Фэнтезийный паровой самолет

Паровой двигатель, в сознании большинства людей ассоциируется с чем-то старомодным и примитивным: массивный котел, грубые заклепки, потный черный кочегар без остановок кидает уголь… Такой картине мы обязаны паровозам, пароходам и многочисленным фильмам «про старину». Между тем, еще в начале ХХ века паровой двигатель довели до такого технического совершенства, что он практически на равных конкурировал со своим бензиновым собратом.

В первом автомобиле – «огненной телеге» француза Николя-Жозе Кюньо – использовался пар. В 1769 году «огненная телега» поехала, а через столетие пар вступил в жестокую конкуренцию с электричеством и бензином. В 80-е гг. ХХ века фантастическая литература обогатилась еще одним направлением – стим-панком. Писатели рисуют цивилизацию, построенную на основе паровых двигателей. Впрочем, стим-панку интересны колоритные, но примитивные котлы и уголь, а не значительно более совершенные двигатели ХХ века.

Благодаря «парогенератору», изобретенному Леоном Сепролле, инженеры смогли отказаться от громоздкого котла. Ему на смену пришел трубчатый змеевик, который нагревался горелкой. От угля тоже отказались достаточно быстро в пользу гораздо более удобного жидкого топлива. В отличие от требовательного бензинового двигателя внутреннего сгорания, в паровом успешно сгорает любое топливо – от чистейшего спирта и керосина, до мазута и сырой нефти.

На рубеже веков два брата-американца Френсис и Фрилан Стэнли открыли для себя автомобильный бизнес. За три года они построили и продали свыше 200 паровых автомобилей. Успех побудил их создать собственную автомобильную марку и продолжить деятельность. Автомобили изготавливались на основе трубчатого каркаса, который обшивался деревянными панелями. В качестве топлива использовался бензин, а позже керосин. Благодаря использованию змеевика, двигатели были практически безопасными и исключали возможность взрыва. За все время существования производства с 1902 до 1924 года не было зафиксировано ни одного взрыва двигателя.

Автомобили Стэнли по многим параметрам превосходили тогдашние бензиновые аналоги. Паровики оказались значительно тише, экологичнее и безопаснее. Братья активно пользовались этими преимуществами, устраивая целые кампании дискредитации автомобилей с «двигателем внутреннего взрыва» — как они называли своих конкурентов.

«Звездным» для братьев Стэнли стал 1906 год, когда на ежегодном фестивале «Неделя скорости» в Ормонд-Бич автомобиль Stanley Rocket под управлением Фреда Мариотта развил скорость 204 км/ч. Это было впервые, когда сухопутная машина преодолела скоростной рубеж в 200 км/ч. Рекорд для автомобилей продержался 4 года, а для паровиков – 103 года и был преодолен только в 2009 году.

Стэнли подарили миру не только автомобили. Их двигатели были использованы на настоящем чуде американской инженерной мысли второго десятилетия ХХ века.

Первая мировая война инициировала появление и развитие бронетанковой техники. На европейское арене боевых действий успели поучаствовать британские, германские, французские гусеничные машины. А вот американская разработка не успела к войне, зато смогла покрасоваться на нескольких парадах. Только американцы решились и построили танк на паровой тяге. Машина убийства была оснащена двумя паровыми двигателями Стэнли развивавшие в сумме 500 л.с. Танк был оснащен четырьмя пулеметами и одним огнеметом. Подобно клыкам впереди у машины угрожающе торчали четыре тарана. Бронемашина имела внушительные габариты: длина больше 10 метров, ширина – почти 4, высота – больше 3-х метров. Весил этот «стальной дом» больше 50 тонн. Несмотря на достаточно мощные двигатели, танк мог двигаться только со скоростью 6 км/ч даже по шоссе. Связано это не столько с массой бронемашины, сколько с габаритами и несовершенством гусеничного механизма.

Танк своим внешним видом напоминал английский аналог ромбовидного Mk, однако проверить, который из них лучше, возможности не представилось. Американский паровой монстр был закончен в 1918 году и, хотя и был переправлен в Европу, на полях сражений не успел появиться – война уже закончилась. Хотя, учитывая громоздкость и медлительность конструкции, огнемет бьющий всего на 30 метров и тонкую противопульную броню, для того, чтобы порешить этого гиганта потребовалась бы всего одна полевая пушка.

Применение изобретений в военных целях – самый легкий путь для изобретателей получить средства на развитие любимого дела. Пока паровая машина успешно конкурировала с двигателем внутреннего сгорания, инженеры искали различные пути для ее использования. Паровой двигатель нашел свое место даже в подводном флоте, на заре его развития.

Подводные лодки серии «Норденфельт» английского конструктора Джорджа Гаррета имели классический паровой двигатель с котлом, работающим на угле. По сути, лодку нельзя с полным правом назвать подводной, скорее, «полуподводной». Поскольку помимо пара она не имела никакого иного источника движения, то вынуждена была всегда держать трубу в надводном положении. Из-за сложной системы циркуляции воды в двигателе, выход на полную мощность происходил только на третий день с момента разведения огня в топке. Эти подводные аппараты не прославились никакими воинскими подвигами, зато первыми стали использовать недавно изобретенные торпеды в качестве вооружения. Субмарина «Норденфельт-3» даже предлагалась российскому флоту, однако госкомиссия сочла аппарат неудовлетворительным из-за невысоких ходовых характеристик, неспособности лодки к погружению и отвратительных условий для экипажа. Больше никому не приходило в голову делать подводные лодки на угле. Но если вспомнить, что атомный реактор – по сути, паровая машина, то следует признать, что современные подводные лодки-атомоходы – дальние родственники пароходов.

Невероятно, но факт – паровой двигатель применялся даже в авиации. При словосочетании «паровой самолет» воображение сразу рисует что-то ужасное вроде паровоза с крыльями. Совершенно зря. На самом деле единственный успешный образец парового самолета ничем внешне не отличался от своих собратьев.

Всерьез посягнуть на покорение неба аппаратами тяжелее воздуха впервые решили в середине XIX века. Джон Спригенфлоу первым сформулировал теоретические принципы действия самолета и его компоновки. Для того, чтобы поднять самолет в воздух, прежде всего, надо создать соответствующую тягу. Поэтому изобретатели экспериментировали с различными двигателями. Впрочем, тогда выбор у них был не большой. В 1856 году в воздух поднялся планер француза Жана Мари ле Бри, у которого силовым агрегатом выступила… лошадь. Она тянула летательный аппарат на веревке, чем обеспечивала ему подъемную сила. Виктор Татен для своей модели использовал двигатель на сжатом воздухе.

Первым, кто решился оснастить летательный аппарат паровым двигателем, стал российский изобретатель Александр Можайский. Две паровые машины общей массой 30 л.с. должны были приводить в движение три трехметровых пропеллера. Габариты самолета впечатляли: размах крыльев – 30 метров, длина фюзеляжа -15. При этом весил аппарат всего 950 кг. Общую конструкцию крыльев и фюзеляжа изобретатель позаимствовал у парусных кораблей – самолет представлял собой тонкий металлический каркас, обтянутый парусиной. К сожалению, аэродинамические качества аппарата были далеки от требуемых для нормального полета, но самое главное – мощность двигателя в 30 л.с. просто смехотворна для той задачи, которую возлагал на нее изобретатель. В результате самолет проехался по наклонной направляющей, подпрыгнул и упал, сломав крыло и похоронив надежду Можайского на покорение неба.

С тех пор в разных странах инженеры и любители пытались поставить пар на службу авиации. Это удалось братьям Райт в 1903 году. Они совершили первый управляемый полет на самолете с бензиновым двигателем внутреннего сгорания.

«Паролет» взлетел только в 1933 году в США, когда паровые двигатели достигли практически пика своего совершенства. Братья Беслер взяли серийный самолет Airspeed 2000 и заменили его бензиновый двигатель на паровой. Двигатель конструкции Натана Прайса работал на жидком топливе и был аналогичен разработкам автопромышленников Стэнли. Два цилиндра, высокого и низкого давления, развивали мощность в 150 л.с., что позволило самолету легко взлететь и показать неплохие летные характеристики. Наблюдатели отмечали, что по сравнению с бензиновыми аналогами, двигатель работал практически бесшумно. Благодаря паровой машине, удалось значительно снизить длину пробега при посадке – самолету было достаточно 30 метров из-за того, что пилот мог легко переключить вращение пропеллера в обратную сторону. Еще одно преимущество парового самолета в том, что на большой высоте, не смотря на снижение атмосферного давления, паровой двигатель не теряет мощность, в отличие от своих бензиновых собратьев. Между прочим, по той же самой причине в наши дни по горным железным дорогам по-прежнему ездят паровозы.

Самолет заинтересовал военных, но конструкторы отказались от дальнейших работ, и ушли трудиться в Boeing над классическими летательными аппаратами.

В первой половине прошлого века паровые двигатели показали очень неплохо себя на земле, на воде и в воздухе. Сегодня паровая тяга используется только на атомоходах. Причин тому несколько: более высокий КПД у бензиновых и дизельных двигателей при одинаковой стоимости изготовления; сложность эксплуатации паровых машин в условиях низких температур; ориентирование промышленности на производство только одного типа двигателей... К настоящему времени ресурсы совершенствования бензиновых двигателей практически исчерпаны, а потому возобновились поиски альтернативных возможностей. Пар снова вызывает интерес у инженеров.

Дата публикации: 15 мая 2010