Когда почти через 20 лет после Можайского в 1903 году братья Райт совершили свой полёт на аппарате тяжелее воздуха с 12-сильным бензиновым мотором, весившим 5,25 килограмма на одну лошадиную силу, двигатель не мог сам оторвать самолёт от земли. Самолёту в момент подъёма создавали дополнительный толчок, привязывая его за верёвку к грузу, который падал со специальной вышки.
Когда в 1908 году самолёт перелетел через Ламанш,
то его тянул уже 100-сильный двигатель. В этом моторе кривошип был неподвижным вращались сами цилиндры с поршнями, охлаждаясь воздухом и одновременно выполняя роль маховика. Удельный вес этого мотора был по тому времени поразительно мал всего 1 килограмм на лошадиную силу, но смазки и горючего мотор «ел» за пятерых; к тому же он каждую минуту грозил прекратить работу вследствие своей ненадёжности.
Ещё более оригинальный авиационный двигатель был разработан и построен русским изобретателем Уфимцевым. В этом моторе цилиндры, вращаясь в одну сторону, приводили в движение один винт, а вал двигателя, вращаясь в обратную сторону, был соединён со вторым винтом.
Усилия авиационных инженеров были направлены не только на то, чтобы облегчить двигатель, но и на то, чтобы увеличить его надёжность и экономичность. Лёгкие двигатели брали в путь столько горючего и масла, что при продолжительных полётах их лёгкость совершенно не окупалась запас горючего весил очень много. Появился более тяжёлый, но и более надёжный и экономичный шестицилиндровый мотор с водяным охлаждением; он весил 1,67 килограмма на лошадиную силу мощности. Мотор был лучше прежних, но вес его был велик.
В 1916 году был построен такой же надёжный мотор с удельным весом 0,88 килограмма на лошадиную силу; этот мотор имел алюминиевые поршни и алюминиевый блок мотора со стальными гильзами.
С этого момента авиационные, а затем и автомобильные двигатели начали строиться с применением высокопрочных лёгких сплавов.
Дизель также применяется в авиации.
Бензиновый авиадвигатель расходует в час на одну лошадиную силу около 250 граммов дорогостоящего бензина, а дизель всего 180 граммов более дешёвого дизельного топлива, да к тому же более безопасного в пожарном отношении. Поэтому сейчас дизели начали применяться главным образом в дальней авиации.
Устройство авиадвигателей крайне разнообразно. В стремлении уменьшить размеры мотора, обеспечить лучшее его охлаждение и надёжность двигателям стали придавать самые необычные формы. Есть моторы с расположением цилиндров в ряд, наклонно в виде буквы V, в виде W, в форме буквы Н и т. п. Очень много двигателей воздушного охлаждения выпускается с расположением цилиндров в виде звезды (рис. 20).
Рис. 20. Авиационный мотор воздушного охлаждения с расположением цилиндров в виде звезды.
Необычайно возросла мощность авиации. Если на первых самолётах стоял моторчик в несколько десятков лошадиных сил, то двигатель современного самолёта нередко имеет мощность свыше 2000 лошадиных сил.
Нагнетатели подкачивают воздух в цилиндры современных двигателей, чтобы самолёт мог подняться на высоту до 1517 километров, где в разрежённом воздухе нехватает кислорода для горения. Теперь не редкость, что самолёты пролетают без посадки свыше 10 тысяч километров.
У нас, в Советском Союзе, есть прекрасные самолётостроители: А, С. Яковлев, А. Н. Туполев, Н. Н. Поликарпов, С. В. Ильюшин и замечательные конструкторы моторов: А. А. Микулин, А. Д. Швецов и В. Я. Климов. Дружной работой вместе со всемирно прославленными лётчиками они принесли нашей авиации заслуженную славу.
О силе моторов нашей авиации красноречиво говорят полёты советских лётчиков через Северный полюс, знаменитые перелёты Валерия Чкалова, замечательные рекорды нашей авиации, подвиги наших лётчиков-героев на войне.
10. Газовая турбина
тип двигателя внутреннего сгорания, о котором следует рассказать. Это газовая турбина. Предшественником газовой турбины является паровая турбина.
В паровой турбине действует пар высокого давления, поступающий из парового котла. Газовая турбина работает за счёт струи раскалённых газов, получаемых от сжигания горючего в камере сгорания самой турбины.
Любая турбина имеет один или несколько дисков с лопатками наподобие детской игрушки-мельницы. Пар или газ при своём стремительном движении в турбине обтекает эти лопатки и вращает диски, посаженные на вал двигателя.
Так без поступательного движения поршней, преобразуемого коленчатым валом и маховиком во вращение вала мотора, мы сразу получаем круговое вращение вала турбины.
Газовая турбина (рис. 21) состоит из дисков турбины и компрессора, установленных на одном валу. Турбина работает так: воздух нагнетается компрессором в камеру сгорания турбины, куда затем впрыскивается жидкое горючее. Горючая смесь сгорает при очень высокой температуре, газы расширяются, устремляются к выхлопному отверстию, по пути попадают на лопатки турбины и приводят их во вращение. При огромной скорости своего движения газы раскручивают диск с лопатками, подобно тому, как вертушка вращается в руках бегущего ребёнка под действием набегающей струи воздуха. Нередко число оборотов дисков доходит до 16 тысяч в минуту! При этом температура входящих газов достигает тысячи градусов. Даже трудно представить себе нагретые почти до красного каления лопатки турбины несут на себе очень большую нагрузку. Их разрывает огромная центробежная сила как раз в момент наибольшей их слабости тогда, когда они накалены. Ни один из обычных материалов не может выдержать такой нагрузки. Это долгое время сдерживало внедрение газовых турбин; конструкторы не могли подобрать соответствующего материала для лопаток: лопатки быстро сгорали.