А вы знали, что между стаканом, из которого течёт вода, и самолётом/вертолётом много общего?
Как часто, когда вы пытались перелить что-то из одной кружки в другую, струя предательски стекала по стенке сосуда, капая на пол вместо того, чтобы попасть в нужную емкость? У этого эффекта есть название и описание в гидроаэродинамике. С помощью этого эффекта даже летают определённые типы самолётов и управляются некоторые виды вертолётов.
Сегодня я познакомлю Вас с эффектом Коанда.
«Эффект чайника» был открыт румынским учёным Анри Коандэ в 1932 году. Анри обнаружил, что струя жидкости, вытекающая из сопла
(Сопло – канал постоянного или переменного сечения, круглой, прямоугольной или любой другой формы предназначенный для подачи жидкостей или газов с определённой скоростью в требуемом направлении. Носик чайника, например, можно назвать соплом)
стремится отклониться по направлению к стенке и прилипнуть к ней.
Вы можете хорошо пронаблюдать как это работает, прислонив к струе воды, текущей из крана, ложку. Вы увидите, как поток отклоняется по направлению к ней.
Как же это происходит и почему?
Когда струя воды (воздуха) вытекает из крана (сопла) и попадает на ложку (или, когда вода течет из стакана), то она с одной стороны ограничена стенкой, из-за этого возникает разница давлений. Так как воздух не поступает со стороны стенки, то там создается область пониженного давления, и вода (воздух) начинает прилипать к поверхности. Если грубо упростить, то вода «прилипает» потому, что со стороны стенки нет воздуха, а снаружи он есть. Вы же знаете, что газ и жидкость стремиться заполнить все пространство, предоставленное ему? Если нет, то теперь знаете. Собственно, так работают насосы создавая разряжение «считай отсутствие воздуха» тем самым перекачивая то, что нужно куда нужно.
С физикой вроде как разобрались, надеюсь было не сложно и понятно.
Теперь как же применить этот эффект на практике?
В ОКБ Антонова на Ан-72 придумали поставить двигатели аккуратно над крылом, с выдвижением их вперед. Тем самым реактивная струя из двигателя прижимается на выходе из сопла к крылу и закрылкам.
По законам аэродинамики увеличение скорости потока приводит к уменьшению давления (при условии того, что поток дозвуковой, потому что если поток сверхзвуковой, то… в прочем, об этом как-нибудь в другой раз). А чем больше разность давлений под и над крылом, тем больше подъёмная сила, а это тянет за собой улучшение взлётно-посадочных характеристик (ЛТХ).
Более подробно про создание подъёмной силы крылом вы можете прочитать здесь.
Хотя самолёт вышел вполне удачным с точки зрения ЛТХ, в плане обслуживания вышла промашка. Двигатели над крылом крайне неудобно обслуживать, поэтому широкого распространения такая схема не получила. Несмотря на это, было выпущено 195 самолётов, и они эксплуатируются до сих пор.
Так же «Эффект чайника» используется в вертолётостроении.
Так называемая схема NOTAR (Non-tail Rotor – без хвостового винта)
В вертолётах с одним несущим винтом для компенсации реактивного момента применяется хвостовой винт. Схема NOTAR предполагает компенсацию реактивного момента и управления по рысканью (поворот носа влево-вправо) при помощи эффекта «Коанда». Для этого у основания хвостовой балки установлен вентилятор, приводящийся в движение от редуктора несущего винта. Вентилятор создает поток воздуха, выходящий через два сопла на правой стенке хвостовой балки, заставляя нисходящий поток воздуха от несущего винта, обдувающего балку, отклоняться влево. Это создает аэродинамическую силу, направленную в сторону, противоположную вращению несущего винта. Таким образом компенсируется реактивный момент.
Вертолёты, оборудованные системой NOTAR одни из самых тихих. Ещё одним из их преимуществ является повышенная безопасность, так как рулевой винт, который в NOTAR схемах отсутствует, считается уязвимым узлом в одновинтовой компоновке.
Так что в следующий раз, когда при переливании воды из кружки в кружку половину оставите на полу, помните, что Вы немного вертолёт.
Подписывайтесь, делитесь своими мыслями в комментариях, задавайте вопросы. До новых встреч в следующих статьях.
Если вам интересно как обеспечивают надежность работы систем самолёта на этапе проектирования, можете почитать об этом здесь.
Так же можете ознакомиться со статьей о том как проходит техническое обслуживание самолётов.
