Числом Маха (или просто М) называется «отношение скорости течения газового потока к местной скорости распространения звука в движущейся среде». К чему такие сложности? Что ж, если вы передвигаетесь на Mitsubishi Lancer — наверное, ни к чему.
Но если вы разогнались до значений, с высоты которых Lancer и Ferrari играют в одной лиге безнадежных аутсайдеров, — вам может понадобиться иная, более наглядная шкала измерений. Впервые число Маха вошло в обиход авиаторов в конце 40-х, когда реактивные истребители вплотную приблизились к звуковому барьеру. Кто тогда мог предположить, что 50 лет спустя оно найдет свое применение на земле-матушке?
Первым звуковой барьер преодолел американский летчик-испытатель Чак Йегер на экспериментальном самолете Bell Х1 в 1947 году. В 2012-м Феликс Баумгартнер развил 1341,9 км/ч вообще без самолета, в свободном падении.
ГОВОРЯТ, ЧТО РУССКИЕ ЛЮБЯТ БЫСТРУЮ ЕЗДУ. НО ОНИ ЛИ ОДНИ? КТО УСТОИТ ПЕРЕД ИСКУШЕНИЕМ СФОТОГРАФИРОВАТЬСЯ В ОБНИМКУ СО СПИДОМЕТРОМ, ЗАСТРЯВШИМ НА ОТМЕТКЕ В 300 КМ/Ч? РАЗВЕ ЧТО ПАРА БРИТАНЦЕВ, ПРИВЫКШИХ МЕРИТЬ СКОРОСТЬ ЧИСЛАМИ МАХА
МНОГО ЗВАНЫХ
Вторая половина XX века была богата судьбоносными событиями. Появились первые компьютеры, человек достиг самой глубокой точки мирового океана, а затем полетел в космос. Но все это время нерешенным оставался один принципиальный вопрос: кого считать самым быстрым человеком на земле?
В гонке максимальных скоростей принципиальное сражение развернулось между англичанами и американцами. На протяжении десятилетий они вели бескомпромиссную заочную борьбу: сначала на автомобилях, оснащенных поршневыми авиадвигателями, затем — оседлав реактивную тягу. Скорости росли неистово: первый турбореактивный рекордмобиль Spirit of America в 1963 году разогнался до 655 км/ч, но уже два года спустя, будучи основательно переработанным, прибавил к рекорду еще 300 км/ч. В 1970 году американский автомобиль с ракетным двигателем Blue Flame переступил через порог в 1000 км/ч — на целых 14 км/ч. И на этом гонка вооружений остановилась.
В попытке проехать зачетную милю быстрее коллеги по кружку участники вплотную подобрались к заветной цифре 1М. И это была настолько серьезная проблема, что ее описание заслуживает отдельного подзаголовка. От традиционных шкал измерения скорости (например, км/ч) число М отличается тем, что не служит оценкой расстояния, пройденного за определенный отрезок времени, но позволяет определить скорость объекта относительно скорости звука, актуальной в данный момент времени. Фокус в том, что скорость звука не является постоянной величиной и зависит от многих факторов: высоты, температуры, давления и т.д. При этом по шкале Маха она всегда равняется 1М, что и служит отправной точкой для измерений. Особенно удобно в том случае, если вы собрались преодолеть звуковой барьер.
ЭФФЕКТ ПРАНДТЛЯ — ГЛОЕРТА
Когда самолет летит со скоростью значительно ниже звуковой, связанное с полетом возмущение воздушных масс (например, шум от мотора) свободно распространяется в трех измерениях. Но ситуация кардинально меняется, стоит только пилоту приблизиться к звуковому барьеру. Звуковые волны, не имея возможности обогнать самолет, летят вместе с ним, создавая область повышенного давления спереди, а сзади образуется область пониженного давления, что кардинальным образом меняет аэродинамический баланс. Наступает волновой кризис — формирование ударных волн в области крыльев и фюзеляжа, который испытывает серьезные вибронагрузки. Кроме того, снижается эффективность управляющих поверхностей. Длительное пребывание в этом пограничном состоянии грозит катастрофой, поэтому пилотам сверхзвуковых самолетов предписано преодолевать звуковой барьер как можно быстрее.
В момент перехода на сверхзвук вокруг летательного аппарата генерируется мощная ударная волна, распространяемая перпендикулярно вектору скорости. Она хорошо видна на фото благодаря облаку конденсата. А теперь вопрос: как поведет себя автомобиль, преодолевающий звуковой барьер в нескольких сантиметрах от земли? И что будет с ударной волной, когда она отразится от земной поверхности и неминуемо вернется назад, к источнику возмущения?
ДВОЕ ИЗБРАННЫХ
Бизнесмен из Британии Ричард Ноубл появился на сцене, когда простые решения уже не гарантировали результата. Если раньше достаточно было оседлать реактивный двигатель и въехать на нем в историю, то к концу 70-х любое покушение на мировой рекорд скорости требовало серьезных финансовых и интеллектуальных инвестиций. Но честь короны, за двадцать лет вкатанная американцами в солевую поверхность озера Бонневилль, взывала к сатисфакции. И Ноубл решился встать на ее защиту. Первая попытка, предпринятая на кустарно изготовленном автомобиле собственной разработки, окончилась ожидаемым фиаско, зато указала Ричарду правильный путь. Этот путь лежал через офисы крупнейших британских компаний, занятых в аэрокосмической отрасли. Только там можно было найти необходимых специалистов и технологии, позволявшие построить наземный снаряд, движущийся быстрее большинства самолетов. Сколотив команду и найдя спонсоров, Ноубл погрузился в работу, итогом которой стал представленный в 1983 году Thrust 2 — автомобиль, призванный впервые в истории преодолеть заветное число 1М. Вся конструкция была построена вокруг турбореактивного двигателя Rolls-Royce Avon, снятого к тому времени с производства. Тем не менее его мощность была признана достаточной: ведь хватало же ее шведским сверхзвуковым истребителям Draken! Кроме прочего, ранние испытания показали, что благодаря просчитанной аэродинамике и удачной развесовке британский соискатель стал наиболее стабильным среди себе подобных реактивных авто. Рекордный заезд состоялся в пустыне Блэк-Рок 4 октября 1983 года — спустя два года бесплодных попыток обставить американцев зафиксированная скорость Thrust 2 составила 1020 км/ч. Казалось бы, вот оно, счастье: сидевший за рулем Ричард Ноубл стал самым быстрым человеком на земле.
Да вот только звуковой барьер так и остался непокоренным. В начале 90-х Ноубл учредил новую программу, в названии которой сквозила непреклонность и решительность готового на все человека — Thrust SSC. Последние буквы расшифровываются как Super Sonic Саг. То есть сверхзвуковой автомобиль. Снова были найдены спонсоры и собрана команда из нескольких десятков поистине лучших умов Англии. Но сам Ричард в силу своего возраста уступил место в кокпите более молодому пилоту Королевских ВВС Энди Грину. Автомобиль же внешне сильно отличался от предыдущих рекордных поделок. Thrust SSC нес уже два реактивных двигателя Rolls-Royce, стоявших ранее на британской версии истребителя Phantom — того самого, что стрелою белой на распластанном крыле. Сжигая 18 литров керосина в секунду, они развивали 110 000 л.с., что при весе в десять тонн давало удельную мощность в 10 л.с. на килограмм.
Работа была настолько напряженной, что некоторым членам команды пришлось сделать выбор между проектом и семьей. Ведь даже выплавка каждого цельноалюминиевого колеса была очень ответственной задачей: на сверхзвуке эти колеса должны были вращаться с частотой свыше 40 тысяч об/мин. Для испытаний Ноубл выбрал пустыню Аль-Джафр, расположенную в Иордании, — место, которое до него никто не рассматривал в качестве полигона для скоростных заездов. И видимо, не зря: переместившись для рекордного рывка в знакомую нам Неваду, 15 октября 1997 года Энди Грин и Thrust SSC под бурные аплодисменты мировой общественности преодолели заветную единичку с буквой М, разогнавшись до 1227 км/ч в заезде на милю. В заезде на 1 км скорость составила 1223 км/ч. Подвиг был бы еще эпичнее, если бы команде удалось поставить рекорд днем ранее, 14 октября: ровно за 50 лет до этой даты пилот Чак Йегер впервые взял звуковой барьер на самолете.
ГОНЧИЙ ПЕС
После победы над силами природы команда энтузиастов разбрелась по своим делам. Энди Грин, просто чтобы развеяться, в 2006 году поставил рекорд для дизельного автомобиля: непревзойденные по сей день 560 км/ч. А Ричарду Ноублу не давал покоя следующий рубеж — 1000 миль в час (1610 км/ч). Что, между прочим, быстрее, чем способны были разогнаться легенды Корейской войны МиГ-15 и F-86 Sabre. Безумие? Не большее, чем попытка превзойти звуковой барьер на колесах. Но есть проблема: самолету для достижения максимальной скорости требуется не один десяток километров. Такой огромной ровной контролируемой площадки на поверхности Земли просто не существует. Следовательно, автомобиль должен разгоняться намного интенсивнее самолета — в темпе ракеты.
Данное допущение является отправной точкой в истории нового рекордмобиля Ричарда Ноубла с именем Bloodhound SSC. И вы таки будете плеваться, но это настоящий гибрид! Правда, совсем непохожий на эталонный японский «примус» —хотя бы потому, что состоит из трех двигателей. Их суммарные возможности таковы, что мощнейшему формульному V8 от Cosworth здесь отведена самая скромная роль вспомогательной силовой установки, используемой для раскрутки турбореактивного двигателя EJ200. Последний является прототипом силовой установки для новейшего европейского истребителя Eurofighter и был позаимствован из музея с обещанием вернуть в целости. С ним Bloodhound SSC начнет движение и на форсаже достигнет скорости 480 км/ч, после чего в работу включится главное действующее лицо — гибридный (опять!) ракетный ускоритель, специально сконструированный для проекта молодым дарованием Дэниэлом Джаббом.
Суть ракетного гибрида заключается в использовании топлива и окислителя, находящихся в разных агрегатных состояниях. Жидкий окислитель попадает в камеру сгорания, там испаряется и смешивается с твердым топливом. Контролируя поступление окислителя, можно менять мощность двигателя или совсем заглушить его в случае необходимости. Мощность установки в новом творении Ноубла составляет 133 00 л.с. И это чертовски много, но есть нюанс. Создатели рассчитывают, что автомобиль ускорится до максимальной скорости за 42 секунды, после чего начнется торможение, которое займет еще столько же. Связанная с этим длительная перегрузка в 3g — отдельная головная боль, и Энди Грин, чтобы не потерять сознание, когда при замедлении кровь начнет уходить из головы, самоотверженно тренируется на акробатических самолетах. Само торможение будет происходить ступенчато: сначала поднимутся аэродинамические щитки, затем, на скорости менее 1300 км/ч, сработает парашют. И только с 400 км/ч Bloodhound SSC будет тормозить, как это и подобает настоящему автомобилю. После остановки нужно будет развернуть автомобиль, заменить отработанный ракетный ускоритель, рабочая температура которого достигает 3000 градусов, и проехать ту же дистанцию в противоположном направлении: так нужно по правилам FIA. Проблема в том, что по тем же правилам вся эта суматоха должна уложиться в 1 час ровно. Команде, замахнувшейся на невозможное, предстоит проделать работу, которая формульным механикам даже не снилась.
И времени для самосовершенствования осталось не так много: рекордный заезд должен состояться не позднее 2014 года.
Два героя и их «Гэнчий пес». Подготовка к погоне за виртуальным зайцем идет полным ходом.
Создатели Bloodhound SSC делают акцент на том, что проектом занимаются не ради рекорда — своим подвигом они хотят вдохновить подрастающее поколение изучать точные науки.
Пилот Королевских ВВС Энди Гоин еще никогда не летал так низко и так быстро.
Сверхзвуковой не то самолет, не то автомобиль Thrust SSC в естественной среде обитания.
Пилот Thrust 2 Ричард Ноубл после официально зафиксированных в 1983 году 1020 км/ч мог гордиться собой, но желал большего.
Дизельный супер-пупер-кар JCB DieselMax, пилотируемый Энди Гоином, 22 августа 2006 года установил официальный рекорд в классе — 560 км/ч. Послеобеденная прогулка для пилота, привыкшего к другим скоростям.
Thrust 2 как он есть. Суровый, брутальный и с дулом во лбу.
Thrust 2 имел две кабины, расположенные по обе стороны от двигателя. Во второй Ричард Ноубл катал спонсоров и VIP-гостей. Естественно, скорости были немного не те.
