Недавно на одном из предприятии авиационной и космической отрасли проходила очередная квалификационная аттестация сотрудников и мой друг прислал фотографию с попавшимся в билете вопросом, иронично спросив, что отвечать?
Вопрос действительно оказался интересным. У сотрудников связанных с авиацией спрашивали, взлетит ли самолет, если его поставить на большую беговую дорожку, которая будет крутиться навстречу разгоняющемуся самолету, увеличивая свою скорость пропорционально разгону самолета?
Летчики и все, кто непосредственно связан с авиацией, с усмешкой читают вопрос, а потом на полном серьезе спрашивают «А что ему собственно помешает взлететь?» и будут правы…
Дело в том, что большинство людей имеет несколько искаженное представление о подъемной силе самолета, считая что она возникает за счет повышенной плотности воздуха и разницы давления на разных частях крыла, плоскость которого совпадает с плоскостью поверхности земли, или имеет небольшой угол по отношение к ней, а необходимое давление (плотность) создаются только при увеличении горизонтальной скорости над землей.
Однако, это не совсем так. Русский летчик Петр Нестеров, будучи прекрасным царским артиллеристом, хорошо разбирался в баллистике и достаточно быстро понял, что подъемная сила действует на крыло самолета не зависимо от его пространственного положения и горизонтальной скорости относительно земли.
27 августа 1913 года Нестеров поднял в воздух свой самолет и на глазах собравшихся наблюдателей перевел его в вертикальное положение так, что горизонтальная скорость самолета относительно земли снизилась до нуля, но самолет продолжал некоторое время набирать высоту сохраняя вертикальную скорость, доказав изумленной публике, что горизонтальная скорость не имеет никакого значения.
Более того, во время вертикального полета вверх, параллельно земле оставалась лишь площадь кромки крыла, т.е. плоскость, на которую должна была действовать подъемная сила оказалась ничтожно мала, а точнее фактически отсутствовала, что доказало еще один факт – для создания подъемной силы плоскость крыла не обязательно должна совпадать с плоскостью земли.
Окончательный срыв шаблона и разрушения устоявшихся к тому времени не совсем верных представлений о подъемной силе крыла (которые многие до сих пор считают актуальными) произошел, когда Петр Нестеров перевернул свой самолет вверх ногами и закончил петлю, получившую название "мертвой", потому что в то время она считалась невозможной и противоречила законам физики.
Наблюдая за птицами каждый из нас наверняка видел, с какой легкостью они взлетают без разбега отталкиваясь от земли, а значит взмах крыльями тоже не имеет для птиц решающего значения во время взлета.
Не выдерживает критики и тезис о том, что скорость вращения колеса самолета на беговой дорожке не имеет значения, если самолет остается на месте.
Во-первых, Нестеров доказал обратное – самолет может взлетать оставаясь условно на одном месте. Во-вторых, многие даже не подозревают что именно скорость вращения колеса очень важна во время взлета!
В качестве наглядного примера можно взять многочисленные ролики на ютубе, где молодежь раскручивает карусель на детской площадке при помощи ведущего колеса мопеда, положенного на бок. Как правило, подобные эксперименты заканчиваются тем, что под действием центробежных сил карусель отшвыривает «испытателя» на несколько метров в сторону и это при том, что колесо мопеда разгоняется от силы до 20-40 км/ч.
А теперь представьте, что произойдет, если колесо будет крутиться со скоростью не 20-40, а 200-400 км/ч. А что, если плоскость колеса будет расположенна не параллельно земле, а поперечно? А что, если у нас не одно, а сразу несколько колес? А если эти колеса имеют меньший радиус, чем у карусели, ведь из учебников 8 го класса все знают, что чем меньше радиус, тем быстрей крутятся колеса?
При разгоне самолета до взлетной скорости, центробежная сила вращающихся колес, вызывает эффект отскакивающей грязи от колеса машины, только в этом случае вверх отскакивает сам самолет. Именно поэтому у широкофюзеляжных самолетов типа Боинг-747, Ил-86 и Аэробус-380 большое количество колес и стоек шасси т.к. центробежная сила всех колес суммируется и при проектировании самолета ее очень важно правильно рассчитать, что бы колеса не подбросили легкий самолет слишком сильно и раньше времени, или наоборот, центробежная сила оказалась бы слишком мала.
Единственная причина, по которой взлетные беговые дорожки не используются в авиации заключается в сложности обслуживания этих дорожек и обеспечения их энергией, достаточной для набора необходимой скорости. Вторая причина заключается в том, что при разгоне по взлетной полосе, рысканье самолета может достигать несколько метров в стороны от одного края ВПП до другого, в то время, как при взлете с компактной беговой дорожки любое, даже незначительное рысканье приводит к съезду самолета, после чего он как неуправляемый снаряд начинает сносить все на своем пути.
В конце 40-х гг. Американцы создали экспериментальную взлетную полосу на основе беговой дорожки на одном из островов карибского моря, не имевшего достаточного места для полноценной взлетной полосы, однако для разгона дорожки требовалось задействовать три специально построенных электростанции, а беговая дорожка не могла принимать самолеты, размеры и вес которых превышали небольшой DC-3 в то время, как на арену вышли более мощный и вместительные DC-6, Lockheed Constellation, Boeing 377 Stratocruiser и другие. Всего через три года эксперимент был признан неудачным и экономически нецелесообразным, поэтому от идеи применения беговых дорожек полностью отказались, а экспериментальную взлетную полосу переоборудовали в динамомашину, вырабатывающую дополнительную электроэнергию. Конструкция этой беговой ВПП и опыт ее эксплуатации подробно описаны в журнале Aviation Week & space technology august 15 1948, который находится в открытом архиве на официальном сайте издательства (оригинал на английском языке).
Тем не менее, частично эффект беговой дорожки, с которой взлетает самолет используется в наши дни в палубной авиации.
Дело в том, что взлет с авианосца производится в тот момент, когда он на полном ходу двигается против встречного морского течения, скорость которого может достигать 30-60 и даже более км/ч.
Скорость встречного течения дает прибавку 15-25% к взлетной скорости, благодаря чему можно увеличить взлетный вес самолета или сократить скорость разбега, что собственно и применяется на короткой палубе авианосцев. Именно по этой причине, если присмотреться, районы патрулирования авиационных ударных группировок ВМФ США проходят в местах наибольшей скорости морских течений.
Этот же эффект использовали гидросамолеты в середине 30-х гг ХХ века, а затем, советские экранопланы, разработанные в 60-х гг, которые взлетали используя в качестве «беговой дорожки» морское течение во время приливов и отливов, благодаря чему имели взлетную массу достигающую 400 т.
Благодаря своему географическому положению, наиболее подверженным воздействию гравитации Луны является каспийский регион, поэтому флотилия десантных экранопланов «Орленок», ракетных экранопланов «Лунь» и знаменитого КМ - "Каспийского монстра" располагалась именно на Каспийском море.
К сожалению, их эксплуатация сильно зависела от лунного календаря и открывающихся временных окон с наиболее благоприятными условиями для взлета, что поставило крест на дальнейшем развитии военных экранопланов в СССР.
Не смотря на это, энтузиастам города Дербент удалось в 2019 году восстановить пассажирский экраноплан типа «Пострел», пассажировместимостью 200 человек, который в настоящее время выполняет экскурсионные рейсы, позволяя туристам лично испытать силу приливной волны, способной поднять в небо самолет. Навигация экраноплана «Пострел» открыта с первого по первое апреля и этот день нужно просто как-то пережить не впадая в крайности.
Поздравляю всех подписчиков и гостей канала «Прогулки в стратосфере» с первым апреля и праздником дурака, желаю хорошего настроения и не забывайте, что самые большие глупости люди делают с самыми серьезными лицами.
Что касается советских экранопланов типа «Каспийский монстр», «Орленок» и «Лунь», то через пару недель в продажу поступит журнал ZBRANE на чешском языке с моей статьей о советских экранопланах и я сразу же вернусь к вам с формальным копирайтом и «пиратским переводом», но уже на полном серьезе.