Техника - молодёжи 1998-09, страница 4

ш и

Е Л

И

Алексей КЛИМЕНКО, летчик, Москва

ЗАСТОЙ. Непредвзятый анализ предшествующего развития авиации показывает, что все его пути зашли в тупик. Для подтверждения — небольшой экскурс историю.

В начале века самолетостроение развивалось небывалыми темпами, и особенно быстро совершенствовались внешний вид и конструкция планера. Но уже в середине 30-х американцы построили транспортный DC-3. Аэродинамическая схема оказалась настолько удачной, что компоновка сохранилась до наших дней. Действительно, посмотрите внимательно: большинство пассажирских винтовых самолетов — практически копии DC-3 с некоторыми (непринципиальными) вариациями. Более того,— и реактивные лайнеры «растут» из того же «корня». Выходит, это направление авиационной технологии 60 лет почти не развивалось.

Другой пример — двигателестроение. Поршневые двигатели до сих пор широко применяются в авиации, хотя принципиально их конструкция не меняется уже около 100 лет.

Качественный скачок 40—50-х гг., когда началось широкое применение газотурбинных двигателей, совпал с началом интенсивного развития верто-летостроения. С тех пор — более полувека — компоновка как вертолетов в целом, так и двигателей, остается практически неиз-

Разумеет-ся, прогресс не остановился. Совершенствуются отдельные узлы, агрегаты и механизмы, летательные аппараты начиняются современной электроникой. Но все эти изменения носят частный характер. Очевидно, что наступило время кардинальных, качественных преобразований авиационной техники.

Почему же авиастроение так упорно буксует? Может быть, все объясняется его спецификой: на разработку принципиально новой модели требуются годы напряженного труда и миллиардные затраты, а потому конструкторы предпочитают не рисковать, идя проторенными путями. Увы, именно эти-то пути и привели в тупик. Ясно, что необходимо выбирать новые, перспективные направления.

КРЫЛО - ЛИШНЯЯ ДЕТАЛЬ! Прежде чем предложить концепцию летательного аппарата будущего, — небольшой экскурс в аэродинамику.

АВИАЦИЯ:

'ТУПИК, КРИЗИС или?

ся крыльями, а на больших скоростях их размеры могут быть минимальными. Но ведь предложено множество конструкций таких машин, какую выбрать?

Обратимся к природе. Известно, что птица тратит примерно в 10 раз меньше энергии, чем современный самолет. Од-

Большие размах и площадь самолетного крыла, его механизация предназначены для одной цели — снизить взлетно-посадочную скорость. Однако на крейсерском режиме полета крыло создает большое лобовое сопротивление. Любой самолет — всегда

нако работают они совершенно по разному! Птица взлетает как КОНВЕРТОПЛАН -сначала крылья машут в горизонтальной плоскости, затем, по мере

компромисс между многими противоречивыми требованиями, в данном случае: лучше взлетно-посадочные характеристики — меньше крейсерская скорость, а рост крейсерских показателей приведет к ухудшению взлетно-посадочных. Конструкторы вынуждены оснащать крылья механи

зацией складывать

А ведь на скорости бо-лее 600 км/ч воздух приоб- О ^ ретает упругость жидкости, и для создания необходимой подъемной силы достаточно несущих свойств специально профилированного фюзеляжа. Тогда крылья играют только вредную, тормозящую роль: с ростом скорости лобовое сопротивление увеличивается в геометрической прогрессии.

Вертикально-взлетающий самолет (СВВП) на взлете и разгоне не пользует-

Конвертопланс екая конфигурация; 16 — дочная конфигурация.

при взмахах имеет мертвые точки, у винта з их нет — значит, полет самолета с поворотными винтами в принципе может быть даже экономичней, чем птицы.

Многие авиастроительные фирмы мира разрабатывают кон-вертопланы. Самый известный и удачный из них — V-22 «Оспри» («Белл Аероспэйс», США) — выглядит как обыкновенный самолет с крыльями и оперением, включающий также все элементы вертолета. В этих аппаратах совмещено несовместимое: для вертолета лишние крылья и оперение, а самолету не требуются большие винты и автомат перекоса.

Но их гибриду, вообще-то, не нужно ни то, ни другое! Так, вертолету необходим большой винт, чтобы обдувать фюзеляж, на что тратится до 30% воздушного потока. У конвертоплана эта проблема отсутствует, поскольку винты расположены в стороне от фюзеляжа.

Известно, далее, что сила сопротивления вращению винта зависит от его диаметра в пятой степени, а от оборотов — в третьей. Тяга, развиваемая винтом, зависит от диаметра в четвертой степени, а от оборотов — во второй.

Значит, уменьшение его диаметра приведет к значительному сокращению сопротивления и менее значительному— тяги, а если увеличить обороты, то рост сопротивления будет ненамного больше, чем тяги.

Следовательно, уменьшение диаметра винта можно компенсировать увеличением оборотов. Тогда отпадает необходимость в громоздких редукторах, по массе и размерам сопоставимых с двигателем (обычно частота вращения винта значительно меньше, чем вала турбины). Кроме того, немаловажно, что ресурс лопастей вертолетов значительно меньше, чем у самолетов — значит, КПД, эффективность и надежность самолетных винтов гораздо выше, чем вертолетных.

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 998

шж