История науки: быстрее звука

14 октября 1947 состоялся первый пилотируемый полет с превышением скорости звука. Совершил его американский летчик-испытатель Чарльз (Чак) Йегер.

Самолет, на котором был установлен рекорд, Bell X-1, был сконструирован вскоре после окончания Второй мировой войны, в 1946 году. Война подогревала конкуренцию в разработке скоростных самолетов между враждующими странами: большие скорости давали преимущество в воздухе.

Однако конструкторы первых сверхзвуковых самолетов столкнулись с большим количеством трудностей. Условия полета на таких скоростях качественно отличались от тех, с которыми проектировщики и летчики сталкивались ранее. Резко возросли аэродинамическое сопротивление и кинетический нагрев самолета (возникающий от трения о воздух), снизились устойчивость и управляемость. Кроме того, излучение звуковой волны, происходящее при движении со сверхзвуковой скоростью, создало дополнительные потери энергии. Таким образом, доведение скорости самолета до сверхзвуковых значений требовало не просто увеличения мощности двигателей, но и качественных изменений в конструкции самолета.

Для отработки элементов конструкции широко применялись беспилотные модели, часто одноразовые. Они запускались с земли или сбрасывались с самолета на большой высоте. Однако еще во время войны стали говорить о необходимости пилотируемых испытаний. Они позволили бы собрать больше данных о параметрах полета и испытать системы управления.

В 1945-1946 годах проводились планирующие полеты XS-1 («Экспериментального сверхзвукового-1»). Самолет загружался внутрь бомбардировщика-носителя, который поднимался на требуемую высоту и сбрасывал испытываемый аппарат. Пилот выполнял необходимые действия для испытания систем самолета, после чего сажал его на аэродром. При этом двигатель был выключен или вовсе отсутствовал.

Вскоре начались испытания со взлетом с земли. Они проводились на авиабазе «Мюрок» (сейчас «Эдвардс»), расположенной на месте высохшего озера в Калифорнии. База имеет одну из самых протяженных взлетно-посадочных полос в мире — почти 12 км. В ходе этих испытаний была достигнута скорость 0,8 Маха.

Следующим этапом должно было стать превышение скорости звука. Для этого снова воспользовались самолетом-носителем — это позволяло сберечь топливо, необходимое для достижения рекордных скоростей. Ведь даже в таких условиях полеты длились лишь несколько минут.

Для решающего испытания был выбран пилот Чарльз Йегер. На момент полета ему было 24 года, он уже успел отслужить в армии на авиабазе в Калифорнии, отучиться в летной школе, принять участие в боевых действиях во Франции. После войны Йегер, обладатель прекрасного досье, продолжил службу в авиации, попал в отряд испытателей. Ему предложили опробовать новинку — Bell Х-1.

В день испытания бомбардировщик с X-1 на борту поднялся в воздух. Набрав необходимую высоту, самолет-носитель открыл люки и сбросил X-1. Отойдя на безопасное расстояние, пилот последнего, Йегер, включил зажигание. Скорость увеличивалась постепенно, потом резко скакнула за 1 Мах. На земле услышали звук взрыва — самолет преодолел звуковой барьер. Однако для пилота переход был не столь заметен. (Позже в дневнике он запишет: «Я был разочарован тем, что почти ничего не произошло»). Системы управления работали исправно. Пилот отключил двигатели и начал снижение. В это время на земле уже знали: максимальная скорость составила 1,06 Маха, то есть превысила скорость звука. После этого и Йегер, и другие пилоты на X-1 установили несколько рекордов скорости и высоты полета.

Чарльз Йегер продолжал служить в авиации вплоть до своей отставки в 1975 году, руководил школой пилотов, где походила подготовка астронавтов. В 1997 году, после своего последнего официального полета за вооруженные силы США, выступая с речью, он сказал: «Всем, чем я являюсь, я обязан военной авиации». 14 октября 2012 года, в 65-ую годовщину преодоления звукового барьера, Йегер повторил свое достижение еще раз (управлял самолетом другой пилот, но ведь Йегеру на тот момент было 89!).

Самолет X-1, ставший не менее легендарным, чем его пилот, находится в музее Смитсоновского института.