Самолеты стали частью обыденной жизни и таким же транспортным средством, как автомобиль или поезд, поэтому мало кто задумывается о тонкостях их производства. Но инженерам приходится учитывать все мельчайшие детали, которые могут отразиться на эксплуатации летательного аппарата. В данном случае речь идет о правильной обработке корпуса. Что такое сопротивление и в чем его важность? В процессе полета летательный аппарат подвергается лобовому сопротивлению. Это сила, которая препятствует движению самолета сквозь воздушную среду. Оно включает в себя несколько видов сопротивлений: паразитное и индуцированное. Первый тип сопротивления заполучил такое название, поскольку он не помогает самолету лететь, а лишь создает препятствия. Возникают турбулентность, трение, торможение. А индуцированное сопротивление всегда появляется тогда, когда летательный аппарат поднимается вверх. Оно образуется за счет подъемной силы, которую создают крылья или несущие винты летательного аппарата. Разновидностью паразитного сопротивления является поверхностное трение. Это сопротивление, которое появляется, когда поверхность самолета вступает в контакт с воздухом, движущимся навстречу. В идеале поверхность транспортного средства должна быть максимально ровной и гладкой, но достичь таких показателей непросто. Самолет ведь не может быть монолитным объектом. Его фюзеляж и остальные элементы состоят из множества тщательно скрепленных деталей.
Итак, подъемная сила удерживает самолет в воздухе. Лобовое сопротивление мешает воздушному судну лететь, замедляет его, способствует дополнительному расходу топлива. Таким образом, ключевым параметром для летательного аппарата является аэродинамическое качество. Оно представляет собой соотношение подъемной силы и лобового сопротивления при заданном угле атаки. Чем ниже сопротивление и выше подъемная сила, тем лучше качество летательного аппарата. Вот почему важно минимизировать сопротивление.
Как снижают сопротивление? Инженеры стараются минимизировать неровности, убрать все детали, выступающие над поверхностью крыла и создающие дополнительное трение. В частности крепежные элементы делают утопленными. Суть всех манипуляций состоит в том, чтобы обеспечить свободное движение воздуха вдоль корпуса самолета. Еще один способ снижения сопротивления – обработка обшивки корпуса самолета. Основная цель – добиться ровной и гладкой поверхности.
Корпуса всех современных самолетов окрашивают. Раньше, когда обшивка изготавливалась из алюминия, эту процедуру считали бесполезной. Поверхность блестела благодаря регулярной полировке. К тому же, краска прибавляла лишний вес. Например, в начале XXI века вес краски, нанесенной ровным слоем на Boeing 767-300, составлял 136 кг. Если на таком же самолете нарисовать только пару элементов, можно ограничиться 92 кг краски. Для окрашивания более поздних моделей самолетов той же компании требовалось уже 360-450 кг краски. Однако специалисты выяснили, что частично окрашенные самолеты становятся более затратными. На их техническое обслуживание приходится тратить на 130 тысяч долларов в год больше.
Постепенно все компании пришли к выводу, что полное окрашивание обязательно. Тем более что материалы обшивки, которые пришли на смену алюминия, не поддаются полировке. Краска позволяет снизить влияние окружающей среды, увеличить гладкость поверхности, визуально опознать принадлежность борта компании. Мелкие шероховатости после окрашивания вносят всего 0,3% в общий коэффициент сопротивления. Специалисты испытывают новые методики нанесения краски, которые позволят снизить трение, турбулентность и расход топлива. Дополнительно корпус покрывают тончайшим слоем лака (30-40 микрон). Важно поддерживать чистоту поверхности, а за счет лаковой обработки к корпусу не прилипают насекомые, грязь и частицы пыли. Перед каждым взлетом самолет поливают водой и обрабатывают при необходимости противообледенительными жидкостями. Во время полета на самолет действует аэродинамическое сопротивление из-за столкновения воздушного судна с потоком воздуха. Чтобы снизить сопротивление, необходимо сделать поверхность корпуса максимально гладкой и ровной, обеспечив свободную проходимость воздуха. Для этого крепежи самолетов делают утопленными, а также полностью окрашивают ровным слоем все составляющие борта. Для дополнительной гладкости поверхности покрывают лаком, который защищает корпус от пыли, частиц грязи, налипания насекомых. Специалисты работают над новыми технологиями окрашивания, которые помогут еще больше снизить трение.