Глава 248. Комбинированный двигатель
Каждое число ложилось на плечи присутствующих неподъемным грузом, взрывая тишину кабинета и заставляя сердца биться чаще.
Шестьдесят пять метров — исполин, превосходящий по длине стандартный «Боинг-737».
Двадцать пять Махов — безумная скорость, превосходящая полет пули в десятки раз.
Сто восемьдесят тонн — чудовищный вес, превосходящий массу полностью загруженного военно-транспортного гиганта C-17.
Стократное повторное использование — ресурс, в десятки раз превышающий возможности американских «Шаттлов».
Каждая из этих цифр выходила далеко за пределы их привычного понимания физики и авиастроения.
Ван Цзяцзя так и застыла с приоткрытым ртом. В её голове, словно лопасти бешено вращающегося турбовентилятора, замелькали формулы и расчеты. Шестидесятипятиметровый фюзеляж, аэродинамическая схема «несущее крыло»... Каким же окажется аэродинамическое качество на разных режимах? На скорости в двадцать пять Махов где будет находиться пиковая точка кинетического нагрева? А для взлетной массы в сто восемьдесят тонн — какой длины полоса потребуется, чтобы оторвать эту махину от земли? Вопросов становилось слишком много, и её разум уже едва справлялся с этим лавинообразным потоком информации.
Му Цинсюэ медленно, словно в трансе, поднесла к губам чашку с кофе. Её тонкие пальцы заметно дрожали, заставляя темную жидкость идти мелкой рябью. В мыслях девушки по секундам разворачивался сложнейший, почти фантастический цикл работы комбинированного двигателя. Взлет с земли — в режиме турбовентилятора. Разгон до сверхзвука — переход на прямоточный цикл. Переход на гиперзвуковую скорость — запуск ГПВРД. И, наконец, выход в безвоздушное пространство — включение ракетного режима. Четыре сложнейших алгоритма за один-единственный полет. Бесшовная, ювелирная смена режимов прямо в воздухе... Да это сложнее, чем отправить человека на Луну!
Карандаш в руке Ван Мэнцзи наконец замер. Несколько секунд она неподвижно смотрела на жирную черную точку, оставленную грифелем на бумаге, словно та была центром вселенной. Затем она решительно перевернула страницу и размашистым почерком вывела всего два слова: «Жаропрочность и термостойкость».
Чжоу Пэн разомкнул скрещенные на груди руки, подался вперед и тяжело оперся ладонями о край стола.
— Директор, а как насчет системы управления полетом? У вас уже есть готовое решение? — Его голос прозвучал глухо и натянуто. В нем не было сомнения или скепсиса — лишь затаенное, трепетное ожидание.
— Есть, — Чу Фэй бросил на него короткий взгляд. — Чуть позже скину тебе все материалы.
Чжоу Пэн молча кивнул, не став расспрашивать дальше. Этого было достаточно. Раз директор сказал, что решение есть — значит, так оно и было.
— Директор, а каковы габариты грузового отсека этого воздушно-космического самолета? — Лю Фанфэй аккуратно промокнула бумажной салфеткой пролитый кофе, скомкала её и отложила на край стола, после чего подняла взгляд на Чу Фэя.
— Восемь метров в длину, четыре в ширину и три в высоту, — ответил Чу Фэй. — Туда легко поместится спутник среднего класса, около двадцати тонн груза или же двадцать пассажиров.
Лю Фанфэй шумно выдохнула. Двадцать пассажиров! И не специально подготовленных космонавтов, а самых обычных людей. Это означало, что воздушно-космический самолет создавался не только для военных нужд, но и для гражданской авиации. Космический туризм, трансокеанские перелеты за один час... Все то, о чем она раньше читала лишь в научно-фантастических романах, обретало реальные очертания прямо сейчас, за этим столом.
Чу Фэй внимательно смотрел на своих соратников. Он терпеливо ждал, пока первая волна шока на их лицах уступит место предельной концентрации, и лишь тогда продолжил:
— Я прекрасно понимаю, насколько это сложный проект. Он сложнее всего, за что мы когда-либо брались. Двигатель, материалы, система управления, аэродинамика, полезная нагрузка — каждая из этих подсистем представляет собой задачу мирового уровня, над которой десятилетиями бьются лучшие умы планеты. Но вспомните: разве то, что мы делали раньше, было простым? Разве реактор Арка был простым? А боевой доспех? А наши чипы? Или комнатная сверхпроводимость? Термоядерный синтез? Тяньцзи? Мы ведь со всем этим справились и воплотили в металле.
Он сделал небольшую паузу, обводя взглядом каждого присутствующего, и твердо закончил:
— И с воздушно-космическим самолетом будет точно так же.
Чу Фэй слегка приглушил свет в конференц-зале, открыл ноутбук и подключил его к проектору. Белое полотно экрана на стене вспыхнуло ярким светом. Все взгляды мгновенно переместились с Чу Фэя на проекцию.
Щелчок пульта — и на экране появился общий чертеж будущего аппарата.
Это не было похоже ни на один гражданский или военный самолет, летающий сегодня. Фюзеляж был невероятно вытянутым, а его хищные, стремительные линии напоминали наконечник гигантской стрелы. Острый, как игла, нос переходил в массивное треугольное крыло, тянущееся от середины корпуса до самой кормы. Два вертикальных киля были разведены в стороны, напоминая крылья взлетающей хищной птицы. Весь облик машины дышал безупречной аэродинамикой: никаких лишних выступов, никаких видимых швов — казалось, этот планер выточили из единого куска титана.
У Ван Цзяцзя перехватило дыхание, а зрачки сузились. Как специалист по аэродинамике, она с первого взгляда оценила всю гениальность и монументальность этой конструкции.
Треугольное крыло, огромный угол стреловидности, интегральная компоновка «крыло-фюзеляж»...
Это был эталонный облик гиперзвукового летательного аппарата.
Но она еще никогда не видела столь бескомпромиссных, идеальных линий. Угол стреловидности превышал семьдесят градусов, а размах крыла по отношению к длине фюзеляжа казался невероятно коротким.
Такая конструкция создавалась не просто для быстрых полетов — она была рождена для запредельных скоростей.
— Длина фюзеляжа — шестьдесят метров, размах крыльев — тридцать, — негромкий голос Чу Фэя эхом разнесся по притихшему залу. — Максимальная взлетная масса — сто восемьдесят тонн. Сухой вес — восемьдесят тонн, полезная нагрузка — двадцать тонн.
Му Цинсюэ во все глаза смотрела на подсвеченные цифры спецификаций, невольно сжав кулаки так, что побелели костяшки пальцев.
Шестьдесят метров... Это на добрый десяток метров длиннее «Боинга-737». А сто восемьдесят тонн — вес полностью загруженного тяжелого транспортника C-17. И эту махину нужно не просто поднять в воздух с обычной взлетно-посадочной полосы, но и разогнать до двадцати пяти Махов, выведя на околоземную орбиту. Она даже боялась представить, какая колоссальная тяга потребуется от силовой установки.
Чу Фэй снова нажал на кнопку пульта.
Чертеж сменился детальным продольным разрезом, обнажающим внутреннее устройство машины.
В носовой части располагалась кабина экипажа, рассчитанная всего на два кресла. Сразу за ней находился небольшой пассажирский отсек на шесть мест.
Еще дальше шел огромный грузовой отсек, занимающий почти треть всей длины фюзеляжа.
По обеим сторонам центральной части корпуса тянулись воздухозаборники колоссальных размеров, бравшие начало у передней кромки крыла и уходившие к самой корме. Внутри них виднелись бесчисленные регулируемые клинья сжатия, расположенные ровно и часто, словно зубья титанового гребня.
Чжоу Пэн подался вперед, его взгляд намертво приковала к себе схема системы управления полетом.
Там не было привычных аэродинамических рулей. Вместо них по всей поверхности носового обтекателя и хвостовой части были интегрированы ряды микроскопических плазменных двигателей управления. Ни элеронов, ни рулей высоты, ни рулей направления.
Машина должна была маневрировать исключительно за счет импульсов плазмы. Это означало, что управление полностью переходило из механической плоскости в электронную.
Взгляд Ван Мэнцзи надолго застыл на схеме распределения материалов по поверхности планера.
Каждая зона была тщательно размечена и подписана.
Носовой обтекатель — углерод-углеродный композиционный материал, способный выдерживать адские три тысячи градусов Цельсия.
Передняя кромка крыла и нижняя часть фюзеляжа — керамические композиционные материалы на основе карбида кремния, армированные волокном, с пределом прочности до двух тысяч восемьсот градусов.
Верхняя и боковые поверхности — металломатричные композиты с ультравысокотемпературным керамическим покрытием, рассчитанные на температуру до двух тысяч градусов.
Три класса сложнейших материалов, перекрывающие температурный диапазон от 1800 до 3000 градусов, надежно защищали каждый квадратный сантиметр обшивки.
Для каждого слоя были чётко указаны толщина, плотность и коэффициент теплопроводности.
Это не было концептуальным наброском или фантазией художника — перед ними лежал готовый технологический регламент, который можно было хоть сейчас отправлять на производство.
Лю Фанфэй, глядя на габариты грузового отсека, быстро сделала пометку в своем блокноте: «8 х 4 х 3 метра». В такой объем действительно свободно войдет средний спутник связи, тяжелый контейнер с грузом или пассажирский модуль. От этой мысли её сердце забилось чаще.
Чу Фэй снова щелкнул пультом, перелистывая слайд.
— А вот и силовая установка, — спокойно произнес он.
На экране появился детальный разрез двигателя.
Сложнейшая конструкция, буквально усыпанная техническими выносками и спецификациями.
Воздухозаборник, компрессор, камера сгорания, сопло... Но здесь было слишком много элементов, которых никогда не встретишь в обычном реактивном двигателе.
Внутри воздухозаборника располагались подвижные панели для управления конфигурацией ударных волн. Вокруг камеры сгорания шло кольцо сверхпроводящих магнитов, предназначенных для стабилизации пламени.
Геометрия выходного сопла могла динамически изменяться, подстраиваясь под любую высоту и скорость полета.
Глаза Му Цинсюэ округлились от изумления.
Она быстро отыскала нужную подпись: «Режим гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя».
Это и было сердце комбинированной силовой установки.
В пределах атмосферы двигатель работал как ГПВРД, забирая кислород прямо из забортного воздуха, что избавляло машину от необходимости нести на себе тонны окислителя.
В этом режиме самолет мог разгоняться с трех до двенадцати Махов.
Когда высота полета превышала тридцать километров, а скорость достигала двенадцати Махов, воздухозаборники герметично перекрывались. Двигатель мгновенно переключался в ракетный режим, используя бортовые запасы жидкого кислорода и жидкого водорода, чтобы продолжить разгон до финальных двадцати пяти Махов и вывести аппарат на орбиту.
— Два режима в одном двигателе, — подытожил Чу Фэй. — Никаких ракет-носителей, никаких отделяемых ступеней или сбрасываемых баков. Взлет — как у обычного самолета, посадка — тоже.
Му Цинсюэ глубоко вздохнула, пытаясь унять дрожь.
Она вспомнила реактор Арка в боевом доспехе, сверхпроводящие катушки электромагнитной катапульты — все те технологии, которые когда-то казались ей чистой фантастикой, но под руководством Чу Фэя стали реальностью.
Однако сложность этого комбинированного двигателя превосходила все их прошлые проекты вместе взятые.
— Директор... какая у него тяга? — её голос прозвучал слегка хрипло.
— Тяга на уровне моря — двести пятьдесят кН, в вакууме — триста пятьдесят кН. Тяговооруженность — двенадцать.
Пальцы Му Цинсюэ быстро застучали по кнопкам калькулятора.
Двести пятьдесят кН — это примерно двадцать пять тонн тяги. Четыре таких двигателя дадут суммарную тягу в сто тонн.
При сухом весе в восемьдесят тонн и ста тоннах топлива общая взлетная масса составит сто восемьдесят тонн. Стартовая тяговооруженность — 0,55. Меньше, чем у современных истребителей, но значительно выше, чем у тяжелых пассажирских лайнеров.
— А что с топливом? — спросила она.
— Жидкий водород и жидкий кислород, — ответил Чу Фэй. — Водород размещается в криогенных баках в средней и хвостовой частях фюзеляжа, кислород — в носовом баке. Общая масса топлива — сто тонн, из которых двадцать тонн приходится на жидкий водород, а восемьдесят — на жидкий кислород. На атмосферном участке полета расходуется десять тонн водорода. На космическом — оставшиеся десять тонн водорода и все восемьдесят тонн кислорода. Резерв топлива сохраняется для маневров, входа в атмосферу и посадки.
Му Цинсюэ быстро провела в уме расчеты.
Плотность энергии жидкого водорода в три раза выше, чем у авиационного керосина, а удельный импульс комбинированного двигателя в атмосферном режиме более чем вдвое превосходит показатели обычных ТРДД. С учетом этого баланс масс получался не просто идеальным — он был безупречно выверен. У нее просто не нашлось слов, чтобы выразить свое восхищение.
Ван Мэнцзи подняла руку, привлекая внимание.
— Директор, а как распределяются температурные нагрузки по корпусу? Каковы пиковые значения для разных зон?
Чу Фэй нажал кнопку на пульте, и на экране появилась детальная тепловая карта.
Корпус самолета расцвел градиентом температур: от багрово-красного на носу до лимонно-желтого у хвоста. Каждому оттенку соответствовал свой температурный диапазон.
На носовом обтекателе температура зашкаливала за две тысячи восемьсот градусов. На передних кромках крыльев и обечайке воздухозаборника держалась в районе двух тысяч шестисот. Верхняя плоскость фюзеляжа и кили прогревались значительно меньше — около тысячи восемьсот градусов.
Ван Мэнцзи смотрела на экран, и в её глазах разгорался азартный блеск.
Температурная карта, составленная Чу Фэем, идеально ложилась на предложенную им схему распределения материалов.
Для носа — углерод-углеродный композит, легко выдерживающий 2800 градусов. Для кромок крыльев — керамические композиционные материалы на основе карбида кремния, для которых 2600 градусов — рабочий режим.
А для верхней обшивки — металломатричные композиты с ультравысокотемпературным керамическим покрытием, способные без проблем держать 1800 градусов.
Чу Фэй не пытался подогнать материалы под готовый планер. Он создавал планер, изначально опираясь на свойства имеющихся материалов. Он просчитал абсолютно всё.
Чжоу Пэн поднял руку.
— Директор, каково время отклика системы управления? Сколько миллисекунд проходит от подачи команды до её исполнения на скорости в двадцать пять Махов?
Чу Фэй вывел на экран структурную схему системы управления. На носу и хвосте аппарата были размещены сотни микроскопических плазменных микродвигателей, каждым из которых компьютер мог управлять независимо.
Никаких механических рулей, никаких тяжелых гидроприводов или тяг.
Сигнал от управляющего процессора шел напрямую к плазменным форсункам по оптоволоконным кабелям. Нулевая задержка.
— Время передачи сигнала измеряется микросекундами, время зажигания плазмы — субмиллисекундами. Общее время отклика всей системы составляет менее двух миллисекунд, — Чу Фэй сделал паузу, давая цифрам осесть в головах инженеров. — На скорости в двадцать пять Махов за две миллисекунды самолет пролетает около семнадцати метров. Это минимальный шаг для корректировки пространственного положения, и его более чем достаточно для идеальной стабилизации полета.
Чжоу Пэн глубоко откинулся на спинку стула, шумно выдохнув.
Две миллисекунды!
В лучших системах управления, которые он создавал до этого, время отклика составляло минимум пятьдесят миллисекунд.
Чу Фэй поднял быстродействие системы сразу на два порядка.
Это не было эволюционным шагом. Это было тотальное, сокрушительное превосходство.
Ван Цзяцзя подняла руку.
— Директор, а какое аэродинамическое качество нам удастся получить?
Чу Фэй вывел графики аэродинамических характеристик. Кривые аэродинамического качества для различных чисел Маха — от дозвуковых до экстремальных гиперзвуковых режимов — были расписаны до мельчайших долей.
— На дозвуке аэродинамическое качество равно шестнадцати, на сверхзвуке — восьми, на гиперзвуке — четырем. Среднее аэродинамическое качество на всем профиле полета превышает шесть.
Ван Цзяцзя изумленно округлила рот.
У американских «Шаттлов» при входе в плотные слои атмосферы аэродинамическое качество едва достигало единицы — они падали буквально как кирпичи.
Аппарат Чу Фэя с его показателем «шесть» превращался в полноценный, высокоэффективный планер.
Это давало машине колоссальную маневренность в атмосфере. Пилоты могли спокойно выбирать любой аэродром для посадки, а не зависеть от нескольких жестко заданных резервных полос, как это было с космическими челноками прошлого века.
Лю Фанфэй задала последний вопрос:
— Директор, какие стандарты интерфейсов предусмотрены в грузовом отсеке?
Чу Фэй открыл детальный чертеж отсека полезной нагрузки. Створки люка располагались на брюхе фюзеляжа и могли открываться прямо в полете для вывода или захвата грузов. Внутри были предусмотрены механические замки, силовые разъемы, шины передачи данных и гидравлические магистрали — все для стыковки со стандартными переходниками спутников, научными стендами или грузовыми контейнерами.
— Грузовой отсек универсален. Он рассчитан на запуск спутников, снабжение орбитальных станций, проведение космических экспериментов и доставку грузов. В перспективе туда можно будет установить герметичный пассажирский модуль для перевозки людей.
Лю Фанфэй глубоко вдохнула и решительно записала в своем блокноте: «Система полезной нагрузки. Разработать эскизный проект в течение одного месяца».
Чу Фэй выключил проектор, и в конференц-зале снова вспыхнул мягкий свет.
Лица пяти инженеров были как на ладони. На каждом читалось одно и то же выражение: горящие глаза, приоткрытые губы и напряженная работа мысли — они все еще переваривали колоссальный объем информации.
— Вот и вся техническая концепция, — подытожил Чу Фэй. — Корпус, силовая установка, материалы, система управления, аэродинамика и полезная нагрузка. Все шесть подсистем полностью просчитаны, чертежи готовы, технологические карты составлены. Теперь дело за малым — производство и испытания.
Он поднялся из-за стола, подошел к окну и раздвинул тяжелые портьеры. В комнату хлынул яркий солнечный свет, залив пол золотистыми бликами.
— С завтрашнего дня все группы приступают к работе строго по графику. Му Цинсюэ, на тебе и твоих людях — огневые испытания отдельных узлов двигателя. Ван Мэнцзи, ты отвечаешь за тестирование образцов материалов. Чжоу Пэн — написание кода для системы управления. Ван Цзяцзя — продувка моделей в аэродинамической трубе. Лю Фанфэй — проектирование интерфейсов грузового отсека. Через месяц я должен увидеть первый запуск двигателя на стенде.
Все пятеро разом поднялись со своих мест.
— Есть! — их дружный, уверенный возглас эхом прокатился по залу.
Чу Фэй обернулся.
Солнечные лучи, падающие из-за его спины, очертили его фигуру ярким золотистым контуром.
— И еще одно требование.
— Слушаем, директор.
Чу Фэй пристально посмотрел на каждого из них.
— Безопасность превыше всего. Воздушно-космический самолет не прощает ошибок. Никакой халатности. Каждый шаг должен быть выверен до мелочей.
Инженеры согласно кивнули.
Чу Фэй больше ничего не добавил. Собрав свои вещи, он неторопливым шагом вышел из конференц-зала.
Звук его шагов медленно затих в глубине коридора.
В зале повисла тишина. Пятеро конструкторов стояли и молча переглядывались, пока Ван Цзяцзя не нарушила молчание:
— Шестьдесят метров... Двадцать запредельных Махов... Если эта штука действительно взлетит, у всего мира челюсти отвиснут.
Му Цинсюэ сделала последний глоток уже остывшего кофе.
— Не просто взлетит. Она прорвет атмосферу и выйдет к звездам.
Ван Мэнцзи захлопнула свой блокнот, обложка которого уже была испещрена быстрыми заметками.
— Ладно, коллеги. За работу.
Один за другим они покинули кабинет.
В пустом конференц-зале шаги инженеров еще долго отдавались глухим эхом, постепенно растворяясь в тишине.
А солнце продолжало заливать пустой стол переговоров и маркерную доску, на которой все еще белели торопливые надписи, сделанные рукой директора:
«Воздушно-космический самолет», «Куньпэн», «25 Махов», «Комбинированный двигатель».