть за густую пелену облаков, скрывающую от нас лик Венеры…

Радиоволны стали межпланетными, путешественниками. Когда в мировое пространство отправятся космические корабли, радио свяжет их с Землей.

Электронный луч необыкновенно чувствителен. Он откликается на сигналы продолжительностью в миллионные доли секунды. Вот почему с помощью электронно-лучевой трубки можно наблюдать быстро идущие электрические процессы, высокочастотные колебания.

Техника же умеет превращать в электрические колебания великое множество происходящих везде и всюду явлений. Ведь электрические свойства связаны с другими: меняется сопротивление нихромовой проволочки, когда изменяется ее длина; свет в фотоэлементе превращается в ток. И в конце концов всегда можно получить «электрическую картину» явлений, получить его точную копию, но уже на языке электрических колебаний.

На циферблате электронных часов можно наблюдать, как разыгрываются во времени различные явления, интересующие физика, химика, биолога, врача.

Тогда одна пара пластин, как и раньше заставляет луч гулять по циферблату-экрану, выполняя роль стрелки часов. А на другую пару пластин подается электрическое напряжение, но уже не от радиосигнала, преобразованного в ток, как в радиолокаторе, а от любого другого прибора, который измеряет и превращает в электрические колебания какой-либо интересный для нас процесс.

Колебания, поданные на пластины, отклоняют пятнышко на экране, подобно тому, как это было с сигналом, полученным трубкой от радиолокатора. Повторяясь много раз, они и чертят пятнышком кривую, которая говорит нам, как меняется во времени та или иная величина, как происходит тот или иной процесс.

И на экране видим, как растет и падает давление в цилиндре автомобильного мотора, изменяется со временем частота, сила, напряжение тока в различных электрических устройствах, цвет и состав вещества при химических превращениях, как пропускает свет открывающийся затвор фотоаппарата и какие токи возникают при работе человеческого сердца.

Электронно-лучевая трубка выступает как помощник не только ученого, но и инженера, конструктора, химика, биолога, врача.

Электронный луч, послушно следующий быстрым электрическим сигналам, дает возможность видеть на расстоянии.

Заглянем в студию телевизионного центра, откуда идет передача, и там увидим электронно-лучевую трубку.

Эта трубка — особого устройства. Ее экран состоит из множества крохотных фотоэлементиков. В фотоэлементиках под действием света появляется электрический ток.

Во всяком изображении есть светлые и темные места. Если посмотреть через лупу на снимок, помещенный в газете или книге, то видно, что он весь состоит из темных и светлых пятен. Свет отражается не одинаково от разных мест предмета. Поэтому на фотоэлементики экрана трубки падает свет местами более сильный, местами более слабый. Разные в них поэтому возникают и электрические токи.

Электронный луч, обегая фотоэлементики ряд за рядом, включает их по очереди в цепь. Слабые электрические сигналы затем усиливаются и в конце концов преобразуются в радиоволны.

Применение радиолокации. 1. Радиолокатор предупреждает столкновение самолетов в воздухе. 2–3. Позволяет «видеть» землю в темноте и тумане и облегчает посадку на аэродром. 4. Радиолокатор обеспечивает безопасность судовождения. 5. Позволяет наблюдать на большом расстоянии облака, дожди и грозы, метеоры — не только ночью, но и днем (6), следить за полетом ракеты (7) и шара-зонда (8). 9. С помощью радиолокатора измерено расстояние до Луны.

В телевизоре все происходит в обратном порядке. Полученные сигналы подаются в приемную электронно-лучевую трубку — важнейшую часть телевизора. В ней электронный луч также двигается по экрану, как и в передающей трубке. Но поток электронов все время изменяется, следуя изменениям принятых сигналов. Поэтому и экран светится неравномерно. На нем появляются светлые и темные места, в точности воспроизводящие передаваемое изображение.

Электронный луч на экране трубки «рисует» изображение. Повторяясь много раз в секунду, оно сливается в нашем глазу в один сплошной рисунок.

Мы видим сплошной след от тлеющего уголька, если его быстро двигать. Мы видим световую рекламу, когда быстро зажигаются и гаснут лампочки, сливаясь в одно яркое изображение цифр или букв. И вспышки от ударов электронов, бегущие по экрану, сливаются в один рисунок.

Чтобы картина на экране была четкой, луч, передающий изображение, и луч в приемной трубе должны одновременно начинать и кончать обход каждого ряда фотоэлементиков, одновременно переходить с одного ряда на другой. Для этого лучу, принимающему изображение, подаются специальные сигналы. По этим сигналам луч начинает обход каждого ряда.

Так электронно-лучевая трубка передает и принимает изображение.

С помощью электронно-лучевой трубки взгляд человека проник и глубоко во Вселенную и глубоко в недра вещества.

Схема передачи и приема изображений в электронной системе дальновидения.

Самый сильный микроскоп увеличивает предметы в 2 тысячи раз. В нем еще можно увидеть предмет размером в одну десятитысячную миллиметра. А дальше природа света ставит предел проникновению в микромир.

На помощь пришел электронный микроскоп и предел отодвинут далеко. Невидимые электронные лучи помогают видеть невидимое.

В этом нет ничего удивительного. Во многом похожие на световые, электронные лучи также могут собираться в узкий пучок линзами.

Они так же, как и световые лучи, могут, проходя через прозрачные для них предметы, по-разному ими поглощаться, в зависимости от их толщины и плотности.

Но если световые лучи бессильны обнаружить предметы меньше десятой доли микрона, то электронный луч «видит» в 50 раз лучше. Он дает увеличение в 100 тысяч раз! А новейшие конструкции подобных микроскопов, возможно, дадут увеличение еще в несколько раз больше.

Все та же электрическая природа электронных лучей помогает использовать их, чтобы увидеть то, что долгое время оставалось скрытым от глаз человека.

Действуя на электроны электрическими или магнитными силами, можно изменить направление их движения и собрать в одну точку, подобно тому, как это делает обычная линза со световыми лучами.

Источником электронов будет здесь, как и во всех электронно-лучевых трубках, электронная пушка.

Система электрических или магнитных линз служит для увеличения в электронном микроскопе. Проходя через тонкую пленку какого-нибудь исследуемого вещества, электроны рассеиваются в нем. И на светящемся экране или фотопластинке появляется увеличенное «теневое» изображение светлых и темных мест образца.

Мы видим на экране или снимке жизнь мельчайших бактерий и вирусов, тайны химических превращений и строения вещества. В электронном микроскопе можно наблюдать даже отдельные молекулы.

Он открывает новые возможности для тончайших исследований строения металлов и сплавов и состояния их после обработки.

Электронный микроскоп.

Создатели первого советского электронного микроскопа академик А. А. Лебедев, кандидат физико-математических наук В. Н. Верцнер и инженер Н. Г. Зандин удостоены Сталинской премии. Теперь во многих научных институтах нашей страны ученые применяют электронные микроскопы — новое могучее средство изучения микромира.

Электроны делают видимыми тепловые излучения, которые не воспринимает наш глаз. Невидимыми инфракрасными лучами предметы выдают себя ночью, в сумерки, в тумане.

Пучком таких лучей «освещается» цель. Достигнув ее, лучи отражаются и возвращаются обратно, подобно радиоволнам, посылаемым локатором.

Радиоволны, идущие от цели, принимаются приемником локатора. Инфракрасные лучи попадают на чувствительный к таким лучам слой, из которого выбивают электроны. Они бомбардируют экран, заставляя его светиться.

Вместо невидимого изображения в инфракрасных лучах на святящемся экране электронного «телескопа» появляется видимое глазом изображение. Так электричество превращается в свет.

Электронно-лучевая трубка делает это, открывая окно в невидимый мир.

Чувствителен и послушан электронный луч. Можно разогнать электроны до такой скорости, какую не дает ни одна машина.

Можно заставить электроны мгновенно изменить свой путь.

«Мгновенно!» Это привычное для нас выражение, когда говорят о чрезвычайно маленьком промежутке времени. Однако мгновение — немалое время в микромире.

Оно длится десятые доли секунды!

А электронному лучу, который дошел до края экрана, нужны всего миллионные доли секунды, чтобы вернуться обратно и снова начать движение.

Никакая обычная машина не может сделать такое. Никакое человеческое чувство не в состоянии уловить сверхмгновения времени. И только электроника способна на это.

Необыкновенные свойства электронных машин объясняются природой частиц, которые в них работают, природой электронов.

Они малы и легки. Поэтому так мала их инерция и так велика их «поворотливость». Чем больше масса, тем больше инерция. Тяжелое тело дольше не может остановиться. Невообразимо легкий электрон останавливается «мгновенно» (мгновение — дань привычному!).

Поток электронов можно не только ускорить или повернуть. Его можно усилить.

В этом кроются новые возможности.

Какой машиной можно управлять, затрачивая мощность в такие доли ватта, что и прочитать-то их нельзя: после нуля, отделенного запятой, стоит еще 14 нулей! Ватт составляет 0,00136 лошадиной силы. Значит речь идет о совершенно ничтожных мощностях.

В какой машине можно, получив очень малую мощность, усилить ее в сотни миллиардов раз!

Неуловимое нашими чувствами становится осязаемым, зримым, доступным.

Свет от звезд — вестник далеких миров во Вселенной. Они так далеки от нас, что некоторые уже, быть может, погибли, а свет от них еще идет к Земле. И многие звезды остаются скрытыми от человека, вооруженного мощными телескопами, потому что слишком мало света доходит из глубин Вселенной от этих небесных миров.

Открылась бездна, звезд полна,

Звездам числа нет, бездне — дна! —

восклицал Ломоносов. Звездам нет числа… Сколько звезд мы не можем увидеть глазом!

Электронные машины открыли новую главу в астрономии — астрономию невидимого. Столетия прошли, но мы лишь силой воображения представляли себе спутников звезд, на которых возможна жизнь, лишь догадывались о них.

Теперь мы их изучаем. И это помогла сделать электроника.

Электроника стала и помощником астрономов, которым нужна очень большая точность при измерении очень малых величин.

С помощью фотоэлементов можно чрезвычайно точно определить, насколько потемнела пластинка от самого слабого света, как расположены спектральные линии, раскрывающие тайны строения звезд.

Электронные часы измеряют время с точностью до одной стомиллионной доли секунды. В точных астрономических исследованиях они незаменимы.

Следящее устройство с электронным усилителем поворачивает телескоп, неотступно направляя его туда, куда нужно астроному. Счетно-решающие устройства производят сложнейшие астрономические вычисления с астрономической точностью, с фантастической скоростью.

И в астрономию проникает автоматика!

Мы много говорили о чудесных сплавах для техники больших скоростей. Создавая их, нужно точно выдерживать заданный нагрев и состав. Обычные приборы, не говоря уже о наших органах чувств, не могут уловить малейшие изменения температуры или количества примесей, а от этого зависит рождение сплава.

Выдерживать температуру с точностью до тысячных долей градуса, точный состав сплава, мгновенно изменять ход плавки, если она отклонилась от нужного режима, могут только электронные приборы.

В станках-автоматах идет обработка с точностью до десятых долей микрона. С огромной быстротой автоматы контролируют готовые изделия. И здесь встретим мы электронные приборы.

Рождается множество веществ с новыми свойствами. Нужно точное и быстрое управление различными процессами, недоступное человеку и его обычным машинам. И электроника приходит на помощь.

Нужно управлять автоматически моторами. Нужно наблюдать за горением в топках, не допуская излишнего расхода топлива. Нужно бороться с дымом. Нужно нагревать металл токами высокой частоты.

Можно в сотни и тысячи раз ускорить расчеты при проектировании машин.

Можно ответить на разнообразнейшие вопросы, вроде: что будет с самолетом при пикировании? Какими выбрать размеры данной машины? Как будет работать турбина, электромотор, трансформатор? Что случится с сооружением через несколько лет?

И все это делает электроника.

Электронная лампа с управляющей сеткой. Сверху вниз: на сетке нет заряда, на сетке отрицательный заряд, на сетке положительный заряд.

Мы уже привыкли к разговору без проводов, радиосвязи на сотни и тысячи километров. Радио, прочно вошедшее в нашу жизнь, также немыслимо без электроники. Век радио — это и век электроники, потому что не было бы современного радио без электронной лампы.

Вернемся ненадолго к простейшей электронной трубке — катоду и аноду в стеклянном баллоне.

Схема радиопередачи.

Поставим на пути электронов, между катодом и анодом, еще один электрод — металлическую спираль, называемую сеткой.

Эта сетка не будет мешать полету электронов, но лишь пока она не заряжена.

Что же случится, если сетку зарядим?

Электроны, вылетевшие из катода, не летят к аноду, правильным пучком. Не все они имеют достаточно скорости, чтобы долететь до него. Недаром приходится в электронно-лучевой трубке электроны «подталкивать» по дороге и собирать в узкий пучок — луч.

Если этого не сделать, электроны будут беспорядочно носиться около электродов, как мошкара вокруг зажженной лампы. Лишь небольшая часть их доберется до цели — анода. Ток в цепи будет мал.

И вот в этом рое электронов появляется сетка.

Она управляет движением электронов, как светофор уличным движением.

Красный свет! Стоп! На сетке — отрицательный заряд. Она не пускает электроны к аноду.

Зеленый свет! На сетке — положительный заряд. Она притягивает теперь электроны. Электронный рой, притягиваемый и ускоряемый сеткой, направляется к аноду. Сетка заставляет лететь к нему значительно больше электронов, чем полетело бы без нее. Растет ток в цепи. Он усиливается во много раз.

В этом секрет электронной лампы-усилителя. С несколькими лампами можно довести усиление тока до миллиарда, до сотни миллиардов раз. И еле-еле слышимый шепот, слабые, незаметные сигналы с их помощью говорят полным голосом. Мы «слышим голос» руды под землей, которая действует на магнитный прибор пролетающего над месторождением самолета, узнаем свойства металла, которые обнаруживают себя при пропускании по нему тока, слышим, как растет трава, ловим малейшие изменения, которые говорят нам о том, что нас интересует, — температуре, давлении, скорости, влажности и о многом другом.

Сейчас созданы самые разнообразные конструкции электронных ламп. Их ежегодное производство достигает нескольких сот миллионов штук. Как и электронно-лучевая трубка, эта лампа — самый распространенный электронный прибор современности.

Электронную лампу-усилитель встретим в радиотехнике, где нужно усилить слабые сигналы, где нужно получить такие частые изменения силы тока в цепи, какие недоступны никакому другому электрическому прибору. Какой переключатель смог бы делать миллионы переключений в секунду! А электронная лампа легко делает это, потому что управлять ее током можно с огромной скоростью, создавая колебания тока до миллиардов раз в секунду.

Электронный счетчик может сделать до 100 тысяч отсчетов в секунду. Никакой другой не угонится за ним!

Схема радиоприема.

Радиотехника овладела сейчас сверхбыстрыми колебаниями. Сверхвысокочастотные радиолампы создают колебания частотой в десятки миллиардов в секунду! Эта новая электронная техника стала основой радиолокации, телевидения, высококачественной радиосвязи.

Электронные лампы, создающие быстрые колебания, работают не только в радиотехнике.

Они применяются для нагрева токами высокой частоты металла, пластмасс, древесины. Высокочастотный нагрев завоевал прочное место в нашей промышленности.

Электронные лампы-усилители и генераторы высокочастотных колебаний необходимы для автоматического контроля и регулирования производственных процессов, для сверхбыстрого испытания металлов, для управления станками-автоматами, электросваркой, плавного переключения скорости электромоторов, для мгновенного решения сложнейших математических задач в «машинной математике».

Теперь, когда мы познакомились со многими электронными приборами, надо сказать еще и о том, как электроника ведет счет и решает задачи самые разные, самые сложные, да еще с небывалой быстротой.

Ответ здесь наполовину известен. Техника умеет создавать «электрическую картину» многих явлений, преобразуя изменения разных величин в разные электрические токи.

Она может создавать и «электрические модели» различных процессов. На языке математики многие непохожие друг на друга явления описываются совершенно одинаково.

«Казалось бы, что может быть общего между расчетом движения небесных светил под действием притяжения к Солнцу и между собою и качкой корабля на волнах? Между тем, если написать только формулу и уравнения без слов, то нельзя отличить какой из этих вопросов решается: уравнения одни и те же», — писал академик Крылов.

В этом проявляется единство природы. И этим пользуется техника.

Вместо «настоящего» явления, скажем, действия аэродинамических сил на летящий самолет, составляется электрическая цепь, где токи, напряжения и другие величины, с какими имеет дело электротехника, заменят определенные силы, скорости, нагрузки. Для того и другого формулы одинаковы.

А для математики безразлично, что именно мы решаем. Формулы-то ведь одни и те же. Поэтому, меняя электрические величины, тем самым по их изменению можно судить о других, их «заместителях», о том, что делается с самолетом, когда меняются условия полета — силы, скорости, нагрузки.

Таких примеров можно было бы привести множество, суть же одна: «электрическая модель» точно показывает явление, позволяет узнавать, как оно произойдет.

Но так как дело свелось к электричеству, то здесь без электронных ламп не обойтись! Они управляют токами в электрических моделях, затрачивая на это очень малую мощность.

В счетно-решающих устройствах работают тысячи ламп.

На большом самолете их несколько сотен.

Радиолампы поднимаются на ракетах в стратосферу, обеспечивая управление и связь с землей. Одновременно передается около трех десятков разных сведений, которые сообщают автоматические приборы: и о воздухе, и о солнечных и космических лучах, и о положении ракеты, и о работе ее механизмов.

Надо отметить, что создать электронные лампы для таких летающих лабораторий было нелегко.

Эти лампы должны быть прочными. Ракете приходится испытывать в полете большие перегрузки, толчки и колебания.

Они должны быть в то же время маленькими и легкими. В ракете мало места! И вдобавок нужно обеспечить герметическую защиту всех деталей рации, — ракета летит туда, где воздуха почти нет. Лампы же для самолетной аппаратуры должны быть еще и долговечными.

Радиотехники создали миниатюрные лампы и электронные приборы, которые выдерживают всё, что достается при тяжелой их «летной» службе.

Есть сверхминиатюрная лампа чуть побольше рисового зерна! Между концами электродов такой лампы — расстояние в половину микрона, а сами электроды диаметром всего в сотую долю микрона.

Миниатюрные радиоприборы — лампа и передатчики.

Вес крохотных радиоприборов — передатчиков, приёмников, усилителей — исчисляется всего граммами, а размеры сантиметрами. Передатчик значительно меньше спичечной коробки и весит несколько граммов.

Как же удалось этого добиться?

Схемы в радиоприборах — соединения деталей между собой — стали печатать на баллоне лампы, нанося линии из проводящих материалов толщиною в микроны. Конденсаторы, сопротивления, все детали собираются в крошечные блоки и заливаются герметизирующей смолой.

Невольно вспоминается рассказ Лескова о том, как тульский кузнец блоху подковал… Ведь сборку радиоприбора надо вести чуть ли не под микроскопом.

Так электроника приспосабливается к службе, которую ей надо нести в стратосфере и за атмосферой, при фигурных полетах и сверхзвуковых скоростях.

Многообразные применения электронных ламп трудно даже перечислить!

Электронные лампы применяются в приборах, которые помогают управлять артиллерийской стрельбой, автоматически вести прицеливание и огонь с самолета, находить цели, летящие с огромными сверхзвуковыми скоростями, обнаруживать за много километров суда и самолеты, и даже перископ подводной лодки. Так электроника служит военной технике.

Электроника — оружие агрессии в странах империализма, готовящихся к войне.

Управляемые бомбы и снаряды, автоматические прицелы для бомбардировщиков, телеуправляемые самолеты нуждаются в электронных приборах.

Вот почему тратятся империалистами огромные деньги на развитие электроники, автоматики и телемеханики.

Только в Советском Союзе покоренный электрон, мир сверхвысоких скоростей поставлен на службу человеку и широко применяется для мирных целей.

Советская наука двигает электронику вперед.

Советский ученый, лауреат Сталинской премии Л. А. Кубецкий разработал новые типы электронных усилителей — вторично-электронные приборы, открывающие перед техникой и наукой удивительные перспективы.

Расширить возможности наших органов чувств, обнаружить неуловимое и реагировать на него с недостижимой для человека быстротой — вот какую цель он поставил. В построенных им сверхчувствительных электронных приборах усиление светового сигнала достигает миллиарда раз! Это в сотни тысяч и миллионы раз больше, чем может дать «искусственный глаз» — фотоэлемент.

О фотоэлементе мы вскользь упомянули, когда объясняли принцип телевидения. Но о нем стоит поговорить поподробнее.

Наряду с электронно-лучевой трубкой и электронной лампой эта самый распространенный в электронике прибор.

Не только тепло может заставить электроны вырваться из металла. Великий русский физик Столетов открыл, что свет выбивает с поверхности металла электроны, создавая фототок («фотос» — свет).

Он проделал такой опыт. Металлическую пластинку и металлическую сетку присоединили через измерительный прибор к электрической батарее.

Между пластинкой и сеткой в цепи был разрыв, и прибор не показывал тока. Но как только на пластинку падал свет, стрелка прибора отклонялась. В цепи шел ток, хотя пластинка и сетка по-прежнему не были соединены.

Почему возник ток? Потому что свет может вырывать с поверхности некоторых металлов электроны. Поток электронов — электрический ток — и замыкал цепь.

Фотокатод из светочувствительного металла цезия служит источником электронов в фотоэлементе. Ток, рожденный светом, бывает слаб — на помощь приходит усилитель, электронная лампа, делающая его сильнее в сотни тысяч раз.

Некоторые фотоэлементы для усиления фототока наполняются газом. Тогда электроны, вылетевшие с поверхности фотокатода, сталкиваются с молекулами газа.

При столкновениях из молекул вылетают их собственные электроны. И общий электронный поток возрастает. Кстати, некоторые лампы-усилители тоже наполняют газом, чтобы получить больший ток.

Без фотоэлемента не было бы звукового кино. Сбоку на кинопленке есть «звуковая дорожка», состоящая из полосок разной прозрачности или из дорожки волнистой (зубчатой) формы. Это запись звука, который мы слышим, когда демонстрируется фильм.

Через дорожку пропускают луч света. Он перестает быть одинаково ярким, будет колебаться в зависимости от формы или прозрачности идущей перед ним звуковой дорожки.

А дальше берется за работу фотоэлемент, превращающий колебания света в колебания электрического тока. Ток попадает в усилитель, а затем в громкоговоритель и заставляет электромагнит притягивать пластинку — мембрану, которая колеблет воздух, создавая звуки.

Разнообразную службу несут фотоэлементы. В современной технике — это телевидение, фототелеграфия, фотоэлектронная автоматика, где свет работает как контролер, регулятор, управитель в машинах и приборах.

Фотоэлемент замечает мельчайшие изменения в силе света, в освещенности — и этот волшебный глаз служит в «органах чувств» автоматов.

Вторично-электронный прибор, одно из интереснейших достижений электроники, — родственник фотоэлемента, его старший брат.

Фотоэлемент уступает по чувствительности человеческому глазу. Глаз человека замечает столь слабый свет, какой искусственный глаз не уловит, — слишком мало электронов он рождает, слишком мал тогда фототок. Академик С. И. Вавилов на остроумном опыте показал, что человеческий глаз может заметить ничтожную световую вспышку — всего несколько квантов.

Чтобы повысить остроту «волшебного глаза», усилить ток в фотоэлементе во много раз, надо заставить электроны «размножаться».

Было замечено, что некоторые металлы под действием электронного потока начинают сами испускать электроны. Новых вторичных электронов получается больше, чем первичных.

Электронный поток, уже усиленный однажды, можно снова и снова усилить таким же путем. В этом и состоит принцип устройства вторично-электронного прибора, или, как его еще иначе называют, фотоэлектронного умножителя.

В таком приборе электронный пучок, рожденный светом, как в фотоэлементе, попадая на пластинку со специально изготовленным поверхностным слоем, выбивает из него новые электроны. Повторяя умножение электронного потока, и можно добиться общего усиления его в миллиард раз.

Вторично-электронные приборы расширят наши возможности в технике и науке.

Они открыли невидимые человеческим и искусственным глазом — фотоэлементом звездные миры.

Они помогут рождению новых высококачественных сплавов, управляя плавкой с непостижимой быстротой. Сопоставляя спектр сплава — нужный и получаемый при плавке, они мгновенно отзовутся на малейшее отклонение от нормы.

Вторично-электронная трубка может «читать» показания на шкалах приборов и посылать сигналы, идущие затем в радиопередатчик. Приборы сами сообщат о своей работе.

«Читая» чертеж, она будет управлять работой станка-автомата.

Таких примеров можно было бы привести немало. В автоматике и телемеханике — управлении на расстоянии — найдут широкое применение вторично-электронные приборы, которые станут в наших руках новым важнейшим средством научных исследований и технического прогресса.

Фотоэлемент и его применение. 1. Схема фотоэлемента: 1) светочувствительный слой (катод), 2) анод, 3) окно для доступа света. 2. Фотоэлемент в кино: 1) источник света, 2) кинолента, 3) фотоэлемент, 4) усилитель, 5) репродуктор. 3. Фотоэлемент в фототелеграфии: 1) источник света, 2) барабан с текстом, 3) фотоэлемент, 4) модулятор света, 5) барабан с фотобумагой. 4. Фотоэлемент в телевидении. 5. Схема фотореле: 1) фотоэлемент, 2) усилитель, 3) исполнительный механизм. 6. Фотоэлектронный автоматический счетчик готовых изделий. 7. Фотоэлектрический пирометр для контроля нагрева металла в прокатном стане. 8. Фотоэлектронная автоматическая защита рабочего от попадания под пресс.

Сейчас нет, пожалуй, ни одной отрасли науки и техники, где не участвовала бы электроника. «Послужной список» электронных приборов — надежных помощников человека — можно было бы продолжать и продолжать.

«В электричестве человек нашел путь к решению самых разнообразных, самых фантастических задач своего ума», — сказал знаменитый русский физик Столетов.

То, что делает в наших руках покоренный электрон, — одна из побед науки и техники наших дней, побед, которым нет и не будет конца.

* * *

«Мы находим достижения лаборатории природы излишне скромными и не соглашаемся ограничиться тем небольшим ассортиментом веществ, которые в готовом виде предлагает нам природа. Нити для тканей мы научились делать лучше тутового шелкопряда, наши искусственные резины превосходят натуральный каучук, природа не знает веществ с таким причудливым сочетанием свойств, какое мы сообщаем нашим пластмассам. Список этих побед велик, а мы только открываем его. Важным элементом успеха этого увлекательного соревнования с природой является возможность исследовать свойства вещества в крайних условиях. В том, что мы можем помещать его в несуществующие обычно условия, выражается могущество нашей науки. Нет в природе тех низких температур, какие ныне доступны физикам. Установлена возможность создавать в результате ядерных реакций высокие температуры, которые соизмеримы только со звездными. Величайшие напряжения электрического разряда, превосходящие сильнейшие молнии, высочайшие степени разрежения газов — все это доступно нам, и проникновение в эти крайние области ежедневно приносит нечто новое и важное для нашего знания», — говорит академик Н. Д. Зелинский.

Вторично-электронный прибор.

Мы совершили путешествие в мир электроники — мир сверхвысоких скоростей. Но только ли электронам подвластны космические скорости? Какие есть еще у нас возможности, чтобы устроить «космическую» лабораторию на Земле, в которой можно изучать сверхвысокие скорости и управлять ими?

В космосе — не только скорости, за которыми не может угнаться наше воображение. Там, в недрах звезд, давления в тысячи и миллионы атмосфер, температуры и десятки миллионов градусов.

Химики получили давление почти в полмиллиона атмосфер, физики — температуру в 20000°.

Предел ли это?

Нет, не предел. И не только электроны в приборах могут соперничать в скорости со светом. И не только в лаборатории можно оперировать космическими давлениями и температурами, мощностями в миллиарды киловатт.

Взрыв — вот что дает нам и сверхвысокие скорости, и давления, и температуры, и мощности. В самом деле, взрыв даже небольшого заряда взрывчатого вещества — уже несколько миллионов лошадиных сил, несколько тысяч градусов, несколько сот тысяч атмосфер.

Но нельзя забывать — это и всего лишь несколько стотысячных или миллионных долей секунды. Вот секрет необычайно большой мощности взрыва. Энергии при взрыве выделяется сравнительно немного, зато чрезвычайно быстро. А мощность — работа в секунду. И небольшая энергия, выделяемая в стотысячные доли секунды, в пересчете на секунду возрастает во много раз. Нет ни одной машины, которая могла бы по мощности сравниться со взрывом.

Взрывчатое вещество необычайно компактный, легкий и мощный аккумулятор энергии. Он нашел себе место в технике, не только военной, в той, которая разрушает, но и в той, которая строит.

Земляные работы при прокладке дорог, каналов, добычу руды и угля, борьбу со льдами — облегчает взрыв. Огромные массы земли, выброшенные им, и крохотные заклепки, головки которых он расплющивает, плотно соединяя металлические листы, — примеры полезной работы взрыва.

Скорость при обычном взрыве достигает нескольких километров в секунду. Я сказал «обычном» потому, что бывают и необычные взрывы.

О них мы и поговорим. Ведь они открывают путь к еще более высоким скоростям.

Во время второй мировой войны применялись снаряды, буквально «прожигавшие» при взрыве танковую броню, железобетонный панцырь дота, броневые плиты на палубе корабля.

Раскаленная газовая струя и жидкий металл — то, что было оболочкой снаряда, — со скоростью в два с половиной десятка километров в секунду легко, как нож в масло, проникали в твердь брони, которая не поддается обычным бронебойным снарядам.

Броня переставала быть броней для этих кумулятивных снарядов.

Кумуляция, или направленный взрыв, о котором мы уже говорили, дает скорости значительно более высокие, чем при обычном, ненаправленном взрыве.

Уже не невидимые глазом электроны, а газовые потоки или струя металла, который превращается в жидкость при сверхдавлениях взрыва, летят с космическими скоростями.

Потоком электронов научились управлять. Научились управлять и взрывом.

Кумулятивный взрыв можно использовать для переброски огромных масс грунта. Профессор Г. И. Покровский считает, что такой взрыв можно сделать «строителем». Взрыв, например, перебросит грунт туда, где нужно насыпать плотину. Подводным направленным взрывом можно уплотнить грунт водохранилища.

Мы начали говорить о необычных взрывах. Рассказали о взрыве направленном. А бывает и взрыв без взрывчатого вещества, когда метеорит с космической скоростью врезается в землю. При этом вся энергия скорости переходит в тепло, и мгновенно развиваются огромные температура и давление.

Теперь поговорим о другом необычном взрыве — взрыве атома.

Энергия, выделяемая при распаде атома, колоссальна. Она примерно в 20 миллионов раз больше энергии самого сильного взрывчатого вещества — тротила, в 1 700 тысяч раз больше, чем при сгорании бензина, в миллион раз больше — углерода. Температура при атомном взрыве превышает 20000000°. Давление исчисляется многими миллиардами атмосфер.

Все это — температура и давление, которые можно встретить лишь в недрах Солнца и звезд, — возникает мгновенно.

При направленном взрыве скорость возрастает, достигая иногда 40 километров в секунду. Неизмеримо больше скорость атомного распада. Так, осколки распавшихся ядер атомов радия двигаются со скоростью около 20 тысяч километров в секунду!

Можно уменьшить скорость взрыва пороха. Его прессуют, и он сгорает постепенно, слоями. Но это уже не взрыв, а горение — оно продолжается не тысячные доли секунды, а дольше.

Порох и другие взрывчатые вещества, если их много, трудно и опасно заставить работать, двигать, а не взрывать. Они детонируют — взрываются от малейшего толчка, тряски, даже от собственной тяжести.

Другое — при атомном взрыве. Энергии выделяется намного больше, но ею можно управлять. И можно говорить не об атомном взрыве, а об освобождении энергии атома, управление которым — в наших руках.

В установке для добывания атомной энергии — урановом котле — происходит цепочка ядерных превращений, сопровождающихся выделением энергии. Их вызывают нейтроны — частички, не имеющие заряда и потому легко проникающие в электрически заряженную неприступную крепость атомного ядра. Чтобы освобождение энергии не шло слишком бурно и быстро, в котле имеются стержни, изготовленные из материала, который сильно поглощает нейтроны. Выдвигая или вдвигая стержни, регулируют доступ нейтронов к ядрам атомов урана и управляют получением энергии.

Здесь нет нужды описывать подробно способ получения атомной энергии — это завело бы слишком далеко от нашей темы[3]. Но нужно сказать о том, что атомная энергия, несомненно, откроет перед техникой и наукой грандиозные перспективы.

Атомная техника — одно из величайших достижений нашего века.

Уже можно создавать новые, неизвестные раньше в природе химические элементы.

Искусственные радиоактивные вещества уже используются в технике, промышленности, науке.

Снаряды ядерной артиллерии вызывают такие превращения в мире атомов, которые делают их радиоактивными. Радиоактивный атом — это не обычный, рядовой, а «меченый» атом, дающий о себе знать излучением. Во всем остальном он не отличается от своих собратьев. За меченым атомом легко следить, что открывает для нас интереснейшие возможности.

В самом деле, разве можно взвесить на весах одну триллионную долю грамма какого-либо вещества? Чтобы написать это число, придется поставить пятнадцать нулей после запятой, прежде чем дойти до одной нужной доли.

Такое количество радиоактивного вещества замечают благодаря меченым атомам. Даже один меченый атом — один атом! — и то обнаруживают прибором — счетчиком заряженных частиц.

Нельзя не удивляться достижениям физиков, которые наблюдают то, что находится далеко за пределами казалось бы возможного.

Один атом… Более того, удалось наблюдать, как вылетает из крошечной металлической пылинки электрон под действием света, как разлетается атомное ядро под ударом космической частицы. Видят следы движения мельчайших обитателей атомного мира. Сфотографирован след электрона, диаметр которого две десятибиллионные доли миллиметра.

Но вернемся к меченым атомам. Как они выдают себя?

Маленькая металлическая трубочка, наполненная газом, и тонкая проволочка внутри нее присоединены к электрической батарее. Тока нет, потому что цепь разорвана, трубка и проволочка не соединяются между собой. Когда в трубочку попадает заряженная частица, она ионизирует газ, выбивает из его атомов электроны, и лавина электронов на мгновение ликвидирует разрыв в цепи. Появляется ток — сигнал частицы о самой себе. Разряд в счетчике передается на усилитель, и счетчик отмечает частицу.

Направленный взрыв.

Врач может проследить путь различных веществ, введенных в организм, его покажут меченые атомы. Биолог изучит дыхание растений. Химик определит, как растворяется то или иное плохо растворимое вещество в воде — меченые атомы покажут его присутствие в столь малом количестве, какое не уловишь обычными весами, даже особо чувствительными, замечающими миллиардную долю грамма. Меченые атомы помогают ему изучать механизм химических реакций. Физик наблюдает, как двигаются атомы в газах, жидкостях, твердых телах, как идет перемешивание, испарение, движение газов.

Меченые атомы сами себя фотографируют — их излучение действует на фотопластинку. Появилось новое слово — радиография (вспомним другое — фотографию!). И металлург может с помощью меченых атомов увидеть на снимке (радиоснимке!), как меняется расположение атомов в металле при разнообразных его превращениях. Инженеру, изучающему трение и износ металлов, подбирающему наилучшую смазку, меченые атомы показывают, что происходит с атомами металлических поверхностей, когда они трутся друг о друга, куда и как перемещаются ничтожные количества веществ при трении и износе.

Можно было бы рассказать еще о многом, что дают нам меченые атомы. Но и из приведенных примеров ясно, каким важным средством изучения множества явлений стали радиоактивные вещества, вырабатываемые атомной промышленностью.

Мы на Земле можем воочию видеть то, что происходит в недрах Солнца и звезд.

Высокие температуры в химии и металлургии позволят добиться новых успехов, которые сейчас еще трудно предвидеть. Не случайно говорят теперь о промышленности высоких температур — новом детище атомного века.

В энергетике атомная техника вызовет настоящий переворот, когда научатся получать дешевую ядерную энергию в больших количествах.

Это будет. Атомная техника — техника коммунизма, и мы заставим силу, скрытую в недрах атома, служить советским людям. Она вооружит нас энергией, — энергией, переделывающей мир.

«Исследовательские работы по применению пара высоких давлений и температуры подводят нас к проблеме использования атомной энергии, — говорит академик Г. М. Кржижановский. — Часть ядерной энергии, идущую на нагревание воды… можно использовать для получения пара высоких давлений, который будет поступать в турбины мощной электростанции, построенной на месте получения атомной энергии. Электрический ток, вырабатываемый на подобных электростанциях, может быть передан затем при помощи высоковольтных линий на большие расстояния».

Атомные газовые турбины на электростанциях, судах, самолетах, тепловозах… Пока мечта, но мечта, которой суждено осуществиться.

Возможное устройство атомной силовой установки и ее применение.

Что может дать атомная энергия высокоскоростной технике?

Конечно, на этот вопрос нельзя еще ответить достаточно определенно и полно. Но кое-что можно сказать уже сейчас.

Считают, что применение атомной энергии позволит значительно повысить скорость истечения газов из ракетного двигателя. Так, если нагревать теплом атомного распада газообразный водород, то он сможет вытекать примерно в 2–3 раза быстрее, чем продукты сгорания самого лучшего топлива. Это обещает ракете высокие космические скорости и далекие космические рейсы с высадкой на планетах. И можно было бы тогда решить главную задачу межпланетных путешествий — обеспечить ракетный корабль энергией.

Но прост ли здесь путь? Нет. Уже не раз видели мы, что большие скорости — большие трудности.

Атомная энергия потребует от инженеров и нового двигателя и новой конструкции самой ракеты.

Огромные температуры, сопровождающие освобождение скрытой в атоме силы, вредные радиоактивные излучения — с этим придется столкнуться конструктору атомной ракеты.

Химическое, неатомное топливо недостаточно энергично.

Атомное, ядерное топливо слишком энергично.

Теплоты при атомном распаде выделяется очень много. Ракета немедленно испарилась бы, если не отвести быстро это тепло. Предполагают, что одним из возможных решений будет применение пористых материалов. Площадь их поверхности огромна — вспомните хотя бы пчелиные соты! Значит, и тепло отводится быстрее, двигатель не нагревается чересчур сильно.

Энергия химического, неатомного топлива прямо, без посредников, преобразуется в ракетном двигателе в энергию вытекающих продуктов сгорания.

Энергию атомного, ядерного топлива в ракете пока что можно будет использовать лишь через посредника — такого, как водород, создающего направленную газовую струю. Водород очень легок, а потому потребует для себя больших баков. И атомная космическая ракета, вероятно, на первых порах будет весьма солидных размеров. Пожалуй, перед ней современная крупная ракета покажется карликом.

Говорить обо всем этом совершенно уверенно, разумеется, еще рано. Но можно не сомневаться в одном: хотя трудностей много, инженерная, научная мысль не стоит на месте и, используя свой богатый опыт, справится с созданием атомной транспортной техники, техники сверхвысоких скоростей.

Быть может, в будущем появятся и такие ракеты, в которых движущей силой послужит отдача продуктов атомного распада, если удастся получить их направленную струю. Тогда скорость истечения дойдет до нескольких десятков тысяч километров в секунду. Но тогда, конечно, и ракета будет устроена совсем иначе, чем те, какие мы знаем сейчас.

И так же, как сверхзвуковые скорости вызовут к жизни необычные для нас самолеты, так, возможно, с ростом скорости будет меняться и ракета, которая обещает нам покорение Вселенной.

Далекие космические рейсы ракет в другие миры, покорение морских глубин подводными лодками и стратосферы стратопланами с атомными двигателями даст нам атомная энергетика.

Век атомной энергии наступает.

«Мы поставили атомную энергию на выполнение великих задач мирного строительства, мы хотим поставить атомную энергию на то, — говорил А. Я. Вышинский еще в 1949 году на Генеральной Ассамблее Организации Объединенных Наций, — чтобы взрывать горы, менять течение рек, орошать пустыни, прокладывать новые и новые линии жизни там, где редко ступала человеческая нога…»

Прошло немного времени — и советский народ приступил к грандиозным работам по переделке природы, провел новые линии жизни там, где были мертвые земли пустынь. Наступление на природу разворачивается все шире и шире. Атомная энергия стала одним из видов оружия в этом наступлении.

Совсем другая картина в США. Американский экономист Джеймс Аллен в книге «Атомная энергия и общество» пишет:

«Современные опыты по применению атомной энергии в мирных целях в США имеют жалкие масштабы и ведутся черепашьими темпами по сравнению с усилиями, затраченными на изготовление и усовершенствование атомных бомб, для которых используются все наличные запасы сырья и лучшие научные силы. Трудно найти где-либо еще, помимо атомной промышленности США в ее современном состоянии, столь же яркий пример вырождения науки и удушения стремлений народа к улучшению условий жизни, вызываемого новыми открытиями».

Размахивая атомной бомбой, американские империалисты пытаются шантажировать мир. Однако теперь, как сказал товарищ Сталин, «…секретом атомного оружия обладают не только США, но и другие страны и, прежде всего, Советский Союз».

Советская техника и наука успешно работают в новой области знания — атомной энергетике.

Взрыв атома — величайшее достижение человеческого ума — для нас «созидающий взрыв», который создаст невиданный еще расцвет культуры нашего века, великой сталинской эпохи, когда все дороги ведут к коммунизму.

В МИРЕ АВТОМАТОВ

Мы больше всего говорили о скорости. Но в современной технике намного выросли не только скорости, но и мощности, напряжения, частоты, давления, температуры, точность, — все величины, которыми характеризуется работа машин и приборов.

Точность — один из девизов нашей техники, точность, которая ведет счет на десятые и сотые доли микрона.

Она нужна не только в машиностроении.

Металлургам, создающим новые сплавы, химикам, получающим новые продукты, нужно уметь регулировать температуру и химический состав с небывалой точностью. Даже сотые и тысячные доли градуса или процента играют теперь роль. Такая «микроскопическая» точность — необходимое условие производства множества вещей, начиная от деталей машин и кончая пенициллином.

В современной вакуумной технике важна даже тысячная доля микрона ртутного столба.

Величину эту трудно себе представить. Но ее нужно измерить, а измерив — регулировать производственный процесс.

Может ли человек управлять вручную огромными мощностями, напряжениями, давлениями, контролировать работу очень быстроходных машин, проверять с большой точностью, положившись «на глазок», на свои органы чувств, тысячи изделий в час, не ошибаясь и не уставая?

Нет. Это доступно лишь машинам, которые «чувствуют» неизмеримо острее, чем человек, машинам, которые легко управляют производством, не допуская ни малейшего отклонения от правильного режима, машинам, которые ведут контроль, не ошибаясь, не уставая, — сколько бы изделий ни проходило через них.

Ручной контроль, не говоря уже о том, что точность его невелика, отнимает уйму времени и сил. Зачастую только треть работы — сама работа, а половина ее — контроль! Остальное время уходит на вспомогательные операции. Зачастую половина всех рабочих — контролеры, потому что современное массовое производство дает каждый день, каждый час огромное количество продукции.

Возникает противоречие: можно изготовить быстро и точно, но это ничего не даст, если также быстро и точно не проверить сделанное. Выход только один — автоматический контролер. Почти сотню тысяч деталей за смену проверяет он на подшипниковом заводе!

В руках советского человека — творца и хозяина новой техники — автоматика становится важнейшим орудием технического прогресса, частью борьбы за скорость.

Автоматы контролируют размеры и качество изделий. Они следят за всем, что им поручат, — температурой и давлением, скоростью и частотой, напряжением тока и числом оборотов.

Автоматы лучше любого химика управляют сложными химическими превращениями. И так как скорости химических реакций сейчас сильно возросли, без автоматики не может быть современного крупного химического производства.

Автоматы включают и выключают машины, механизмы, приборы — и делают это в заданное время с заданной точностью.

Десятки самых разнообразных поручений выполняют автоматы: управляют электромоторами и ведут по курсу самолет, предотвращают аварии на транспорте и в электрических сетях, защищают рабочего от несчастных случаев, считают готовые изделия и многое, многое другое.

«Умные машины!» — автоматы встретим мы в шахте и на прокатном стане, у доменной печи и на электростанции, в металлообрабатывающих цехах и легкой промышленности, на транспорте и в связи.

В шахте машинист угольного комбайна управляет сложнейшей машиной простым нажатием кнопок.

Движением подземного транспорта — электропоездов с углем — руководит один человек — диспетчер с пункта управления. Недалеко время, когда не только поездами, но и всеми механизмами шахты будут управлять из одного места с помощью автоматов.

Доменная печь-автомат все делает сама. Весы отмеряют точные порции руды, кокса, известняка. Подъемник грузит их в доменную печь. Автоматически засыпается в печь сырье.

Исчезла тяжелая профессия каталей и «верховых» на колошнике печи, насыщавших ненасытное жерло домны в атмосфере вырывающихся из печи горячих удушливых газов.

Приборы-автоматы строго следят за количеством и температурой воздуха, который подают в печь воздуходувные машины. Машины-автоматы разливают готовый чугун.

Автоматические контролеры.

Автоматика — надежный помощник и сталевара. Теперь сталеварам без нее просто не обойтись. Мы знаем о том, насколько важно для прочных сплавов точно выдерживать заданный режим тепловой обработки. Здесь нельзя работать на глазок. И автоматы поддерживают нужную температуру, регулируют плавку стали в мартеновской или электрической печи.

Значительную долю всего чугуна и стали в нашей стране сейчас дают печи, где работают автоматы. 1500–1700 тонн металла выпускает в сутки домна-автомат и вдвое быстрее, чем было в начале века, идет плавка в мартеновских печах.

На одном из заводов мартены оснастили автоматикой. Почти на 5 процентов увеличилась выплавка стали. Около 25 миллионов тонн стали давали мартены страны в конце первой послевоенной пятилетки. Один процент — это 250 тысяч тонн. А 5 процентов — это больше миллиона тонн стали. Вот результат применения «умных машин»! И, кроме того, почти полтораста тысяч тонн экономии топлива.

Огромным прокатным станом — блюмингом, который из стального слитка в несколько тонн весом делает бруски, — управляют только нажимом кнопок или поворотом рычагов. Слиток быстро движется взад и вперед между валками блюминга, пока не будет обжат до нужной формы и автоматические ножницы не разрежут его на куски нужных размеров.

Скорость прокатки стали на непрерывном тонколистовом стане достигает сейчас 70 километров в час.

При прокатке автоматически регулируется скорость движения слитков и заготовок, автоматически контролируются температура металла, размеры полосы. На таком прокатном стане-автомате работает в 35 раз меньше рабочих, чем на обычном, где нет автоматики!

Автоматическая электросварка.

Автоматическая электросварка увеличивает производительность труда в 12–13 раз, да вдобавок, экономит материалы, энергию, дает лучшее качество шва. Раньше сварщик вручную регулировал режим сварки — тяжелый и утомительный труд, производительность которого, естественно, не могла быть высока. Сварщику приходилось все время напряженно следить за правильным горением дуги, за отложением каждой капли расплавленного металла сварочного шва.

Теперь это делает сварочный автомат. Вдоль шва движется самоходная головка, подающая электродную проволоку. Автоматически регулируется длина дуги, возникающей между электродом и деталью. Оплавленный дугой металл проволоки и детали, застывая, образует шов. Также автоматически подается к шву флюс — специальная сыпучая масса, которая плавится и защитной коркой закрывает жидкий металл, мешает кислороду и азоту попасть в него. Дуга горит под слоем флюса, и сварщику не нужно закрывать лицо щитком, что мешало ему свободно работать. Быстрее и лучше идет сварка.

Еще сравнительно недавно сварка была отраслью металлообработки, где господствовал ручной труд. Скоростная автоматическая сварка, разработанная советскими учеными, пришла ему на смену.

Современная электростанция и энергетическая система — кольцо станций — не могут работать без автоматов.

В котельной они подают уголь. Прежде чем попасть в топку, ему предстоит длинный путь — от куска до тончайшей черной «пудры», угольной пыли. На угольном складе, в угольных мельницах, в топке котла — всюду встречаются автоматические механизмы и приборы, которые подают и взвешивают уголь, следят за приготовлением угольной пыли, за правильным ее горением.

Это помогает сберегать уголь — столько угля, что сэкономленного во всех котельных нашей страны его хватило бы для работы крупной электростанции в течение целого года!

Автоматические регуляторы питают котел водой, топливом, воздухом. На «фабрике пара» автоматы поддерживают одно и то же давление пара. А на «фабрике электричества», в машинном зале станции, где работают турбины и электрические генераторы, автоматы следят за постоянством оборотов турбин.

Нагрузка на станции меняется, потому что днем или вечером, летом или зимой бывает нужно неодинаковое количество энергии. Турбина же не может менять все время обороты: генератор должен вращаться с одной и той же скоростью. Повышение оборотов или внезапный сброс нагрузки могут привести к аварии. И здесь стоит на страже автомат, отзывающийся на изменения нагрузки.

Автоматизированная теплоэлектроцентраль. Автоматически регулируется питание сырьем, работа котлов и турбогенераторов.

Быстродействующие автоматы — реле — защищают станции и электрическую сеть от аварий. Всего 0,03 секунды нужно автомату, чтобы заметить что-то неладное в сети и выключить поврежденный участок.

Электростанции соединяют в кольцо, и они помогают друг другу, делясь избытками энергии, если ее где-нибудь не хватает. Управлять расположенными за десятки и сотни километров друг от друга «фабриками энергии», следить за тем, что делается в огромной электрической сети, без автоматов невозможно. Один человек — диспетчер системы — знает все, что делается на каждой станции, как работает каждая машина, и управляет ими.

Уже сейчас существуют «станции на замке». Здесь автоматика позволяет обойтись совсем без людей — человек лишь следит за работой станции, пускает и останавливает ее, часто делая это на расстоянии. Все остальное поручается автоматам: они регулируют работу турбин и всех электрических машин, сообщают об аварии, если она случится.

Широко применяется советскими людьми автоматика на великих стройках коммунизма.

Она помогает строить грандиозные сооружения сталинской эпохи — величайшие в мире гидроузлы и каналы.

Нам нужно огромное количество строительных материалов. Предстоит уложить миллионы кубометров бетона. Автоматизированный бетонный завод, сконструированный советскими инженерами, дает 4 тысячи кубометров бетона в сутки. Сырье — щебень, песок, цемент, вода — подаются автоматически в бетономешалку. Оператор у пульта управления выбирает нужную марку бетона и устанавливает необходимую дозировку сырья. Автоматически выгружается готовая смесь — и бетономешалка вновь может работать.

Домна-автомат. Все производственные процессы, начиная от загрузки сырьем до выпуска чугуна, помогают осуществлять автоматические приборы и механизмы.

Самые совершенные автоматические приборы и механизмы будут служить на гигантских гидростанциях и насосных станциях, подающих воду в каналы и оросительные системы.

Уровнем воды в огромных искусственных морях-водохранилищах должны управлять автоматы. А площадь одних только новых морей у Куйбышева и Сталинграда составит около 30 тысяч квадратных километров!

Автоматизированная гидроэлектрическая станция. С помощью системы автоматического регулирования осуществляется управление работой гидрогенераторов. Автоматические механизмы управляют поворотом лопаток направляющего аппарата и лопастей рабочего колеса турбины.

Началось широкое применение автоматики во всех отраслях народного хозяйства и в первую очередь в энергетике. Вскоре будет завершена полная автоматизация районных гидроэлектростанций.

Будет внедряться в энергетических системах телемеханика — управление на расстоянии.

Шахты-автоматы, электростанции-автоматы, цехи- и заводы-автоматы — вот к чему идет передовая советская техника.

На стальных путях нашей страны автоблокировка — автоматическая сигнализация — обеспечивает безопасное движение поездов. Автоматически переключаются огни светофоров, закрывающих дорогу, когда поезд на пути, и открывающих ее, как только путь стал свободен. Автомат останавливает поезд, даже если машинист не заметит, что светофор закрыт.

Поезда двигаются быстро, не боясь аварии.

Автоматами можно управлять на расстоянии — и все, что они делают, совершается по воле человека, находящегося вдалеке от машины, химического аппарата, электростанции, железнодорожного семафора.

Диспетчер на железной дороге управляет движением поездов на целом участке. На диспетчерском пункте управления электрической сетью в любой момент можно узнать как ведут себя механизмы.

Бетонный завод-автомат. Весь цикл приготовления бетона: загрузка материалов (щебень, песок, цемент, вода), их дозирование, работа бетономешалки и выгрузка готового бетона автоматизированы. 1. Транспортеры. 2. Циклон. 3. Бункер щебня, песка и цемента. 4. Бак для воды. 5. Дозаторы. 6. Бункер сухой смеси. 7. Поворотная воронка. 8. Бетономешалки. 9. Бункер выдачи бетона. 10. Пульт управления. 11. Бадьи для бетона.

Метеорологическая станция-автомат в горах или на севере сама сообщает по радио данные о погоде. Приборы, поднятые шаром-зондом или ракетой на большие высоты, докладывают на землю о своей работе.

Автоматически можно передавать по радио показания приборов с самолета в воздухе при летных испытаниях, и это намного облегчает труд летчика-испытателя.

При испытаниях нового двигателя, новой модели самолета все, что происходит на стенде или в аэродинамической трубе, становится сразу же известным на пункте наблюдения.

Подземная газификация угля и добыча нефти из глубоких скважин, каналы со шлюзами и насосными станциями, линии дальних электропередач, артерии-трубопроводы, по которым текут на заводы и в города нефть, газ, горячая вода, — везде нужно быть хозяином машин, сразу во многих местах, за много километров.

В атомной энергетике, где приходится иметь дело с вредными радиоактивными излучениями, необходимо издали управлять работой уранового котла.

Человек заставил автоматику и телемеханику делать то, что трудно, а подчас даже невозможно для него. Они облегчают труд, делают его более производительным и безопасным.

Вот почему такое большое внимание уделяется автоматике и телемеханике в нашей стране.

Автостоп.

Вспомним замечательные ленинские слова о том, что производительность труда в конечном счете — самое главное, самое решающее для победы нового общественного строя.

Соревнование миллионов, стахановское движение, инициатива советских патриотов, рождающая все новые и новые формы борьбы за рост производства, — могучая сила современности. Вместе с передовой техникой, которой вооружили нашу страну сталинские пятилетки, она творит чудеса.

«Нужно всюду больше вводить машин, переходить к применению машинной техники возможно шире», — подчеркивал Ленин.

Нельзя «надеяться на то, что можно вычерпать море ложкой», «механизация процессов труда является той новой для нас и решающей силой, без которой невозможно выдержать ни наших темпов, ни новых масштабов производства», — указывает товарищ Сталин.

Не нужно ходить далеко за примерами. Машинная техника, механизация, автоматика проникли у нас всюду.

С каждым годом все больше и больше выпускается у нас автоматических станков.

В. М. Молотов на XVIII съезда партии говорил: «…нужно не просто увеличивать производство станков, нам необходимо обеспечить в станкостроении решительное повышение удельного веса высокопроизводительных и специальных станков, особенно автоматов и полуавтоматов».

Станок-автомат делает вместо рабочего все, что требуется для обработки детали: устанавливает и закрепляет заготовку, подводит и отводит инструмент, снимает готовое изделие. На полуавтомате рабочему остается установить заготовку, пустить станок и снять деталь, когда обработка закончена.

Что заставляет станок это делать? На валу укреплены кулачки различной формы. Они связаны с частями станка, которые нужно включать или выключать при обработке детали. И при каждом обороте кулачкового вала делается то или иное нужное для работы движение.

В станках может быть не один инструмент — резец, сверло, а несколько, работающих одновременно или один за другим. Можно обрабатывать сразу не одно изделие, а много, можно вести обработку, непрерывно снимая готовые детали.

Автоблокировка на железной дороге.

Разнообразны станки-автоматы. Но у них бывают одинаковые части, агрегаты. И это позволяет строить станки из стандартных агрегатов, подобно тому, как из одних и тех же частей детского «Конструктора», собираются разные игрушки. Советскими станкостроителями создано много агрегатных станков.

У нас есть автоматические шлифовальные станки, которые пускаются в ход нажатием кнопки. Станки ведут обработку с высокой точностью, не допуская брака — им помогают автоматические контролеры. Как только деталь отшлифована до нужного размера, автомат тотчас же отводит шлифовальный круг и выключает станок.

От станков-автоматов недалеко и до автоматической линии станков.

Еще до Великой Отечественной войны в Советском Союзе была создана первая в мире автоматическая линия станков. После войны советские инженеры создали новые автоматические линии, изготовляющие автомобильные и тракторные детали.

Заготовка должна отправиться в путь. Нажим пусковой кнопки — и линия оживает. Металлическая рука-штанга передвигает заготовку к станку. Металлические пальцы-зажимы устанавливают и закрепляют ее в станке. Подходит головка с инструментами и начинает обработку. Кончили они работать — металлическая рука передает деталь дальше, к следующим станкам.

За всем непрерывно следит автоматические механизмы, сигнализирующие о неполадках, если они случатся. Проходит всего несколько минут, и с линии сходит готовая деталь.

Агрегатные станки.

Автоматические станочные линии во много раз сокращают время обработки и повышают производительность труда. Одна из таких линий на Московском автозаводе имени Сталина, которую обслуживают трое рабочих, за смену дает столько продукции, сколько дали бы 56 рабочих на современных универсальных станках!

Нашими инженерами создан целый автоматический завод, производящий поршни автомобильных моторов.

Уже построены два таких завода. Но это только начало. И другие детали машин можно делать на заводах-автоматах.

Заводы-автоматы — выдающаяся победа советских машиностроителей. Стремление современной техники к непрерывности производственных процессов нашло в ней свое яркое выражение.

Об этом стремлении говорили мы, когда рассказывали о турбинах. Турбина — самый мощный двигатель. И секрет этого в том, что в ней нет шатунов, которые ходят вперед и назад, останавливаясь в конце пути. В ней нет отдельных вспышек, как в поршневом двигателе. Лишь непрерывное движение, лишь вращение — таков секрет ее мощности.

И всюду, где только можно, техника стремится заставить машины работать без вынужденных остановок, непрерывно.

На заводе-автомате машины делают сами все — от начала до конца. Начало — это отливка заготовки поршня. Конец — обвертка готового поршня в бумагу и укладка его в коробку.

По дороге заготовка очищается от лишнего металла и проходит тепловую обработку. Проверяется твердость. И, если она достаточна, заготовка идет дальше. Она путешествует со станка на станок. Ее обтачивают, сверлят, шлифуют, лудят, где нужно, моют, покрывают смазкой. Ее обработку проверяют строгие и беспристрастные автоматы-контролеры. И готовый, проверенный, смазанный, упакованный в коробку поршень автомобильного мотора идет по транспортеру на склад.

Машины-автоматы не только плавят и обрабатывают металл, делая из алюминиевой чушки деталь сложнейшей формы, с точностью до нескольких тысячных долей миллиметра. Они не только всесторонне проверяют эту деталь, не допуская брака. Они и докладывают диспетчеру о неполадках, если такие появляются. Диспетчер видит все, что делают машины. Наладчики, — а их всего восемь человек на целом заводе, — своевременно и быстро устраняют неполадки.

Так работает этот удивительный «безлюдный» завод-автомат, где нет рабочих.

Тех, кто работает на нем, нельзя уже назвать рабочими в обычном смысле этого слова. Это рабочие-инженеры.

Здесь воочию виден завод будущего — завод коммунизма, где машины заменят труд человека, оставив ему, по выражению Маркса, лишь одну роль — «надзирателя и регулятора». А это и ведет к уничтожению существенного различия между трудом умственным и трудом физическим.

Товарищ Сталин учит, что «…уничтожение существенного различия между умственным и физическим трудом путём поднятия культурно-технического уровня рабочих до уровня технического персонала не может не иметь для нас первостепенного значения».

Рабочий превращается в командира машин, становится руководителем целого участка производства. И труд его делается более производительным, а вместе с тем более ответственным, требующим знаний, инициативы, творчества.

Чтобы лучше понять, насколько увеличивает наши возможности новая, автоматическая техника, приведем всего две цифры: производительность труда на заводе-автомате в девять раз больше, а себестоимость изделия уменьшается втрое.

Говоря о станках-автоматах, мы столкнулись и с такими автоматическими устройствами, которые выполняют разнообразные и сложные задачи: они следят за правильностью обработки и качеством изделий, сигнализируют о неполадках, не только снимают стружку, сверлят, шлифуют, но и нагревают металл.

Семейство автоматов так велико, что описать их было бы очень сложно. Автоматическая техника быстро развивается. Около 500 типов различных автоматов выпускается сейчас в нашей стране.

Но в основе автоматической техники лежит простая схема. И какой бы автомат мы ни взяли, мы найдем в нем знакомые части, хотя и устроенные по-разному, но выполняющие одни и те же задачи.

Что же должен делать любой автомат?

Он должен прежде всего обнаружить и измерить то, что подлежит его управлению, уловить зачастую чрезвычайно малые колебания измеряемой величины. Этой величиной может быть любая, с которой приходится иметь дело в машинах, — температура или давление, скорость или частота. напряжение тока или твердость металла, размеры изделия или уровень воды в котле.

Применение телемеханики: 1) для управления шлюзами, 2) работой электростанций, 3) движением поездов, 4) при летных испытаниях самолетов, для передачи показаний приборов с шара-зонда (5) или ракеты (6).

Обнаружить и измерить — еще далеко не все. Нужно сравнить измеренное с тем, что должно быть при правильной работе, и в случае отклонения от нормы, вернуться к ней.

То, что обнаружено и измерено, часто очень мало. А ведь задача, в конце концов, состоит в том, чтобы заставить малое сделать большое: ничтожные колебания измеряемой величины должны вызвать действия в самой машине. Значит, нужно не только обнаружить, измерить, сравнить, но и усилить.

И затем необходимо заставить машину ответить на сигнал: вернуться к прежним температуре, давлению, скорости, напряжению тока или уровню воды.

Когда бывает нужно только измерить и передать «отчет» об этом, например показания приборов, установленных на борту ракеты или самолета, сигнал передается на. расстояние по радио (или по проводам). На расстояние можно передавать и сигналы управления.

Значит, в автомате должны быть «органы чувств», «задатчик», задающий величину, которую нужно выдерживать, устройство, сравнивающее заданное с тем, что. есть на самом деле, усилители и исполнительные механизмы. Таковы основные части автомата. Их мы найдем и у простейшего автомата, регулирующего уровень воды, и у сложнейшего автомата, изготовляющего гребные винты теплохода.

«Органы чувств» автоматов несравненно острее, чем у человека. Это и понятно — здесь участвуют электронные и другие высокочувствительные приборы.

Автоматы могут обнаруживать свет; звук, тепло несравненно точнее, чем наши глаза, уши, кожа. Они могут улавливать то, что недоступно человеку, — неслышимые звуки, невидимый свет и многое другое.

Ведь свет и звук, ощущаемые нами, — лишь узенькая полоска в бесконечном ряду колебаний.

Электромагнитные колебания с частотой от 400 тысяч миллиардов до 750 тысяч миллиардов в секунду — это свет, который открывает нам окно в окружающий мир. Все остальное мы не видим. Мы не видим ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Мы не видим рентгеновские лучи и радиоволны, лучи, испускаемые при атомном распаде, и космические лучи, несущиеся к Земле из мирового пространства.

Лишь колебания от 16 000 до 20 000 в секунду слышит наше ухо. Все остальное недоступно нам. Мы не слышим ультразвуки — колебания свыше 20 000 в секунду. А эти звуки сейчас играют большую роль в технике: обнаруживают подводные лодки и определяют глубину моря, вызывают химические превращения и борются с дымом, дробят на мельчайшие капельки и частички различные вещества и обнаруживают дефекты в металлах.

«Органы чувств» автомата могут быть очень разнообразны, в них работают оптические, тепловые, акустические, химические, электронные приборы.

Фотоэлементы, а в последнее время и вторично-электронные приборы — сверхчувствительные фотоэлементы — дополняют человеческий глаз. Чувствительные электрические термометры, замечающие температуру в сотые доли градуса, термисторы — вещества, реагирующие на колебания температуры в тысячные доли градуса, помогают нашим органам чувств.

Приемники инфракрасных и ультрафиолетовых лучей, ультразвуковые и электрические, магнитные и электромагнитные приборы дополняют их и делают то, что недоступно человеку.

Автомат заметил и измерил ничтожно малые изменения. Они превращаются чаще всего в электрический ток. Ток бывает так мал, что не может справиться ни с какой, даже самой маломощной машиной в доли «комариной» силы. Слово предоставляется теперь усилителю. Чаще все-го это электронные лампы (с ними мы знакомы), которые усиливают слабый сигнал в тысячи, миллионы и, если нужно, даже в миллиарды раз.

И тогда-то вступает в действие исполнительный механизм. Он заставляет электромотор увеличить или уменьшить обороты, управляет электросваркой, открывает или закрывает задвижки, клапаны, сбрасывает негодные детали с конвейера или включает сигнальную лампочку, меняет подачу топлива или воздуха в топку, возвращает самолет или судно на правильный курс, поворачивая рули.

Вот еще один любопытный пример.

Ракеты с автоматическими приборами для изучения атмосферы поднимаются сейчас на несколько сот километров. Там, где воздуха почти совсем нет, солнечные лучи не задерживаются воздушной оболочкой планеты.

Изучить солнечное излучение на больших высотах интересно и важно для науки. Снимки солнечного спектра с высоты около 80 километров показали, что спектр сильно вытянут в ультрафиолетовой его части. Это значит: опасные для всего живого короткие ультрафиолетовые лучи задерживаются в атмосфере. Иначе жизнь на Земле была бы невозможна.

Вот какие интересные результаты дает исследование Солнца за пределами атмосферы! Чтобы вести такие исследования, нужно поднять на ракете прибор — спектрограф и направить его на Солнце.

Но тут-то и возникает неожиданнее препятствие. Ракета не летит, как стрела. Она, поднимаясь вверх, в то же время быстро — до 50 оборотов в минуту — вращается вокруг своей оси, да еще медленно поворачивается, наклонившись вбок. Такие замысловатые «пируэты» не дают никакой возможности спектрографу уследить за Солнцем.

Что же делать? Призвали на помощь автоматику. Только автоматы и заставили прибор все время смотреть на Солнце, какие бы фигуры ни выделывала в полете сама ракета.

Вот она пролетела атмосферу. В головке ракеты, как раз против того места, где приютился спектрограф, автоматически открывается маленькое окошечко. Прямо против окна помещается «искатель Солнца» — фотоэлемент. Его чувствительная к свету поверхность сделана в виде диска, да так, что когда световое пятно попадает в центр, то тока нет.

Стоит только пятну сойти в сторону, возникает ток, и, усиленный усилителем, он заставляет электромоторчики поворачивать искатель до тех пор, пока пятнышко снова не окажется в центре.

Все это совершается так быстро, что следящее устройство успевает направлять прибор постоянно на Солнце, несмотря на резвые движения самой ракеты.

Ну, а если все же искатель потеряет Солнце? И это не страшно: тогда автомат заставит искатель быстро вращаться, и тот найдет Солнце.

Автоматы могут не только измерять, а затем браковать изделие или «поправлять» машину, если она уклонилась от заданного ей режима.

Они могут защищать от случайностей, от аварий и даже поправлять человека, когда он действует неправильно, управляя машиной.

Автоматическая защита широко применяется на электростанциях и в электрических сетях.

Где-то случилась авария: вышел из строя участок сети, прибор, электрическая машина. Нарушена правильная работа. И автомат мгновенно отзывается на аварийное изменение тока и отключает поврежденный участок.

Выключив линию, автомат включает ее снова, чтобы убедиться, какова авария: если она неопасна, — ветер раскачал провода или прошла гроза, — то снова можно работать, иначе — на линию выезжает ремонтная бригада. Автоматы защиты охраняют от повреждений все машины, приборы, аппараты, всё, где есть ток.

Исправный автомат никогда не устает и никогда не ошибается.

Если дежурный на электростанции неправильно включил генератор, автомат не допустит включения. Если диспетчер на железной дороге откроет семафор, когда на пути идет другой поезд, или стрелочник ошибочно переведет стрелки, — автомат все равно исправит ошибку. Если рабочий случайно окажется в опасности — под прессом, молотом или у быстро вращающейся детали, автомат остановит машину.

Автомат может не только регулировать, но и управлять «поведением» машины по заранее заданной программе.

Нажатием пусковой кнопки автоматического регулятора температуры открывается клапан, впускающий пар в автоклав. Там находятся консервные банки, которые нужно прогреть, чтобы стерилизовать консервы.

Но вот температура в автоклаве достигает нужной величины. Желтая лампочка, сигнализирующая о нагреве, гаснет; загорается зеленая, которая означает, что идет стерилизация. Точно в назначенное время прогрев заканчивается, и вспыхнувшая красная лампочка докладывает, что началось охлаждение. Если почему-либо во время прогрева случился простой — упало давление пара, автомат возмещает недоработку и греет консервы столько времени, сколько ему задали. Только после этого прекращается прогрев. Такой автомат применен на рыбном консервном заводе.

Лауреат Сталинской премии инженер Т. Н. Соколов создал фрезерный станок, который изготовляет деталь, копируя ее с модели.

«Палец» двигается по модели детали. Это может быть лопатка или диск турбины, гребной винт судна, воздушный винт самолета. Обходя модель, «палец» наталкивается на все ее выступы и углубления. Давление на палец меняется — и этого достаточно, чтобы преобразованный в электрический ток и усиленный сигнал пошел к мотору, управляющему движением фрезы.

А что значит «давление на палец меняется»? Изменяется сила нажима пальца на деталь. Поддерживая его все время одинаковым, мы заставляем палец послушно следовать всем изменениям формы модели, а значит, для фрезы — и изготовляемой детали. Станок сам следит за моделью-шаблоном, постоянно поправляя себя и следуя всем изгибам лопатки турбины, лопасти винта. Он ведет обработку с точностью до пяти тысячных долей миллиметра.

Автоматический копировально-фрезерный станок.

Управляемые автоматически самолеты уже не фантазия, а действительность.

Самолет стоит на взлетной дорожке. Моторы работают на малых оборотах. Теперь — нажим кнопки… Самолет, сам себе хозяин, отправляется в полет…

Моторы автоматически переходят на полный газ, освобождаются тормоза колес. Разбег — и самолет в воздухе. Убрано шасси. Набрана заданная скорость и высота. Автопилот ведет самолет по заданному курсу. Когда пройдено нужное расстояние, все происходит в обратном порядке: выпускаются шасси, моторы переводятся на малый газ. Самолет попадает в зону действия радиолокационной станции аэродрома, и автопилот получает приказ — идти на снижение. Колеса касаются земли… пробег… включаются тормоза. Самолет прибыл к месту назначения.

Схема автомата курса.

Автоматический пилот ведет ракету. Ее путь заранее рассчитан, известно, какие и когда она должна сделать повороты. Автоматическое (устройство посылает строго определенные сигналы — приказы рулям.

Эти сигналы слабы, но усилители делают их сильнее — настолько, что ими можно теперь включить моторчик руля. Рули стоят в потоке вытекающих из ракетного двигателя газов. Отклоняется руль — поворачивается ракета.

Автоматический пилот будет управлять и полетом сверхскоростной машины, делающей несколько тысяч километров в час. Он будет верным помощником пилота стратосферной или космической ракеты.

На такой ракете встретим и много других автоматов. Автоматические устройства есть в радиолокаторе, который дает возможность пилоту ракеты точно определять расстояния, «заглянуть» за пелену облаков при посадке, чтобы выбрать место спуска. Автоматы будут управлять двигателями, докладывать о работе всех механизмов, следить за нормальной температурой, давлением воздуха в кабине.

Автоматические кино- и фотоаппараты заснимут все интересное во время космического рейса.

Автоматические… Впрочем, подождите! Ведь здесь мы уже начали фантазировать. Космический рейс — пока еще фантастика. Но лишь «пока», как и многое другое, что стоит на очереди перед техникой сегодняшнего и завтрашнего дня.

И в решении важных грядущих задач науки и техники помогут автоматика и телемеханика.

Мы упоминали, что, быть может, первым разведчиком Вселенной будет ракета-автомат с радиопередатчиком.

Ракета с автоматическим киноаппаратом привезет невиданный в истории человечества фильм. В нем не будет игры актеров, увлекательного сюжета или забавных приключений. Но мы будем смотреть его с захватывающим интересом, потому что увидим то, что никто никогда не видел: невидимую с Земли сторону Луны, каналы Марса «совсем близко», кольца Сатурна, Вселенную и Землю, какая юна есть из мирового пространства.

А быть может, автоматический киноаппарат заснимет и другой необыкновенный фильм — из батисферы в неизведанных глубинах моря. Ведь не только заоблачные выси, но и морские глубины ждут своих разведчиков — человека и его помощников, точных, надежных приборов, среди которых, конечно, будут и автоматы. Автоматы будут и на подводной лодке, которая осуществит фантазию романиста о путешествии в глубины морей, на дно океана…

Ракетные самолеты и сверхскоростные поезда, весь транспорт будущего широко применит автоматику.

И в промышленности она проникнет всюду, станет привычной, будничной, повседневной. Уже сейчас мы говорим о новой автоматической технике — технике коммунизма, нашего светлого будущего.

Она растет у нас на глазах. Мы творим ее, чтобы облегчить труд человека, умножить его силы, улучшить его жизнь.

В нашем разговоре об автоматике речь шла об «умных машинах» в технике.

Однако не только там применяются теперь автоматы. Они помощники не только рабочего и инженера, но и ученого.

Научно-исследовательскую лабораторию или институт любой отрасли науки, — будь то химия или физика, аэродинамика или астрономия, — теперь нельзя себе представить без автоматических приборов и механизмов. Проникаем ли мы в тайны строения вещества или химических превращений, изучаем ли пучины моря или космические лучи в стратосфере, наблюдаем ли звезды в глубинах Вселенной или полет модели быстрее звука в аэродинамической трубе, — всюду приборы-автоматы помогают нам.

Автоматика и телемеханика дают возможность человеку, не поднимаясь с земли, побывать в стратосфере и в межпланетном пространстве. Это автоматические приборы вместе с телемеханикой позволили нам измерить температуру и давление воздуха больших высот, достать пробу воздуха с высоты нескольких десятков километров, разгадать тайну космических лучей, сфотографировать солнечный спектр за атмосферой.

Автоматика помогла неслыханно ускорить темпы научных и конструкторских работ. Как ни странно звучит, но иногда судьба открытия, решение научной проблемы, создание новой машины зависит от… счетной машины. Часто бывает нужно проделать огромнейшую вычислительную работу, прежде чем решить важную для науки и практики проблему.

Так обстоит дело в аэродинамике и современной ядерной физике, метеорологии и электротехнике, механике и статистике, теплотехнике и артиллерии.

И бывало так, что научная задача оставалась нерешенной лишь из-за огромной вычислительной работы, с которой не под силу справиться человеку даже за долгие годы кропотливого труда. Можно вспомнить похожее положение при исследовании сплавов, о котором мы говорили раньше. Немалое время понадобится конструктору, чтобы проделать все расчеты, нужные для выбора наилучшей конструкции машины.

Счетные машины ускоряют труд ученого и инженера. Там, где требовались годы, теперь нужны только недели. И не только экономится время: можно быстро просчитать гораздо большее количество возможных вариантов решений и выбрать из них лучшее из, лучших — такое, которое иначе и нельзя было бы найти.

Инженер Е. Ободан приводит такой пример из практики нашей промышленности. Велись работы по усовершенствованию конструкции очень важной детали новой машины. Два года нужно было затратить конструкторам, чтобы проделать 30–40 вариантов расчета. С современной же вычислительной техникой за несколько недель смогли сделать около 2 000 вариантов. Результат: облегчение и упрощение конструкции, снижение запаса прочности наполовину, экономия дорогих материалов.

За последние годы созданы вычислительные устройства — автоматы, работающие с огромными скоростями. Построенные советскими (учеными новые приборы «машинной математики» позволяют делать вычисления в десятки и сотни раз быстрее, чем раньше.

Современные автоматические счетно-решающие устройства могут рассчитать траекторию метеорита быстрее, чем он летит от границ атмосферы до Земли. Арифмометр закончил бы такой расчет намного позднее. Два десятизначных числа счетно-решающее устройство перемножит за 3 миллисекунды. В тысячу раз быстрее, чем любой другой механический вычислитель, эта машина-математик обращается с десяти- и двадцатизначными цифрами.

Нетрудно понять, какие необыкновенные возможности открывает перед нами новая машинная математика.

В доли секунды, задав машине условия, с какими мы имеем дело, получим точный ответ, который потребовал бы долгих и трудных вычислений.

«Без новых, скоростных методов исследований и расчетов не может успешно развиваться ни одна из областей науки и техники, — говорит один из создателей советской электронной счетной машины, лауреат Сталинской премии Л. И. Гутенмахер. — Конструктор, исследователь, инженер получают совершенно новые возможности в своей работе. Вычислительная техника вооружает их, так что они могут за одну неделю проделать такое количество вариантов расчетов и исследований, на которые раньше требовались годы напряженной вычислительной работы. Так же, как создание электронного микроскопа позволяет видеть вирусы и невиданные ранее микробы, так новые средства вычислительной техники позволяют обнаруживать и открывать такие варианты конструкции, которые раньше могли быть обнаружены только в результате длительных опытов».

Проектирование новых великих строек, конструирование машин, самые разнообразные исследования — в физике, химии, теплотехнике, металлургии, авиации, бесчисленное множество технических и научных вопросов, на которые можно получить быстрый и точный ответ, — таково настоящее и будущее современной машинной математики. Новейшие счетные машины — это воплощение старой сказки о волшебном зеркале, только не для красной девицы, а для ученого, исследователя, инженера… Это — важная часть автоматики, поставленная на службу советской науке и технике.

Счетные машины еще раз (в который раз!) убеждают нас, что современная техника — это техника-чудо, техника-сказка.

Автоматика — в технике и науке, и автоматика — в нашем быту. Мы едим хлеб, сахар, консервы и другие продукты, изготовленные в автоматических цехах и заводах. Мы носим одежду из тканей, сделанных на автоматических ткацких станках. Многие вещи вокруг нас сделаны автоматами. Мы говорим по телефону-автомату и проверяем время по говорящим часам.

Короче говоря, мы живем в мире автоматов. С их помощью советский человек становится подлинным повелителем машин.

В странах капитала автоматика, — там, где она есть, — служит средством усиления эксплуатации рабочих, «утонченным зверством буржуазной эксплуатации», как говорил Ленин. В руках капиталистов автоматика — угроза рабочему очутиться в армии безработных.

У нас автоматика развивается планомерно, чтобы увеличивать народные богатства. У них — это дело отдельных фирм и главным образом тех, кто выполняет военные заказы. Империалисты мыслят технику, и автоматическую в том числе, как технику войны. Они мечтают об автоматических ракетах, перебрасывающих атомные бомбы и бактерии за тысячи километров, о летающих бомбах, ракетных снарядах, которые сами находят цель за много километров.

Автоматика у нас — это техника нашего будущего.

Мы «…можем строить нашу промышленность на основе самой лучшей техники и обеспечивать благодаря этому невиданную производительность труда…» — сказал товарищ Сталин.

И наши ученые, инженеры, стахановцы создают самую лучшую технику и используют ее до дна.

ТЕХНИКА НАШИХ ДНЕЙ

Вместо заключения

В технике наших дней нередко встречаются крайности, огромные и малые величины.

Рост скоростей… Самолеты, штурмующие звуковой барьер. Ракеты, уже перегнавшие звук. Двигатели, аппараты, приборы, станки с огромными числами оборотов.

Рост скоростей резания: в 150–200 раз увеличились они за полвека. Стахановцы-скоростники режут сталь со скоростью более 2,5 тысячи метров в минуту, а легкие сплавы — почти вдвое быстрее.

Большие скорости стали обычными и для многих других машин.

Примеров можно было бы привести еще немало — из самых различных областей техники.

Скорость гоночного автомобиля за сорок лет — с 1899 до 1939 года — выросла почти в 5 раз. Рекорд, установленный в 1939 году, — 595 километров в час. Два мощных авиационных мотора по 1 300 лошадиных сил, обтекаемая форма падающей капли, легкие сплавы, жесткая экономия в весе машины позволили автомобилю на суше догнать самолет в воздухе.

Растут скорости не только рекордных машин. Почти в полтора раза выросла скорость советского легкового автомобиля с начала тридцатых годов. Машины, созданные нашими конструкторами в последние годы — «ЗИС-110», «Победа», «ЗИМ», — могут развивать скорость 125–140 километров в час.

Мощные советские тепловозы делают 100 километров в час, но уже в ближайшее время можно ожидать цифры в 150–180 и даже более.

Глиссер может нестись по воде со скоростью 85 километров в час, а рекордный — и свыше 200.

Всюду растет скорость передвижения.

Часто технике приходится иметь теперь дело с огромными мощностями. На мощных металлообрабатывающих станках стоят моторы в 150–200 лошадиных сил. Еще десять лет назад самый крупный станок имел в 5 раз меньшую мощность. Несколько десятков электромоторов — на больших станках и поточных линиях. Мощность 48 моторов на шагающем экскаваторе-гиганте — 7 000 киловатт. Это мощность электростанции областного города.

Для работы блюминга требуется почти 50 тысяч сил!

Мощность двигателей современного реактивного самолета с газовыми турбинами, развивающего скорость около тысячи километров в час, может доходить до 10–12 тысяч, а большого многомоторного воздушного корабля — и 30 тысяч сил.

Полмиллиона сил на максимальной скорости развивает двигатель стратосферной ракеты.

Растут мощности и напряжения в энергетике.

150—200 тысяч сил развивают современные мощные паровые турбины высокого давления.

На крупных гидростанциях мощность турбин составляет сотни тысяч сил. — Крупнейшие гидростанции мира — Куйбышевская и Сталинградская ГЭС. Их общая мощность достигнет 3,7 миллиона киловатт. Чтобы можно было яснее ощутить, какова эта цифра, достаточно сказать, что каждый киловатт мощности заменяет в сельском хозяйстве 8 человек, занятых физическим трудом. Вот какой огромной силой, послушной воле человека, будет располагать наша советская техника.

Еще сравнительно недавно высоковольтные линии передавали электрическую энергию напряжением 110 тысяч вольт. Новые линии от волжских гидростанций-гигантов будут передавать в Москву, за тысячу километров, 10 миллиардов киловатт-часов в год при напряжении 400 тысяч вольт.

Миллионы киловатт, четыре сотни тысяч вольт, тысячекилометровые линии передачи — этого впервые в мировой технике достигнет советская энергетика.

В электро- и радиотехнике появилась новая область — высоких и сверхвысоких частот.

Токи высокой частоты дали новый способ тепловой обработки металлов и материалов. Токи сверхвысокой частоты в многочисленных радиоприборах служат для связи на расстоянии. Повышение частоты колебаний привело нас к радиолокации. Мы мечтаем о передаче энергии без проводов с помощью высокочастотных колебаний, и эта мечта — не беспочвенная фантастика.

«Быстрее» — лозунг не только авиации, машиностроения, транспорта. Быстрее стремятся вести химические процессы и плавку стали, самые разнообразные виды обработки самых различных материалов.

Высокие и низкие температуры, высокие и низкие давления стали теперь обычными для энергетиков, химиков, металлургов, машиностроителей и приборостроителей.

Техника высоких параметров.

Энергетики применяют уже сейчас давление пара в 90 атмосфер. А еще тридцать-сорок лет назад паровые установки работали при 12–18 атмосферах, перед Великой Отечественной войной — при 29 атмосферах. Выросла за то же время и температура пара — с 320–350° до 500–550°.

Впервые в мире создана у нас турбина мощностью в 150 тысяч киловатт при давлении пара в 170 атмосфер и температуре 550°.

Для плавки и тепловой обработки металлов нужны высокие температуры. Обработка металлов холодом, сжижение газов и другие химические процессы требуют низких температур.

Высокие давления в химии стали важнейшим средством увеличения выпуска продукции. Давление в 1 000 атмосфер применяется для производства аммиака, искусственного жидкого топлива, и химики уже рассчитывают повысить его втрое.

Увеличивая давление при производстве некоторых пластмасс до 4–5 тысяч атмосфер, можно добиться роста скорости процесса в 4–5 раз. В 4–5 раз больше получится готового продукта.

Новые химические продукты можно получить, перестраивая молекулы при высоких давлениях. И химики ведут исследования с огромными давлениями — в десятки тысяч атмосфер.

В лаборатории сверхвысоких давлений можно совершить «путешествие к центру Земли», — если и не до самого центра земного шара, где с чудовищной силой в миллионы атмосфер давит тело планеты, то далеко в глубь ее недр.

Там, в подземном царстве, которое создано химиками искусственно на земле, — свои необычные порядки. Как и при других «крайностях» природы, полученных нами, например при сверхнизких температурах, вещество приобретает новые, удивительные свойства. Так, создавая аппараты для сверхвысоких давлений, столкнулись с неожиданностью: вода, сжатая исполинской силой, стала… растворяться в стекле! Пришлось его заменить алмазом.

При больших давлениях непрозрачное вещество становится прозрачным, непроводник — проводником, а графит, если его еще сильно нагреть, мог бы превратиться в алмаз. Можно предполагать, что при давлении порядка миллиона атмосфер даже атом разрушится.

На очереди — химия сверхвысоких давлений.

И, кто знает, какие еще неожиданности встретят химики в царстве высоких и сверхвысоких давлений! Академик Зелинский считает, что возможно там и «благородные», «инертные» газы, как гелий или неон, которые мы сейчас не можем заставить вступать ни в какие соединения, — поведут себя иначе. Сейчас для того, чтобы ускорить реакции, прибегают к помощи катализаторов — посредников, ускоряющих ход процесса. Высокие давления, вероятно, положат конец господству катализаторов — и без них необычайно быстро пойдут реакции у химиков. Уже сейчас высокие давления при переработке нефти повышают качество бензина, дают больше ценных продуктов.

И если техника поможет химии создать аппараты для сверхвысоких давлений, мы добьемся новых успехов в расширении нашей власти над веществом. Высокие давления вместе с высокими температурами позволят осуществить не известные еще химикам новые реакции. Трудности велики. Чтобы получить давления в десятки и сотни тысяч атмосфер, нужны и прочные материалы и смелая конструкторская мысль.

Приборостроители, создавая вакуумные приборы — электролампы, радиолампы, фотоэлементы, рентгеновские трубки, — добиваются разрежения в миллиардные и даже тысячемиллиардные доли атмосферы.

И здесь трудности велики, и здесь нужны изобретательность, выдумка, тонкое инженерное искусство. Чтобы, например, заключить «пустоту» в стеклянную колбу лампы, надо выкачать весь воздух — насколько позволяют наши вакуумные машины, затем запереть пойманную пустоту — запаять баллон, не впустив обратно изгнанные молекулы воздуха, и держать ее в ловушке. А между тем, воздух хитер, он не хочет уходить. Его выгоняют в дверь — он лезет в окно: молекулы газа проникают в материал частей лампы и прячутся там, а когда в баллоне воцаряется пустота, — выходят наружу. Приходится прогревать лампу, чтобы выгнать воздух отовсюду, и прибегать к помощи особых химических поглотителей, жадно «съедающих» газ.

Космическая «пустота» так же нужна технике, как и чудовищные давления, господствующие в глубинах моря и недрах Земли, как и высокие и низкие температуры, которые встречаются в окружающем мире.

Это блестящая иллюстрация к замечательным словам Энгельса о том, что лишь на практике, вызывая природные явления своими силами и управляя ими, человек в состоянии доказать правильность и силу своего научного мышления.

Новейшие достижения техники нашего века — лучшее доказательство правоты этих слов.

Таковы победы современной техники, техники больших скоростей, сверхвысоких и сверхнизких параметров[4].

Нам пришлось, говоря об этом, прибегнуть к языку цифр.

Говорилось о тысяче километров в час, тысячах и десятках тысяч оборотов в минуту, давлениях в тысячи атмосфер.

Что же, однако, скрывается за победной симфонией цифр? Сейчас, в середине XX века, она звучит совсем иначе, чем в начале его. Иные времена. Если бы мы говорили о том же самом — о скорости, мощности, о всех величинах, с какими имела дело техника в начале века, — по-иному звучали бы тогда цифры.

Новые слова появились в нашем обиходе: скоростное и сверхскоростное резание, скоростная авиация, токи высокой частоты, химия высоких давлений. Их не было раньше. Большие скорости — детище нашего времени. В этом — один из генеральных путей техники. Заглядывая в будущее, мечтаем мы сейчас о полете быстрее звука, о новых, невиданных еще сверхскоростных машинах.

За победной симфонией цифр видим мы упорный труд людей — творцов этих побед. Мы гордимся, что трудом инженеров и ученых нашей родины создан фундамент великих достижений современной техники.

Если вдуматься в цифры, которые прошли перед нами, станет ясным, что в технике высоких параметров видны черты техники коммунизма.

Быстрее режется металл, быстрее работают фабрики и заводы — и больше производится вещей, нужных и разных. Горький сказал, что победа человека над мертвой материей — одна из самых удивительных побед человеческого ума.

Быстрее движутся поезда, плывут суда, летают самолеты — больше грузов перевозят они.

Больше мощности приходится на каждого из нас — значит, прибавляются наши силы, значит, у каждого из нас больше помощников для переделки природы. Легче наш труд и плоды его все прекраснее.

Встанут в строй великие стройки коммунизма — гиганты на Волге, Днепре и Дону, в Туркмении, в Крыму и на Украине, — и новые силы получит страна. Еще быстрее пойдет работа, еще радостнее станет жизнь.

И наша техника поднимется на новую ступень. Возникнут новые заводы, еще быстрее заработают станки, быстрее пойдут поезда, машины выйдут на поля там, где раньше были пустыни.

Вот почему победы советской техники на ее пути вперед и радуют нас, и за цифрами этих побед видим мы новое, что властно входит в жизнь, — облик нашего будущего.

Электромагнитные колебания и их использование в технике и науке.

* * *

Мы совершили путешествие в мир советской техники, познакомились с тем, как идет в нем борьба за скорость.

Взглянем еще раз на этот мир.

Рост скоростей в технике — это не просто новые метры в секунду, обороты в минуту, километры в час. Большие скорости рождают новые машины, новую технику.

Количественные изменения рождают новое качество.

Выросла скорость резания, и появились новые станки для скоростной обработки металла, появился и новый инструмент — твердосплавные и керамические резцы.

Намного выросла скорость современных самолетов, и потребовались новые машины больших скоростей. На них и летают по-новому — другой стала техника полета.

Когда авиация перешагнет скорость звука, появятся новые машины, новых форм, с новыми двигателями. И полет быстрее звука будет иметь свои особенности.

Вспомним, как менялся тепловой двигатель, когда росла его быстроходность: от паровой машины к паровой и газовой турбине, где только вращение. Ракетный же двигатель, обеспечивающий высокие скорости полета, вовсе не имеет движущихся частей.

Сверхвысокие скорости получают в машинах, созданием которых занимается новая отрасль техники — электроника.

Так с ростом скоростей мы получаем все новые и новые машины — «чудеса» современной техники.

Чтобы создавать и испытывать быстроходные машины, недостаточно старых, «обычных» способов. И новые, скоростные методы испытаний, контроля, исследования применяет современная техника. Автоматика позволяет управлять высокоскоростными процессами и машинами и становится неотъемлемой частью скоростной техники.

Большие скорости — не только в машинах. Увеличивается и скорость изготовления самих машин, а также скорость ведения технологических процессов в различных отраслях нашей индустрии.

Слово «скоростник» вошло теперь в наш обиход так же прочно, как и слова «стахановец», «новатор».

Нефтяники добиваются рекордных скоростей бурения скважин. Они опрокидывают старые нормы. Скоростное бурение стало таким же привычным у нас, как и скоростное резание. Металлурги ведут скоростные плавки металла. Быстрее идет обжиг кирпича на кирпичных заводах. Скоростными методами работают строители.

Интенсивнее, быстрее идет работа на наших заводах и фабриках. В каждой отрасли промышленности есть свои новаторы-скоростники. В новый этап вступило стахановское движение. И, что примечательно, с борьбой за скорость у нас тесно связана борьба за высокую культуру производства.

Добиваясь высокой производительности труда, новаторы-скоростники стремятся полностью использовать технику, чтобы дать больше продукции высокого качества. Они экономят материалы, ищут все новые и новые пути снижения себестоимости продукции, борьбы с потерями. Каждый день приносит нам вести об успехах в этой борьбе. Имена новаторов, — а их число растет, — становятся известными всей стране.

В содружестве новаторов и ученых рождаются выдающиеся достижения советской техники, изыскиваются резервы роста производства.

Наука о машинах, о прочности, о резании металлов, многие другие технические науки — теоретический фундамент промышленности, практики, техники. В борьбе за скорость — их огромный вклад. Опыт новаторов-скоростников дает им богатейший материал.

Сейчас становится вопрос о том, чтобы на основе этого опыта поднять на новую ступень техническую науку, создать общую теорию, помогающую проектировать производственные процессы, машины, агрегаты в различных отраслях промышленности, быстрее двигать вперед наше машиностроение.

Необходимо «научное обобщение драгоценного опыта в области конструирования машин, автоматических линий, автоматизации технологических процессов, всею нового, что рождается в процессе эксплуатации машин и механизмов», — подчеркивает академик И. И. Артоболевский.

Советская техническая наука, говорит профессор Г. Л. Шаумян, вступив на путь постоянной творческой связи с новаторами производства, рассматривает самую передовую в мире социалистическую индустрию, как свою гигантскую лабораторию, а ее новаторов — как научных сотрудников. Она создаст передовую теорию эксплуатации основных средств производства и вооружит этой теорией миллионы советских людей, борющихся за высокую производительность труда — производительность труда коммунистического общества, поможет строить могучую технику коммунизма.

Так в единении передовой науки и передовой практики рождается новое оружие в борьбе за скорость, за технический прогресс.

* * *

В развитии отечественной высокоскоростной техники огромную роль сыграли работы многих наших выдающихся ученых, инженеров, конструкторов, изобретателей, исследовательских учреждений страны.

Имена Жуковского, Чаплыгина, Циолковского, Петрова и других ученых войдут в историю борьбы за скорость.

Отец русской авиации Николай Егорович Жуковский создал основы аэродинамики. Академик Сергей Алексеевич Чаплыгин разработал основы газовой динамики — аэродинамики больших скоростей.

Крыло скоростного самолета, лопатка быстроходной турбины, корпус гоночного автомобиля, детали реактивного двигателя, форма стратосферной ракеты создаются на основе законов аэродинамики, открытых Жуковским и Чаплыгиным.

Знаменитый деятель науки Константин Эдуардович Циолковский — основоположник ракетной техники и реактивной авиации, теории и техники межпланетных путешествий, полета со сверхвысокими — космическими скоростями. Ракеты, летающие со скоростями в несколько тысяч километров в час и поднимающие приборы в самые высокие слои атмосферы, — были предугаданы Циолковским. Ракетные самолеты, которые перегоняют звук, которые покоряют стратосферу, — были предугаданы Циолковским. И строятся они на основе законов теории реактивного движения, открытых русской наукой.

Выдающийся русский ученый почетный академик Николай Павлович Петров разработал теорию трения и смазки, без которой невозможно было правильно конструировать подшипники. Теория Петрова служит основой и при создании подшипников для новых высокоскоростных машин.

Гениальному математику и механику Александру Михайловичу Ляпунову принадлежит теория устойчивости движения, которая нужна для расчета многих машин. Устойчивость — необходимое условие правильной их работы. Для техники больших скоростей, для высокоскоростных машин она особенно важна.

В летопись автоматики и телемеханики вошли автоматический суппорт Нартова, регулятор Ползунова, великое открытие Попова — радио — и другие изобретения русских техников и ученых.

Россия — родина газовой турбины. Первая в мире газовая турбина была построена П. Д. Кузьминским. Благодаря трудам отечественных ученых и конструкторов теория и практика газотурбостроения продвинулась далеко вперед. Авиационные турбинные двигатели, приоритет в разработке которых принадлежит нашей стране, теперь стали основными двигателями в авиации.

Скоростное резание металлов зародилось в нашей стране. Русские и советские ученые были основоположниками науки о резании. И к ним с потным правом можно отнести тех, кто своим новаторским трудом на практике доказал возможность скоростной обработки металла, кто был зачинателем широкого внедрения скоростного резания на заводах нашей страны.

В развитии электротехники и высокочастотной техники огромны заслуги русских ученых. «Волшебный глаз» — фотоэлемент — основан на явлении фотоэффекта, открытом знаменитым русским ученым А. Г. Столетовым. Творцу радио — А. С. Попову принадлежит и идея радиолокации.

Лишь несколько имен, лишь несколько отраслей названы здесь. Но ими далеко не исчерпан список тех, кто своими трудами участвовал и участвует в борьбе за скорость.

Роль науки в современной скоростной технике чрезвычайно велика. Она помогает создавать прочные материалы для высокоскоростных машин, обеспечивать их надежную, устойчивую работу, бороться с вредным сопротивлением среды, с нагревом, трением, износом. Наука о прочности, теория машин и механизмов, прикладная математика и механика — таков краткий перечень помощников инженера, решающего проблему скорости.

Математика и физика поставлены на службу технике.

Из научных лабораторий пришли в промышленность спектральный анализ и «меченые» атомы, рентгеновские лучи и ультразвук.

Без электроники, воплотившей в себе успехи физической науки, без автоматики, основанной на законах механики и математики, не могли бы быть построены многие высокопроизводительные машины. Без участия теплотехники, физики, химии, аэродинамики и газовой динамики нельзя строить быстроходные двигатели для скоростных машин.

Возможности науки огромны. И нет сомнения в том, что наука — союзница техники, поможет создать машины еще более высоких скоростей, чем теперь, добиться новых успехов в борьбе за скорость.

Борьба за скорость идет сейчас в технике широким фронтом. В ней участвуют люди самых разных специальностей, иногда далеких друг от друга. В ней участвуют ученые и конструкторы, технологи и изобретатели, мастера и рабочие. В ней участвуют научно-исследовательские институты и лаборатории, заводы и академии, конструкторские бюро и испытательные станции.

Советские ученые своими исследованиями продвинули далеко вперед аэродинамику больших скоростей. В списке лауреатов Сталинских премий мы ежегодно встречаем имена ученых-аэродинамиков, чьи труды помогают двигать вперед авиационную технику.

Советские ученые и инженеры изучают прочность машин, создают новые высокопрочные материалы, и Сталинские премии ежегодно отмечают их успехи.

Среди лауреатов Сталинских премий — конструкторы скоростных самолетов и авиационных двигателей, турбин и станков и другой техники больших скоростей.

Среди лауреатов Сталинских премий и те, кто создает эту технику, и те, в чьих руках она нам служит. Это — люди практики, стахановцы, известные всей стране скоростники.

Дальнейший рост производства во многом зависит от широкого развития техники высоких и сверхвысоких скоростей. В этом главное — основа борьбы за скорость, борьбы за новую технику, технику коммунизма.

Когда мы смотрим на реактивные самолеты, догоняющие звук, когда читаем о новых двигателях или о ракетах, открывающих дорогу в стратосферу, мы должны помнить о той смелой мысли, упорном труде и настойчивости, которые их создали.

Когда мы слышим о новых машинах, дающих невиданные еще скорости, мы думаем о тех трудностях, которые стояли и стоят перед творцами таких машин.

Как и в других достижениях науки и техники, здесь вложено главное, что приносит победу, — творческая воля советского человека.

Это ею созданы машины, покоряющие пространство и время.

Это ею созданы чудесные машины сверхвысоких скоростей.

Под руководством великого Сталина создается и развивается новая техника, техника коммунизма.

Когда мы узнаем об очередном присуждении Сталинских премий деятелям науки и техники, среди которых ученые, инженеры, конструкторы, рабочие — борцы за скорость, за технический прогресс, скупые строки правительственного постановления лучше всяких других слов говорят о том, что на наших глазах, нашими руками движется вперед техника больших скоростей.

Вперед — и с большой скоростью!

Примечания

1

В разделе о газовой турбине использованы отдельные материалы книги Б. Ляпунова «Газовая турбина» (Госэнергоиздат, 1951).

2

«270 испытаний». «Комсомольская правда», 16 июля 1948 г., № 167.

3

См., например, статью А. Ф. Капустинского «Атомная энергия» в сборнике «Современные проблемы науки и техники», «Молодая гвардия», 1949, стр. 48–68.

4

Параметр — измеряемая величина (от греческого «параметрео» — измерять).

Автоматический завод поршней. 1. Транспортер для загрузки чушек; 2. Плавильная электропечь и литейная машина; 3. Станок для отрезки литников; 4. Печь для отпуска; 5. Пресс для проверки твердости; 6. Автоматический бункер; 7. Промежуточный бункер; 8. Станок для обработки базы; 9-15. Автоматическая станочная линия для обработки поршня; 16. Автомат для подгонки веса; 17. Автоматический перегружатель; 18. Станок для чистовой шлифовки и агрегат для лужения; 19. Автоматический бункер; 20. Агрегат для окончательной обработки отверстия под палец; 21. Моечная машина; 22. Контрольно-сортировочный автомат; 23 Упаковочная машина. Внизу справа — диспетчерский пульт управления.

Технологический процесс обработки поршней. 1. Чушка; 2. Отливка; 3, Отрезка литников; 4. Отпуск отливок; 5. Контроль твердости; 6. Заготовка, поступающая в автоматический бункер для межоперационного задела; 7. Подрезка торца и фаски, сверление и развертывание базовых отверстий; 8. Заготовка, поступающая в промежуточный бункер; 9. Черновая расточка и зацентровка; 10. Черновая обточка; 11. Фрезерование горизонтальной прорези; 12. Чистовая обточка; 13. Сверление смазочных отверстий; 14. Черновая шлифовка; 15. Срезка центровой бобышки и разрезка юбки поршня; 16. Подгонка веса; 17. Чистовая шлифовка; 18. Лужение; 19. Поршень, поступающий в автоматический бункер; 20. Окончательная обработка отверстий; 21. Поршень, поступающий в моечную машину; 22. Контроль и сортировка; 23. Упаковка.

Content

Борис Ляпунов
БОРЬБА ЗА СКОРОСТЬ

ОТ АВТОРА

ПРЕДИСЛОВИЕ

ВЧЕРА И СЕГОДНЯ Вместо введения

РОЖДЕНИЕ МАТЕРИАЛА

ПОБЕДА НАД МЕТАЛЛОМ

ВРАГИ СКОРОСТНЫХ МАШИН

ТЫСЯЧИ ОБОРОТОВ В МИНУТУ

ШТУРМ ЗВУКОВОГО БАРЬЕРА

КОСМИЧЕСКИЙ РЕЙС

ПОКОРЕННЫЙ ЭЛЕКТРОН

В МИРЕ АВТОМАТОВ

ТЕХНИКА НАШИХ ДНЕЙ Вместо заключения

Примечания