Загадочный импульс. Заметки изобретателя

Сначала, к примеру, считали, что стабилизатор — то есть неподвижную часть хвостового оперения, обеспечивающую самолету продольную устойчивость в полете, — надо обязательно выносить из зоны возмущения, создаваемой обтеканием крыла. Поэтому его иногда помещали на верхушке киля. В конце концов оказалось, что эту деталь машины можно оставить на уровне крыла, как и на тихоходных самолетах. Но в одном сходились и наши и иностранные исследователи: лобовое сопротивление крыла при полете со сверхзвуковой скоростью уменьшается, если уменьшить коэффициент подъемной силы. Но стоит вытащить «нос», как вязнет «хвост», — если уменьшить лобовое сопротивление крыла, то сразу же начинает расти потребная несущая поверхность, так что выигрыша не получается! Тогда я принял решение: заставить стабилизатор тоже создавать подъемную силу. Выигрыш был очень значительным: без ущерба для подъемной силы достигнуто уменьшение лобового сопротивления крыла и стабилизатора на одиннадцать процентов! А это ведь экономия мощности, горючего.

После того как заявка на новую схему самолета была отправлена в Комитет по изобретательству, мне очень захотелось продолжить ее разработку в своем ОКБ. Я написал соответствующее заявление, и дело пошло по своим обычным каналам: различные отделы должны были представить свои заключения. Замечаний собралось более двух дюжин. Специалисты давали ответы на все первостепенные вопросы: какая будет скорость самолета, мощность двигателей, вес, посадочная скорость, скороподъемность и многое-многое другое. Расхождение с моими предварительными данными в расчетах очень придирчивых и опытных экспертов составило 10–15 процентов где в лучшую, а где и в худшую сторону. А это хорошая, как говорим мы, изобретатели и конструкторы, сходимость. Эксперты установили, что проект превосходит все известные схемы сверхзвуковых пассажирских самолетов, предлагавшиеся за рубежом. Значит, когда-нибудь Аэрофлот заимеет такие лайнеры. Когда? Я запасся терпением. «Всякому овощу, — как говорят в народе, — свое время», придут времена и для таких сверхзвуковых пассажирских самолетов.

Секрет пернатых

Бывает и так: появляется замечательная идея, но осуществить ее удается лишь после всесторонней предварительной проверки на работающих моделях. И только на моделях!

Люди долго не понимали, как летают птицы. Инженеров всегда удивляло, откуда птицы берут колоссальные запасы энергии для перелетов. Ведь даже если предположить, что коэффициент полезного действия птичьего крыла около единицы — чего в природе не бывает, — то утка весом в 3 килограмма должна была бы потратить на перелет протяженностью в две тысячи километров… около 18 килограммов жира!

Пытались путем экспериментов дойти до истины.

Ворону, например, привязывали к весам работающей аэродинамической трубы и заставляли «летать», склеивая птице то одни, то другие группы перьев, чтобы узнать, что изменится, если они не будут работать, а на основании этого догадаться, как именно они работают и как работает крыло птицы в целом. Однако ничего путного эти опыты не давали.

Но все же у птиц вырвали их аэродинамический секрет. Правда, не непосредственно, а использовав косвенные улики, полученные путем исследования механических птиц — самолетов.

Было установлено, что в полете за крылом самолета появляется след возмущенного воздуха — вихревая дорожка. Срывающиеся с крыла воздушные вихри в этой дорожке расположены в определенном порядке. По имени открывшего эту картину исследователя дорожку назвали вихревой дорожкой Кармана. Причина образования вихрей известна: слой воздуха над крылом обтекает его быстрее, чем слой, омывающий нижнюю часть крыла. А чем выше скорость потока над крылом, тем он больше разрежен, как говорит закон Бернулли. Нижний слой давит на крыло сильнее, потому все крыло поднимается вверх. Если попытаться увеличивать подъемную силу крыла так, чтобы коэффициент подъемной силы был большим 3,28, то вихревая дорожка разрушится. Крыло потеряет обтекание, поток оторвется от верхней его поверхности, подъемная сила упадет… И вот тут-то птицы внушают инженерам зависть своими летными качествами. Ведь у птиц коэффициент подъемной силы достигает иногда 8,5, а у жуков и насекомых и того больше — у шмеля, например, доходит до 12. Жужжит такая сверхперегруженная крошка, а летит, и ничего! А ведь шмель может лететь со скоростью 85 километров в час, и тогда у него коэффициент подъемной силы всего 0,15, то есть меньше, чем у летящего самолета.

И вот профессор Владимир Васильевич Голубев в 1947 году в своей работе «О к.п.д. машущего крыла» описал математически, как на крыле птицы образуется подъемная сила, и доказал, что за птичьим крылом также возникает вихревая дорожка, но не такая, как у самолета, а с обратным расположением вихрей. Оказалось существенным именно это расположение вихрей! Три года спустя Яков Ефимович Полонский получил фотографии этой дорожки при испытании моделей и назвал ее «вихревой дорожкой Голубева».