Теория и практика
Как мы помним, создание М-497 было отчаянной попыткой одной из американских железных дорог не уйти в небытие под натиском автомобилей и самолётов. Да, рельсовому транспорту по ту сторону «железного занавеса» тогда приходилось несладко. Иное дело Советский Союз. Стальными магистралями шестой части суши с 1948 г. бессменно и твёрдо правил министр в звании генерал-директора путей сообщения Борис Павлович Бещев. При нём железнодорожная сеть зализала военные раны и пустилась в уверенный рост. В разы увеличивался грузопоток, появлялся новый подвижной состав, новые средства связи, централизации и блокировки (СЦБ), внедрялись электронно-вычислительные машины. Особенно важной стала электрификация, переход с паровозов на тепловозы и электровозы — начиная с «железного наркома» Лазаря Кагановича в этой области накопилось изрядное отставание. Советским гражданам перепадали новые пассажирские вагоны, электрички и дизель-поезда, правда, акцент в развитии железных дорог делался всё-таки на грузовое движение. Тем временем с казалось бы прочно увязнувшими в болоте системного кризиса «железками» капиталистического мира начали происходить интересные вещи: в 1964 г. в Японии открылась первая в мире высокоскоростная магистраль со скоростями до 210 км/ч, за ней последовали новые, подтягивались европейцы и американцы. У нас тоже старались не отставать, но из всей огромной стальной паутины скоростным, и то с натяжкой, можно было считать лишь маленький кусочек — «главный ход» из Москвы в Ленинград.
В 1967 г., явно впечатлившись информацией об М-497, учёные Всесоюзного научно-исследовательского института вагоностроения (ВНИИВ) рассчитали экономическую целесообразность реактивной тяги на железных дорогах Советского Союза. Полученные результаты удивляют: реактивные поезда выиграли по приведённым расходам у электропоездов при скоростях выше 220 км/ч, а у дизель-поездов – уже на 160 км/ч! И это без учёта отсутствия расходов на электрификацию и меньших затрат на обслуживание пути. Тем временем Министерство путей сообщения (МПС) развернуло широкий фронт работ по «традиционным» скоростным поездам: началось проектирование моторвагонного ЭР200, прицепных вагонов локомотивной тяги «Русская тройка» (РТ200), в Чехословакии заказали электровозы ЧС200. Но научных данных о взаимодействии пути и подвижного состава на скоростях более 200 км/ч остро не хватало, и «рекордные» поездки серийных локомотивов с серийными вагонами не могли восполнить этот пробел. Требовался скоростной вагон-лаборатория (СВЛ) с параметрами ходовой части, способными регулироваться в широких пределах, да к тому же без привода на колёса, который вносил в экспериментальные данные искажения. Тут-то реактивная теория и пересеклась со скоростной практикой.
Рождение реактивной электрички
Создание реактивного вагона велось на широкую ногу – куда там Перлману с его частной инициативой. Головной организацией выступил ВНИИВ, привлекли даже авиационное ОКБ А.С. Яковлева (ММЗ «Скорость»). Правда, как и у американцев, машину делали не с нуля. Изначально её планировалось построить на базе вагона «классической» электрички ЭР2 и турбореактивных двигателей (ТРД) ВК-1. Впоследствии оба компонента взяли более современными. Кузовом послужила «голова» мелкосерийного электропоезда Рижского вагоностроительного завода ЭР22-67, оставшаяся невостребованной, когда МПС свернуло закупки этих поездов. В 1970 г. её доставили на Калининский (Тверской) вагоностроительный завод имени М. И. Калинина, где и подвергли переделкам. Конструкция не была для тверичей чем-то новым, ибо они по кооперации выпускали прицепные промежуточные вагоны ЭР22. При этом переделать головной вагон (в отличие от ЭР2, в составах ЭР22 он был моторным) оказалось проще, чем оснастить кабиной прицепной.
Форма торцевых частей была найдена по результатам продувок модели в масштабе 1:25 в аэродинамической трубе (АДТ) Т-1 Московского орденов Ленина и Октябрьской Революции Авиационного института имени Серго Орджоникидзе. В интернет-публикациях упоминается об испытании 15 вариантов вагона в ЦАГИ, но подтверждения этому в научных статьях я не нашёл. Экспериментальная установка не обеспечивала скорость потока более 47 м/с (170 км/ч), но этот режим был для неё автомодельным, позволяя по замеренным аэродинамическим коэффициентам достоверно рассчитать силы и на более высоких скоростях. Близость земли имитировалась гладким экраном, что не очень верно методически, но натеканием пограничного слоя сочли возможным пренебречь. Торцы изготовили в трёх вариантах, которые в различных комбинациях устанавливали на головную и хвостовую часть модели. В результате оба обтекателя взяли одинаковыми, самого «вытянутого» I типа. При виде сбоку их образовывала прямая, наклонённая под углом 39º и закруглённая к крыше и днищу, в плане – касательные дуги с двумя характерными радиусами. Такие накладки снизили сопротивление вагона в 2,2 раза по сравнению с плоскими торцами (III тип) и на 20% относительно комбинации носа I типа и кормы III типа. Подвагонное пространство закрыли «юбкой», причём съёмные фальшборта тележек, в отличие от М-497, не имели вырезов. Это усложнило обслуживание экипажной части, зато улучшило аэродинамику – коэффициент лобового сопротивления по сравнению с вариантом без «юбки» упал на 28%. Выявлено сильное влияние на аэродинамические коэффициенты бокового ветра, который в АДТ имитировался поворотом модели на угол скольжения β. Так при β=8º (что соответствует скорости ветра 10 м/с при скорости вагона 250 км/ч) сопротивление возрастало на 60%. Подъёмная сила без скольжения была отрицательной, то есть прижимала мотрису к полотну, но с появлением боковой составляющей скорости меняла знак на положительный. Как и на М-497, обтекатели сделали накладными, сохранив «родные» торцы. Экипаж смотрел вперёд через двое стёкол, но их размерами СВЛ выгодно отличался от «американца». Новшеством ЭР22 по сравнению с «классическими» ЭР2 были три пары дверей и внушительная длина вагона – 24,5 метра. Аэродинамические накладки довели её до 28 метров. В переднем обтекателе прорезали люк, под которым пряталось сцепное устройство типа СА-3. Крышу за двигателями защитили экраном из жаропрочной листовой стали.
Замена «моторных» тележек на «прицепные» потребовала переделки шкворневых балок кузова. СВЛ укомплектовали экспериментальными тележками с пневмоподвешиванием в центральной ступени и дисковыми тормозами. Версии их происхождения несколько расходятся. Сотрудники Тверского института вагоностроения («наследник» ВНИИВ) утверждают, что это были соответствующим образом модифицированные тележки КВЗ-ЦНИИ II типа. В исходном виде (со спиральными пружинами в центральной и надбуксовой ступенях подвешивания и колодочными тормозами) они устанавливались на прицепные пассажирские вагоны повышенной массы. Другие публикации, в том числе классическая монография В.А. Ракова [1], сосватали на СВЛ тележки, аналогичные испытанным на прицепных вагонах ЭР22-09. Они созданы для электропоездов с увеличенной до 160 км/ч конструкционной скоростью, в частности ЭР20, но те так и остались на бумаге. Можно сказать, обе версии даже не противоречат друг другу: по словам специалиста по истории электропоездов Михаила Старостина, все тележки ЭР22, включая использованные на ЭР22-09 и СВЛ, ведут свою родословную от КВЗ-ЦНИИ… но в процессе переработки и усиления конструкции от исходного изделия мало что осталось.
ТРД установлены так же, как на М-497: парой на пилоне над кабиной. Но сами моторы взяли отнюдь не с помойки. АИ-25 тягой по 1500 кгс были тогда новейшей разработкой с хорошими удельными параметрами. Они стали «пламенным сердцем» для пассажирского Як-40, учебного L-29, нелепого реактивного биплана М-15 и многих других самолётов. Наличие второго контура обеспечило двигателям неплохие экономические показатели, снизило температуру и шум струи. По сравнению с М-497 бросается в глаза сильный вынос мотогондол вперёд с выраженной обратной стреловидностью пилона – скорее всего так сделали, чтобы уменьшить влияние кузова на поток, идущий в воздухозаборники. Для питания собственных нужд и работы пневмосистемы использовался дизель-генератор. Снаряжённый вес СВЛ составил 59,4 тонны, из них 7,2 тонны — керосин для ТРД.
Волга — Ока — Днепр
20 октября 1970 года СВЛ впервые поехал самостоятельно. За 10…15 секунд он разгонялся до 50 км/ч, и на заводской территории ему было откровенно тесно. Зато машинист с сорокалетним стажем Михаил Непряев и отвечавший за силовую установку борттехник Алексей Лозов получили первый опыт управления железнодорожной диковиной. Впоследствии они провели весь цикл экспериментов. Первой испытательной базой стал расположенный в подмосковной Коломне Всесоюзный научно-исследовательский тепловозный институт (ВНИТИ, ныне АО «ВНИКТИ»). Обкатки подвижного состава он проводит на тупиковой линии Голутвин — Озёры, построенной на средства местных мануфактурщиков ещё в 1893 г. Немало интересной техники курсировало между двумя симпатичными городками и до, и после СВЛ, но вряд ли когда-либо ещё на затерявшейся в лесу ветке разгонялись до 187 км/ч. Это был далеко не предел для вагона, но план и состояние пути не позволяли развить большую скорость. Да и неудобств от ревущей техники в населённой местности хватало: очевидцы вспоминают, что при проезде СВЛ в домах дребезжали окна, а после не неслись куры и не доились коровы.
В 1972 году в поисках более подходящего полигона испытателей занесло на замечательный своей «прямизной» 14-километровый перегон Березановка - Баловка Приднепровской дороги. Длинных прямых путей на шестой части суши хватает, но не все они проходят недалеко от Днепропетровска (Днепра), где работал Всеволод Арутюнович Лазарян – видный специалист в области теоретической механики, академик АН УССР, основатель и руководитель Днепропетровского отделения Института механики, профессор кафедры строймеха Днепропетровского института инженеров транспорта (ДИИТ, ныне ДНУЖТ имени В. А. Лазаряна). Одной из крупных проблем, решаемых научной школой Лазаряна, была разработка теории устойчивости движения железнодорожного подвижного состава. Наряду алгоритмами поверочного расчёта (оценка степени устойчивости и безопасных режимов существующей техники), требовалось создать и методику проектировочного расчёта экипажной части, которая бы обеспечивала поездам будущего комфортное и безопасное движение вплоть до очень больших скоростей. При этом силы сухого трения между кузовом и тележками, геометрия поверхности катания колеса и упругость рельс уже не поддавались линеаризации. Решение системы дифференциальных уравнений 32…40 порядка с нелинейными членами находили на аналоговой вычислительной машине. Оно требовало проверки на высоких скоростях. СВЛ подходил для этого идеально. По расчётам, его критическая скорость получалась около 360 км/ч, а до того никаких опасных динамических явлений ждать не стоило. Оставалось подтвердить это экспериментом.
Скорость наращивали постепенно, от поездки к поездке, в итоге достигнув 249 км/ч. В статьях об СВЛ встречаются утверждения, что он мог и быстрее, да состояние пути подвело. Научный сотрудник ДИИТ Г. Ф. Осадчий в своей кандидатской диссертации грешит на недостаточную тягу двигателей и длину полигона. Это подтвердилось и экспериментами в АДТ, показавшими, что на 250 км/ч у моторов уже нет избытка тяги. Аэродинамическое совершенство мотрисы несомненно. Двигатели М-497 были более чем в полтора раза мощнее, нежели у СВЛ, а достигнутая скорость выше только на 19%. И это при том, что отечественный вагон намного шире. По моим очень грубым прикидкам, «натурный» коэффициент лобового сопротивления «американца» выходит 0,914, а у СВЛ — 0,685, на 33% меньше!
Так или иначе, целью создаелей советского реактивного вагона была не рекордная скорость, а научные результаты. Экипажная часть показала себя с наилучшей стороны: экстраполяция полученных данных показывала, что до скоростей порядка 360 км/ч ожидать автоколебательных режимов не стоит. Вроде бы с теорией всё сошлось идеально, но результат был неполным: чтобы достоверно проверить, насколько правильно методика расчёта предсказывает критическую скорость, надо до неё разогнаться. И поскольку СВЛ не мог достичь предела возможностей своего экипажа, его искусственно «ухудшили». Колёса переточили с конусности 1:20 на 1:10, с надбуксовой ступени подвешивания сняли демпферы, что снизило её горизонтальную жёсткость, уменьшили момент трения между кузовом и тележками, поместив в подпятники специальные диски. Специалисты Института механики оценили критическую скорость покалеченной экипажной части в 140…150 км/ч. Настал черёд экспериментаторов. Реактивный вагон разгоняли до 210 км/ч, анализировали полученные данные, потом уточняли на суженном диапазоне скоростей. Нет, мотриса не танцевала шимми и не норовила спрыгнуть с путей, но расшифровка самописцев наглядно показывала, что на скоростях от 155 до 170 км/ч силы взаимодействия колёс с рельсами и перемещения в элементах подвески возрастали в 1,5…2 раза. Близкими получились и частоты колебаний. Расчётная методика оказалась довольно точной и легла в основу учебников и монографий.
Странное дело: детали создания реактивных мотрис как будто опровергают тезис о том, что развитие техники идёт сходными путями. Если на СВЛ при уменьшении конусности поверхности катания тележка стала менее «скоростной», то американцы заменяли конусные колёса исходный автомотрисы на цилиндрические. А выбранная ЦАГИ форма лобовой части СВЛ очень напоминает то, что нарисовала Рут Ветцель для М-497, вот только американские аэродинамики рекомендовали от такой формы уйти.
На СВЛ исследовалась не только динамика экипажной части. Например, получены данные о поведении мостовых конструкций при проезде мотрисы на скоростях свыше 200 км/ч. Аэродинамические силы находили, попросту замеряя ускорения вагона на выбеге – результаты в общем соответствовали полученным в АДТ. Благодаря более планомерной, нежели у американцев, организации экспериментов, полученная информация пригодилась на практике. Одновременно с испытаниями СВЛ создавались пассажирские вагоны РТ200, оснащённые тележками ТСК-1 с пневмоподвешиванием и дисковыми тормозами. Разумеется, данные по похожим тележкам реактивного вагона сразу шли в дело. Использовались они и при разработке легендарного ЭР200. Правда, с внедрением новинок в широкую и рентабельную эксплуатацию всё оказалось печально: ЭР200 и РТ200 ходили с пассажирами, но так и остались, по существу, опытными образцами, чьё применение не вышло за пределы линии Москва — Ленинград. Наработки по ТСК-1 пригодились при создании городской электрички ЭГ2Тв «Иволга», ну а скоростные поезда мы в итоге стали покупать у европейских стран.
Стрелка в тупик
Посвящённая вагону статья в «Правде» намекала, что в скором будущем реактивные поезда могут начать возить пассажиров. Учёные ВНИИВ в своих теоретических изысканиях как будто подтверждали их перспективность. Неужели возможность сэкономить лежит буквально под ногами, а консервативные железнодорожники уже полвека её в упор не замечают? Боюсь, всё проще – размечтавшись, специалисты не учли какой-то важный фактор. Чудес ведь не бывает – на поездах стоят те же реактивные двигатели, что и на самолётах, с теми же свойствами и границами эффективного применения. А на крылатых машинах с крейсерскими скоростями 200...300 км/ч ТРД не используют, предпочитая поршневые и турбовинтовые силовые установки. Большая разница скорости движения и скорости вылетающий из сопла струи влечёт неэффективность ТРД на малых скоростях – у него низкий тяговый КПД. Реактивный мотор раскроет свой потенциал, если двигаться хотя бы втрое быстрее, но практически нерешаемые проблемы в системе «колесо-рельс» становятся для традиционных железных дорог непреодолимым барьером в достижении таких скоростей. К этому стоит прибавить очень сильный шум и разрушающее воздействие реактивной струи на полотно, контактную сеть, окружающие строения. Скорее всего, как раз испытания СВЛ и похоронили мечты о реактивных поездах, остудив излишне оптимистичные головы. Совместить скорость самолёта с экономичностью и безопасностью поезда можно, если отказаться от традиционных путей и колёс в пользу монорельса с воздушным (помните американские TACV? У нас их аналогом занимался сумрачный гений Роберт Бартини) или магнитным подвешиванием. Но эта история выходит далеко за границы нашего рассказа, тем более, она написана не до конца.
Ну а конец истории СВЛ оказался печальным. Уникальная машина «засветилась» в кинофильме «Хочу быть министром», но на том освоение её культурного потенциала прервалось. Отработавший экспериментальную программу вагон оказался никому не нужен, и его бросили ржаветь на задворках Калининского вагонзавода. В разгар Перестройки тамошняя ячейка ВЛКСМ вознамерилась было сделать в нём видеосалон, но инициатива почему-то заглохла. Уже в постсоветские времена СВЛом заинтересовался Музей железнодорожной техники имени В. В. Чубарова (Санкт-Петербург), но у раритета к тому времени истлели подушки пневморессор, и железнодорожники не разрешили везти его в таком виде по «главному ходу». В конце концов вполне пригодному для реставрации уникуму сделали «секир-башка». Кабину с мотогондолами водрузили на постамент, остальное ушло в лом. Получше, чем у «Чёрного жука», но, по-моему, уникальная машина заслуживала всё-таки другой участи.
Скоростное электричество
Если от СВЛ осталось мало, то другое советское чудо кануло в Лету почти бесследно. Реактивные поезда реактивными поездами, но реальные ВСМ и полвека назад, и сейчас строятся в основном на электрической тяге. Значит, проблемой становится динамика взаимодействия не только экипажной части с путями, но и токоприёмников с контактной сетью. Пионерами в создании ВСМ («шинкансенов») были японцы, и их научные лаборатории пришли к тревожному выводу: на скоростях 300…500 км/ч характер токосъёма с воздушной контактной сети меняется качественно. Его исследования могут вестись разными путями: вычислительными методами, моделированием на стендах, линейными испытаниями. Последние позволяют получить наиболее полный и окончательный ответ о пригодности к эксплуатации того или иного агрегата, но сопряжены с массой трудностей и ограничений. С одной стороны, опыты на магистральной железной дороге требуют выделения «ниток» в графике, а значит будут мешать движению грузовых и пассажирских поездов, с другой стороны, поскольку задерживать эти поезда надолго всё равно нельзя, длительность единичной серии экспериментов жёстко ограничена. На железных дорогах общего пользования нельзя отрабатывать экстремальные и аварийные режимы; подвижной состав, топология и состояние пути лимитируют скорость. Чтобы создать высокоскоростную магистраль и технику для неё, нужно испытать их агрегаты, а для этого нужна ВСМ и соответствующий подвижной состав – замкнутый круг. Разорвать его можно, построив специальный полигон с настоящими рельсами и проводами, где никаких поездов, кроме экспериментальных, ездить не будет. Но его протяжённость составит по меньшей мере 20 километров. С учётом того, что путь должен всегда находиться в идеальном состоянии, это огромные расходы на строительство и содержание — даже американцы под свой LIMRV «не потянули».
Кафедра «Энергоснабжение» Омского института инженеров транспорта (ОмИИТ, ныне ОмГУПС) – один из ведущих научных центров по токосъёму. В 70-х годах там собрался сильный коллектив учёных. В. П. Михеев, Г. П. Маслов, А. В. Климович и другие вели широкий фронт исследований в самых разных электротранспортных ипостасях – от трамваев и троллейбусов до БАМа и ВСМ. Они предложили построить полигон, на котором можно было бы испытывать все типы устройств верхнего (с воздушной контактной сети) и бокового (как в метро) токосъёма на скоростях до 500 км/ч. В перспективе предполагалось работать с магнитной левитацией и бесконтактными (например, плазменными) токоприёмниками. Краеугольным камнем идеи было использование малогабаритных подвижных единиц [для испытаний] токоприёмных устройств (ПЕТУ). Действительно, для натурных исследований экипажной части нужна эта самая экипажная часть в масштабе «один к одному», то есть фактически, настоящий локомотив или вагон. Чтобы испытать токоприёмник, достаточно «единицы», на которой его можно надёжно закрепить – она будет гораздо меньше и легче традиционной железнодорожной техники. А значит – дешевле. Намного короче и дешевле можно сделать и сам полигон, ведь тело меньшей массы при той же силе тяги получит большее ускорение и разгонится до искомой скорости на меньшей дистанции.
Омичи запланировали пять ПЕТУ с различными типами двигателей, в том числе и с реактивным. Это были небольшие обтекаемые кузова, установленные на две оси с маленькими колёсами. Форма корпусов подбиралась исследованиями в институтской аэродинамической трубе; вычислялись параметры сопротивления движению, сцепления и взаимодействия с путями (они сильно отличались от «тяжёлого» подвижного состава), разрабатывались методики разгона и торможения, А. В. Зарудский рассчитал характеристики имитационного токосъёмника для испытаний контактной сети. Строительство полигона велось силами и средствами института. В нём были задействованы студенческие стройотряды, на работы выезжали и преподаватели.
Располагался трек в восточном пригороде Омска. Это было одной из его «изюминок», ведь на скоростной трассе МПС между Белореченской и Майкопом сибирские морозы сымитировать при всём желании не получится. Прямой участок без подъёмов и уклонов длиной 2290 метров начинался от электрической подстанции и упирался в посёлок с чудесным названием 2733 км. Верхнее строение пути составляли стандартные рельсы Р-65 на деревянных шпалах с щебёночным и песко-гравийным балластом. К подстанции от станции Густафьево тянулся подъездной путь, через который полигон соединялся с «большой» железной дорогой. Электричество на ПЕТУ подавалось по служебному проводу, подвешенному сбоку на маленьких опорах. На те же столбы могли крепиться испытательные шины бокового токосъёма, а «магистральная» воздушная подвеска размещалась над осью пути, причём по железнодорожным меркам очень низко, ведь «единицам» были весьма приземистыми. Чтобы сэкономить, опытную «конташку» вешали не над всем полигоном, а только там, где скорость ПЕТУ становилась постоянной. Это потребовало рассчитать параметры отводов и длину участка, на котором гасились переходные процессы после удара пантографа об отвод.
Планировалось, что ПЕТУ будут ездить без машиниста по заранее заданным программам или в телеуправляемом режиме. Его обеспечивала станция автоматического управления движением (САУД), которая по радио передавала команды с центрального пункта управления и на ПЕТУ, и на тормозные устройства, и на станцию энергоснабжения полигона (СЭП). Снятие экспериментальных данных в реальном времени обеспечивала информационно-измерительная система (ИИС). ИИС передавала данные в САУД, и если параметры движения предвещали аварию, испытания автоматически прерывались. Видимо, эту возможность можно было отключить, ведь полигон предназначался и для следственных действий при разборе происшествий.
Экспериментальная база не ограничивалась одним лишь треком. Для калибровки ПЕТУ предназначался стенд отладочных испытаний – 24-метровый путь с контактной сетью. На полигоне разместили две аэродинамические трубы – большую на скорости до 30 м/с и малую, дававшую до 70 м/с. Визуализация обтекания осуществлялась дымовой установкой. Для аэродинамических экспериментов использовалась и реактивная ПЕТУ – её жёстко закрепляли на рельсах впереди продувочной модели, а сопло выводили в сборную камеру, не дававшую ветру сносить реактивную струю. К 1979 году, когда ПЕТУ ещё проектировались, полигон уже успел послужить науке. Там провели статические испытания шести типов контактной подвески для БАМа, ВСМ и Волгоградского скоростного трамвая.
Омская птица с огненным хвостом
Проект «единицы» с реактивным двигателем получил порядковый номер 3, но затем разветвился на три типа: ПЕТУ-3-1, ПЕТУ-3-2 и ПЕТУ-3-3. Номер модификации присвоили и другим образцам, даром что они были в одном варианте; впоследствии из их обозначений пропал дефис. В 1982 году было построено три «единицы»: электрическая ПЕТУ-21, поршневая ПЕТУ-41 и реактивная ПЕТУ-32. Основой последней служил фюзеляж от двухместного учебного истребителя МиГ-15УТИ (в другом варианте предполагался L-29). Двигатель остался соответствующий — турбореактивный ВК-1 взлётной тягой 2700 кгс. Сохранили и кабину, но управлялась самая быстрая «единица» только дистанционно.
Продувки в аэродинамических трубах выявили грозное явление: передние оси всех «единиц» набегающим потоком отрывало от полотна. Простейшим решением были антикрылья, но они повышали аэродинамическое сопротивление практически вдвое. На ПЕТУ-32 прижимную силу обеспечили изящнее, установив фюзеляж под углом тангажа -5°. К нему приварили трубчатые полурамы и подкосы, которые опирались на две оси с небольшими колёсами. Перед задними колёсами стояли мощные магниторельсовые тормоза. Самолётный киль был обрезан; тремя поперечными трубами на нём по бокам (примерно над рельсами) крепились две дополнительные вертикальные аэродинамические поверхности.
Небольшая длина трека не позволила выйти на предельные скорости, но «гроссмейстерский» рубеж в 200 км/ч ПЕТУ-32 превышала вполне уверенно. В испытаниях получен большой объём экспериментальных данных. В течение нескольких лет издавался сборник научных трудов «Повышение качества токоснимания при высоких скоростях движения и в условиях БАМа», Г. П. Масловым защищена докторская диссертация. Материалы передавались в Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения (ВЭлНИИ, гор. Новочеркасск) – головную организацию по созданию советских электрических локомотивов. Аэродинамические устройства внедрены и на импортных скоростных электровозах ЧС200.
В середине 90-х полигон пришёл в запустение. Разворовали его основательно и со знанием дела: украли провода, потом «единицы», дошла очередь и до рельс, и даже до железобетонных столбов. Тем не менее, исследования токоприёмников в Омске не остановились, просто теперь в распоряжении учёных осталась лишь лабораторная база, представленная множеством экспериментальных установок. Например, на кольцевом стенде пантограф стоит на месте, а роль провода исполняет металлическое кольцо, которое может вращаться вокруг своей оси. Подобные опыты проводятся в помещениях института — не нужно ехать за два десятка вёрст. Установки относительно компактны и экономичны, но получить на них, к примеру, аэродинамические эффекты в высокоскоростном движении не получится. И тут на помощь учёным приходят мощные компьютеры и программы, использующие численные методы. Они в последние лет тридцать развиваются очень быстро и уже могут в значительной степени заменить аэродинамические трубы, нагрузочные стенды и целые экспериментальные полигоны. Под нашу современную ситуацию с полным пренебрежением к науке сей прогресс подоспел очень вовремя — сейчас совершенно невозможно представить, как учебной кафедре выделяют деньги и территорию на постройку опытного трека и выдают для измывательств целый реактивный самолёт.
Эпилог или пролог?
Так что же – неутешительный итог? Авиадвигателям на железной дороге места нет? Всё-таки есть! Просто вместо неэффективной реактивной струи надо вернуться к чреватому боксованием, но проверенному приводу на колёса – продукты сгорания тогда будут двигать поезд не непосредственно, а раскручивая турбину и вал. Локомотивы с газотурбинными двигателями по аналогии с паровозами и тепловозами называются газотурбовозами. Первый из них был построен в Швейцарии ещё во время Второй Мировой войны; за ним последовал, наверное, не один десяток опытных машин в самых разных странах, но королями стальных магистралей они всё никак не станут. Гордостью Российских железных дорог является газотурбовоз ГТ1h со специально для него созданным мотором НК-361, способным работать на сжиженном природном газе. Увы, ниши применения уникальной машине не находится, соответственно, и в серию она до сих пор не пошла. Компактные турбовальные двигатели от вертолётов можно ставить даже на моторвагонный подвижной состав – турбовагоны и турбопоезда. Их иногда путают с реактивными вагонами, хотя разница очевидна. Турбопоезда строили во Франции и США довольно большими сериями, они работали на регулярных пассажирских маршрутах во многих странах — от Ирана до Канады. Скачки цен на топливо мешают газотурбовозам и турбовагонам завоевать стальные магистрали планеты, тем не менее, железнодорожники всё ещё видят в газотурбинных двигателях перспективу. Но это уже совсем другая история.
А «приквел» про железнодорожную технику с винтовыми движителями можно прочитать в цикле:
Материал ранее опубликован в журнале «Техника и вооружение» №№1-2, 2022
Автор - Иван Конюхов