Техника - молодёжи 1946-07, страница 16

кунд; рекорд дальности, принадлежащий московскому моделисту Л. Воробьеву, составляет 135,410 км, на высоту 2 611 метров поднялась модель А. Рынейского (Московская область). Со скоростью 109,260 км/час пролетела модель В. Давыдова с резиновым двигателем.

Модели воевали и на фронтах Великой отечественной войны. Известен ряд случаев, когда с помощью модели, запускавшейся бойцами, бывшими авиамоделистами, переправлялись листовки через линию фронта, подавались сигналы для нашей авиации и т. д.

Модели играли огромную роль не только в прошлом. Ни один современный конструктор не строит самолета в натуральную величину без проверки его качеств на маленькой модели. Для этой проверки модель помещают в специальном сооружении, называемом аэродинамической трубой. Работа аэродинамической трубы основывается на принципе относительности движения, согласно которому безразлично, перемещается ли модель относительно воздуха, или же воздух! набегает на неподвижно закрепленную модель (как это н происходит в аэродинамической трубе).

Испытывая модели, или, как говорят специалисты, «продувая модели», измеряют действующие на них аэродинамические силы. Зная величину аэродинамических сил, по формулам вычисляют аэродинамические коэфициенты, учитывающие форму модели (а следовательно, и самолета), коэфициент трения и угол атаки, то есть угол, под которым крыло модели наклонено по отношению к направлению потока.

Но для того чтобы аэродинамические коэфидаенты, полученные при продувке модели в трубе, соответствовали аэродинамическим коэфициентам летящего самолета, недостаточно изготовить модель, точно копирующую этот самолет ® уменьшенном масштабе. Аэродинамика имеет свои, более сложные, чем в геометрии, законы подобия.

Чтобы обеспечить аэродинамическое подобие, кроме тщательного изготовления геометрически подобной модели, необходимо расположить ее по отношению к воздушному потоку так же, как располагается самолет, и подобрать соответствующие плотности воздуха ® трубе коэфициентов вязкости и линейных размеров.

Например, если модель изготовлена в V* натуральной величины, то, для того чтобы аэродинамические коэфициенты были одинаковы, необходимо в пять раз увеличить плотность воздушного потока, то есть, иными словами, у величить давление в трубе до пяти атмосфер.

Математическое выражение всех этих соотношений, называемое числом Рей-нольдса, связывает между собой линейные размеры, плотность воздуха, скорость полета и коэфициент вязкости.

Закон аэродинамического подобия позволил конструкторам установить, что мощность самолета меняется пропорционально кубу линейных размеров (увеличивая размер аппарата в 2 раза, необходимо в 8 раз увеличить его мощность), а также открыть секрет других, дотоле неизвестных свойств самолета*

Обычная аэродинамическая труба позволяет определить величину и характер сил, действующих на самолет, но она дает мало материала для проверки управляемости и устойчивости будущей машины. Эта проблема была полностью разрешена, когда ученые и инженеры сконструировали аэродинамическую трубу свободного полета.

Модель, испытываемая в такой трубе, не закрепляется, как обычно, неподвижно, а совершает свободный* полет. Двигателем для летающей модели служит электромоторчик, ток для питания ко-

Академик Б. Я. Юрьев (слева) и Я. Я. Брат у хин осматривают модель нового геликоптера*

торого подводится по гибкому проводу По этому же проводу подается ток к электромагнитам, отклоняющим рули » элероны, что дает возможность управлять полетом модели.

Для того чтобы создать необходимый угол полета, труба вращается на шарнирах, наклоняясь под любым углом.

В момент старта модель располагается на полу трубы, экспериментатор устанавливает рули в соответствующее положение и включает электромотор. Винт модели начинает вращаться, и в тот же момент увеличивается скорость потока в трубе. Модель отрывается и уходит в свободный полет.

Движение модели фиксируют три киноаппарата, расположенные во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Расшифровывая кадры заснятой ки* ноленты, инженер-экспериментатор может судить о пилотажных качествах будущего самолета. Так как угол наклона трубы приходится менять в различных направлениях, ее помещают в шарообразном стальном, здании.

Но есть и такие модели, для которых тесны аэродинамические трубы, и они вылетают за их пределы. В роли модели выступает настоящий управляемый самолет, но меньший по своим размерам, чем тот, который задумал конструктор. При постройке американского бомбардировщика «Б-29» в роли подобной модели выступал самолет фирмы Дуглас сХевок». Шасси, предназначавшееся для летающей крепости, уменьшенное в несколько раз, испыты-валось на этой машине.

При выпуске опытного самолета строятся одновременно две совершенно одинаковые машины. Одна из них поднимается в воздух, другая подвергается испытаниям на прочность. Все части самолета получают на земле такую нагрузку, какую им придется испытывать в полете. Если самолет выдержал этот экзамен, то второй экземпляр уйдет в полет, если же нет, то инженеры внесут в его конструкции соответствующие исправления. Однако время, затраченное на внесение исправлений, удлиняет сроки выпуска самолета, и для того чтобы избежать этого, при испытаниях на прочность также используют модели. Еще задолго до постройки опытного самолета испытывают его модель из листового целлулоида. Целлулоид дает несколько утрированную картину деформаций, благодаря чему они легко замеряются, и можно отчетливо увидеть работу отдельных элементов конструкции. Целлулоид обладает также ценным качеством «отдохнув» от нагрузки, он восстанавливает свое первоначальное положение, и модель используется для дальнейших испытаний.

Проведение предварительных испытаний прочности на моделях дает возможность свести к минимуму доработки после проведения статических испытаний самолета в натуре.

Красной нитью проходит значение модели через всю историю авиации, из прошлого в будущее. Модель была и останется замечательным оружием авиационного инженера.

СЛОВАМИ УЧЕНЫХ

шшшшшж

ЗАКОНЫ ПОДОБИЯ

'Аэродинамика имеет свои, более сложные, чем в геометрии, законы подобия. При -испытании модели самолета в */« естественной величины в аэродинамической трубе приходится создавать давление в пять атмосфер. По отношению к моделям летательных аппаратов эту закономерность усгановили только в XX веке. Но в механике законы подобия были изучены гораздо раньше- Вот что писал Галилей—один из творцов современной механики:

«Относительно... механизмов нельзя делать заключение от малого к большому, многие изобретения в машинах удаются в малом, но не применимы в большое масштабе... Поэтому... откажитесь от вашего прежнего мнения, разделяемого также многими механиками, будто машины или приборы, построенные из того же самого материала, с точным соблюдением пропорциональности во всех частях, должны одинаково или, лучше сказать, пропорционально своему размеру сопротивляться или уступать воздействию* внешних сил...

Это справедливо не только по отношению к искусственно сделанным машинам, но и по отношению к натуральным предметам, для которых также имеется неизбежный предел, который не может быть превзойден ни искусством, ни природою; оговариваюсь—не может быть превзойден при соблюдении строгой пропорциональности и тождества материала... Кто не знает, что лошадь, упав с вы соты трех- четырех локтей, ломает себе ноги, тогда как собака при этом не страдает... Меньшие животные оказываются относительно более сильными и выносливыми, нежели большие, и меньшие растения держатся лучше... С маленькими обелисками, колоннами и другими твердыми телами мы можем... обращать-ся свободно, наклоняя и поднимая их без риска сломать, в то время как в большом ви ie эти фигуры разлетались бы пр» этом в куски, и ни от чего иного, как от собственного веса».

Так впервые в истории механики Галилей поставил вопрос о механическом пой об и и, разработанный впоследствии Ньютоном и другими учеными.

14