Вряд ли мне надо объяснять тебе, Алеша, что такое звук. Когда ты отстукиваешь палкой по перекладинам соседского забора, или, заложив пальцы в рот, свистишь на всю улицу лихим Соловьем-разбойником, или просто мяукаешь котом — все это по-житейски, без привлечения дополнительных научных данных и называется звуком (разумеется, более или менее приятным).
Но, если мы заглянем с тобой в учебник физики, то окажется, что к звуковым явлениям относятся не только такие, которые обязательно воспринимаются человеческим ухом. Например, зажатая одним концом в тисках металлическая пластинка, колеблясь, распространяет во все стороны звуковые волны. Слышим мы при этом что-нибудь или ничего не слышим — все равно волны от пластинки отлетают. Как же так — звук, и вдруг мы его не слышим? Дело в том, что человеческое ухо устроено, как радиоприемник, оно принимает звуки только в определенном диапазоне. Если тебя интересуют точные цифры, я охотно приведу их здесь: человек слышит от двадцати до двадцати тысяч колебаний в секунду.
Но оттого, что мы с тобой не можем воспринимать другие частоты колебаний (не дано нам природой), эти другие звуки, более высокие и более низкие, не перестают существовать на свете. Как ни странно на первый взгляд, но в мире гораздо больше неслышимых, чем слышимых звуков…
Чтобы тебе легче было представить, как распространяется звуковая волна, сделай такой несложный опыт: привяжи к вбитому в стенку гвоздю или к дверной ручке один конец веревки, а другой — возьми в руку и равномерно качни его вверх и вниз. По веревке побежит проворная гривка. Это и есть модель волны. Она очень похожа на звуковую: возмущение в ней передается все дальше и дальше от источника колебания (от твоей руки), но сама веревка из руки не вырывается.
Со звуковыми волнами получается примерно так же: воздушные возмущения передаются от источника звука во все стороны, а сам воздух остается неподвижным.
Сколько ни звони в звонок, ветер от этого не поднимается. Вероятно, все, что я тебе только что рассказал, более или менее понятно. Но вот вопрос: какое отношение могут иметь звук, волны, колебания к нашему авиационному делу?
Что от летающих самолетов шума много, так это и без объяснений каждому известно!
Чуточку терпения.
Звуковые волны, отлетающие от школьного звонка, имеют вполне определенную, давно и точно измеренную скорость; она равна тремстам сорока метрам в секунду. И что ты ни делай со звонком, усиливай или ослабляй ток, регулируй как угодно зазор прерывателя, все равно, пока звонок звонит, скорость эта не изменится.
Теперь призови себе в помощники воображение и представь на минуту, что обыкновенный школьный звонок приобрел вдруг способность летать так же свободно, как самолет. Что произойдет со звонком в воздухе на разных скоростях полета?
Пока звонок летит медленно, не быстрее трехсот сорока метров в секунду, от него будут убегать во все стороны предупредительные звуковые сигналы, причем впереди звонка они будут несколько сгущаться, очень незначительно уплотняя воздух.
(Когда звонок никуда не летал, а спокойно вызванивал свои трели на школьной стене, волны от него распространялись во все стороны одинаково.)
Чем быстрее полетит наш необыкновенный звонок, тем сильнее будет уплотняться впереди него воздух и тем ближе будет подступать звонок к возмущенной зоне; и в тот момент, когда скорость полета сравняется со скоростью распространения звука, звонок догонит «стенку» уплотненного воздуха.
Сравнительно недавно эту «стенку» считали непреодолимым барьером, тем самым «звуковым барьером», о существований которого ты, наверное, уже слышал.
А теперь — забудем о звонке.
Ведь летящий самолет — сам по себе источник звуковых колебаний. И тут уж не надо призывать на помощь фантазию, чтобы представить себе крылатую машину, летящую со скоростью 340 метров в секунду, это всего 1240 километров в час.
Самолеты, первыми догнавшие в полете скорость звука, столкнулись со многими неожиданностями. Поначалу неожиданности эти были неприятными, часто трагическими. Вот почему за короткий срок, за каких-нибудь полтора — два года, «звуковой барьер» приобрел широкую и мрачную известность.
Сначала было так.
Летчик-испытатель разгонял самолет. Тоненькая стрелочка указателя скорости отходила все дальше и дальше вправо. Двигатель ревел на самых больших оборотах. Наконец стрелочка замедляла свое движение, она уже больше не скользила по шкале, а еле-еле ползла — вот-вот остановится, и тогда машина достигнет своего предела, выйдет на максимальную скорость полета.
Но, если не хватает мощности двигателя, в распоряжении летчика остается еще одно средство для разгона самолета можно использовать снижение машины.
Санки разгоняются на спуске с горы, самолет — в пикировании.
Летчик осторожно отклонял ручку управления от себя. И стрелочка указателя скорости делала еще один маленький шажок вперед, а потом происходило нечто непонятное, страшное. Машина вдруг выходила из повиновения пилота, она начинала самопроизвольно увеличивать угол снижения, рули управления каменели…
С земли видели, как самолет неожиданно резко валился вниз, как еще в воздухе он рассыпался на составные части. Потом чаще всего бывал взрыв.
И всё…
Строили новый самолет, делали его прочнее погибшего и снова испытывали на скорости, близкой к скорости распространения звука. Новую машину постигала столь же трагическая участь, что и предыдущую…
Так было во многих странах, много раз.
Но летчики-испытатели, невзирая на неудачи, упорно штурмовали «звуковой барьер», они были настоящими героями, отлично понимая, с каким «огнем» играют, не отказывались от опытов, сознательно рисковали жизнью, чтобы пробить людям дорогу в зазвуковые области полета.
Все происходившее поначалу на скоростях полета, близких к скорости распространения звука, было загадкой. Каждое сведение о том, как отклоняются рули, как ведет себя машина на этом рубеже, малейший намек на тряску — представляли собой ценнейший материал для ученых. Этот материал добывали испытатели.
Труд этих мужественных людей не пропал даром. Даже неудачные экспериментальные полеты, после которых иной раз оставались только обломки самопишущих приборов, помогали разгадать тайну «звукового барьера».
Крупицы бесценного, собранного в первых полетах опыта изучались с величайшим вниманием.
Все аэродинамические лаборатории на свете, все авиационные научно-исследовательские институты Земли бились над разгадкой тайны «звукового барьера».
Люди срочно построили специальные аэродинамические трубы, модели скоростных машин подвергались в них воздействию сумасшедших скоростей воздушного потока. Модели эти не летали напротив, на них налетал утроенной силы ураган, рожденный сверхмощными вентиляторами. Но от этого ничего не изменялось самолет и воздух вступали во взаимодействие так же, как в самом настоящем полете. Ученые получали возможность измерять аэродинамические силы, исследовать характер обтекания модели воздушным вихрем.
Постепенно картина начала проясняться, и наука смогла дать летчикам первые рекомендации, чего им следует опасаться в полетах, каких положений машины избегать. С этого дня число удачных полетов резко возросло. И, наконец, пришло время, когда ученые смогли не только сказать, как остерегаться коварства «звукового барьера», но и как преодолеть его.
На этом этапе развития авиации родилась новая наука — аэродинамика больших скоростей. Удивительные вещи открыла она: на определенных скоростях полета резко изменяются свойства несущих плоскостей самолетов, выходят из строя обычные рули, нарушаются все старые представления об устойчивости и управляемости самолета…
Постепенно ученые разгадали все тайны скоростных полетов, и тогда «барьер» сдался. На воздушных праздниках летчики стали салютовать не артиллерийскими залпами, а аэродинамическими «взрывами», сопутствующими преодолению скорости звука…
Врачи обычно говорят, что не так уж трудно вылечить человека — труднее безошибочно распознать его болезнь, вовремя поставить правильный диагноз.
В тот день, когда науке удалось понять причины гибели первых реактивных самолетов, приблизившихся к скорости распространения звука, — половина дела была сделана.
Я уже говорил, что новые сверхскоростные самолеты получили новые очертания фюзеляжей и тонкие, далеко назад скошенные крылья. Это и был ответ науки на попытку «звукового барьера» остановить человека!
К тому времени, когда я получил твое первое письмо, Алеша, пилотирование на больших скоростях оказалось уже достаточно исследованным и подробно освещенным во множестве новых учебников и инструкций.
Это очень облегчило мою работу — писать книжку помогал мне коллективный опыт скоростной реактивной авиации. Этот опыт дает мне право уверенно сказать:
— В хорошее время задумал ты начинать путь летчика-«реактивщика»! Далекие дали ждут тебя, дорогой! Очень далекие — ведь сегодня тысяча километров в час уже не считается большой скоростью. И то, что для нас совсем недавно казалось рекордным достижением, будет, вероятно, скоростью твоей учебной машины.
Признаться откровенно — завидую я тебе. И чем больше думаю о твоем будущем, тем чаще пытаюсь ответить на вопрос: что же изменилось в нашей летной профессии за самые последние «реактивные» годы?
Самолеты наших дней стали прежде всего значительно «образованней». Нынешний реактивный тяжелый корабль в сравнении с дальним бомбардировщиком военного времени выглядит словно профессор рядом с молодым лаборантом…
Посмотри на изображение этой пилотской кабины (кстати, она принадлежит самолету не самой последней марки) и подумай, какими же качествами должен обладать человек, собирающийся в «реактивщики»?..
Мы уже беседовали с тобой о летчиках и шоферах и решили, что летчик отличается от водителя автомашины прежде всего более острой реакцией. Летчик точнее реагирует на изменения окружающей обстановки, быстрее принимает необходимые решения.
Все эти качества достигаются у пилота за счет большой тренировки, за счет постоянного воспитания характера, ежедневной закалки воли.
И все же на одной только тренировке нельзя ехать бесконечно.
Современные скорости полета столь велики, что «приборы», от рождения данные человеку природой, — его глаза, его нервная система — просто не успевают срабатывать.
Представь себе: два реактивных истребителя летят на встречных курсах. У одного скорость тысяча двести километров в час и у другого такая же. Это значит, что машины сближаются в каждую минуту на сорок километров!
Самая большая дистанция в воздухе, на которой летчик может невооруженным глазом заметить истребитель противника, ненамного превышает два километра.
Выходит, что с того момента, как пилот обнаружит врага, и до того момента, как самолеты, летящие навстречу друг другу, разминутся, пройдет в лучшем случае три секунды! Что говорить — невелик срок!
Трудно летчику за это время принять соответствующее обстановке решение, подготовиться к его выполнению и не потерять из виду противника… Так трудно, что почти невозможно.
Сверхзвуковые скорости полета заставили конструкторов создать много новых приборов, сигнальных устройств, вспомогательного оборудования. Без надежных помощников-автоматов летчики просто не смогли бы дальше справляться со своими обязанностями.
Чтобы жить в дружбе со всеми электрическими «советчиками», «радиоинформаторами», механическими «заместителями» и электронными «помощниками», даже опытному летчику, даже старому воздушному волку не мешает почаще заглядывать в науку…
Умному самолету нужен образованный хозяин.