Геликостат — упущенные возможности

Александр Кириндас

В истории завоевания человеком воздушной стихии аэростаты сыграли не последнюю роль. И в армии, и в народном хозяйстве нашли применение летательные аппараты легче воздуха. Однако очень скоро выявилось несовершенство шарльеров и монгольфьеров, бессильных перед воздушными стихиями. Без руля и без ветрил мчались они в необъятной сини по воле волн воздушного океана, и всё же даже в эпоху бурного развития самолётостроения их возможности для многих специалистов ещё не казались исчерпанными…

В сущности, с момента создания первых аэростатов их наиболее серьёзным недостатком была невозможность выполнения управляемого полёта против ветра. В результате многотрудных поисков, продолжавшихся более сотни лет, на переломе XIX и XX веков, наконец, возник дирижабль. Уже в начале XX века дирижабли освоили и гражданские и военные специальности — они перевозили пассажиров и грузы, разыскивали затонувшие корабли, охотились за субмаринами, бомбили позиции неприятеля, а также наносили удары по его промышленным и политическим центрам.

После подобных успехов могучих «Цеппелинов» и стремительного развития летательных аппаратов тяжелее воздуха, аэростаты, казалось бы, должны были навечно уйти в историю. Однако, как оказалось, так думали далеко не все.

В 1937 г. при производстве океанологических исследований в море Лаптевых советский пароход «Седов» задержался и не смог своевременно вернуться в порт. То же случилось и с ледокольными пароходами «Садко» и «Малыгин». Для взаимной помощи все три корабля соединились и пробовали пробиться сквозь быстро замерзающее море, но были зажаты ледяными полями. Следующим летом ледокол «Ермак» сумел вывести «Садко» и «Малыгина», но вырвать из ледового плена «Седова» не удалось, и зажатый во льдах «Седов» из игрушки стихии был превращен в научную станцию. Всего дрейф «Седова» длился 27 месяцев, в течение которых его экипаж вёл тщательные научные наблюдения, позволившие определиться с водными течениями и др. научными вопросами.

Помимо дрейфа вынужденного, нашими полярниками был устроен дрейф запланированный. Была организована специальная научная станция близ Северного Полюса. Подобрав подходящую льдину, при помощи переоборудованных тяжелых бомбардировщиков к Полюсу доставили группу полярников во главе с И.Папаниным. Предполагалось, что отважные исследователи, пребывая близ верхушки планеты, поведут научные наблюдения. Первым научным фактом, установленным экспедицией, стало наличие неизвестных до того времени течений, которые очень скоро понесли льдину от Полюса по направлению к Гренландии. Исследователей, по имени главы экспедиции названных папанинцами, пришлось снимать с льдины с помощью ледокола. Первоначально это должен был осуществить дирижабль «В-6». По трагической случайности (или халатности) он со всем экипажем погиб, врезавшись по пути следования на Север в не обозначенную на карте горную вершину.

Одновременно с идеей дрейфа во льдах зародилась идея воздушного дрейфа. Извечную слабость и порок воздушного шара решили употребить на пользу. Ведь направляемый воздушными потоками аэростат сможет помочь установить преобладающие воздушные течения. Если, конечно, потоки атмосферного воздуха направляют себя не бессистемно, в чём тогда были убеждены далеко не многие метеорологи. Планы научных исследований были разработаны Академией Наук СССР, Главным Управлением Гидрометеорологической Службы при Совете Народных Комиссаров (УГС СНК) и другими заинтересованными организациями. По получении от проектантов из Спецгруппы НИИ ГВФ первого обнадеживающего результата в виде аванпроекта руководители заинтересованных ведомств запросили мнение первых лиц страны.

14 ноября 1939 г. Начальник Аэрофлота комдив Молоков, вице- президент Академии Наук СССР академик О.Ю.Шмидт и начальник Главного Управления ГМС при СНК Ушаков писали В.М.Молотову в секретном документе, в частности, следующее: «Аналогично дрейфу со льдами в Арктике исключительный интерес представляет дрейф в воздухе на аппарате, пассивно следующем с воздушной массой.

Глубокие и всесторонние работы такой экспедиции дадут возможность решить ряд чрезвычайно важных вопросов геофизики и динамики атмосферы, в особенности эти исследования будут ценным вкладом в дело научного обоснования представлений об изменении режима погоды, и дадут возможность впервые поставить на разрешение вопросы участия воздушных масс различного происхождения в механизме циркуляции атмосферы Северного полушария…» 1* Надо сказать, что этот документ появился не на пустом месте. В НИИ ГВФ достаточно интенсивными темпами велись работы по созданию пилотируемых аэростатов различных конструкций, основной задачей которых как раз и были исследования геофизики и динамики атмосферы. В результатах будущих исследований был весьма заинтересован ГВФ СССР, развивавшийся в конце 30-х годов весьма быстрыми темпами. В это время советская гражданская авиация осваивала самолёты новых типов и новые трассы, большая часть которых пролегала через сибирские и дальневосточные просторы, строились новые аэродромы и посадочные площадки. Для как можно более эффективной эксплуатации расширявшегося хозяйства требовалась соответствующая метеорологическая поддержка. Однако, развёртывание гигантской сети метеостанций на бескрайних пространствах требовало значительных средств, множества точных приборов и огромного количества специалистов. По самым скромным подсчётам, при существовавших темпах развития этой отрасли, на решение подобной задачи требовалось около 10 лет, что, конечно, было неприемлемо долго.

В то же время постройка всего лишь нескольких пилотируемых геликостатов позволила бы значительно быстрее и за существенно меньшие средства решить эту проблему. Предполагалось, что экипаж геликостата сможет совершать беспосадочный перелёт «продолжительностью в 500–600 часов при средней высоте полета 3000–4000 м».

Предложенная В.В.Манцевым и С.А.Поповым конструкция выгодно отличалась от традиционных подходов, применявшихся при решении подобных задач. Но прежде чем перейти к её описанию, автору хотелось бы сделать небольшой экскурс в физику.

Как известно, аэронавтика подчиняется закону Архимеда — подъемная сила несущего газа, заполняющего оболочку, равна разнице между весом воздуха, вытесняемого оболочкой, и весом несущего газа. С подъемом на высоту понижается давление окружающего воздуха. Заключенный в оболочке газ рассширяется, грозя её разорвать. В связи с этим к оболочке аэростата пристраивали «аппендикс». Через аппендикс в оболочку закачивали газ. Чтобы оболочку не разорвало при подъеме на высоту, аппендикс оставляли открытым, и через него излишки газа естественным образом удалялись. Кроме того, через аппендикс происходило «загрязнение» газа атмосферным воздухом — типичный недостаток шарльеров. Надо заметить, что солнечный свет на больших высотах нагревал газ в воздушном шаре, в результате чего ставший лишним объем расширившегося газа также выходил через аппендикс. При этом подъемная сила аэростата снижалась. Поэтому геликостат получил двойную оболочку с воздушной термоизолирующей прослойкой. Окраска также имела значение — наименее сильно на солнце мог нагреваться шар белого цвета.

Изюминкой проекта было решение проблемы балласта. Последний использовался, как известно, для стабилизации летательного аппарата по высоте. Его сбрасывали по мере того, как снижалась подъёмная сила заключённого в шаре газа. С тем, чтобы выброс балласта происходил плавно, использовали песок, дробь или воду. С потерей большого числа газа аэростат мог потерять форму, поэтому аэронавты придумали «балонет». Балонет — это своего рода «аэростатий пузырь» (так писалось в оригинале. — Прим. Авт.), гарантирующий поддержание минимально необходимой подъемной силы и сохранение внешней формы оболочки. Таким образом, продолжительность полета практически всецело зависела от величины возимого на аэростате балласта.

1* Стиль и орфография цитируемых документов даются в оригинальном виде с купюрами малозначительных фрагментов.

Разработчики сформулировали идею следующим образом: «Имея на геликостате винтомоторную установку и в качестве балласта бензин, получается значительный выигрыш в использовании балласта.

При сжигании бензина мы уничтожаем определенное весовое количество его, но одновременно на винте получаем дополнительное облегчение в виде тяги.

Таким образом, геликоптерная установка, поглощающая определенное количество бензо-балласта создает дополнительную работу, повышая этим самым эквивалент использования балласта.

…Вместо мгновенного облегчения аэростата выброшенным балластом, мы в этом случае имеем облегчение его более интенсивное и в определенный параметр времени, затрачивая тоже весовое количество.

Оборудовав мотоустановку специальной трансмиссией (реверс или гидропередача) будет иметься возможность создавать тягу направленную вверх и вниз. Это дает возможность парализовать перегрузки аэростата положительного и отрицательного знака, а, следовательно, это даст возможность сохранять высоту полета до тех пор, пока перегрузки не достигнут величины большей, чем тяга винтов.»

Надо заметить, что дирижабль, по мнению авторов проекта, обладал недостаточной весовой отдачей (всего лишь 0,4–0,45), в то время как у геликостата предполагалось получить 0,71.

В 1939 г. для проверки эффекта была построена модель геликоптерной установки для аэростата объемом 600 м3. Установка имела два четырехлопастных винта и приводилась в движение усилиями пилотов через цепную передачу. Из-за плохой конструкции воздушных винтов и благодаря незначительному усилию, вращающему их, тяга последних получилась очень небольшой. Однако, как было записано в акте испытаний, эксперимент «подтвердил основные эксплуатационные характеристики аэростата, оборудованного геликоптерной установкой».

Создание управляемого аэростата описанной конструкции вызвало заметный энтузиазм в Академии Наук СССР. В этом весьма уважаемом учреждении идеей полётов на геликостате заинтересовался её Вице-президент Герой Советского Союза академик О.Ю.Шмидт. В проведённом разборе и обсуждении предложенной конструкции, члены академии «подтвердили правильность доводов авторов проекта и, безусловную возможность, как изготовления материальной части, так и организации самого полета». Вскоре АН СССР, совместно с Главным управлением Гидрометеорологической службы при СНК, приступили к разработке программы научных работ, которая была завершена в рекордно короткие сроки. Попутно просчитали и стоимость изготовления материальной части, которая предварительно была определена «в сумме до одного миллиона рублей». Правда, как отметили в своём письме Молоков, Ушаков и Шмидт, требовалась тщательная проработка проекта, против чего осторожный В.М.Молотов возражать не стал.

Получив «высокое» благословение на разработку аванпроекта, начальник ГУ ГВФ Герой Советского Союза комдив Молоков направил 20 ноября 1939 г. письмо № 04581 Заместителю председателя СНК СССР Н.А.Вознесенскому, с которым направил «для…ознакомления материал по созданию геликостата и организации научной экспедиции дрейфующей в воздухе, технические условия и объяснительная записка.». Для ускорения положительного решения автор письма подготовил и проект постановления СНК СССР, которое выглядело следующим образом: «Секретно.

Проект.

Постановление СНК СССР.

г. Москва №.". " 1939 г.

"О постройке геликостата и организации экспедиции дрейфующей в воздухе".

Рассмотрев материалы, представленные ГУ ГВФ, совместно с АН СССР и ГУГМС при СНК, Совет Народных Комиссаров ПОСТАНОВЛЯЕТ:

1. Начатые по инициативе Аэрофлота работы по созданию геликостата и организации научной экспедиции дрейфующей в воздухе одобрить.

2. Поручить Начальнику Аэрофлота т. Молокову В. С. совместно с АН (т. Шмидт) и ГУ ГМС (т. Ушаков):

а) Разработать план работ по подготовке материальной части и научного оборудования, проведению организационных мероприятий и подготовке экипажа;

б) Составить смету расходов по организации данного мероприятия, учтя как стоимость изготовления материальной части и оборудования, так и эксплуатационные издержки.

3. Указанные материалы представить для утверждения в СНК СССР к " ".. 19.. г.

Председатель СНК СССР: (Молотов)

Секретарь СНК СССР:»

Однако, рассмотрев материалы, ответственные лица приняли прямо противоположное решение:

«Тов. Вознесенскому Н. А.

Сов. Секретно.

Начальник ГУ ГВФ тов. Молоков В. С. вместе с Академией Наук и ГУ ГМС при СНК СССР представили докладную записку и проект постановления СНК Союза ССР о создании специального аэростата «Геликостат» и об организации на нем дрейфующей в воздухе экспедиции.

Сам аппарат «Геликостат» по мысли авторов проекта должен представлять собой свободный аэростат, снабженный геликоптерным винтом для того, чтобы иметь возможность перемещаться по вертикали без использования балласта.

Задачи поставленные перед такой дрейфующей в воздухе экспедицией охватывает комплекс вопросов, связанных с изучением атмосферы и процессов происходящих в ней. Геликостат рассчитывается на дрейф вместе с воздушной массой продолжительностью до 500–600 часов при средней высоте полета 3000–4000 метров и дальности в 25-dO тыс. км. Пассивно перемещаясь вместе с воздушной массой экипаж должен будет проводить различные наблюдения, измерения свойств циркулирующей в северном полушарии одной и той-же воздушной массы. Все эти наблюдения предполагается затем использовать для научного обоснования представлений об изменении режима погоды…

Секретариат КО считает нецелесообразным организацию дрейфующей в воздухе экспедиции по типу Папанинского дрейфа на льдине, или дрейфа ледокола "Седов" по следующим причинам:

а) Результаты научной работы экспедиции Папанина и ледокола "Седов" могут быть всегда использованы, так как характер морских течений, глубины океана, теплые течения, флора и фауна моря, остаются продолжительное время постоянными, чего нельзя сказать о процессах в воздушных массах.

б) Изучение атмосферы и динамики воздушной массы не без успеха проводится и сейчас при помощи радиозондов, самолетов, различных приборов, а также аэростатов в свободном полете.

в) Летательный аппарат "Геликостат" представляет собой сложную комбинацию аэростата и геликоптера. Такие аппараты раньше не строились и самое создание его и доведение до летного состояния потребует больших материальных затрат и связано с большими техническими трудностями, что не оправдывается копеечной целью поставленной перед такой дрейфующей экспедицией.

Прошу Вас подписать проект распоряжения КО об отклонении этого предложения.

(И.Сафонов) 20 декабря 39 г.»

Не следует упрекать секретаря одного из комитетов СНК И.Сафонова в некомпетентности по той причине, что с высоты сегодняшнего уровня знаний лишь пункт «в» возражений являлся обоснованным. Такие суждения вполне обосновывались познаниями того времени. Даже в случае признания правомерности первых двух пунктов, последний оставался самым главным — судьба экспедиции всецело зависела от успешности работ по геликостату, конструкция которого была ещё не отработана, а потому будущее такой экспедиции представлялось туманным. Поэтому предложение о свертывании программы следует признать до известной степени правомерным.

Пока первые лица обсуждали перспективы дрейфа в воздухе Попов и Манцевич решили напомнить о себе, направив 5 апреля 1940 г. письмо первому лицу государства И.В.Сталину, в котором отмечалось затягивание работ по данной теме, разработчики в частности писали: «В ноябре месяце 1939 г. Аэрофлот, АН СССР и ГУГМС, в лице их руководителей обратились с ходатайством на имя Председателя СНК-СССР о разрешении постройки указанного геликостата и организации работ по подготовке экспедиции дрейфующей в воздухе.

В течение последующего времени представленные материалы были рассмотрены замнаркома обороны Локтионовым и зампредседателя СНК Вознесенским, однако решения до сего дня еще не последовало.

Настоящим просим о поддержке преложенного мероприятия и ускорении вынесения решения в СНК СССР.»

Сталин, занятый решением более важных проблем, перенаправил бумагу с соответствующей визой Заместителю председателя СНК СССР Н.А.Вознесенскому, о чем секретариат ЦК и уведомил авторов письма. Не удовлетворившись отсутствием результата, озабоченные судьбой проекта изобретатели направили 19 мая 1940 г. повторное письмо (№ 102) зампреду СНК Н.А.Вознесенскому, в котором снова отметили необоснованное затягивание решением по проету: «Несмотря на истечение продолжительного срока времени (ноябрь-май) обращение еще не получило разрешения и реализация указанного мероприятия, несмотря на отсутствие возражений технического порядка и большую часть проведенных в последнее время работ, задерживается.

Настоящим, в целях внесения предельной ясности, просим об ускорении рассмотрения представленных и находящихся у Вас материалов.»

Предельную ясность внес маршал Ворошилов 23 мая 1940 г. в письме № 4767/5ко, разосланном в копиях В.С.Молокову, О.Ю. Шмидту и Е.К.Федорову, заменившему к этому времени Ушакова в должности начальника Главного Управления ГМС при СНК: «Правительство не считает целесообразным в данное время приступить к проектированию и постройке «Геликостата» для организации дрейфующей в воздухе экспедиции».

На прохождение бумаг по инстанциям требовалось некоторое время, поэтому на письме изобретателей появилась виза: «В дело. Вопрос решен. Авторы знают 2.6.40». Так геликостат превратился в еще один покрывающийся архивной пылью дерзкий замысел…

КРЫЛЬЯ НАД МОРЕМ