Техника - молодёжи 1994-04, страница 22

Николай ЯКУБОВИЧ,

инженер,

г. Калининград Московской обл. Рис.Михаила ДМИТРИЕВА

Обитаемое крыло

...Авиационные инженеры всегда стремились усовершенствовать самолет традиционными способами. Повышали аэродинамическое качество и надежность, уменьшали расход топлива и массу пустой машины — ибо эти параметры впрямую влияют на стоимость грузо-пассажирских перевозок. Однако, по мнению ряда исследователей, максимальная полетная масса летательных аппаратов, выполненных по классической схеме, приблизилась к пределу, это, например, относится к самому тяжелому самолету в мире Ан-225 «Мрия». Одна из причин этого — конструкция взлетно-посадочного устройства, проще говоря, шасси.

Неожиданный выход из сложившейся ситуации предложил Л.Н.Щукин. В созданном под его руководством концерне «ЭКИП» (экология и прогресс) уже изготовили ряд проектов транспортных летательных аппаратов принципиально нового типа со взлетной массой от 9 до 600 т. Первое, что бросается в глаза, это их форма, напоминающая пресловутый НЛО. Но если подойти к анализу «ЭКИПов» с инженерной точки зрения, то ничего фантастического не окажется.

По компоновке они представляют собой летающее крыло малого удлинения с очень толстым, до 37% от длины

хорды, профилем. У них нет привычного фюзеляжа, а полезная нагрузка, двигатели, горючее, оборудование, экипаж и пассажиры размещены в корпусе, и лишь хвостовое оперение и небольшие консоли с аэродинамическими органами управления выступают за обводы аппарата. Вместо колесного шасси — воздушная «подушка».

Авиаконструкторы еще в 30-е годы занимались проблемой создания подобного «обитаемого крыла». Одним из первых к ней обратился К.А. Калинин, построив в 1933 году семимоторный бомбардировщик К-7. В его крыле 20-процентной толщины располагались служебные помещения, горючее, нагрузка, и лишь экипаж, для лучшего обзора, посадили в вынесенной вперед гондоле. Такое крыло обеспечивало весьма высокое аэродинамическое качество, непосредственно влияющее на экономичность машины. Разрабатывался и пассажирский вариант К-7 с большими иллюминаторами, однако в калининском самолете оставалось много неиспользованного внутреннего объема, а увеличить плотность компоновки можно было только за счет наращивания относительной толщины крыла, что тогда не представлялось возможным.

Как известно из курса аэродинамики,

максимальные значения коэффициента подъемной силы получают при относительной толщине крыла в 14 — 16%. Ее дальнейшее увеличение ведет к уменьшению предельных углов атаки, величины подъемной силы и росту лобового сопротивления, что отрицательно сказывается на аэродинамическом качестве машины и ее экономичности. Это явление связано со смещением вперед точки отрыва пограничного слоя — против набегающего потока воздуха.

Авиационные специалисты еще в 30-е годы предложили управлять обтеканием крыла. Представьте, что оно со щелью в верхней части. Через нее воздух отсасывается специальным устройством и поэтому не сталкивается с текущим в обратном направлении пограничным слоем — следовательно, отрыв не происходит. Есть и другой путь, кстати, получивший широкое распространение в авиации,— сдувание пограничного слоя в местах его отрыва от несущей поверхности. Применяется комбинированный вариант, когда пограничный слой крыла и отсасывается, и сдувается.

Основная трудность, с которой сталкиваются здесь конструкторы, заключается в том, что на это расходуется значительная часть мощности силовой установки, из-за чего используют лишь сдув пограничного слоя, и то при заходе на посадку, когда двигатели работают не на полную мощность.

Именно такой способ «приняли на вооружение» инженеры концерна — в местах предполагаемого отрыва потока, вдоль несущего корпуса, они предложили проделать щели, в которых будет создаваться микроциркуляция воздуха. Тогда набегающий поток не станет тормозиться — его скорость поддержат искусственные вихри. Кстати, первые эксперименты по так называемому безотрывному обтеканию провели еще в 1978 году в НИИ «Геодезия» на модели толстого крыла. Все может показаться очень простым, однако на «ЭКИПе» пришлось немало потрудиться, прежде чем не появилось удачное, экономичное устройство.

Кроме того, улучшить обтекание весьма внушительного корпуса долбан еще и воздухозаборник, размещенный в его верхней части. Конструкторы уже обращались к такому решению, ведь оно еще уменьшает вероятность попадания в двигатель посторонних предметов при взлете и посадке. Однако возникала отрицательная интерференция воздухозаборника и планера самолета, особенно при больших углах атаки. А при полете с большой скоростью, скажем, 700 км/ч, забор воздуха с верха несущего корпуса мог привести к появлению местных сверхзвуковых зон, ухудшающих аэродинамическое качество машины. В то же время подобная компоновка улучшает ее устойчивость. Как говорится, в одном выигрываем, в другом — теряем. Значит, приходится искать золотую середину...

По сравнению с обычными самоле

20