Bloodhound SSC: 1000 миль в час на автомобиле

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.

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!

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.

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.

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.

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.

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.

И Thrust SSC, и Thrust 2 устанавливали рекорды на плоскогорье в пустыне Блэк-Рок. Но влияние сухого климата и ряд других факторов сделали ту «трассу» довольно неровной, так что для заезда пришлось искать новое место. Разработав под эту задачу специальный программный пакет, команда Bloodhound SSC выбрала для начала 22 места примерно равной конфигурации — с гладкой поверхностью 20 х 5 км. Потом этот список сократили до 14 объектов, и, отвергая их один за другим, выбрали наконец дно высохшего озера Хэкскин-Пэн в ЮАР. Впрочем, в первозданном виде Хэкскин-Пэн тоже не годилось; опираясь на поддержку со стороны местных властей, организаторы наняли рабочих, вручную убравших с трассы 6000 т камней.

Если все пойдет по плану, Bloodhound проскочит мерную милю за 3,6 секунды, разогнавшись к ее концу до скорости 1689 км/ч. Однако для регистрации рекорда машина должна в течение часа совершить разворот и повторить заезд в противоположную сторону. Теперь на первый план выходит вопрос — хватит ли места для торможения и разворота. Для остановки гоночного аппарата предусмотрено три механизма. На скорости 1287 км/час по обе стороны фюзеляжа раскроются перфорированные воздушные тормоза. На скорости 965 км/ч будут выпущены два парашюта, а при 320 км/ч Грин должен задействовать обычные тормозные колодки. Однако сбросить скорость — это еще полдела. Реактивный двигатель в холостом режиме продолжает излучать огромный тепловой поток, который Грину нужно будет рассеять, описывая в пустыне широкую дугу. И никто пока не знает, пройдет ли все именно так, как задумано.

К примеру, о пыли. «Представьте себе, на мерной миле пыльный смерч будет хлестать по машине со скоростью 600 м/с. Это ведь покруче пескоструйного аппарата!» — говорит Чапман. Всю ходовую часть придется защитить стальной броней, а вот двигатель, как ни странно, пылезащиты не требует. Пыль просто не успеет подняться на полтора метра, чтобы ее засосало в воздухозаборник.

Сегодня Энди Грин с его опытом — первый кандидат на управление Bloodhound SSC. А вот 20 лет назад ситуация была иной. Тогда в финал, пройдя все психологические и физические тесты, вышло восемь претендентов — все военные летчики. Тесты разрабатывал однофамилец Энди — профессор Роджер Грин, и по поводу своей работы он шутил: «Задача была очень простая: проверяем человека на благоразумие, и если он не проходит теста, берем к себе». Энди Грин был не самым быстрым пилотом, но на тестах продемонстрировал почти неправдоподобное хладнокровие. Благодаря своему характеру он и на запредельных скоростях не утрачивал способности объективно анализировать происходящее, а его неразговорчивость и вообще вошла в легенду. Многие журналисты обломали об него зубы, пытаясь вытащить хотя бы пару слов о состоянии человека, ведущего машину сверхзвуковой скорости. «Трясет очень сильно и шум зашкаливает, — отшучивался Роджер за Энди. — А в остальном это очень просто».

Один из инженеров признался, что, глядя на заезд Thrust SSC, он испытывал буквально слабость в коленках, поскольку лучше других знал про все десять тысяч мелочей, которые в любой момент могут случиться, вызвав катастрофу. О предстоящем заезде Bloodhound SSC Чапман говорит: «Мы не знаем, на что это похоже. Мы даже не знаем, какое расстояние от трассы можно считать безопасным, когда по ней несется машина на скорости в полтора маха, или как далеко в стороны разойдется ударная волна, когда болид пробьет звуковой барьер». Но против всех этих аргументов есть один убойный контраргумент, который высказал — как отрезал — Рон Эйерс. «Я очень хорошо знаю Энди Грина, — сказал он, — вот и все». А человеческое доверие сильнее любых технических неполадок.