Здравствуйте, уважаемые читатели! С вами снова Елена Голенастова.
Продолжаем разговор о самолётах.
Как выбирают размеры самолета и форму крыла
Чтобы создать самолет, мало знать как сделать крыло с достаточной подъемной
силой и малым сопротивлением и каким должен быть двигатель. При постройке
самолета встает множество других важных вопросов. Надо правильно выбрать
соотношение массы машины и размеров крыла. Надо обеспечить управление самолетом
– возможность изменять направление и скорость полета. Самолет в полете должен
быть устойчивым. Резкая перемена его положения при малейшем порыве ветра
недопустима. Самолет должен быть прочным, но не слишком тяжелым. Надо, наконец
дать возможность летчикам определять направление полета и узнавать место, где
пролетает самолет.
Одним словом, очень и очень многое надо учесть и предусмотреть
конструкторам, чтобы построить самолет безопасный, экономичный и удобный для
пилотирования. Широко известны имена наших авиаконструкторов А. Н. Туполева, С.
В. Ильюшина, А. И. Микояна, А. С. Яковлева, Н. Н. Поликарпова, П.О. Сухого, О.
К. Антонова, пол руководством которых построены замечательные самолеты.
С чего же начинается проектирование любого самолета?
Прежде всего надо точно определить его назначение и исходя из этого решить,
каковы должны быть скорость и высота полета. Какой груз поднимет самолет и
какое расстояние он должен пролетать. Затем можно приступать к выбору размеров
самолета; главная его характеристика – площадь крыла.
После взлета по мере увеличения скорости полета самолет должен уменьшать
угол атаки крыла (т.е. принимать более горизонтальное положение в воздухе),
чтобы подъемная сила оставалась равной силе тяжести. Аэродинамическое
сопротивление самолета при этом будет постепенно уменьшаться. Минимальным оно
станет при том угле атаки. Который соответствует максимальному
аэродинамическому качеству (аэродинамическое качество - отношение получаемой
подъемной силы к лобовому сопротивлению). Этот угол атаки равен 3-5 градусов.
Дальнейшее увеличение скорости требует еще меньших углов атаки, но при этом
начнется также и увеличение сопротивления. Конструкторы нашли выход – в этом
случае можно уменьшить площадь крыла, тогда на каждую часть его площади
придется большая часть веса машины. И теперь, чтобы оставит подъемную силу
равной весу самолета. Нужно вновь увеличить угол атаки. В результате
аэродинамическое сопротивление опять уменьшится; оно должно быть минимальным на
основной скорости полета.
Таким образом подбирается удельная нагрузка на крыло , которая
определяется весом самолета, приходящимся на 1 кв. м крыла. Эта величина у
сверхзвуковых самолетов достигает 8000 Па, у тихоходных самолетов – 1200 Па, а
у летающих с небольшой скоростью моделей – всего несколько десятков паскалей.
Необходимо учесть также, что взлетная и посадочная скорости самолета должны
быть как можно меньше. А для этого, в сою очередь выгодна небольшая удельная
нагрузка на крыло, т. е. надо увеличить площадь крыла. И вот конструктору
приходится решать вопрос, какую же площадь крыла выбрать для самолета: сделаешь
небольшое крыло – придется взлетать и садиться на большой скорости; сделаешь
большое крыло – нужен более мощный двигатель и самолет не будет экономичным.
Для того чтобы уменьшить взлетно-посадочную скорость самолетов, летающих с
большой скоростью, можно, например, изменять в момент посадки или взлета форму
и профиль крыла. Наиболее распространенный вид такой, как её называют
«механизации» крыла – установка закрылков . Отклонение их перед взлетом
или посадкой увеличивает подъемную силу крыла и позволяет уменьшить
взлетно-посадочную скорость.
Но все равно у скоростных самолетов эти скорости намного больше, чем у
тихоходных.
У широкоизвестного тихоходного самолета ПО-2, применяемого в сельском
хозяйстве, взлетно-посадочная скорость всего 60 км/ч. Современные же
сверхзвуковые самолеты взлетают при скорости около 300-400 км/ч, а приземляются
при 200-300 км/ч. Посадочная скорость меньше потому, что самолет садится почти
без горючего.
Чтобы увеличить подъемную силу крыла на малых скоростях, сейчас часто
строят самолеты с крылом изменяемой стреловидности. При малой скорости полета
его крыло будет большей площади и большего размаха – он похож на дозвуковой
самолет. При переходе к сверхзвуковой скорости крыло «складывается»,
поворачиваясь на шарнире, и уменьшает свое сопротивление. Однако шарнир
поворота крыла – тяжелый, сложный механизм, и за его использование приходится
«расплачиваться» уменьшением поднимаемого груза или запаса топлива.
На большой высоте плотность воздуха сильно уменьшается. Поэтому, чтобы
крыло сохраняло свою подъемную силу, нужно увеличивать скорость полета.
Летать высоко – это значит летать быстро. Максимальная высота полета, таким
образом, зависит в значительной мере от скорости. Практически только на
сверхзвуковых скоростях самолет может достичь высоты 20-25 км. Для этого нужны
очень мощные двигатели, тяга которых на большой высоте достаточна, чтобы
создать необходимую подъемную силу. Современные сверхзвуковые самолеты с
реактивными двигателями летают на высоте 20-22 км; в специальных полетах лишь
на очень короткое время они могут достигнуть больших высот (до 40 км).
Далее предлагаю вашему вниманию статью о самолете "ТУ-144" из журнала
"Огонёк".
Жизнь и смерть самолёта «ТУ-144»
.. Уходящий ХХ век войдет в историю цивилизации веком покорения воздушного
океана. Скачок, который сделало человечество за сто лет — от первых неуклюжих
аппаратов до сверхзвуковых самолетов, — невероятный. Даже живущие в сороковых
не могли себе представить, что сотни тяжелых лайнеров ежедневно будут
пересекать океаны, а число воздушных пассажиров за год превысит десятки
миллионов.
Этот результат был оплачен тысячами человеческих жертв. За каждый шаг в
будущее мы расплачиваемся жизнью первопроходцев.
Гибель «Ту-144» — одна из таких трагедий.
История нашей страны последнего века — это айсберг, где вершина —
официально утвержденное мнение, ниже — бесконечный спецхран, Главлит и особая
папка. Поэтому и катастрофа в Париже суперсовременного самолета оказалась
покрытой завесой секретности.
«Но нельзя опозориться перед иностранцами...»
Почти тридцать лет назад в первых числах июня в центральных газетах
напечатали сообщение, уместившееся в двадцати строках колонки: «Центральный
комитет КПСС и Совет Министров СССР с глубоким прискорбием извещают, что 3 июня
1973 года при выполнении демонстрационного полета советского самолета «Ту-144»
близ аэродрома Ле Бурже в окрестностях Парижа погибли Герой Советского Союза,
заслуженный летчик-испытатель СССР Козлов М В., летчик-испытатель Молчанов В
М., штурман самолета Баженов Г Н., заместитель главного конструктора, инженер
генерал-майор Бендеров В Н., ведущий инженер Первухин Б А., бортинженер Дралин
А И., и выражают соболезнование семьям и родственникам погибших».
За этой скупой информацией (как погибли? что с самолетом?) в стране, где
катастрофы не происходили по определению, скрывалась одна из крупнейших аварий,
причина которой так до сих пор до конца не раскрыта.
В 1962 году между правительствами Франции и Великобритании было подписано
соглашение о совместной разработке и постройке сверхзвукового лайнера. Этот
проект получил название «Конкорд». Тогда же в США «Боинг» занимался подобными
изысканиями, но позже от них отказался.
Спустя более чем полгода, в 1963-м вышло постановление ЦК КПСС и Совета
Министров, в котором ОКБ А Н Туполева поручалось создание советского
сверхзвукового лайнера. Программе СПС (сверхзвуковой пассажирский самолет)
придавалось большое пропагандистское значение. Трудности при проектировании
подобной машины возникли колоссальные, тем не менее «Ту» совершил свой первый
полет 31 декабря 1968 года, «Конкорд» — два месяца спустя.
Первый серийный «Ту-144» поднялся в воздух в июле 1971 года, второй собрали
на следующий год, он получил регистрационный номер СССР 77102 и был представлен
на авиасалоне в Ле Бурже. Первый полет во французском небе прошел успешно. Но
«Конкорд» продемонстрировал следующий трюк: заходя на посадку, он прошел прямо
над взлетно-посадочной полосой и снова взлетел. На обычных самолетах подобное
сделать невозможно, но для СПС с его мощными двигателями такой маневр допустим.
Советская делегация решила на «Ту» повторить проход «Конкорда» на глазах
350 тысяч зрителей. После того как самолет пронесся над полосой, он перешел в
крутую «горку». Верхняя ее точка пришлась на высоту около 1200 м. Внезапно
траектория самолета круто переломилась. Машина резко устремилась в почти
отвесное пикирование. Наконец на высоте всего 120 м нос машины начал медленно
подниматься. Но в этот момент от самолета отделилось левое крыло, в следующую
секунду отлетел хвостовой отсек, а потом наступило и полное разрушение
конструкции.
Падение «Ту-144» произошло в районе небольшого городка Гуссенвиль. Кроме
экипажа под горящими обломками нашли свою смерть семь жителей городка, двадцать
восемь оказались ранены.
Расследование продолжалось более года. Наконец в Москве было объявлено, что
полностью причина катастрофы названа быть не может.
Спустя четверть века в английской прессе появилось сообщение, что,
вероятно, толчком для катастрофы послужило появление в зоне пилотирования
«Ту-144» французского истребителя «Мираж», у которого было задание
сфотографировать работу на взлете дополнительных передних «крылышек». Самое
невероятное заключается в том, что советские специалисты не только прекрасно
знали о появлении «Миража» — им была известна даже фамилия его пилота. Но они
хранили полное молчание. Вот она, советская выучка и система.
Но прежде чем говорить о причинах катастрофы, мы расскажем вам о том, как
создавался «Ту-144», так и не ставший флагманом советской авиации.
Заметим, что наш рассказ — даже не конспект, а набросок. Жизнь и смерть
«Ту-144» достойна книги, а не журнальной статьи. Мы могли опросить сотни людей,
расшифровать километры магнитной пленки. Но ограничились лишь четырьмя
косвенными участниками далекой драмы. В нашем рассказе загадок будет больше,
чем ответов. Чего стоит мимолетное замечание одного из специалистов,
участвовавших в исследовании аварии, что в КГБ «исчез» (?!) один из «черных
ящиков»!!!
Кстати, вот уже двадцать лет «Конкорд» регулярно летает в Нью-Йорк из
Парижа и Лондона.
Никто из туполевцев никогда этого не скажет, но существует их мнение, мы не
намерены его скрывать, что катастрофа не случайно произошла через полгода после
смерти Андрея Николаевича Туполева, когда Туполев-младший (Алексей Андреевич)
унаследовал «трон» отца в ОКБ. Туполев готовил «наследника на царствование»
тщательно. Туполев-младший имел стаж работы чуть ли не во всех основных
подразделениях КБ, а в качестве самостоятельной разработки получил «Ту-144».
Единственное, чего не мог передать генеральный конструктор главному, — свой
выдающийся талант, неукротимый характер и редкую самоотверженность. И это тоже
сыграло в дальнейшем свою роль.
