Bloodhound SSC: 1000 миль в час на автомобиле

Борьба за рекорды идет давно. В легенду вошли сражения тридцатых годов — Генри Сигрейв против Малькольма Кэмпбелла, Рэй Кич против Парри Томаса. Но появление автомобилей с ракетными двигателями сильно изменило ситуацию. Если раньше рекорды бились порой по несколько раз в год, то теперь новые числа появляются в рекордных таблицах раз в 15−20 лет. Ракетный автомобиль Bloodhound SSC имеет все шансы поставить новый рекорд, преодолев отметку в 1000 миль/ч, или 1609 км/ч — и на долгие годы закрыть вопрос о самом быстром колесном экипаже. Чтобы построить такую машину, нужно совершить 12 непростых шагов.

Шаг 1. Преодолеть звуковой барьер

15 октября 1997 года на пустынном плато Блэк-Рок в штате Невада знойный воздух сотряс гулкий хлопок — пилот королевских ВВС Энди Грин впервые в истории преодолел на автомобиле звуковой барьер. Рекорд ставился на возвышенности (1220 м над уровнем моря), и скорость звука составляла 1202 км/ч. Рекордный автомобиль Thrust SSC, оборудованный двумя турбореактивными двигателями Rolls-Royce Spey — такие же используются, например, на истребителях F-4 Phantom, — в первом заезде разогнался до 1222,028 км/ч. По правилам Международной автомобильной федерации рекорд засчитывается, если в течение часа автомобиль сможет развернуться и повторить заезд. Разогнавшись по той же трассе в обратную сторону, машина снова пробила звуковой барьер и покрыла мерную милю на скорости 1233,737 км/ч. В протокол был занесен средний показатель — 1227,986 км/ч, и этот рекорд не побит до сих пор.

Шаг 2. Снова собрать ключевых игроков

Руководитель группы, работавшей над машиной Thrust SSC, шотландский предприниматель Ричард Ноубл, не чужд гоночного опыта. Именно он удерживал мировой рекорд скорости с 1983 по 1997 год — за 14 лет до заезда Грина сам Ричард за рулем машины Thrust 2 показал результат 1019,468 км/ч. Поставив новый рекорд уже в качестве конструктора, Ноубл сознательно сошел со сцены, но в 2006 году искатель приключений Стив Фоссетт заявил, что намерен побить рекорд Thrust SSC. И Ноубл принял вызов.

Как опытный импресарио собирает распавшуюся рок-группу для всемирного тура, так и Ноубл в новый проект пригласил всех членов команды Thrust SSC. Вернулся даже специалист по аэродинамике Рон Эйерс, которому стукнул 81 год! А в конце 2007 года Фоссетт погиб во время одиночного полета над невадской пустыней, и его команда, работавшая над рекордом скорости, распалась сама собой. Однако Ноубл, потеряв конкурента, не утратил решимости. Возможностей у него более чем достаточно, и главное, что за прошедшие годы серьезный скачок сделала компьютерная техника — в распоряжении конструкторов появились программные пакеты для проектирования систем (CAD) и работы с вычислительной гидродинамикой (CFD). Так что — вперед, к рекордам!

Шаг 3. Учиться на прежних ошибках

Заезд Thrust SSC снимался на видео с приличного расстояния. На записи кажется, что аппарат движется четко, как по рельсам. С другой стороны, записи, сделанные в кабине пилота, состоят из непрерывной ругани — Грин таким образом помогал себе сохранять контроль над машиной, поскольку на подходе к звуковому барьеру машину кидало то вправо, то влево. Когда машина идет на скорости, близкой к скорости звука, в одних точках ее обтекают потоки на сверхзвуковых скоростях, а в других — на дозвуковых, в результате движение становится неустойчивым. «Как только проходишь звуковой барьер, машина движется значительно более плавно», — говорит Грин совершенно беззаботным голосом, хотя в момент перехода он был на волосок от катастрофы. Причина этого крылась в неудачном конструктивном решении — управлении с помощью поворота задних колес. На компромисс пошли из-за аэродинамики: в узкую носовую часть Thrust SSC механизм поворота колес попросту не помещался.

Шаг 4. Принять неудачи как должное и найти их причину

Разработка переднего управления для Bloodhound SSC была не так и сложна, но вот конструкция других узлов зачастую решалась мучительным путем проб и ошибок. С начала проекта (октябрь 2008 года) разработчики перебрали 13 компоновочных схем.

Например, в изначальной версии более тяжелый турбореактивный двигатель располагался ниже ракетного ускорителя. Однако при такой компоновке прижимная сила снижалась по мере того, как горючее в бустере подходило к концу, падали масса и тяга, что могло привести к задиранию носа автомобиля и, соответственно, к катастрофе, на таких скоростях чреватой трагедией.

В борьбе за устойчивость ТРД поставили ниже, а задний стабилизатор значительно увеличили. Спереди установили небольшие антикрылья, удерживающие нос от взлета. Они могут поворачиваться, адаптируясь под совокупность сил, меняющуюся во время заезда, хотя управляемые компьютером элементы механизации — это добавочный риск. «Что случится, если на высокой скорости у Энди вдруг откажет бортовой компьютер?» — спрашивает главный инженер Марк Чапман. Таким образом, сейчас перед командой стоит новая задача: разработать жесткие антикрылья, которые смогут выполнять свою функцию на том же качественном уровне, что и подвижные, поскольку чем меньше параметров требуют внимания пилота, тем лучше. «Когда начнутся экспериментальные заезды, мы наберем больше опыта и зададим постоянный оптимальный угол», — говорит Чапман.

Шаг 5. Стройте машину, как военный истребитель

Штаб-квартира проекта Bloodhound SSC — это похожее на коробку промышленное здание на окраинах Бристоля, расположенное между складскими помещениями и фирмой по производству черепицы. В большом ангаре идет сборка самого автомобиля. На две трети своей длины (если смотреть с кормы) он действительно напоминает самолет. В глаза бросаются алюминиевые и титановые элементы рамы и дно, защищающее от камешков и пыли. Ракетный двигатель укреплен достаточно низко, и расчет таков, что часть нагрузки приходится даже на обшивку. Подобно истребителю F-4 Phantom, Bloodhound SSC оборудован замкнутой системой циркуляции воздуха и средствами автоматического пожаротушения. От истребителя машину отличает прежде всего то, что в ней нет катапульты: при такой скорости и высоте парашют все равно не поможет.

Шаг 6. Создать неуязвимые колеса

У Bloodhound SSC нет шин — он движется на специальных алюминиевых дисках. Кристаллическая структура алюминия при этом искусственно изменяется благодаря проковке — более мелкие ячейки делают металл значительно прочнее. Для этого алюминий разогревают до температуры выше 370 °C и сжимают будущие колеса под 3668-тонным прессом, после чего остается привести заготовку к требуемым параметрам: 90 кг, 91,44 см в диаметре. Колесам предстоит не только удерживать вес машины (она потянет на 7,7 т), но и противостоять центробежным силам, которые при 10 200 оборотах будут рвать колесо на части с силой около 22,5 т. Таким образом, форма имеет не меньшее значение, чем прочность материала. Например, недавние испытания показали, что ободья, аналогичные использовавшимся на Thrust SSC, при такой массе будут продавливать поверхность трассы — для Bloodhound SSC использовали более скругленный профиль.

Шаг 7. Установить ракетный двигатель

Легендарный заезд Thrust SSC можно считать экспериментом, который обеспечил разработчиков новой машины ценной информацией, но повышение скорости еще на 400 км/ч привело к множеству новых проблем. Например, аэродинамическое сопротивление увеличивается пропорционально квадрату скорости, а это значит, что на скорости в 1600 км/ч оно будет в 1,7 раза больше, чем при скорости 1200 км/ч. Выходит, что при возрастании скорости всего на 31% мощности придется увеличить в 2,3 раза! Согласно расчетам Эйерса, спаренные двигатели не решат этой проблемы — их воздухозаборники слишком сильно увеличат лобовое сопротивление, а весь силовой агрегат окажется слишком тяжелым. Поэтому на Bloodhound SSC решили обойтись одним турбореактивным Rolls-Royce EJ200 со стабильной тягой в 9 т, усилив его гибридным реактивным бустером, обеспечивающим 20-секундное ускорение. Бустер разрабатывался в норвежской фирме Nammo, основная специализация которой — ускорительные блоки для ракет Европейского космического агентства, в частности — для ракеты-носителя Ariane 5. В бустере сгорает твердое резино-синтетическое топливо, однако в качестве окислителя используется высококонцентрированная перекись водорода (HTP); за 20 секунд сгорает около 12 т пероксида.