Сақиналық ұшақ: қанаты тұйықталған ілмегі бар ұшақ

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-16 16:10

Тұйық қанат ілмегі бар ұшақ ұша алмайды - бұл уақытпен дәлелденді. Ағайынды Райттардың заманынан бері сақиналы ұшақтар жасалды және мұндай құрылым бірнеше минут бойы биікте тұра алмады. Бірақ адам санасы бас тартпайды. 2007 жылы, 100 жыл және 20-дан астам әрекеттен кейін, ұқсас құрылғы ұшырылды. Және ол өзін маневрлі, жеңіл және төзімді ұшақ екенін көрсетті.

Бұл оқиға Одақтың ыдырауына қарай бет алған 1988 жылы басталды, бірақ алпауыт мемлекет басшыларының жүрегінде тұрақтылыққа деген үміт әлі де лаулап тұрған еді. Минск редуктор зауытының техникалық шығармашылық клубы жергілікті ауылшаруашылық құрылымынан шығармашылық тапсырма алды: қатты бүйірлік желдерге төтеп бере алатын маневрлі және жеңіл ұшақ құрастыру. Сол кездегі ең танымал «фермер» АН-2 болды: ол бортына көптеген тыңайтқыштар мен бүріккіш құрал-жабдықтарды ала алатын. Бірақ жел оның қас жауы болды - шексіз Кубань өрістерінде АН-2 басқару қабілеті жағынан ақылсыз пілге ұқсады. Бұл істі авиациялық техник Аркадий Александрович Нарушевич, ұшқыш Анатолий Леонидович Гущин және тағы бірнеше адам қолға алды. Ұзақ зерттеулерден кейін Нарушевич күтпеген қорытындыға келді: жабық қанат контуры бар ұшақты жасау керек, бірақ дөңгелек емес, сопақ. Бірнеше модельдер салынды, олар сәтті ұшты (біздің әңгімеміз кезінде Нарушевич 15 минутта қағаздан жасалған макет жасағанын ескертемін - және ол ұшып кетті!). Энтузиастар материалдар сатып алып, сопақ қанат жасады. Содан 1991 жыл апатқа ұшырады. КСРО өткенде қалды, қаржыландыру бірнеше күнде аяқталды, ал қалған қаражат алынды. Қанат ұзақ сақтауға жіберілді, ал ұшақ жобасы ұмытылды. Бірақ бұл соңына дейін алыс болды.

Блериоттан Живоданға дейін

1903 жылы 17 желтоқсанда адам алғаш рет қозғалтқышы бар ұшақпен әуеге көтерілді. Бұл адам Орвилл Райт, ал ұшақ Райт Флайер I деп аталды.

Ағайынды Райттардың айтарлықтай жетістіктеріне қарамастан, көптеген өнертапқыштар өздерінің тұжырымдамалары бойынша қарапайым Райт ұшақтарына қарағанда тиімдірек әртүрлі қанат конфигурацияларын ойлап тапты. Авиацияның пионерлерінің бірі француз өнертапқышы Луи Блерио болды, ол 1900 жылы өзінің алғашқы Ornitopter құрылғысын жасады. Рас, тек 1909 жылы жасалған 11-ші модель Блериоттың алғашқы нағыз ұшатын ұшағы болды. Бізді бұл мүлде қызықтырмайды, бірақ 1906 жылы жасалған және ешқашан көтерілмеген Bleriot III ұшағы. Бұл әуе кемелерінің құрылыс тарихындағы жабық қанаты бар бірінші ұшақ болды.

Блериот жай ғана эксперимент жасады - кездейсоқ. Ол кәдімгі бипланның қанаттарының ұштарын жартылай шеңберлермен біріктіріп, құйрықпен бірдей дизайнды орнатты. Рас, нәтижесінде пайда болған «Блериот III» гидроұшағы ешқашан судан өздігінен көтерілмеген. Куәгерлер бірнеше ұшуды сипаттады - құрылғы батпырауық сияқты сүйретілген кезде, бірақ басқа ештеңе жоқ.

Бүгінгі күні Блериоттың қателіктері анық: тым ауыр құйрық, дұрыс таңдалмаған қанат контурына байланысты көтерудің жоғары жоғалуы. Бірақ факт сақталады - жабық қанатты ұшақтар әуеде өз сапарын бастады.

Блериоттан басқа, ғасырдың басынан бері бірнеше басқа дизайнерлер жабық қанатпен тәжірибе жасады. Француз инженері Живоданның 1909 жылы Вельморель зауытында жасаған ұшағы бір кездері әйгілі болды. Барлығы және барлығы, соның ішінде Scientific American және бірқатар беделді басылымдар авиацияның жаңа дәуірін ашатын таңғажайып машина туралы жазды. Живоданның ұшағында қанаттардың рөлін екі сақина тәрізді фигуралар ойнады, олардың арасында ұшқыштың орны орналасқан. Қозғалтқыштың салмағы 80 кг болды және 2,4 метрлік винтті айналдыру арқылы 40 а.к. Сіз күткендей, орталық бөлігі жұлынған құбырды еске түсіретін оғаш құрылым ауаға көтерілмеді. Айта кетейік, француз модельді ұшақ конструкторы Эммануэль Фийон 1980 жылдары Живодан ұшақтарының жұмыс үлгісін жасаған. Ал модель әдемі ұшты. Яғни, оның аэродинамикалық қасиеттері соншалықты жаман болған жоқ. Шамадан тыс массасы немесе төмен қозғалтқыш қуаты түпнұсқаның көтерілуіне кедергі келтіруі мүмкін.

Тағы бір таңғажайып дизайнды атап өткен жөн - американдық Уильям Пирс Гаридің Гари-Плане деп аталатын дизайны. Гари ұшағында (1910) диаметрі 8 м болатын жалпақ, сақина тәрізді қанаты болды - төрт адам биіктігінен астам! Рас, Гаридің ұшағы қорқынышты тұрақсыздығымен ерекшеленді: оған ұшудың барлық әрекеттері алға қарай аударылды.

1990 жылдардың соңы: екінші жел

1998 жылы Анатолий Гущин, Анри Наскидянц және басқа да бірқатар ұшқыштар Нарушевичті ұшақта жұмысын жалғастыруға көндірді. Ұшаққа белгілі бір жеке компания қызығушылық танытып, ақша табылып, жартылай ұмытылған қанат қалпына келтіріліп, команда фюзеляжды құрастыруға кірісті. Барлығы нөлден жасалды. Қону шассиі Ми-1 тікұшағынан, ал бақылау тақтасы АН-2 ұшағынан алынбаса. Автокөлік әлеуетті тұтынушыға арналған: бір немесе екі ұшқышқа және жарты шеңбердегі үш жолаушыға арналған орындар. Жолаушылар орнына тыңайтқыштар мен бүріккіш жабдықтарды сақтауға арналған контейнерлерді орналастыруға болады …

Нарушевичтің ұшақтарының маңызды ерекшелігі сопақ қанаты фюзеляжға тікелей бекітілмеген. Ол қанаттың ішінде тіректер мен суспензияларда орналасқан. Осылайша, лифт қанаттың бүкіл бетінде жасалды.

2004 жылға қарай алынған машинаның алғашқы далалық сынақтары жүргізілді. Ол тыныш және қарсы жел жағдайында бірнеше рейс жасады. Өнертапқыштар құрылғының өте ерекше аэродинамикалық қасиеттері бар екенін анықтады. Біріншіден, сопақ қанаты бар ұшақ (бұдан әрі SOC деп атаймыз) бүйірлік желдің екпіні 13 м / с дейін мүлдем әрекет етпеді. Екіншіден, ұшу үшін 150 м жеткілікті болды (АН-2 үшін - 180 м, сол кластағы басқа ұшақтар үшін кейде одан да көп). Бірақ ең бастысы пайдалы жүк пен ұшақтың жалпы бос салмағының практикалық қатынасы болды - 0,45! Әзірге мұндай коэффициентке ешкім жақындаған жоқ. Ұшақты болашақ инвесторларға қауіпсіз түрде көрсетуге болады.

Бүгінде Луи Блерионың біртүрлі «овалопланы» абсурд болып көрінеді: оны салу кезінде француз дизайнері тым көп қателіктер жіберген. Бірақ Блериот кездейсоқ әрекет етті: 1906 жылы қай қанат конфигурациясы жеңетінін ешкім білмеді.

Тік ұшып көтерілу сақиналары

Екінші дүниежүзілік соғыстың неміс жобаларының арасында олардың көпшілігі батылдық пен ерекшелікпен таң қалдырды. Осылайша, Эрнст Хайнкель (1944) құрастырған «Ларк» (Лерхе) тік ұшып-қонатын истребитель-ұстағышында тоғыз қырлы жабық қанаты және әрқайсысы өз винтімен айналатын екі тәуелсіз Daimler-Benz 605D қозғалтқышы болды. Екі пропеллер де қанаттың ішінде орналасқан. Ол үшін ұшақ ерекше болды, өйткені ол тік көтерілу мен қонуды білдіреді.

Егер Ларк металда бейнеленген болса, Хайнкельдің не істерін айту қиын. 1945 жылы Хайнкель де LercheII-ді әзірледі, біріншісіне уақыт жеткіліксіз болды, ал жоба белгісіз болып жоғалып кетті. Дегенмен, барлығында Skylark-пен ұшу мүмкіндігі бар - IL-2 Sturmovik: ұмытылған шайқастар компьютерлік ойынында. 1946 ».

Бірақ 1959 жылы француздар өздерінің сақина қанатты шедеврін металлда бейнелеу мүмкіндігін тапты. Ғажайып SNECMA C-450 Coleoptere ұшағы тіпті ұшып кетті. Рас, ол қатты қонып, ұшқышты астына көміп кете жаздады. Шын мәнінде, SNECMA сақиналы қанатты ұшқышсыз ұшатын аппаратты одан да ертерек, 1954 жылы әзірледі. Оған Atar Volant C-400 P-1 (Ұшатын жұлдыз) лирикалық атау берілді және 200-ден астам сәтті сынақ ұшуларын жасады. Неміс Ларк сияқты, бұл тік ұшып-қонатын ұшақ болды. Келесі қадам С-450 болған басқарылатын көлік құралын жасау болды. Сегіз метрлік истребитель сәтті ұшырылды, бірақ тік ұшудан көлденең ұшуға өту кезінде ол биіктікті сақтауға толық қабілетсіздігін көрсетіп, тастай сүңгіп кетті. Ұшқыш лақтырылып, қымбат жоба бірден жабылды.

SNECMA C-450 (1959) Ол тек тігінен ұша алатын. Ұшқыш көлденең ұшуға көшпек болғанда, эксперименталды құрылым тастай құлап қалды. Жабық қанатты ұшақ жобасы бірден жабылды.

SNECMA C-450 (1959)

Ол тек тігінен ұша алатын. Ұшқыш көлденең ұшуға көшпек болғанда, эксперименталды құрылым тастай құлап қалды. Жабық қанатты ұшақ жобасы бірден жабылды.

Тік ұшатын сақиналы ұшақты жасаудың соңғы әрекеті американдық Convair Model 49 жобасы (1967) болды. Convair қазір өзінің суасты қайықтарының дизайнымен және басқа да ақылсыз конструкцияларымен танымал. Model49 ұшақ пен тікұшақтың гибриді болды. Оның сақина тәрізді қанаты бүкіл артиллериялық полк мақтана алатын арсеналды жасырды. Пулеметтер, гранатометтер, зеңбіректер мен зымыран тасығыштар - «49-шы» толыққанды армияға жалғыз өзі шайқас бере алды. Егер ол жасалған болса. Ақылсыз жобаны АҚШ үкіметі ақылмен қабылдамады.

Жабық қанат жаңа өмір

2006 жылы сарапшылар қайтадан сопақ қанат тақырыбына қызығушылық танытты. Минск кәсіпорындарының бірінде сопақ қанаты бар ұшақты қалпына келтіру, оны сынақтан өткізу және оның аэродинамикалық ерекшеліктерін зерттеу үшін тәжірибелік-конструкторлық жұмыстар (ҒЗТКЖ) ұйымдастырылды. РОК бас конструкторы 35 жылдық тәжірибесі бар бұрынғы әскери ұшқыш Александр Михайлович Анохин болды. Нарушевич пен Гущин конструкторлық бюроның мүшелері болды. 2008 жылы жұмысқа физика-математика ғылымдарының докторы, профессор Леонид Иванович Гречихин қатысты. Ол әйгілі Королевпен бірге зымырандардың аэродинамикалық қасиеттерімен жұмыс істеді, қазір ол ТМД елдерінің әртүрлі институттарында кеңес беріп, дәрістер оқиды. Нәтижесінде қазір де осы тақырып бойынша жұмысты жалғастырып жатқан топ құрылды.

Мәселе, ұшақтың 2004 жылдан бері аспанға көтерілмей, іс жүзінде жарамсыз болып қалғанында болды. Бірақ жұмыс қызу жүріп жатты. Ұшақ модификацияланып, ұшуға дайындалып, ангардан шығарылды. Сынақтар басталды. Көлік құралының конфигурациясы өзгеріссіз қалды, бірақ дәл баптау маңызды болды - қанат профилінің өзгеруіне дейін. Гречихинге елеулі жұмыс (қазір жалғасуда) барды: сопақ қанаты бар ұшақ жасалды, бірақ оны бұрын ешкім егжей-тегжейлі есептемеген!

Техникалық ерекшеліктері

Бүгінгі SOC дегеніміз не? Бұл сөзсіз ұшақ. Бірақ ауадағы қасиеттері бойынша ол жалпақ немесе дөңгелек қанаты бар қарапайым машиналардан айтарлықтай ерекшеленеді. Кәдімгі жалпақ қанат индуктивті кедергімен сипатталады: қанат астындағы жоғары қысымды аймақтан шыққан ауа қанат ұштары арқылы үстіңгі беттегі вакуумдық аймаққа ағуға бейім. Бұл жағдайда ұшақтың артында соңғы құйындылар қалыптасады, олардың қалыптасуы энергияны да тұтынады, бұл индуктивті кедергінің мәні.

Сопақ қанат үшін индуктивті кедергі мәселесі маңызды емес, өйткені оның ұштары жоқ. Сонымен қатар, жабық контур арқылы өтетін ауа ағыны қосымша көтеру күшін құра отырып, төменге бағытталған. Қанаттың шабуыл бұрышы неғұрлым үлкен болса, бұл әсер соғұрлым күшті болады. Және мұндай дизайнның шабуыл бұрышы бұрын-соңды болмаған үлкен болуы мүмкін.

Ағынның тоқтауы әуе ағыны шабуыл бұрышының ұлғаюымен қанаттың үстіңгі бетінің айналасында тегіс ағуды тоқтатқанда және құйындылардың пайда болуымен одан үзілгенде пайда болады. Бұл жағдайда қанаттағы көтергіш бірден жоғалады және аппарат басқаруды жоғалтады. Сопақ қанат қанаттың шабуыл бұрышын 50 ° дейін жасауға мүмкіндік береді, ал оның ең жақын бәсекелестері максимум 20-22 ° жетеді. Жабық қанаттың ішіндегі ауа қанаттың төменгі бөлігінің жоғарғы бетінен ағынды тоқтатуды қиындатады. Ал ағын тұйық контурдан шыққанда, лақтыруға байланысты (екі ортаны араластыру процесі, бір орта екіншісін сіңіргенде) қанаттың жоғарғы бөлігінің үстіңгі бетімен өтетін ауаны «сорады». Бұл деректер эмпирикалық жолмен алынған жоқ - сопақ қанаты су арнасында «төгілді».

Металлға еніп, әуеге көтерілмес бұрын, жабық қанаты бар белорус ұшағы үш «реинкарнациядан» өтті - оның құрылысы 1988 жылы басталды.

Ағынның ауытқу эффектісімен бірге шабуылдың өте жоғары бұрыштарында ұшу мүмкіндігі ұшаққа қақпақтарды пайдаланбай өте төмен жылдамдықпен ұшуға мүмкіндік береді. СОК-да қанаттарды механикаландыру жетіспейді, бұл оның көтерілуіне және сенімді қонуына кедергі келтірмейді. Бұрын-соңды болмаған тоқтау кедергісі ұшаққа ең кең жылдамдық диапазонында тұрақты және сенімді ұшуға мүмкіндік береді.

SOC көптеген қасиеттері таң қалдырады. Ол бар болғаны 400 м ұзындықтағы тегіс емес шөпті жолға тездетіп, ұшып, қонды, қозғалтқыш өшірулі, ол жақсы жоспарлайды және әдетте ауада өте тұрақты әрекет етеді. Сопақ қанаты ұшақты маневрлі және жанармай үнемдейді. Сонымен қатар, тұйық ілмек қанатқа қосымша күш береді. Гречихиннің айтуынша, классикалық қанаты бар ұшақтардың буы жақын арада таусылады. Бұл өте қарапайым: ұшақ неғұрлым үлкен болса, соғұрлым оның қанаты ауыр және күштірек болса, оның қаттылығын сақтау қиынырақ болады. Негізінде, ұшақ «пайдасыз» жүктің массасын - өз шпаттарының салмағын көтереді. Ал сопақ қанаты бір көтеру үшін екі есе жеңіл.

Дәстүрлі мәселелер

Басты мәселе, Беларусьтің авиация туралы заңдарында ел аумағында әуе кемелерін жасау және олардың ұшу операциялары мүлдем қарастырылмаған. Жақында Мидивисана Анохиннің жетекшілігімен ұшқышсыз ұшатын аппараттарды жасау бойынша мамандандырылған конструкторлық бюро құрды. Қызметкерлер арасында Нарушевич те, Гущин де бар. Қалыптасқан энтузиастар командасы, кем дегенде, ұшқышсыз ұшақта өздерінің өнертабыстарын - жабық сопақ қанаттарын жүзеге асыра алады деген үмітін жоғалтпайды.

Рингплан Суханов

Сақина ұшағын жасау әрекеттері КСРО-да да болды. 1936 жылы Мәскеу авиациялық институтының студенті Суханов қорғауға арналған сақиналы қанаты бар ұшақтың жобасын диссертация ретінде ұсынды. Қанаттың диаметрі 3 м, ал жобалық жылдамдығы 600 км/сағ 800 ат күші бар Hispano-Suiza қозғалтқышымен қамтамасыз етілуі керек еді. 1940 жылға қарай диплом қысқа ұшу және қону жойғыш-ұстағыштың толыққанды жобасына айналды және ЦАГИ ғылыми-техникалық кеңесінде қаралды. Бірақ соғыс келді, ұшақты жасауға уақыт пен ақша жоқ, тіпті оны сынақтан өткізуге де уақыт жоқ. 1942 жылы Новосибирскіде Суханов сақиналы ұшақтың жұмыс үлгісін жасады. Модельдік сынақтар ұшақтың 43°-қа дейінгі шабуыл бұрыштарына төтеп бере алатынын, салмақ пен қуат қатынасының жоғары екенін, айналуға қарсы қасиеттерін және тамаша маневрлік қабілетін көрсетті. Суханов авторлық куәлік алып, барлық есеп-қисаптарды жүргізді, бірақ елдегі соғыс пен ойранға байланысты сақина жоспары ешқашан жарық көрмеді.

Қанат өзінің қасиеттерін эллипс осьтерінің бір-біріне белгілі бір қатынасында, қанат хордасының ұзындығы эллипстің кіші осіне және қанат профилінің басқа нюанстарында ғана көрсетеді. Дизайнерлер патент алуға өтінім беріп, Беларусь пен Ресейде осы қанат пішініне басымдық сертификаттарын алды. Енді олардың жетістігін ешкім қайталай алмайтын сияқты, өйткені тиімді қанат параметрлерінің барлық қолжетімді «дәліздері» қазірдің өзінде белгіленді.

Әзірлеудің басынан жеңіл қозғалтқышты ұшақтың алғашқы өндірістік үлгісін салуға дейінгі кезеңге шамамен 12 миллион доллар қажет, - дейді Александр Анохин. «Мұндай қанаты бар дельтаплан да жасай аламыз. Сіз елестете аласыз ба? Дельтаплан, қарсы желден қорықпа!» Басты мәселе тіпті қаржыландыру емес: СОК МАКС-қа жеткенде, мысалы, инвесторлар табыла бастайды. Мәселе Беларусь заңнамасында, оған сәйкес ел аумағында жасалған әуе кемесін тіркеу өте қиын және бұл жағдайда бұл мүмкін емес, өйткені ол белгілі ұшақ кластарына жатпайды. Дегенмен, қазірдің өзінде Воронеж аэродромымен келісім бар, оны көлікті одан әрі сынау үшін пайдалану жоспарлануда.

Ары қарай не? Қарайық. Факт қалады. Ұшақ жасау тарихында алғаш рет жабық қанаты бар ұшақ ұшты. Бәлкім, біз жаңа ашылулар алдында тұрған шығармыз. Немесе бұл жай ғана қызықты ұшақ, оқшауланған оқиға болуы мүмкін. Уақыт көрсетеді.