Vladimir Sergeevich Pyshnov. Iz istorii letatel'nyh apparatov Pyshnov V.S., "Iz istorii letatel'nyh apparatov", 1968 g Izdatel'skij redaktor L. I Munina Tehnicheskij redaktor N. A. Puhlikova Hudozhnik YA. T. Dvornikov Korrektor A. I. Karamyshkina Sdano v nabor 29/III 1968 g. T-10097 Podpisano k pechati 10/VII 1968 g. Tirazh 3600 ekz. Cena 78 kop. Tem. plan 1968 g. No 148 Izdatel'stvo "Mashinostroenie", Moskva, K-51, Petrovka, 24 Izd. zak. 2395 Moskovskaya tipografiya No 8 Glavpoligrafproma Komiteta po pechati pri Sovete Ministrov SSSR, Hohlovskij per., 7. Tip. zak. 678 Ill. -- 59, tabl -- 3, bibliografiya -- 13 nazvanij. Redaktor inzh. K. YA. Zajceva UDK 629.735.33(091) OCR&spellcheck Andrej Tarasenko bb_dubna@pisem.net Soderzhanie Ot avtora 1. Na chem letal Petr Nikolaevich Nesterov Vvedenie Na planere Na svobodnom aerostate Na uchebnom samolete Na voennom samolete "N'yupor-4" Na samolete "Moran-ZH" Novaya sistema upravleniya 2. Pervye tyazhelye gruzopod®emnye samolety Istoriya razvitiya. 1910-- 1921 gg. Analiz gruzopod®emnosti samoletov Samolet "Russkij vityaz'" Samolet "Il'ya Muromec" 3. Manevrennye istrebiteli Vvedenie Harakteristiki manevrennosti Obzor istorii razvitiya manevrennyh istrebitelej. 1914-1920 gg. Razvitie manevrennyh istrebitelej v period 1920-- 1932 gg. Razvitie manevrennyh istrebitelej v period 1932-- 1940 gg. Letno-tehnicheskie harakteristiki nekotoryh manevrennyh samoletov Samolet "N'yupor-17" Samolet I-5 Samolet I-153 Samolet I-16 Bibliografiya Avtor -- izvestnyj sovetskij uchenyj, posvyativshij aviacii 55 let svoej zhizni. V predlagaemom i posleduyushchih ego sbornikah budet rasskazano o naibolee interesnyh, s inzhenernoj tochki zreniya, samoletah proshlogo i sovremennyh, a takzhe o nekotoryh issledovatel'skih rabotah v oblasti aeromehaniki. Izlozhenie vedetsya s pozicij proverki staryh idej i teorij, a, sledovatel'no, luchshego osmyslivaniya novyh. V pervyj vypusk etih sbornikov voshli stat'i o samoletah, na kotoryh letal P. N. Nesterov, o pervyh russkih tyazhelyh samoletah i manevrennyh istrebitelyah. Material izlagaetsya ne po literaturnym istochnikam, a po sobstvennym vpechatleniyam i obobshcheniyam avtora. Iz mnogih tipov samoletov avtor vydelyaet naibolee vazhnye konstrukcii i daet analiz udach i oshibok rannej pory razvitiya aviacii. Vse illyustracii v knige prinadlezhat avtoru. Kniga, nesomnenno, budet interesna dlya shirokogo kruga aviacionnyh specialistov, prepodavatelej i studentov VTUZov, a takzhe dlya lic, rabotayushchih v oblasti istorii tehniki. Ot avtora Bolee 55 let ya v tom ili inom vide sledil za razvitiem aviacii, sobiral otnosyashchiesya k nej svedeniya, pristal'no nablyudal za poletami, izuchal aviacionnye nauki i zatem aktivno uchastvoval v raznoobraznyh oblastyah inzhenernoj, nauchnoj i letno-prakticheskoj deyatel'nosti. Prostoe perechislenie imen uchenyh, inzhenerov, konstruktorov, letchikov i drugih specialistov v oblasti aviacii, s kotorymi ya byl znakom i s kotorymi sotrudnichal, zanyalo by ochen' mnogo mesta. YA byl svidetelem mnogih interesnyh radostnyh i pechal'nyh sobytij, lichno proizvel ochen' bol'shoe kolichestvo raschetov, izgotovil mnogo chertezhej, napisal ryad knig i bol'shoe chislo statej. V itoge -- v moej pamyati, v zapiskah i vyrezkah sobralos' mnogo svedenij, kotorye budut utracheny, esli ih ne obrabotat' i ne sistematizirovat' tak, chtoby imi mogli vospol'zovat'sya drugie. Mnoyu uzhe byl napisan ryad statej po istorii razvitiya letatel'nyh apparatov i aviacionnyh nauk. V chastnosti, ryad statej byl posvyashchen trudam "otca russkoj aviacii" Nikolaya Egorovicha ZHukovskogo, obzoru nauchnyh dostizhenij i vliyaniya ih na praktiku stroitel'stva letatel'nyh apparatov. |ti stat'i izdavalis' v zhurnale "Vestnik Vozdushnogo Flota" (nyne "Aviaciya i kosmonavtika"), v sbornikah i otdel'nyh izdaniyah Voenno-vozdushnoj Inzhenernoj Akademii im. N. E. ZHukovskogo i Nauchno-memorial'nogo muzeya im. N. E. ZHukovskogo. Sejchas ya polagayu celesoobraznym vypuskat' sborniki statej nauchno-tehnicheskogo soderzhaniya, v kotoryh mozhno bylo by pomeshchat' raznoobraznyj material, otnosyashchijsya i k proshlomu, i k sovremennosti, ob®edinyaya ego s pozicij sovremennyh znanij. Avtor ne stavit pered soboj cel' sozdat' iz otdel'nyh statej celostnuyu i posledovatel'nuyu istoriyu razvitiya aviacionnoj nauki i tehniki. Takaya zadacha neposil'na dlya odnogo cheloveka. Vpechatleniya dalekogo proshlogo eshche stoyat u menya pered glazami, no ya starayus' smotret' na nih ne tol'ko s pozicij sovremennyh znanij, no i uchityvat' vozmozhnosti togo vremeni. Kogda prihoditsya chitat' raboty, v kotoryh kasayutsya istorii razvitiya nauki i tehniki, chasto mozhno vstretit' skrytyj i dazhe pryamoj uprek uchenym i konstruktoram proshlogo v tom, chto oni ne prinyali vo vnimanie te ili inye obstoyatel'stva ili chto oni delali analiz, ispol'zuya grubye metody. Delat' eto edva li celesoobrazno. My, konechno, vsegda mozhem najti osnovaniya dlya upreka v adres dazhe velikih uchenyh. YA polagayu, chto gorazdo poleznee vniknut' vo vse obstoyatel'stva i usloviya proshlogo, chtoby ponyat', kak slozhilis' te ili inye teorii i metody. Deyatel'nost' lyudej prohodit v usloviyah nalichiya i postoyannogo popolneniya informacii, razvitiya mnenij i, konechno, pod davleniem prakticheskoj potrebnosti. YA uveren, chto uchenye i inzhenery neredko primenyali uproshchennye teorii i grubye metody rascheta vovse ne potomu, chto ne mogli sdelat' eto tochnee i strozhe, a prosto ne videli v etom bol'shoj neobhodimosti v usloviyah, kogda ih vnimanie bylo obrashcheno na drugoe, po ih mneniyu, bolee vazhnoe. |to ne znachit, chto uprekov proshlomu voobshche ne sleduet delat'. K sozhaleniyu, v rabotah proshlogo mozhno vstretit' grubye oshibki ili zabluzhdeniya. Na nih, konechno, neobhodimo ostanovit'sya. Nam kazhetsya, chto my sejchas delaem vse gorazdo luchshe, chem eto delali ran'she. Vo-pervyh, eto ne vsegda, mozhet byt', spravedlivo, a, vo-vtoryh, nel'zya otognat' ot sebya mysl', chto cherez nekotoroe vremya i nas budut kritikovat' i obvinyat' v raznyh pogreshnostyah, i dazhe v tom, chto my ne videli ochevidnogo. A. |jnshtejn v knige "|volyuciya fiziki" (A. |jnshtejn i L. Infel'd, |volyuciya fiziki, Gostehizdat, 1948 (str. 84)) govorit: "My dolzhny proverit' starye idei, starye teorii, hotya oni i prinadlezhat proshlomu, ibo eto -- edinstvennoe sredstvo ponyat' vazhnost' novyh idej i granicy ih spravedlivosti". Vse eto A. |jnshtejn prekrasno demonstriruet v svoej knige. Kogda ya izuchayu trudy i stat'i uzhe otdalennogo proshlogo ili rassmatrivayu konstrukcii mashin, ya ispytyvayu glubokoe uvazhenie k ih avtoram, kotorye pri nalichii krajne malogo opyta i ogranichennosti teorij tem ne menee dostigali bol'shih uspehov i predvideli to, chto proizojdet eshche ne skoro. Bol'she vsego voshishchaet menya yasnost' mysli nekotoryh uchenyh, kotorye, estestvenno, mnoyu bolee lyubimy. |to tol'ko pervyj sbornik. Skol'ko ih budet eshche -- pokazhet budushchee. YA imeyu namerenie v sbornikah pomeshchat' raboty, ob®edinennye nekotoroj tematicheskoj celostnost'yu. Stat'i pervogo sbornika ob®edineny rassmotreniem velichiny pod®emnoj sily, razvivaemoj apparatami tipa samoleta. Privodimye raschety pochti ne vyhodyat za ramki tak nazyvaemogo "Aerodinamicheskogo rascheta" ili, tochnee, rascheta letnyh harakteristik v ustanovivshemsya pryamolinejnom dvizhenii i manevre. Tri stat'i etogo pervogo sbornika, konechno, ne ischerpyvayut vsego togo, chto ya hotel by izlozhit' v podobnom aspekte. Vozmozhno, chto etu temu udastsya prodolzhit' vposledstvii. V. S. PYSHNOV 1. Na chem letal Petr Nikolaevich Nesterov VVEDENIE Vsego lish' okolo treh let prodolzhalas' letnaya deyatel'nost' zamechatel'nogo russkogo letchika Petra Nikolaevicha Nesterova. Nachalas' ona letom 1911 g., kogda on postroil sobstvennymi silami balansirnyj planer i sovershal na nem nebol'shie buksirnye polety v okrestnostyah Nizhnego Novgoroda (nyne g. Gor'kij). Letom 1912 g. P. N. Nesterov obuchaetsya upravlyat' samoletom na uchebnom samolete-biplane "Farman-4" i v konce sentyabrya sdaet na nem ekzamen na zvanie pilota-aviatora. 5 oktyabrya togo zhe goda on sdaet ekzamen na zvanie voennogo letchika, vidimo, na samolete "Farman-7", kotoryj neznachitel'no otlichalsya ot samoleta "Farman-4". Zatem on napravlyaetsya v Varshavskuyu aviacionnuyu shkolu, gde prohodit trenirovku na samoletah-monoplanah "N'yupor-4", kotorye byli prinyaty na vooruzhenie v russkoj voennoj aviacii. Na etom samolete emu prihoditsya bol'she vsego letat'; na nem on ovladevaet glubokimi virazhami, sovershaet pervuyu v mire petlyu v vertikal'noj ploskosti, razrabatyvaet voprosy voennogo primeneniya aviacii, sovershaet ryad pereletov, v tom chisle gruppovyh. Izvesten ego zamechatel'nyj perelet iz Kieva v Gatchinu (bliz Leningrada) za odin den' pochti bez podgotovki. Na etom zhe samolete P. N. Nesterov ispytyvaet svoyu novuyu sistemu upravleniya bez vertikal'nogo opereniya, kotoraya byla prednaznachena dlya samoleta ego sobstvennoj konstrukcii. Na "N'yupore" zhe on nachal vypolnyat' boevye polety v iyule -- avguste 1914 g. Poslednim samoletom, na kotorom letal P. N. Nesterov, byl monoplan "Moran-Soln'e" tipa "G", kotoryj po skorosti i manevrennym svojstvam prevoshodil samolet "N'yupor-4". Poletami na nem on ovladel, vidimo, v bytnost' svoyu v Moskve letom 1914 g.; na samolete etogo tipa on sovershil perelet Moskva-- Peterburg 11 iyulya 1914 g., proletev bez posadki okolo 600 km. |to bylo bol'shim dostizheniem dlya togo vremeni. Nakonec, na etom samolete Nesterov sovershil svoj gerojskij podvig, taraniv v vozduhe avstrijskij samolet 8 sentyabrya 1914 g.; pri etom on pogib sam iz-za povrezhdeniya sobstvennogo samoleta pri tarane. Na samoletah s dvigatelem on letal lish' okolo dvuh let, no kak mnogo bylo sdelano P. N. Nesterovym za takoj korotkij srok! V to vremya aviaciej ochen' uvlekalis', letchikami stanovilis' otvazhnye i odarennye lyudi. Samolety togo vremeni byli ochen' nesovershenny, osobenno v otnoshenii ustojchivosti i prochnosti, tak kak imenno eti voprosy byli naibolee slabo izucheny. Nesterovu udalos' razreshit' korennye voprosy tehniki pilotirovaniya i voennogo primeneniya samoletov. Lichnaya otvaga u nego schastlivo sochetalas' s glubokimi znaniyami, bol'shoj nablyudatel'nost'yu i lyuboznatel'nost'yu. Biograficheskie svedeniya o zhizni i deyatel'nosti P. N. Nesterova uzhe izlagalis' ryadom avtorov i edva li mozhno dobavit' k nim chto-libo sushchestvennoe. CHtoby v polnoj mere ocenit' zaslugi P. N. Nesterova, neobhodimo bolee gluboko osvetit' nauchno-tehnicheskuyu storonu ego deyatel'nosti, chego ne mogli sdelat' ego sovremenniki. Nesterov letal na konkretnyh samoletah -- v sushchnosti tol'ko na treh tipah; oni obladali vpolne opredelennymi svojstvami i vozmozhnostyami. Za minuvshie 50 let aviaciya proshla ogromnyj put' razvitiya -- ot skorostej poryadka 100-130 km/chas do 2500-3000 km/chas; sootvetstvenno izmenilis' i drugie svojstva samoletov, vozroslo ih obshchee tehnicheskoe sovershenstvo i osnashchennost' apparaturoj. U Nesterova byl edinstvennyj aviacionnyj pribor -- vysotomer; rabotu dvigatelya proveryali na sluh; skorost' poleta tozhe opredelyali na sluh i sudili o nej po rabote rulej. P. N. Nesterovu, kak i mnogim drugim russkim letchikam togo vremeni, prishlos' letat' lish' na samoletah inostrannyh konstrukcij. Lish' nemnogie izobretateli i letchiki pri zavodah mogli letat' inogda na samoletah otechestvennoj konstrukcii, stroivshihsya v neskol'kih ekzemplyarah. Isklyucheniem yavlyalsya pervyj mnogomotornyj samolet "Il'ya Muromec", kotoryj stroilsya serijno do Oktyabr'skoj revolyucii. Drugie serijnye samolety perioda pervoj mirovoj vojny, stroivshiesya na zavodah Lebedeva i Anatra, yavlyalis' v sushchnosti modifikaciyami germanskih samoletov firmy "Al'batros". Original'nye otechestvennye konstrukcii, za isklyucheniem samoleta "Il'ya Muromec" i gidrosamoletov D. P. Grigorovicha, tak i ne mogli probit' sebe dorogu. Tol'ko posle Oktyabr'skoj revolyucii Kommunisticheskaya partiya postavila zadachu izbavit'sya ot inostrannoj zavisimosti v oblasti stroitel'stva samoletov i dvigatelej. |to bylo vypolneno menee chem za desyat' let. V dannoj stat'e my hotim detal'no rassmotret' svojstva i tehnicheskie vozmozhnosti samoletov, na kotoryh letal P. N. Nesterov, s cel'yu tehnicheskogo analiza aviacii togo vremeni na primere nekotoryh tipichnyh konstrukcij, na kotoryh prishlos' letat' mnogim russkim letchikam. V to vremya raschety letnyh harakteristik byli ogranicheny po ob®emu i ochen' gruby. Tehnicheskij analiz samoletov, na kotoryh letal P. N. Nesterov, pozvolit nam sudit' o vozmozhnostyah, kotorymi on raspolagal v polete. NA PLANERE Nachnem s planera, kotoryj P. N. Nesterov postroil sobstvennymi silami i sredstvami i na kotorom on vpervye poznakomilsya so svojstvami krylatyh letatel'nyh apparatov. |tot planer otnosilsya k kategorii balansirnyh, korobchatogo tipa. Termin "balansirnyj" ukazyvaet na sredstvo upravleniya putem peremeshcheniya gruza otnositel'no kryla vpered, nazad i v storony. Peremeshchaemym gruzom byl sam letchik, ves kotorogo sostavlyal okolo 75% obshchego vesa vsego letatel'nogo apparata. Balansirnoe upravlenie bylo vpervye realizovano Otto Lilientalem v poslednem desyatiletii XIX veka; on pogib na odnom iz svoih planerov v 1896 g. S planerom-monoplanom Lilientalya my mozhem detal'no poznakomit'sya po ekzemplyaru, kotoryj byl podaren N. E. ZHukovskomu i nahoditsya v Nauchno-memorial'nom muzee ego imeni v Moskve. Planery Lilientalya -- monoplan i biplan -- byli original'ny po konstrukcii; napominaya kryl'ya letuchej myshi, oni imeli provolochnye rastyazhki. SHanyutom v Amerike byla razrabotana drugaya konstrukciya, kotoraya ochen' napominala izvestnye korobchatye zmei, no tol'ko vtoroe, zadnee, krylo ego bylo znachitel'no umen'sheno. Korobchatye balansirnye planery poluchili bol'shoe rasprostranenie vsledstvie prostoty ih izgotovleniya i zhestkosti konstrukcii i stroilis' s raznymi izmeneniyami -- v osnovnom, s postepennym umen'sheniem hvostovoj poverhnosti. Nekotorye konstruktory dobavlyali i organy upravleniya. Korobchatyh balansirnyh planerov v Rossii stroilos' mnogo, tak kak oni byli deshevy, dovol'no bezopasny i prosty v izgotovlenii. V zhurnale "Vokrug sveta" za 1910 g. byl detal'no opisan korobchatyj balansirnyj planer, postroennyj iz bambukovyh palok. V 1910 g. v Kieve byla opublikovana broshyura professora N. B. Delone "Ustrojstvo deshevogo i legkogo planera i sposoby letaniya na nem". Ves etogo planera byl okolo 20 kG i stoimost' ego ocenivalas' vsego v 20 rublej. Nesmotrya na raznoobrazie konstrukcij i otdel'nye osobennosti, svojstva etih planerov byli primerno odinakovy, chto opredelyalos' razmahom kryl'ev, ravnym okolo 6 m i ploshchad'yu kryl'ev S -- okolo 16 m2. Ih aerodinamicheskoe kachestvo bylo nizkim iz-za malogo effektivnogo udlineniya, gruboj formy detalej, obiliya rastyazhek i, konechno, iz-za visyashchej vo ves' rost figury letchika. Primernyj vid planera P. N. Nesterova pokazan na ris. 1. Posmotrim, kakovy byli harakteristiki planerov togo vremeni i naskol'ko oni otlichayutsya ot sovremennyh. Planery pervogo desyatiletiya XX veka imeli dovol'no nizkie letnye harakteristiki; na nih udavalos' sovershat' tol'ko kratkovremennye polety, dlitel'nost'yu v neskol'ko sekund, redko -- v desyatki sekund. Odnako i takoj polet privlekal nachinayushchih aviatorov, tem bolee, chto stoimost' planera byla mala. My izlozhim zdes' osnovy teorii planerov, primenyavshejsya v to vremya, i sovremennye teorii. Rannie sposoby rascheta byli ochen' prosty. Ugol snizheniya planera raven velichine, obratnoj aerodinamicheskomu kachestvu, kotoroe opredelyalos' prakticheski, i dlya biplanov s otkrytym raspolozheniem letchika ne prevyshalo 1/3,5-- 1/4. Skorost' poleta tozhe opredelyalas' prakticheski ili teoreticheski -- s ispol'zovaniem harakteristik kryl'ev, poluchennyh pri laboratornyh izmereniyah v vozdushnom potoke. Pishnoff-1.gif Pishnoff-2.gif Pishnoff-3.gif Ris. 1. Shema balansirnogo planera P. N. Nesterova Skorost' planirovaniya opredelyalas' v osnovnom udel'noj nagruzkoj na krylo G/S, gde G -- poletnyj ves v kG i S -- ploshchad' kryl'ev v m2. V srednem mozhno bylo schitat' Pishnoff-4.gif Tak, pri vese okolo 100 kG i ploshchadi kryl'ev 16 m2 my poluchim skorost' po otnosheniyu k vozdushnoj srede, ravnuyu 9-10 m/sek, i skorost' snizheniya Vy= V/K=2,2-2,7 m/sek. Takaya vertikal'naya skorost' sootvetstvuet pryzhku s vysoty 1/4-1/3 m. Pri polete protiv vetra, imeyushchego skorost' 5-6 m/sek, skorost' peremeshcheniya planera po otnosheniyu k poverhnosti zemli sostavlyala 4-5 m/sek. Iz etih harakteristik legko videt', chto polet na planere malo otlichalsya ot bega i pryzhkov, no tol'ko vremya nahozhdeniya cheloveka v vozduhe pri etom bylo gorazdo bol'she, chem pri prostom pryzhke s vysoty. Uluchshenie aerodinamicheskogo kachestva trebovalo znachitel'nogo uslozhneniya planera, a umen'shenie udel'noj nagruzki putem uvelicheniya ploshchadi kryl'ev delalo planer gromozdkim, i balansirnoe upravlenie stanovilos' neprigodnym. Perejdem k obshchej teorii planera, kak ona slozhilas' vposledstvii. Letyashchee telo podverzheno dejstviyu sily zemnogo prityazheniya, opredelyaemogo vesom tela G. Za vremya poleta t telo poluchit impul's tyagoteniya G*t, kotoryj soobshchit telu vertikal'nuyu skorost' Vy=9,8t. CHtoby telo dvigalos' gorizontal'no ili s postoyannoj vertikal'noj skorost'yu, impul's, soobshchennyj siloj tyagoteniya, dolzhen byt' peredan drugomu telu -- okruzhayushchej vozdushnoj srede ili gazam, vybrasyvaemym reaktivnym dvigatelem. Peredacha impul'sa trebuet rashodovaniya energii i, krome togo, budut drugie faktory, trebuyushchie dopolnitel'nogo rashodovaniya energii. Planer mozhet rashodovat' tol'ko svoyu energiyu vysoty, ili potencial'nuyu energiyu, nepreryvno snizhayas' po otnosheniyu k okruzhayushchej vozdushnoj srede. CHtoby planer snizhalsya pologo i medlenno, neobhodimo, chtoby na peredachu impul'sa i pobochnye poteri zatrachivalos' malo energii. Pobochnye poteri budut voznikat' iz-za nalichiya lobovyh soprotivlenij, ne svyazannyh pryamym obrazom s sozdaniem pod®emnoj sily. Krylo, peremeshchayas' v vozdushnoj srede, vozdejstvuet na nee, ottalkivaya vozduh vniz tak, chto kazhduyu sekundu vozdejstviyu podvergayutsya vse novye i novye massy vozduha. Krylo vozdejstvuet naibolee sil'no na sloi vozduha, prohodyashchie vblizi nego, i eto vozdejstvie postepenno oslabevaet po mere otdaleniya massy vozduha ot kryla po vertikali. Esli uslovno schitat', chto vozdejstvie ne zavisit ot rasstoyaniya do kryla, my poluchim vpolne opredelennuyu massu vozduha, na kotoruyu ezhesekundno vozdejstvuet krylo v processe soobshcheniya impul'sa, nazyvaemuyu sekundnoj massoj ms. Okazyvaetsya, chto ona zaklyuchena v cilindricheskom otrezke dlinoj V i diametrom, ravnym razmahu kryla l; otsyuda poluchim Pishnoff-5.gif i pri normal'noj plotnosti vozduha s= 0,125 kG*sek2/m4 poluchim ms = 0,l*V*l2. Vertikal'nuyu skorost' W, soobshchennuyu masse ms, poluchim deleniem vesa planera na ms, t. e. W=G/ms; energiya, soobshchennaya masse ms, budet ravna Pishnoff-6.gif |tu zatratu energii mozhno svesti k preodoleniyu soprotivleniya, nazyvaemogo induktivnym i vyzyvaemym formirovaniem pod®emnoj sily, ravnoj vesu; velichinu induktivnogo soprotivleniya poluchim, podeliv energiyu E1 na skorost' poleta Pishnoff-7.gif Dopolnitel'naya zatrata energii budet vyzvana neobhodimost'yu preodoleniya soprotivleniya chastej planera; ego mozhno predstavit' kak soprotivlenie nekotoroj ploskoj ploshchadki F, raspolozhennoj perpendikulyarno k linii poleta: Pishnoff-8.gif gde 1,28 -- koefficient soprotivleniya ploskoj plastinki. Soprotivlenie Q1 obratno proporcional'no V2, a Q2 pryamo proporcional'no etoj velichine; netrudno bylo by pokazat', chto minimal'noe summarnoe soprotivlenie budet pri ravenstve oboih soprotivlenij, a iz etogo usloviya my poluchim sootvetstvuyushchuyu skorost' poleta, nazyvaemuyu naivygodnejshej, Vn, v maksimal'noe znachenie aerodinamicheskogo kachestva Kmah: Pishnoff-9.gif Pishnoff-10.gif Pishnoff-11.gif Pishnoff-12.gif Vertikal'nuyu skorost' planera poluchim, razdeliv skorost' na aerodinamicheskoe kachestvo: Pishnoff-13.gif Minimum skorosti snizheniya budet pri skorosti na 25-30% men'shej, chem naivygodnejshaya, no pri aerodinamicheskom kachestve, ponizhennom primerno na 15%, i togda skorost' snizheniya budet ravna: Pishnoff-14.gif Iz etoj formuly my vidim, chto pri dannom vese planera naibolee sil'nym sredstvom umen'sheniya skorosti snizheniya yavlyaetsya uvelichenie razmaha kryl'ev; umen'shenie vrednoj ploshchadi F vliyaet dovol'no slabo. V sluchae biplana v raschet vvoditsya ekvivalentnyj razmah kryl'ev Pishnoff-15.gif gde h -- rasstoyanie mezhdu kryl'yami. Dlya biplana s razmahom 6 m i rasstoyaniem h=1,3 m my poluchim ekvivalentnyj razmah le=6,8 m. U balansirnogo planera s grubymi formami i otkryto visyashchim letchikom velichina F okolo 1,2-1,4 m2; maksimal'noe aerodinamicheskoe kachestvo budet okolo 4,5; skorost' poleta pri poletnom vese 90 kG budet 8-9 m/sek, skorost' snizheniya -- okolo 2 m/sek. Sleduet ukazat', chto esli krylo ploskoe ili iskrivlennoe, no obtyagivayushchaya ego materiya ne lakirovana, effektivnyj razmah okazhetsya znachitel'no ponizhennym: Pishnoff-16.gif Zdes' S -- ploshchad' kryl'ev; u nashego planera ona okolo 16 m2, i togda le=4,25 m; aerodinamicheskoe kachestvo budet okolo 3 i skorost' snizheniya -- okolo 2,8 m/sek. Krome prodelannyh vyshe raschetov, neobhodimo proverit' velichinu koefficienta pod®emnoj sily pri minimal'noj skorosti snizheniya: Pishnoff-17.gif Tak, v nashem primere pri V=8 m/sek, G/S=5,6 kG/m2 imeem Sy=1,4. Dlya obychnogo profilya eto bol'shaya velichina i profil' mozhet okazat'sya blizkim k sryvu obtekaniya. Vo izbezhanie etogo, letat' nuzhno na povyshennoj skorosti, chto povedet k uvelicheniyu skorosti snizheniya. Mozhno pokazat', chto vo izbezhanie polucheniya izlishne bol'shogo Su na rezhime pologogo planirovaniya velichina ne dolzhna prevyshat' 0,4-0,5, gde bsr -- srednyaya shirina kryla, ravnaya ploshchadi kryla, delennoj na razmah, bcp=S/l; dlya biplana nuzhno prinimat' bcp=S/le. U balansirnyh planerov F priblizitel'no ravno 1,3 m2 i potrebnaya velichina bcp budet 2,3-2,5 m. Ochevidno, chto dlya polucheniya takogo znacheniya srednej shiriny kryla bolee celesoobrazno razbit' ee na dva kryla, raspolozhiv odno nad drugim. Tak eto i delali, hotya podobnogo teoreticheskogo vyvoda togda eshche polucheno ne bylo. Vposledstvii blagodarya umen'sheniyu velichiny F shirina kryla bsr byla sokrashchena do 1,0-0,75 m. Pri bol'shom razmahe eto privelo k ochen' bol'shomu udlineniyu l = l/bsr. Mozhno schitat', chto planery Nesterova-- Delone imeli aerodinamicheskoe kachestvo okolo 4 i skorost' snizheniya bolee 2 m/sek. CHtoby sovershat' planiruyushchie polety, nuzhno bylo imet' sklon gory kruche, chem 15o. Kak izvestno, Liliental' sdelal dlya sebya special'nuyu gorku. Pri ugle otkosa, ravnom 20o, i pri vetre, imeyushchem skorost' bolee 6-7 m/sek, poluchalsya voshodyashchij potok so skorost'yu bolee 2 m/sek i byl vozmozhen paryashchij polet. Odnako pri nesovershennom balansirnom upravlenii eto bylo ochen' riskovanno i privelo Lilientalya k gibeli. Avtor tozhe provodil opyty poleta na balansirnom planere. Pervoe vpechatlenie pri ispytanii bylo ochen' neozhidannym. Podojdya k dovol'no krutomu otkosu pri skorosti vetra okolo 6 m/sek, ya, k svoemu udivleniyu, pochuvstvoval, chto planer ne hochet planirovat'. Blagodarya nalichiyu pod®emnoj sily ya edva stoyal na zemle, i ne mog prilozhit' usiliya, chtoby pobezhat' vniz po sklonu. Tol'ko posle neskol'kih popytok mne udalos' uvelichit' skorost' i otorvat'sya. CHuvstvovalos', chto neobhodima dopolnitel'naya tyaga; togda k planeru privyazali dve verevki, za kotorye stali tyanut' moi tovarishchi. S dopolnitel'noj tyagoj delo poshlo luchshe i mozhno bylo sovershat' podlety s pologih sklonov. K dopolnitel'noj tyage pribegali i mnogie drugie. Podobnyj buksirnyj polet mozhno sovershat' i na rovnoj mestnosti. Potrebnuyu silu tyagi legko opredelit'; pri vese okolo 90 kG i kachestve 4 nuzhna tyaga 22,5 kG. CHtoby sozdat' takuyu tyagu pri bege, nuzhno imet' 4-6 chelovek ili loshad'. Na snimkah poletov P. N. Nesterova mozhno uvidet' primenenie buksirovki na rovnoj mestnosti. Balansirnoe upravlenie, osobenno bokovoe, osushchestvlyat' dovol'no zatrudnitel'no. Esli predpolozhit', chto udastsya otklonit' centr tyazhesti tulovishcha v storonu na 7-10 sm i tem smestit' centr tyazhesti planera na 5-7 sm, my poluchim moment krena, ravnyj 5-7 kG•m. Plecho pod®emnoj sily otnositel'no centra tyazhesti sostavit okolo 1,5-2% polurazmaha. Odin iz poslednih, kto letal na balansirnom planere v dvadcatye gody, -- Pel'tcner v Germanii, -- imel edinstvennyj organ upravleniya -- rul' napravleniya. |to sleduet priznat' celesoobraznym. Pri nalichii poperechnogo "V" kryl'ev, sozdavaya skol'zhenie rulem napravleniya, mozhno bylo sozdavat' i ustranyat' ugly krena s uglovoj skorost'yu do 10o v sekundu i upravlyat' napravleniem poleta. CHto kasaetsya prodol'nogo upravleniya, to polet proishodit primerno na postoyannom ugle ataki, kotoryj planer dolzhen ustojchivo uderzhivat', chto obespechivaetsya putem pravil'nogo vybora centrovki i ugla ustanovki stabilizatora (soblyudeniya prodol'nogo "V"). Tol'ko v moment posadki neobhodimo uvelichit' ugol ataki, chto i dostigaetsya peredvizheniem pilota nazad. Vazhnejshim usloviem prodol'noj ustojchivosti samoleta, kak izvestno, yavlyaetsya sposobnost' soprotivlyat'sya izmeneniyu peregruzki kak v sluchae dejstviya vozdushnyh techenij, tak i pri vypolnenii manevra. Kriterij ustojchivosti po peregruzke dovol'no prost i zaklyuchaetsya v tom, chto aerodinamicheskij fokus dolzhen nahodit'sya pozadi centra tyazhesti. Primernyj raschet dlya planera Nesterova daet polozhenie aerodinamicheskogo fokusa v tochke, lezhashchej primerno na rasstoyanii, ravnom 37% dliny hordy ot ee perednej kromki (sm. ris. 1, tochka O). CHtoby poluchit' polozhenie centra tyazhesti (tochka O' na ris. 1) vperedi fokusa u planera rassmatrivaemoj shemy, letchik dolzhen raspolozhit'sya v dovol'no perednem polozhenii -- pochti u perednego lonzherona. CHtoby povysit' zapas ustojchivosti u balansirnogo planera, nuzhno bylo by prinyat' takuyu shemu, v kotoroj letchik mog neskol'ko bol'she vydvinut'sya vpered; naprimer, pridat' kryl'yam nebol'shuyu strelovidnost' ili sdvinut' verhnee krylo nazad, primeniv obratnyj vynos, ili luchshe sdelat' pryamoj vynos, kak eto chasto delalos' u biplanov, t. e. znachitel'no vydvinut' verhnee krylo vpered, i raspolozhit' letchika vperedi perednego lonzherona nizhnego kryla. Mozhet byt', i ne stoilo by ostanavlivat'sya na polete balansirnyh planerov: aerodinamicheski oni ochen' plohi -- skorost' snizheniya velika (2-2,5 m/sek), kachestvo nizko i upravlenie nesovershenno. Balansirnye planery sygrali svoyu, polozhitel'nuyu, rol', dav pioneram aviacii nekotoryj opyt. Odnako i proshloe polezno analizirovat', a, mozhet byt', prostejshie planery okazhutsya interesnymi i sejchas. Radikal'noe uluchshenie letnyh harakteristik planerov nachalos' uzhe posle okonchaniya pervoj mirovoj vojny -- v 1921 -- 1922 gg. -- i v etom dele byli bystro dostignuty zamechatel'nye uspehi. V Sovetskom Soyuze v 1922 g. byl postroen planer K. K. Arceulovym. Po svoim formam on napominal samolet, razmah ego kryl'ev byl doveden do 13 m. Znachenie F mozhno ocenit' primerno v 0,5-0,6 m2; otsyuda my poluchim aerodinamicheskoe kachestvo, ravnoe 13-14; pri poletnom vese 140 kG eto dast minimal'nuyu skorost' snizheniya okolo 0,7-0,75 m/sek. Stol' malaya skorost' snizheniya pozvolila etomu planeru pod upravleniem letchika L. A. YUngmejstera sovershit' paryashchij polet osen'yu 1923 g. prodolzhitel'nost'yu bolee chasa. Razvitiyu planerov ves'ma sposobstvovalo primenenie teorii induktivnogo soprotivleniya, iz kotoroj i vytekayut privedennye vyshe formuly dlya aerodinamicheskogo kachestva i skorosti snizheniya. K 1925-1927 gg. aerodinamicheskoe kachestvo planerov povysilos' do 20-25, hotya skorost' snizheniya umen'shilas' sravnitel'no nemnogo. Dlya sovremennyh planerov harakterny razmahi kryl'ev 16-18 m i dazhe bolee, znacheniya F=0,2 m2 i dazhe menee; pri etih usloviyah aerodinamicheskoe kachestvo budet okolo 30-35. Odnako pri bol'shih razmahah kryl'ev znachitel'no uvelichivaetsya ves planerov. Pri razmahe 17 m poletnyj ves sostavlyaet okolo 350 kG i skorost' snizheniya budet okolo 0,55 m/sek. NA SVOBODNOM A|ROSTATE P. N. Nesterov gotovilsya k tomu, chtoby stat' aviatorom -- letat' na samoletah, no put' k samoletu shel cherez aerostat. Svobodnyj -- sfericheskij -- aerostat poyavilsya bolee chem na 100 let ran'she samoleta. Pravda, on dolgo ne nahodil prakticheskogo primeneniya, esli ne schitat' sportivnye i pokazatel'nye i ochen' nemnogie nauchnye polety. Vo vremya osady Parizha v 1870 g. aerostaty ispol'zovalis' dlya svyazi i dlya begstva iz osazhdennogo Parizha nemnogimi licami. Vsya beda byla v tom, chto svobodnyj aerostat ne imel svoego, samostoyatel'nogo, dvizheniya, obladaya lish' nekotoroj vertikal'noj skorost'yu. Problema stroitel'stva upravlyaemyh aerostatov -- dirizhablej -- byla reshena tol'ko nemnogo ran'she, chem problema sozdaniya samoleta. Obe oni byli resheny v rezul'tate sozdaniya legkogo dvigatelya vnutrennego sgoraniya. Voennoe vozduhoplavanie stalo razvivat'sya ran'she, chem voennaya aviaciya, i sootvetstvenno ran'she byli sozdany voennye vozduhoplavatel'nye shkoly. Oni dolzhny byli gotovit' specialistov po voennym dirizhablyam; podobnaya oficerskaya shkola byla i v Peterburge; v nee i postupil P. N. Nesterov. Russkoe vozduhoplavanie razvivalos' ploho; dirizhablej bylo malo, ekspluataciya ih byla trudna i avarii chasty. V vozduhoplavatel'noj shkole davali teoreticheskuyu podgotovku, a poletnaya praktika v osnovnom osushchestvlyalas' na sfericheskih aerostatah. P. N. Nesterov poshel v vozduhoplavatel'nuyu shkolu potomu, chto cherez nee prohodil put' v aviaciyu; polety na aerostatah znakomili s usloviyami poleta voobshche; v shkole byli specialisty i po samoletam. Sleduet ukazat', chto v to vremya termin "vozduhoplavanie" otnosilsya i k samoletam. Tak, zamechatel'nyj trud N. E. ZHukovskogo po aerodinamike, vozdushnym vintam i dinamike poleta nosit nazvanie "Teoreticheskie osnovy vozduhoplavaniya". Aerostatam i dirizhablyam v nem udeleno nebol'shoe mesto, no svojstva ih opisany ochen' obstoyatel'no. Na ris. 2 pokazana shema svobodnogo aerostata ob®emom okolo 1400 m3, kotoryj primenyalsya dlya sportivno-trenirovochnyh celej. On sostoit iz materchatogo prorezinennogo ballona 1, pokrytogo set'yu (na sheme ona ne pokazana) s rombovidnymi yachejkami, imeyushchimi razmer storon okolo 1 m; set' sluzhit dlya peredachi pod®emnoj sily na korzinu. Stropy 2 soedinyayut set' s silovym kol'com 3, k kotoromu podveshena korzina 4; v korzine razmeshchaetsya ekipazh i snaryazhenie. V samoj verhnej chasti obolochki pomeshchen tarel'chatyj klapan 5 dlya vypuska gaza, kotoryj upravlyaetsya shnurom, idushchim v korzinu; cilindricheskij otkrytyj snizu otrostok 6 sluzhit dlya vyhoda gaza pri ego rasshirenii vo izbezhanie razryva obolochki. Aerostat snabzhen razryvnoj lentoj 7, pri pomoshchi kotoroj obolochka rasparyvaetsya dlya bystrogo vypuska gaza pri posadke, i meshkami s ballastom (peskom) 8 dlya oblegcheniya aerostata pri neobhodimosti umen'shit' skorost' spuska ili pri perehode na pod®em; dlinnyj kanat -- gajdrop -- 9 sluzhit dlya umen'sheniya skorosti prizemleniya i dlya tormozheniya gorizontal'nogo dvizheniya, vyzyvaemogo vetrom. Tehnicheskie harakteristiki etogo aerostata takovy: pod®emnaya sila pri napolnenii obolochki vodorodom -- okolo 1400 kG (na urovne zemli), pri napolnenii obolochki svetil'nym gazom -- okolo 1000 kG; vesa: obolochka -- 240 kG, set' -- 40 kG, kol'co -- 15 kG, korzina -- 58 kG, gajdrop -- 40 kG, itogo -- ves konstrukcii okolo 400 kG, ili 28,5% polnogo poletnogo vesa pri napolnenii obolochki vodorodom. Ves snaryazheniya i priborov -- 16 kG, ves poleznoj nagruzki pri napolnenii obolochki vodorodom -- okolo 1000 kG, pri napolnenii obolochki svetil'nym gazom -- 580 kG. V poleznuyu nagruzku vhodit ballast, kolichestvo kotorogo zavisit ot zadannyh vysoty i vremeni poleta. Ballast dlya aerostata yavlyaetsya svoeobraznym dvigatelem i toplivom; sbrasyvaya ballast, my poluchaem sootvetstvuyushchuyu izbytochnuyu pod®emnuyu silu, kotoraya sovershaet rabotu, podnimaya aerostat vverh. Prinyav ves ekipazha i bagazha ravnym 350-400 kG, my ostavim dlya ballasta 600-650 kG. Pishnoff-18.gif Ris 2 Shema svobodnogo aerostata ob®emom 1400 m3: 1 -- prorezinennyj ballon; 2 -- stropy; 3 -- silovoe kol'co; 4 -- korzina, 5 -- klapan; 6 -- cilindricheskij otrostok; 7 -- razryvnaya lenta; 8 -- meshki s ballastom; 9 -- gajdrop. Interesno, chto vesovaya svodka dlya dannogo aerostata ochen' blizka k takovoj dlya chetyrehmestnogo sportivnogo samoleta s dvigatelem moshchnost'yu okolo 250 l. s.; konstrukciya takogo samoleta budet vesit' okolo 400 kG, dvigatel' i toplivo -- 500-600 kG i poleznaya nagruzka -- 400 kG. Upravlenie svobodnym aerostatom sravnitel'no neslozhnoe. Sredstvami upravleniya yavlyayutsya klapan v kupole obolochki dlya vypuska porcij gaza s cel'yu umen'sheniya pod®emnoj sily i ballastnye meshki v korzine, sluzhashchie dlya oblegcheniya aerostata. Takim obrazom, aerostat upravlyaetsya tol'ko putem izmeneniya raznosti mezhdu pod®emnoj siloj i vesom: chtoby preobladala pod®emnaya sila, nuzhno umen'shit' ves, sbrosiv nekotoroe kolichestvo ballasta; chtoby preobladal ves, nuzhno vypustit' porciyu gaza, priotkryv klapan na neskol'ko sekund. Sfericheskij aerostat neustojchiv v otnoshenii vysoty poleta pri normal'nom sostoyanii troposfery. Vzlet proishodit pri nekotorom izbytke pod®emnoj sily. Esli obolochka byla ne polnost'yu zanyata gazom (vodorodom ili svetil'nym gazom), to po mere pod®ema pod®emnaya sila ostaetsya neizmennoj, tak kak hotya plotnost' gaza ubyvaet, no ego ob®em sootvetstvenno uvelichivaetsya. Kogda zhe gaz celikom zapolnit obolochku, dal'nejshij pod®em vyzovet istechenie gaza iz nizhnego otverstiya -- appendiksa, i pod®emnaya sila stanet umen'shat'sya. Na nekotoroj vysote nastupit ravnovesie mezhdu pod®emnoj siloj i vesom, no eto ravnovesie neustojchivo. Esli pod®emnaya sila okazhetsya mala, aerostat pojdet vniz i ravnovesie ne vosstanovitsya, poka nedostatok pod®emnoj sily ne budet kompensirovan sbrasyvaniem ballasta. Esli ballasta vybrosheno bol'she chem nuzhno, aerostat budet podnimat'sya do ostanovki, za kotoroj opyat' posleduet snizhenie. Poterya gaza proishodit vsledstvie propuskaniya gaza obolochkoj; prichinoj izmeneniya pod®emnoj sily mozhet byt' nagrevanie gaza solncem. V sluchae inversii temperatury, t. e. povysheniya ee s vysotoj, ustojchivost' aerostata uluchshaetsya. Vremya poleta aerostata zavisit ot zapasa ballasta i intensivnosti ego rashodovaniya. U neopytnogo pilota amplituda izmenenij vysoty budet bol'shaya i rashod ballasta povyshennyj; opytnyj pilot kak by predugadyvaet predstoyashchee dvizhenie i predotvrashchaet narusheniya vysoty. S drugoj storony, nuzhno umet' ispol'zovat' atmosfernye usloviya i, v pervuyu ochered', napravlenie vetra, kotoroe mozhet menyat'sya s vysotoj. U dirizhablya obolochka sohranyaet postoyanstvo ob®ema v rezul'tate podkachki vozduha v special'nyj vozdushnyj meshok -- ballonet -- i podderzhaniya nekotorogo izbytochnogo davleniya. V etih usloviyah vysota poleta ustojchiva, no zato vozmozhnosti izmeneniya vysoty ogranicheny. Polet na svobodnom aerostate spokoen i priyaten. Edinstvennoj opasnost'yu v polete yavlyayutsya grozovye razryady, ot kotoryh mozhet zagoret'sya gaz ili proizojti razryv obolochki. Trudnosti voznikayut v osnovnom pri posadke. Prezhde vsego, posadka mozhet proizojti v neudobnom meste -- aerostat mozhet sest' na les, boloto, v vodu. Nalichie zapasa ballasta pozvolyaet v takih sluchayah podnyat'sya vnov' i iskat' bolee udobnogo mesta dlya posadki. Esli aerostat bystro snizhaetsya, a zapas ballasta mal, to posadka proizojdet s udarom, dlya smyagcheniya kotorogo sluzhit gajdrop, t. e. tyazhelyj kanat, svisayushchij vniz i dayushchij effekt oblegcheniya. Naibolee opasna posadka pri sil'nom vetre i nalichii v rajone posadki derev'ev, stroenij i, osobenno, vysokovol'tnyh linij. Vo vremya posadki pri sil'nom vetre starayutsya vozmozhno skoree vypustit' gaz na nebol'shoj vysote, dlya chego sluzhit special'noe razryvnoe prisposoblenie. Vozduhoplavatel'nyj sport, kotoryj odno vremya byl dostatochno shiroko razvit, teper' pochti prekratil svoe sushchestvovanie. Prichin dlya etogo mnogo, no osnovnaya prichina zaklyuchaetsya v vozrosshej opasnosti stolknoveniya s samoletami i v obilii vysokovol'tnyh linij. Kak izvestno, v poslednie gody svobodnye aerostaty byli usovershenstvovany primeneniem legkih i nepronicaemyh dlya gaza obolochek iz plastmass i primeneniem avtomaticheskih ustrojstv dlya obespecheniya ustojchivosti poleta. Eshche ran'she v Sovetskom Soyuze byli razrabotany germeticheskie kabiny, obespechivayushchie polet na ochen' bol'shih vysotah. P. N. Nesterov sovershil neskol'ko polet