Техника - молодёжи 2006-11, страница 21

www.tm-magazin ,ru 19

энергию струйного течения и реализовать сам полёт без расхода топлива и без двигателя вообще.

Удивительно, но полёт такого секционного летательного аппарата-спутника можно смоделировать в простой лаборатории. Здесь уместно вспомнить слова Эрнеста Резер-форда: «Опыт без фантазии, или воображение без проверки опытом, может дать немногое». Модель, представленная на фото, содержит две маленькие сферы, каждая из которых удерживается в воздушном горизонтальном потоке за счёт эффекта Коанда. При использовании сфер не потребовались аэродинамические трубы и система управления для удержания модели в воздухе. В лаборатории каждая сфера автоматически удерживается в воздухе и не выпадает из воздушного горизонтального потока, поскольку на границе воздушной струи верхняя полусфера начинает проявлять свойства крыла, с одновременным появлением аэродинамической подъёмной силы. Левое сопло (с синим ободком) в стендовой установке позволяет сформировать воздушную горизонтальную струю, моделирующую струйное течение, обгоняющее носовую секцию летательного аппарата. Правое сопло в стендовой установке позволяет сформировать воздушную горизонтальную струю, моделирующую встречный воздушный поток, обдувающий нижнюю хвостовую секцию летательного аппарата. В этом случае обе сферы устойчиво зависают в воздухе, и мы видим картинку, похожую на ту, которую бы увидел наблюдатель, летящий параллельным курсом со скоростью, равной скорости исследуемого летательного аппарата (естественно речь идет о равенстве скоростей относительно земли).

При уменьшении скорости истечения воздуха из правого сопла наблюдается движение модели вправо. Таким образом, была смоделирована сама возможность полёта в струйном течении.

Небольшое отступление. «Планер — это безмоторный летательный аппарат с крылом, которое позволяет аппарату планировать, спускаться по наклонной траектории. А в восходящих потоках воздуха планер способен совершать горизонтальный полёт и даже набирать высоту». Так описан планер в энциклопедии.

Но, как теперь выяснилось, у планера может быть ещё одно уникальное качество — способность совершать горизонтальный полет и в горизонтальном воздушном потоке, а не только в восходящем. Если с помощью троса организовать сцепку из двух планеров, то они способны будут совершать горизонтальный полёт в струй

ном течении (надо отметить, что речь идет о специальных планерах, из-за особенностей работы крыла носовой секции, когда ветер обгоняет летательный аппарат). Принципиально возможна сцепка трех и более секций.

Полет в струйном течении это уже кругосветный полёт планера, и такого ещё не было. Чем вам не спутник Земли? И кто сказал, что на все времена у спутников Земли должны быть только космические скорости и только космические высоты полёта?

Возникает естественный вопрос: а зачем это надо? Предлагается рассмотреть пока три технических направления для использования энергии струйных течений.

1. Летательные аппараты тяжелее воздуха, и дирижабли системы связи и коммуникаций, способные неограниченно долго летать вокруг планеты в струйных течениях. Более дешевая и ремонтопригодная техника и технология как некоторая альтернатива космическим спутникам связи.

2. Авиационные транспортные перевозки, когда двигатели и топливо используют только для взлета, набора высоты и посадки. Да, скорость полета по современным меркам будет невысока, но от высокой скорости уже пострадало достаточно много народу. Возможно, в дополнение к существующей технике, стоит подумать об экономичной и надежной авиации с большой площадью крыла и с низкой посадочной скоростью, когда посадка в поле не трагедия, а лишь эпизод в биографии самолета. Экономичные полеты в струйном течении будут возможны только в направлении с запада на восток, такова природа, но к этому можно адаптироваться.

3. Использование энергии ветра струйных течений для выработки электроэнергии. Известны проекты использования дирижаблей и размещения генераторов в воздушном потоке струйного течения с последующей передачей вырабатываемой электроэнергии по кабелю к поверхности земли. Это, конечно, отдельная тема, но она тесно связана с вопросом использования энергии струйных течений.

Сделаем попытку оценить количественно предмет нашего разговора. Какова мощность струйного течения? На этом этапе вполне можно опереться на методику расчёта мощности ракетного двигателя по мощности струи. В упрощённом виде рассмотрим поперечное сечение струйного течения как прямоугольник со сторонами 4 х 200 км (для более точного решения такой задачи следует

Моделирование полета в сруйном течении без использования топлива

учитывать данные об эпюре скоростей и об изменении плотности воздуха по высоте). Пусть скорость ветра в струйном течении — 300 км/ч. В этом случае массовый расход воздуха (рабочего тела) в струйном течении составляет примерно 20 млн т/с. Мощность струйного течения в выбранном сечении составляет 70 млн МВт. Если вспомнить мощность одного атомного реактора, например чернобыльского — 925 МВт, — можно сказать, что в струйном течении сосредоточена мощность 80 тыс. атомных реакторов. Или, как сказано выше, 100 кВт на каждый квадратный метр условного сечения воздушного пространства.

По немногочисленным опубликованным данным, пять струйных течений, направленных с запада на восток, окольцевали нашу планету. Большое северное струйное течение пересекает Атлантический океан и проходит над Северной Африкой, оставляет под собой весь Ближний Восток, сдувает скоростным потоком снежную шапку с Эвереста и, пройдя над Японией и Тихим океаном, пересекает всю территорию Соединенных Штатов Америки. Именно это струйное течение открыл японский ученый Васабуро Оиши. В южном полушарии есть подобное большое струйное течение, проходящее недалеко от столицы Чили. Об экваториальном струйном течении и еще о двух течениях над северным полярным кругом и южным полярным кругом информации очень мало.

В заключение остается высказать некоторое сожаление, что столь мощные и столь важные для жизни природные явления, а именно — струйные течения — до сих пор остаются фактически неизвестными для широкой общественности. Многие века и тысячелетия существует энергия струйных течений, и напрашивается мысль, что малая, но достаточная часть этой чистой энергии, возможно, предназначена именно для людей, чтобы они всегда жили только в согласии с природой. ОЙ