Есть основание полагать, что сегодня паровая машина образца 1935 года с параметрами пара 450 градусов Цельсия и давлением 150 атм получится гораздо более легкой.
Современная паровая машина, имеющая экономичность дизеля.
Впрочем, стоит ли гнаться за малым весом? За 70 часов полета на единицу мощности придется сжечь 70 x 0,38 кг = 26,6 кг топлива. По этой цифре можно представить себе стартовый вес и кое-какие размеры предполагаемой модели. Итак, вес 54 кг. Площадь крыла, исходя из нагрузки на единицу площади по нормам ФАИ 120 кг на м2, равна 0,45 м2. При размахе крыльев два метра получается крыло с хордой (шириной) 225 мм.
Все пропорции и форма модели должны соответствовать аэродинамическим расчетам, чем мы займемся позднее.
Сегодня же изобразим ее, пользуясь только законами красоты. Основное внимание здесь уделено паросиловой установке. Однако сделаем маленький перерыв. Заглянем в историю.
Над применением парового двигателя в авиации задумывались давно. До войны в нашей стране разрабатывался паровой двигатель для самолета У-2. Его полетные испытания прервала война. Но, по словам очевидцев, получился самолет с укороченным взлетом и посадкой, к тому же абсолютно бесшумный в полете. Представьте себе, какой эффект произвели бы на таком самолете наши «ночные ведьмы» из женского авиационного полка.
Над абсолютно бесшумными высотными паровыми бомбардировщиками работали в те годы и немцы. Практически эта работа перешла в разработку дальнего бомбардировщика с паровыми турбинами мощностью 6000 л.с., который мог доставить к Нью-Йорку на недоступной для истребителей скорости и высоте 7 — 15 тонн бомб. Опытный экземпляр паросиловой установки для него был уничтожен при бомбардировке аэродрома.
И, наконец, полюбуйтесь — американский вариант. Взлетный вес его около 1000 т. На борту экипаж в 100 человек и сотни крылатых ракет. Длительность полета более месяца. Ее обеспечивает ядерная паросиловая установка.
Таким образом, идея применения на самолете парового двигателя не нова и всегда воспринималась достаточно серьезно. Не грех ее обсудить и нам с вами.
Для нашей модели нужен тихоходный винт большого диаметра с высоким КПД. Поршневая паровая машина легко разовьет нужную нам скорость вращения. (Турбина такой мощности вращалась бы в сотни раз быстрее, чем нужно, и мы больше половины ее мощности потеряли бы в редукторе.)
Парогенератор выполнен по прямоточной схеме в виде трубчатого змеевика в непроницаемом для тепла керамическом кожухе. Вода в него непрерывно подается с помощью насоса порциями, достаточными только для одного такта двигателя. Общее количество воды в змеевике ничтожно, и взрыв его невозможен. В крайнем случае, если он где-нибудь прогорит, то пар спокойно выйдет через отверстие…
Установка работает по замкнутому циклу.
Отработанный пар охлаждается в конденсаторе и, превратившись в жидкость, направляется в парогенератор. Конденсатор для большого самолета должен иметь значительную поверхность, а следовательно, может создавать большое сопротивление. Поэтому всегда старались монтировать его в крыле, используя его поверхность для охлаждения.
Так поступим и мы. Конденсатор, расположенный в области передней кромки крыла, не должен увеличить общее сопротивление модели. (При некоторых условиях за счет нагревания пограничного слоя оно может даже уменьшиться.)
Теперь обратим ваше внимание еще на одну тонкость. Формула Бреге не учитывает изменения веса самолета в процессе выгорания топлива. А ведь чем меньше его вес, тем меньше нужна и мощность. Поэтому она просчитывает лишь минимальное расстояние, которое может пролететь самолет с данным двигателем. В действительности оно может оказаться значительно больше. Главное — правильно выбрать скорость, угол атаки крыла и заставить двигатель работать с минимально необходимой мощностью.
К концу полета она может оказаться в несколько раз меньше, чем в начале.
Для двигателя внутреннего сгорания это плохо. При нагрузке удельный расход топлива у него растет, а у паровой машины может даже уменьшаться.
И еще. С 1935 года прошло 65 лет. Сегодня известны паровые машины, КПД которых в три раза выше. Летающая модель с таким двигателем могла бы облететь земной шар.