Юный техник, 2001 № 05

ЖИВОЙ ПРОТОТИП. Французский автогигант «Рено» намерен перебраться во второе столетие своего существования на машине с коротким названием «Зо». Его можно расшифровать как «зооморфный автомобиль». Создателей этой машины вдохновил образ жука-скарабея, способного мчаться по любой местности. Цветом и формами «Зо» и впрямь напоминает насекомое, считавшееся священным в Древнем Египте. Впрочем, необычная форма является вовсе не прихотью конструкторов, а плодом точнейших расчетов. Главная цель, которую они преследовали — обеспечить наилучшие аэродинамические свойства, гарантировать водителю максимальный обзор и удобство управления.

С ПОЛКИ АРХИВАРИУСА

Реактивные, но… винтовые

Максимальная скорость некоторых современных самолетов (3–4 тысячи км/ч) поражает воображение. Но даже у великих держав таких машин немного, две-три сотни. Основная же масса реактивных самолетов, перевозящая в год миллионы тонн грузов, миллиарды пассажиров, ведущая патрульную службу вдоль границ и на океанских просторах, принимающая участие в боевых действиях, летает со скоростью, освоенной еще в годы войны — 800 — 1000 км/ч.

Конечно, хорошо бы летать быстрее. Но для этого нужно тратить в 8 — 10 раз больше топлива. Между тем и сегодня авиация пожирает его столько, сколько весь автотранспорт. В разумной мере скоростной и экономичной она стала лишь после длительной работы над усовершенствованием двигателей, которая была ознаменована и успехами, и поражениями. Рассмотрим все по порядку.

В 20-е годы конструкторам казалась едва достижимой прибавка к скорости очередной сотни км/ч, а теоретики уже думали о сверхзвуковых скоростях. Но знали: винт и поршневой двигатель придется чем-то заменять. И вот почему.

Пока скорость много меньше скорости звука, воздух расступается перед движущимся телом и сопротивление возникает сравнительно небольшое. По мере приближения к скорости звука воздух становится все плотнее, сжимается, сопротивление растет.

Не на всех частях винтовых самолетов это сказывалось в равной мере. При скоростях 700–800 км/ч крылья, например, еще работают неплохо. И сопротивление их невелико, и подъемная сила достаточна. С винтом же все иначе. Винт, по существу, то же крыло, только вращающееся. Собственная скорость его лопастей складывается (по правилу параллелограмма) со скоростью полета. В точках на концах лопастей скорость относительно воздуха оказывается значительно больше скорости звука. Здесь возникает область сжатия — и тяга винта падает.

Видя это, некоторые авиаконструкторы, например советский изобретатель П.Гроховский, хотели применить вместо винта центробежный вентилятор. Полагая при этом, что самолету с таким движителем крылья не нужны (рис. 1).

Другие изобретатели, анализируя положение, отмечали, что линейная скорость различных частей винта неодинакова. Она велика только на концах и мала в середине как неизбежное следствие вращательного движения. Из этого делался логичный вывод. Винт можно заменить крылом, движущимся параллельно самому себе с умеренной скоростью.

Так возродилась бытовавшая на заре воздухоплавания идея воздушного гребного колеса (рис. 2).

Рис. 2

Размышляя в этом направлении, некоторые додумались даже до крыльев параллельного взмаха.

Но идея, безупречная с точки зрения чистой логики, оказалась технически не осуществима. Несмотря на кажущуюся простоту, в этих механизмах возникали сложные процессы, ставившие инженеров в тупик…

Однако вернемся к теории.

Тяга винта создается за счет реактивной силы отбрасывания масс воздуха назад по ходу полета. Совершить это можно и без помощи механизмов. Например, работавший в США русский инженер А.Н.Прокофьев-Северский предлагал отбрасывать воздух электрическим полем, что привело бы к появлению экологически чистых бесшумных «ионокрафтов» (рис. 3).

Рис. 3

Другие изобретатели, начиная с К.Э.Циолковского, предлагали воздушно-реактивные двигатели (ВРД), создающие тягу за счет сжигания в камере сгорания топлива. Именно их и использует современная реактивная авиация.