В 1965 году на экраны вышел четвертый фильм о Джеймсе Бонде — «Шаровая молния». Среди прочих приспособлений, которые использовал агент 007, был и ракетный ранец. Компактное устройство, позволяющее одному человеку передвигаться по воздуху, всегда интересовало и гражданских, и военных.
Ранцевые принципы
Все ранцы, или джетпаки, можно разделить на два типа в зависимости от двигателя.
В ракетных ранцах используется простой ракетный двигатель. В целом конструкция такого ранца довольно проста, поэтому создание таких аппаратов очень популярно среди инженеров-любителей. Хотя оно и требует хороших познаний в технике и конструировании, никаких специальных деталей, агрегатов или топлива не требуется. Недостаток такого ранца в том, что он потребляет очень много топлива, поэтому не может совершать длительные полеты.
А вот реактивные ранцы работают на турбореактивных двигателях (практически как самолет). Топливом для них служит обычный авиационный керосин, а расход его не очень велик. Однако такие ранцы очень сложные и дорогие, поэтому широко не распространены.
Эволюция джетпака
Первый патент на ракетный ранец получил советский изобретатель Александр Андреев в 1928 г. А первым сконструировал подобное устройство инженер Томас Мур.
Жидкостные ракетные двигатели, работавшие на перекиси водорода, широко применялись нацистской Германией на самолетах, торпедах, подводных лодках и кораблях. Такой двигатель, например, имел истребитель Мессершмит Ме.163.
После окончания Второй мировой войны ракетные разработки Третьего Рейха вместе с главным конструктором Вернером фон Брауном попали в США. Томас Мур работал с фон Брауном и придумал индивидуальное устройство, которое назвал «реактивным жилетом».
Жилет работал на перекиси водорода и на стендовых испытаниях сумел на несколько секунд поднять человека в воздух. Однако до полноценного использования и даже испытаний дело не дошло. Система управления была слишком сложной для пилота, так что реактивный жилет не смог совершить самостоятельный полет, и армия прекратила финансирование проекта.
В 1958 г. инженеры Гарри Бурдетт и Александр Бор создали устройство, которое они назвали «прыжковый пояс». В нем в качестве топлива использовался сжатый азот. Человек в таком поясе наклонялся вперед и, периодически выпуская азот из сопел, мог бежать со скоростью 45–50 км/ч. Однако военных не заинтересовала эта разработка.
Успешный ракетный ранец создал инженер компании «Белл» Венделл Мур. Предложенные им решения оказались такими удачными, что используются и в современных разработках.
Основной проблемой инженеров было не конструирование двигателя, а обеспечение устойчивости в полете и создание удобной системы управления. В течение некоторого времени проблему решали практическим путем — испытатель (в т. ч. сам Венделл Мур) надевал на себя прототип и пытался взлететь, а после полета инженеры смещали сопла и дорабатывали конструкцию. Чтобы пилот не улетел слишком высоко или далеко, его на всякий случай привязывали к земле страховочным тросом.
Первый в истории свободный полет с реактивным ранцем был осуществлен 20 апреля 1961 г. возле города Ниагара Фоллс. Гарольд Грэм взлетел на высоту чуть больше метра и преодолел 35 метров за 13 секунд.
После этого начались демонстрационные полеты, в т. ч. и перед тогдашним президентом США Джоном Кеннеди. Хотя публика была поражена, летные характеристики ранца не впечатляли: на одной заправке он мог преодолеть всего 120 метров, расходовав при этом 19 литров перекиси водорода. Плюс пилота сопровождала целая команда технического персонала.
Поэтому военные, которые должны были стать заказчиками аппарата, разочаровались в разработке и дальнейшее финансирование свернули. Однако «Белл» не хотела упускать перспективный военный кошелек, и в 1965 г. заключила контракт на разработку реактивного ранца, оснащенного турбореактивным двигателем.
В 1969 г. пилот Роберт Куртер на том же аэродроме в Ниагара Фоллс нарезал круги на высоте 7 м на скорости 45 км/ч. Теоретически ранец мог обеспечить на одной заправке 25 минут полета на скорости 135 км/ч.
Но вновь военные не проявили интереса к игрушке. Ранец все еще был очень тяжелым и сложным в эксплуатации, а его безопасность оставляла вопросы. Во-первых, приземляться с таким грузом было тяжело, а, во-вторых, в случае неполадки в воздухе пилоту гарантировались тяжелые травмы или смерть.
Однако появление новых технологий вдохнуло в ракетные ранцы новую жизнь. Композитные материалы и сплавы на основе титана и алюминия позволили сделать конструкцию легче. Например, RB 2000 Rocket Belt повторяет конструкцию ранца Венделла Мура, но дальность и высота полета у него больше.
Хотя ранцы все еще считаются уделом энтузиастов, есть и вполне успешные промышленные образцы. Например, компания Jetpack Aviation в 2018 г. представила новое поколение своих ранцев JB-11. Его характеристики впечатляют: скорость 320 км/ч, высота полета до 4,5 км, дальность — 32 км, а время одного полета 12 минут. А британская Gravity Industries недавно опубликовала видео, в котором их ранец испытывает британский морской пехотинец. Компания планирует, что их аппараты будут использовать военные и полиция и уже сотрудничает с британскими службами скорой помощи. В перспективе реактивные ранцы позволят врачам в короткие сроки добираться до труднодоступных мест.
Реактивные ранцы наверняка поступят на вооружение экстренных служб: с их помощью будут спасать людей из небоскребов и при стихийных бедствиях. И конечно, ранцы останутся интересным конструктором для инженеров-любителей и развлечением для желающих ощутить хотя бы несколько секунд полета.