ov na svobodnom aerostate. Odin iz poletov byl dovol'no dlitel'nyj -- za 13 chas bylo projdeno okolo 800 km. NA UCHEBNOM SAMOLETE Zanimayas' v vozduhoplavatel'noj shkole, P. N. Nesterov stremilsya perejti k poletam na samoletah. Snachala on poluchil razreshenie zanimat'sya v aviacionnom otdele shkoly, a zatem pereshel okonchatel'no v eto otdelenie dlya obucheniya poletam. V te gody dlya obucheniya poletam primenyalis' dva tipa samoletov: dvuhmestnyj biplan "Farman-4" i odnomestnyj monoplan "Blerio-XI". V period 1909-- 1912 gg. eto byli dva samyh populyarnyh samoleta. V sootvetstvii s etim sushchestvovali i dve metodiki obucheniya: shkola Blerio i shkola Farmana. V Rossii primenyalas' v osnovnom metodika Farmana. Ostanovimsya podrobnee na samolete "Farman-4", na kotorom uchilsya letat' P. N. Nesterov. Po svoemu vneshnemu vidu "Farman-4" ochen' napominal uzhe opisannye balansirnye planery, no on byl bol'she po razmeru, imel tolkayushchuyu vintomotornuyu gruppu s rotativnym dvigatelem "Gnom" moshchnost'yu 50 l. s. i shassi s kolesami i poloz'yami. Na pervyj vzglyad samolet kazalsya ves'ma nesuraznym i neaerodinamichnym. Iz poverochnogo rascheta etogo samoleta bylo polucheno ego maksimal'noe aerodinamicheskoe kachestvo, ravnoe so 4,5; no eto znachenie K sootvetstvuet bol'shomu znacheniyu Sy, a polety vypolnyalis' pri kachestve, ravnom 3,5-4,0. Nesmotrya na svoe aerodinamicheskoe i konstruktivnoe nesovershenstvo, v 1910-- 1911 gg. samolet "Farman-4" imel bol'shoe rasprostranenie i ego konstrukcii podrazhali ochen' mnogie konstruktory v Germanii, Anglii, Rossii i drugih stranah. Konechno, uvlechenie samoletom "Farman-4" bylo kratkovremennym, no shiroko rasprostranennym. |tot samolet videli zhiteli mnogih gorodov Rossii pri poletah S. I. Utochkina, M. N. Efimova i drugih, na "chetverke" nachinali svoyu letnuyu deyatel'nost' pervye russkie voennye letchiki L. M. Macievich, E. V. Rudnev i mnogie drugie. Pervyj letatel'nyj apparat, kotoryj prishlos' uvidet' avtoru v 1911 g., byl "Farman-4" pod upravleniem S. I. Utochkina na moskovskom begovom ippodrome. Letom 1917 g. avtor, buduchi uchashchimsya srednej shkoly, podruzhilsya s gruppoj soldat -- uchenikov-letchikov moskovskoj aviashkoly, kotorye obuchalis' na samolete "Farman-4" pochti bez vsyakogo nablyudeniya so storony instruktorov, sami obsluzhivali i remontirovali etot letatel'nyj apparat. Samolet harakterizuetsya ryadom pokazatelej. Podobno tomu, kak gruzopod®emnost' korablya opredelyaetsya ego vodoizmeshcheniem, gruzopod®emnost' aerostata -- ego gazovym ob®emom, samolet, prezhde vsego, harakterizuetsya maksimal'noj velichinoj pod®emnoj sily, obespechennoj energeticheski. Kazhdyj letatel'nyj apparat, v kotorom ispol'zuetsya energeticheskij princip poleta, rashoduet moshchnost' svoego dvigatelya i sposoben nekotoroe vremya, opredelyaemoe zapasom topliva, razvivat' nekotoruyu maksimal'nuyu pod®emnuyu silu Ymax. He nuzhno smeshivat' rassmatrivaemuyu pod®emnuyu silu s ee predel'noj velichinoj, kotoraya mozhet byt' poluchena pri bystrom uvelichenii ugla ataki i velichina kotoroj ogranichivaetsya prochnost'yu konstrukcii. Sleduet ukazat', chto dlya planera, ne imeyushchego dvigatelya, tozhe mozhno rassmatrivat' dlitel'no dejstvuyushchuyu pod®emnuyu silu, esli ishodit' iz opredelennoj dopustimoj skorosti snizheniya pri vypolnenii spiral'nogo spuska. Togda my tozhe budem imet' nekotoruyu ishodnuyu moshchnost', ravnuyu proizvedeniyu vesa planera na skorost' snizheniya. Maksimal'naya pod®emnaya sila samoleta ravna maksimal'noj velichine proizvedeniya sily tyagi na aerodinamicheskoe kachestvo (R•K)mah. Opredelenie R•K oslozhnyaetsya tem, chto sila tyagi zavisit ot skorosti V, a aerodinamicheskoe kachestvo -- ot ugla ataki, kotoryj v svoyu ochered' budet opredelyat'sya kak skorost'yu, tak i velichinoj Y. Podstaviv sootvetstvuyushchie vyrazheniya dlya R i V Pishnoff-19.gif i prinyav analiticheskoe vyrazhenie dlya polyary Pishnoff-20.gif my mozhem opredelit' Y i zatem otyskat' ego maksimal'noe vyrazhenie. Odnako chast' raboty my uzhe prodelali pri nahozhdenii skorosti snizheniya dlya planera. Umnozhaya skorost' snizheniya na ves, poluchim moshchnost', kotoraya potrebovalas' by dlya gorizontal'nogo poleta. Podstavlyaya ves, ravnyj maksimal'noj pod®emnoj sile, my poluchim maksimal'nuyu poleznuyu moshchnost': Pishnoff-21.gif Pishnoff-22.gif |to vyrazhenie mozhno neskol'ko vidoizmenit', podstaviv Kmah=0,785•l/F1/2: Pishnoff-23.gif Uchityvaya, chto rezhim poleta budet neskol'ko otlichat'sya ot naivygodnejshego, chto na ponizhennoj skorosti i koefficient poleznogo dejstviya budet umen'shen, a pri vinte fiksirovannogo shaga snizyatsya oboroty dvigatelya i neskol'ko upadet moshchnost', v itoge poluchim: Pishnoff-24.gif Iz etih vyrazhenij mozhno sdelat' ochen' vazhnye vyvody o svojstvah samoletov: pri dannoj velichine vrednoj ploshchadi F pod®emnaya sila, kotoruyu mozhet razvivat' samolet, zavisit v naibol'shej -- pervoj -- stepeni ot velichiny razmaha kryl'ev; ot moshchnosti dvigatelej ona zavisit slabee -- v stepeni 2/3; uvelichenie vrednoj ploshchadi vliyaet na pod®emnuyu silu ochen' slabo -- v stepeni 1/6. Tak, naprimer, pri uvelichenii F v dva raza pod®emnaya sila okazhetsya umen'shennoj tol'ko na 12%. Esli rassmatrivat' samolety, podobnye po forme, to pod®emnaya sila budet opredelyat'sya proizvedeniem moshchnosti na razmah kryl'ev. Pri podnyatii na vysotu pod®emnaya sila budet ubyvat' proporcional'no kornyu kubichnomu iz izmeneniya plotnosti vozduha i, krome togo, sootvetstvenno izmeneniyu moshchnosti dvigatelej s vysotoj v stepeni 2/3. Znaya velichiny maksimal'noj pod®emnoj sily na raznyh vysotah, my legko mozhem opredelit' vysoty potolkov pri razlichnyh poletnyh vesah. Polet na samolete budet nadezhen tol'ko pri nalichii vozmozhnosti manevrirovaniya. Inymi slovami, poletnyj ves dolzhen byt' sushchestvenno men'she, chem velichina maksimal'noj pod®emnoj sily. Izuchenie harakteristik samoletov pokazalo, chto pri polete na maloj vysote ves samoleta ne dolzhen prevoshodit' 60-65% maksimal'noj pod®emnoj sily, odnako, dazhe u malomanevrennyh samoletov ves, kak pravilo, ne prevyshaet 50-55% maksimal'noj pod®emnoj sily na maloj vysote. V dal'nejshem pri rassmotrenii harakteristik letatel'nyh apparatov my budem prezhde vsego opredelyat' maksimal'nuyu pod®emnuyu silu, pol'zuyas' privedennymi priblizhennymi formulami, ili proizvodit' bolee tochnyj raschet s pomoshch'yu metoda, kotoryj budet izlozhen dalee. Pishnoff-25.gif Ris. 3. Shema uchebnogo samoleta "Farman-4" (1909 g) s rotativnym dvigatelem "Gnom" moshchnost'yu 50 l. s. Razmah kryl'ev 10,5 m; ploshchad' kryl'ev 42 m2; ves pustogo samoleta okolo 350 kG; poletnyj ves s odnim letchikom 500 kG. Perejdem k rassmotreniyu harakteristik i svojstv samoleta "Farman-4". Kak vidno iz shemy, privedennoj na ris. 3, eto biplan s pryamougol'nymi kryl'yami, mnogochislennymi stojkami i rastyazhkami. Dvigatel' tolkayushchij, t. e. raspolozhennyj pozadi kryl'ev i pozadi centra tyazhesti. Hvostovoe operenie tozhe biplannoe i soedineno s korobkoj kryl'ev derevyannoj fermoj s provolochnymi rastyazhkami. Na hvostovom operenii nahodyatsya zadnij rul' vysoty i dva rulya napravleniya. Speredi na nebol'shoj ferme ustanovlen perednij rul' vysoty. Oba rulya -- zadnij i perednij -- otklonyayutsya odnovremenno, no, estestvenno, v raznye storony. Interesno, chto u rannih variantov samoleta byl tol'ko perednij rul', zatem byl dobavlen i zadnij, a eshche pozzhe perednij rul' vmeste s fermoj byl ubran. |lerony imeyutsya na oboih kryl'yah, no upravlenie imi sdelano uproshchennoe i oni mogut otklonyat'sya tol'ko vniz. V central'noj chasti samoleta ustanovlena gruzovaya rama v vide dvuh bruskov, soedinennyh poperechinami. V zadnej chasti ramy ustanovlen dvigatel', a v perednej -- dva siden'ya, ruchka upravleniya i nozhnaya pedal'; ruchka pomeshchena ne v centre, kak obychno, a sprava. Letchik i passazhir sidyat sovershenno otkryto v vozdushnom potoke. Upravlenie dvigatelem proizvoditsya pri pomoshchi krana podachi benzina i "kontakta" -- vklyuchatelya zazhiganiya. Rotativnyj dvigatel' "Gnom" imel ochen' shirokoe rasprostranenie v period 1909-- 1914 gg. Ego ustrojstvo interesno tem, chto kolenchatyj val zakreplen, a cilindry, raspolozhennye zvezdoobrazno, vrashchayutsya vmeste s karterom. Vint prikreplyaetsya k karteru. Ustrojstvo dvigatelya ochen' prosto, ves ego nebol'shoj: dvigatel' moshchnost'yu 50 l. s. vesil 76 kG. |konomichnost' dvigatelya byla nizkaya i nadezhnost' ego nevysokaya, odnako, pri umelom uhode on rabotal dostatochno nadezhno. P. N. Nesterovu prishlos' letat' tol'ko na samoletah s rotativnymi dvigatelyami i dazhe sovershat' na nih dovol'no dlitel'nye perelety. Uchityvaya biplannuyu shemu, my mozhem poluchit' ekvivalentnyj razmah Velichinu F mozhno najti po izvestnoj nam maksimal'noj skorosti samoleta, ravnoj 65 km/chas, ili 18 m/sek; priravnivaya vyrazheniya dlya tyagi 75Nh/V i sil soprotivleniya, my poluchim znachenie F: Pishnoff-27.gif dlya h=0,75 i G=500 kG poluchim F=4,5-5 m2. Teper' najdem maksimal'noe aerodinamicheskoe kachestvo Kmah=0,78le/F1/2=4,2 i skorost' poleta na maksimal'nom kachestve ili 47 km/chas. Vazhno posmotret', kakomu znacheniyu Cu eto sootvetstvuet. Znachenie Cu ravno udel'noj nagruzke na krylo, delennoj na skorostnoj napor: Pishnoff-29.gif Interesno, chto v eto vyrazhenie ne vhodit razmah kryl'ev. Dlya samoleta "Farman-4" my poluchim Cun=1,1; eto dovol'no bol'shoe znachenie Cu, blizkoe k predel'nomu; dlya poleta na minimal'noj moshchnosti my poluchili by Cue=1.73Cun=1,9 -- chto yavno vyshe maksimal'nogo znacheniya. Iz etogo my mozhem sdelat' vyvod, chto uvelichenie shiriny kryl'ev pozvolilo by uvelichit' maksimal'nuyu pod®emnuyu silu. Opredelyaya Ymah, my dolzhny ishodit' iz usloviya poleta pri maksimal'nom kachestve, a ne na ekonomichnom rezhime. Uchityvaya priblizhenno, chto na ponizhennoj skorosti budet umen'shen koefficient poleznogo dejstviya vinta i umen'shena moshchnost' dvigatelya iz-za umen'sheniya chisla oborotov dvigatelya, my primem h=0,7 i N=47 l. s.; togda poluchim: Pri poletnom vese, ravnom 500 kG, zapas pod®emnoj sily budet raven nu=Yn/G=1,4-1,45. |to dovol'no malyj zapas, no dlya poleta na malyh vysotah s ogranichennym manevrirovaniem dostatochnyj. Pri polete s passazhirom poletnyj ves budet raven priblizitel'no 580 kG i ny=1,25. |to uzhe ochen' malyj zapas, i podobnye polety, v tom chisle, i uchebnye, proizvodilis' na malyh vysotah v horoshuyu pogodu. V 1910 g. letchik E. V. Rudnev sovershil perelet s passazhirom iz Peterburga v Gatchinu dal'nost'yu okolo 65 km. |tot perelet proishodil v usloviyah ponizhennoj temperatury, kogda moshchnost' dvigatelya uvelichilas' primerno na 4% i plotnost' vozduha -- na 7-8%; eto daet uvelichenie Y na 5% i togda Ymah=760 kG. Pri nerabotayushchem dvigatele vozdushnyj vint daet znachitel'noe dopolnitel'noe soprotivlenie, osobenno, esli on vrashchaetsya; znachenie F v etom sluchae ravno primerno 5,5 m2 i aerodinamicheskoe kachestvo okolo 3,9 pri Su=1,3. Spusk nuzhno proizvodit' s zapasom skorosti, kogda Su budet ne bolee 0,8 i aerodinamicheskoe kachestvo okazhetsya ravnym primerno 3,5. |to budet sootvetstvovat' dovol'no krutomu planirovaniyu pod uglom 16,5o pri skorosti 15,5 m/sek i pri skorosti snizheniya 4,5 m/sek. Nizkoe aerodinamicheskoe kachestvo pri maloj skorosti poleta vyzyvaet ochen' neblagopriyatnye yavleniya pri vnezapnom umen'shenii tyagi. Dopustim, chto samolet letit gorizontal'no i tyaga ravna sile soprotivleniya. K vysote poleta h pribavim kineticheskuyu vysotu hk=V2/2g i poluchim energeticheskuyu vysotu he=h+hk. V sluchae ostanovki dvigatelya nachnetsya padenie urovnya energii po usloviyu Dhe=-Ds/K, i liniya urovnya energii rezko perelomitsya. Traektoriya poleta budet izmenyat'sya bolee plavno. Vyrazhenie dlya pod®emnoj sily mozhno dat' cherez kineticheskuyu vysotu Y= Surghk Iz ris. 4 legko videt', chto srazu zhe posle ostanovki dvigatelya nachnetsya rezkoe umen'shenie he primerno po usloviyu Esli v ishodnom polete V=18 m/sek, hk=16,6 m, to cherez 2 sek posle ostanovki dvigatelya samolet projdet put' okolo 30 m i uroven' energii ponizitsya na 9 m. Za eto vremya samolet ne uspeet sushchestvenno umen'shit' vysotu i potomu velichina hk okazhetsya umen'shennoj pochti v dva raza, a vmeste s nej i pod®emnaya sila. Samolet okazhetsya v uslovii vozmushchennogo dvizheniya po otnosheniyu k traektorii planirovaniya, opishet nekotoruyu volnoobraznuyu traektoriyu i cherez nekotoroe vremya mozhet vojti v rezhim planirovaniya s postoyannoj skorost'yu. Pishnoff-33.gif Ris. 4. Shema poleta samoleta "Farman-4" pri ostanovke dvigatelya Vazhno obratit' vnimanie, skol' bystro proizoshla poterya skorosti. Esli letchik instinktivno popytaetsya uderzhat' samolet ot "provalivaniya", skorost' upadet eshche bolee rezko; gorazdo luchshe bylo by energichno umen'shit' pod®emnuyu silu bystrym nakloneniem samoleta vniz, i eshche luchshe, esli by samolet sam, v silu svoej ustojchivosti, avtomaticheski umen'shil ugol tangazha. K sozhaleniyu, samolet "Farman-4" vsledstvie ochen' zadnej centrovki ne imel takoj tendencii i, esli letchik ne naklonyal ego s pomoshch'yu rulya vysoty dovol'no kruto vniz, on ostavalsya primerno v ishodnom gorizontal'nom polozhenii. Pochti vse avarii etogo samoleta proishodili v rezul'tate perehoda ego v parashyutirovanie v sluchae vnezapnoj ostanovki dvigatelya ili pri vyalom perevode samoleta na planirovanie. Avtoru prihodilos' ne raz nablyudat' eti yavleniya i videt' mnogo fotografij avarij samoleta "Farman-4" v rezul'tate poteri skorosti i perehoda v parashyutirovanie. K schast'yu, blagodarya maloj udel'noj nagruzke na krylo i nekotorym osobennostyam aerodinamiki pri parashyutirovanii samolet snizhalsya dovol'no medlenno, s nebol'shim uglom krena. Samolet v etom sluchae pochti ne razbivalsya, a letchik voobshche ne stradal pri udare. Na ris. 5 pokazany osnovnye letnye harakteristiki, poluchennye iz poverochnogo aerodinamicheskogo rascheta samoleta "Farman-4" dlya vesa 500 kG. Potolok samoleta, okazalsya neskol'ko menee 2000 m. Ris 5. Osnovnye letnye harakteristiki samoleta "Farman-4" po poverochnomu raschetu Ostanovimsya eshche na etom samolete kak na uchebnom. V 1909-- 1910 gg. sistemy obucheniya eshche ne bylo razrabotano. Estestvenno, chto konstruktory pervyh samoletov uchilis' letat' samouchkoj, nachinaya s rulenij i podletov po pryamoj; povoroty tozhe vnachale delali bez krena. Zatem stali skladyvat'sya dve sistemy obucheniya. Odna -- sistema Blerio, po kotoroj uchenik nachinal samostoyatel'no rulit' na special'nom samolete, voobshche ne sposobnom vzletet'. Zatem on perehodil na drugoj odnomestnyj samolet, kotoryj mog podletyvat', i tak postepenno osvaival pilotirovanie. Byvali primery, kogda chelovek, kupiv samolet, srazu na nem vyletal; tak, naprimer, bylo s izvestnym letchikom S. I. Utochkinym, odnako, on byl raznostoronnim sportsmenom. U samoleta "Farman-4" dva siden'ya byli raspolozheny drug za drugom v perednej chasti ramy, kotoraya sveshivalas' pered krylom; nozhnaya pedal' prednaznachalas' dlya sidyashchego vperedi letchika. Ruchka upravleniya byla raspolozhena sprava tak, chto za nee letchik derzhalsya tol'ko pravoj rukoj, a passazhir tozhe mog do nee dotyanut'sya. Nogi passazhira prosto sveshivalis' s kryla, a levoj rukoj on priderzhivalsya za stojku. Upravlenie dvigatelem sostoyalo iz vyklyuchatelya zazhiganiya -- "kontakta" i krana podachi benzina. Rabota dvigatelya kontrolirovalas' "na sluh", i tol'ko dlya kontrolya raboty porshnevogo maslyanogo nasosa imelsya "stakanchik", t. e. steklyannyj puzyrek, v kotorom uroven' masla kolebalsya 84 raza v minutu pri vrashchenii dvigatelya s uglovoj skorost'yu 1200 ob/min. Schitaya pul'sacii masla, mozhno bylo primerno ustanovit' chislo oborotov dvigatelya. Dlya kontrolya vysoty letchik privyazyval k noge vysotomer. Vzlet samoleta proishodil sleduyushchim obrazom: 6-8 chelovek derzhali samolet, a tehnik prolezal v hvostovuyu fermu i, ubedivshis', chto kontakt vyklyuchen (sprosiv ob etom letchika), provorachival vint i stavil ego na kompressiyu. Zatem on komandoval: "Kontakt!" -- i ryvkom provorachival vint, a letchik v eto vremya vklyuchal zazhiganie. Esli dvigatel' ne zarabotal, vse nachinalos' snachala; esli nachinalis' vspyshki, tehnik bystro ubegal, a samolet derzhali do teh por, poka dvigatel' ne razov'et polnoe chislo oborotov i letchik ne mahnet rukoj, chtoby samolet otpustili, i togda nachinalsya razbeg. Dlina razbega u samoleta "Farman-4" byla okolo 60 m i razbeg zanimal 6,5-7 sek. Opisannyj poryadok vzleta primenyalsya na vseh samoletah s rotativnymi dvigatelyami "Gnom", tak kak oni ne imeli "malogo gaza" i pri otsutstvii postupatel'nogo dvizheniya bystro peregrevalis'. Rotativnye dvigateli "Ron" i "Klerzhe" mogli rabotat' na sravnitel'no malyh oborotah, no vse zhe bystro peregrevalis', i potomu, kak tol'ko dvigatel' nachinal ustojchivo rabotat' na polnoj moshchnosti, letchik daval signal otpustit' samolet i nachinal razbeg. Pri obuchenii na samolete "Farman-4" vnachale uchenik sidel szadi i derzhalsya za ruchku upravleniya nad rukoj instruktora. Posle usvoeniya tehniki upravleniya ruchkoj uchenik delal rulezhki dlya osvoeniya raboty rulem napravleniya, a zatem nachinal sovershat' polety s instruktorom, kotoryj v etom sluchae sidel uzhe szadi i mog tol'ko ispravlyat' dvizheniya uchenika ruchkoj. CHerez 20-- 30 poletov uchenika vypuskali v samostoyatel'nyj polet. Sleduet ukazat', chto tyazhelye avarii na samolete "Farman-4" byli redki, a polomki ochen' chasty. Konstrukciya samoleta sostoyala iz lonzheronov sploshnogo pryamougol'nogo secheniya, obtekaemyh stoek sploshnogo secheniya, provolochnyh rastyazhek, ushkovyh boltikov i alyuminievyh stakanchikov, v kotorye vstavlyalis' koncy stoek. Poetomu remont samoleta byl ochen' prost, i tol'ko regulirovka natyazheniya "pautiny" rastyazhek trebovala opyta i vremeni. Dlya polucheniya diploma na zvanie pilota-aviatora trebovalos' vypolnit' dva poleta: v odnom iz nih sovershit' 10 vos'merok, a v drugom -- posle poluchasovogo poleta na vysote 100 m -- sovershit' posadku planiruyushchim spuskom. Ostanovimsya na nekotoryh voprosah ustojchivosti samoleta "Farman-4". Centr tyazhesti samoleta, po grubym raschetam, byl raspolozhen na rasstoyanii, ravnom 45-50% dliny hordy, ot ee perednej kromki. Fokus kryla lezhal na rasstoyanii, ravnom 25% dliny ego hordy; hvostovoe operenie, bol'shoe po ploshchadi (23% ploshchadi kryla) i s bol'shim plechom, otnositel'no malo smeshchaet fokus nazad iz-za nebol'shoj velichiny ego udlineniya i sil'nogo dejstviya skosa potoka ot kryla. Perednij rul' vysoty, nesmotrya na men'shuyu ego ploshchad' i men'shee plecho, blagodarya bolee znachitel'nomu udlineniyu i otsutstviyu vliyaniya skosa potoka ot kryla pochti polnost'yu nejtralizuet smeshchenie fokusa ot opereniya, i v itoge fokus samoleta nahodilsya primerno na rasstoyanii, ravnom 27-28% dliny hordy, ot ee perednej kromki. Takim obrazom, pri centrovke 45-50% samolet dolzhen byt' sil'no neustojchivym po uglu ataki (xo/b=-0,2). Odnako, kak izvestno, ustojchivost' po peregruzke zavisit ne tol'ko ot otnosheniya xo/b, no i ot effekta dempfirovaniya, kotoryj dlya samoletov, podobnyh samoletu "Farman-4", ochen' velik. I dejstvitel'no, zhalob na neustojchivost' samoleta ne bylo, hotya o polete s broshennoj ruchkoj v to vremya i ne pomyshlyali. ZHalovalis' na to, chto u samoleta proishodit "provisanie hvosta" pri posadke. |to znachit, chto pri uvelichenii ugla ataki hvost imeet stremlenie opuskat'sya, i eto nuzhno parirovat' peredvizheniem ruchki "ot sebya". |to i est' tipichnoe proyavlenie zadnej centrovki, kogda balansirovochnaya diagramma po otkloneniyu rulya imeet obratnyj hod. V zhurnale "Vozduhoplavatel'" togo vremeni byla pomeshchena stat'ya, v kotoroj ukazyvalos' na vrednye posledstviya zabryzgivaniya hvostovyh poverhnostej peregorelym maslom, kotoroe obil'no vyletalo iz rotativnogo dvigatelya, i vmeste s gryaz'yu znachitel'no utyazhelyalo hvost i usilivalo "provisanie hvosta". Hotya samolet "Farman-4" i sluzhil v kachestve uchebnogo pochti 7 let, on malo sootvetstvoval trebovaniyam, pred®yavlyaemym k uchebnomu samoletu. Pri polete dazhe v nebol'shuyu "boltanku" trebovalis' otkloneniya rulej, blizkie k predel'nym. |lerony, kotorye otklonyalis' tol'ko vniz, imeli slabuyu effektivnost'; krutoe planirovanie pri zadnej centrovke zatrudnyalo posadku s bol'shoj vysoty. Nakonec, u samoleta ochen' sil'no proyavlyalsya giroskopicheskij effekt vrashcheniya vinta i dvigatelya -- pri virazhe vlevo samolet "kleval", a pri virazhe vpravo -- rezko kabriroval, chto trebovalo energichnoj raboty rulem vysoty. Interesno otmetit', chto na nekotoryh samoletah "Farman-4" prosto otbrasyvali perednij rul' vysoty; ot etogo centr tyazhesti nemnogo sdvigalsya nazad, no zato fokus samoleta sdvigalsya nazad znachitel'no bol'she, i nejtral'naya centrovka okazyvalas' ravnoj 39-40%. V zashchitu perednego rulya vysoty privodili tot dovod, chto on sluzhit orientirom pri upravlenii samoletom i chto v polete on dolzhen byt' parallel'nym linii gorizonta i nemnogo vyshe ego. Izvestnyj instruktor moskovskoj voennoj aviacionnoj shkoly A. YA. Dokuchaev, vybrosiv perednij rul' vysoty, postavil vperedi dlya orientirovki legkuyu ramku. P. N. Nesterov proshel cherez opyt poletov na samolete "Farman-4"; u nego slozhilos', nesomnenno, ves'ma neblagopriyatnoe vpechatlenie o sredstvah upravleniya etim samoletom i o ego vozmozhnostyah manevrirovaniya. NA VOENNOM SAMOLETE "NXYUPOR-4" Zakonchiv obuchenie na samolete "Farman-4", P. N. Nesterov byl napravlen v Varshavskuyu aviacionnuyu shkolu dlya pereuchivaniya na monoplanah "N'yupor-4", kotorye v 1912 g. vmeste s samoletami "Farman-16", sostoyali na vooruzhenii russkoj voennoj aviacii. V aviacionnoj literature togo vremeni mozhno bylo najti mnogo vyskazyvanij na temu: "Monoplan ili biplan?" Sorevnovanie monoplana i biplana prodolzhalos' do 1930-- 1935 gg. i zakonchilos' okonchatel'noj pobedoj monoplana. V period 1909-- 1913 gg. opyt samoletostroeniya pokazyval, chto monoplany poluchayutsya neskol'ko bolee bystrohodnymi, a biplany -- bolee gruzopod®emnymi. |to opredelyalos' tem, chto biplannuyu raschalochnuyu fermu mozhno bylo sdelat' so znachitel'no bol'shim razmahom, chem raschalochnuyu monoplannuyu. Naibolee ubeditel'no eto bylo prodemonstrirovano na samolete "Il'ya Muromec", kotoryj imel razmah 37 m. Sdelat' monoplan s takim razmahom v te vremena ne predstavlyalos' vozmozhnym. S nachalom pervoj mirovoj vojny 1914-1918 gg. raschalochnye monoplany byli pochti sovsem iz®yaty iz aviacii kak sovershenno neudovletvoritel'nye po obzoru. Ostavalsya tol'ko odin monoplan -- Moran "Parasol'" (t. e. "Zont"), u kotorogo raschalochnoe krylo bylo podnyato nad fyuzelyazhem i blagodarya etomu byl poluchen prekrasnyj obzor vniz. Kazalos', chto v otnoshenii obzora byla luchshe shema s tolkayushchim vintom, kogda ekipazh razmeshchalsya v gondole, raspolozhennoj v samoj perednej chasti samoleta. Takovy byli samolety "Farman-16", -22, -27 i -30 i Vuazen L.A.S, kotorye sostoyali na vooruzhenii russkoj aviacii vplot' do grazhdanskoj vojny. Odnako "tolkayushchie" biplany byli huzhe v aerodinamicheskom otnoshenii, i ih zadnyaya polusfera ostavalas' nezashchishchennoj ot atak istrebitelej protivnika. Vstretiv protivnika v vozduhe, eti samolety byli vynuzhdeny perehodit' na krutye virazhi, starayas' povernut'sya k nemu nosom, i eto inogda udavalos'. Naibol'shee razvitie poluchili "tyanushchie" fyuzelyazhnye biplany, u kotoryh garmonichno sochetalis' konstruktivnye preimushchestva s udovletvoritel'nym obzorom zemli i vozduha i byla obespechena zashchita perednej i zadnej polusfer. Malen'kie fyuzelyazhnye biplany okazalis' aerodinamicheski i v vesovom otnoshenii bolee vygodnymi, chem raschalochnye monoplany tipa "N'yupor-4" ili "Moran-G", o kotoryh my eshche rasskazhem dalee. S uluchsheniem aerodinamiki i perehodom k svobodnonesushchim konstrukciyam vesovye preimushchestva biplanov byli utracheny. Pri bol'shih razmahah kryl'ev svobodnonesushchij monoplan okazalsya bolee legkim. Vozmozhnost' umen'shit' shirinu kryla, snabzhennogo posadochnoj mehanizaciej, i opustit' svobodnonesushchee krylo vniz dala preimushchestva malym monoplanam-istrebitelyam. |ta shema yavlyalas' osnovnoj v period vtoroj mirovoj vojny. Interesno, chto s perehodom na reaktivnye dvigateli opyat' stala primenyat'sya "tolkayushchaya" shema, no ona logichno uvyazyvalas' s horoshej aerodinamicheskoj shemoj. Odin iz nedostatkov tolkayushchej shemy ostalsya -- eto slozhnost' obespecheniya udovletvoritel'noj centrovki samoleta, tak kak ves dvigatelya v etom sluchae nuzhno kompensirovat' drugimi vesami, vydvinutymi daleko vpered, i samolety stali dlinnonosymi. Pri tyanushchej sheme, kogda dvigatel' nahoditsya vperedi, toplivo i gruzy udobno razmeshchayutsya v rajone centra tyazhesti samoleta. Posle takogo otstupleniya my vnov' vernemsya k vremenam P. N. Nesterova, kogda raschalochnyj monoplan privlekal letchikov svoej skorost'yu i manevrennost'yu. Opishem snachala samolet "N'yupor-4", na kotorom P. N. Nesterovu udalos' dostignut' zamechatel'nyh rezul'tatov po osushchestvleniyu vysshego pilotazha, i zatem -- "Moran-G", na kotoryj P. N. Nesterov pereshel v 1914 g. i, letaya na kotorom, on pogib v vozdushnom boyu. Samolet "N'yupor-4" byl francuzskoj konstrukcii; on byl zakuplen russkim voennym vedomstvom vo Francii v 1911-- 1912 gg. i stroilsya na russkih zavodah vplot' do konca 1915 g. V pechati togo vremeni mozhno najti upreki v adres voennogo vedomstva za neudachnyj vybor etogo tipa samoleta. S etim nel'zya v polnoj mere soglasit'sya; konstrukcii v tot period tak bystro menyalis', chto cherez odin-dva goda oni uzhe ustarevali. V 1911 g. samolet "N'yupor-4" byl, nesomnenno, peredovym po svoej aerodinamike i letnym harakteristikam i, bezuslovno, prevoshodil shiroko rasprostranennye samolety togo vremeni -- monoplan "Blerio-11" i biplan "Farman-4". Odnako v 1913 g. samolet "N'yupor-4" uzhe ustarel i ego pora bylo zamenyat', no eto ne bylo sdelano, poka nachavshayasya v 1914 g. vojna ne vyyavila ego polnuyu neprigodnost' dlya kakih-libo voennyh celej. No polozhitel'nye kachestva samoleta proyavilis' v dal'nih pereletah; v perelete Sevastopol' -- Peterburg v 1912 g., osushchestvlennom letchikami V. V. Dybovskim i D. G. Andreadi, i v perelete po marshrutu Kiev-- Gatchina, osushchestvlennom P. N. Nesterovym v 1914 g. vsego za odin den'. Zapas moshchnosti i vysokaya prochnost' samoleta "N'yupor-4" pozvolili P. N. Nesterovu vypolnyat' glubokie virazhi i petlyu, chto yavlyalos' ser'eznym ispytaniem dlya samoleta. Pishnoff-35.gif Ris. 6. Samolet "N'yupor-4" (1911 g.) s rotativnym dvigatelem "Gnom" moshchnost'yu 70 l. s. Ploshchad' kryl'ev s podfyuzelyazhnoj chast'yu 21,5 m2; ves pustogo samoleta okolo 450 kG; poletnyj ves s odnim letchikom 600 kG. Krupnym nedostatkom samoleta-monoplana "N'yupor-4" byl ochen' plohoj obzor zemli, chto bylo obshchim nedostatkom monoplanov togo vremeni. Kak vidno iz shemy samoleta (ris. 6), golova letchika nahodilas' nevysoko nad seredinoj kryla (shirina kryla 2,5 m). Drugim nedostatkom, tozhe obshchim dlya monoplanov togo vremeni, bylo tyazheloe poperechnoe upravlenie, osushchestvlyavsheesya putem iskrivleniya kryl'ev. Dlya etoj celi trosy idushchie k perednemu lonzheronu, byli zakrepleny zhestko, a trosy, idushchie ot zadnego lonzherona, soedinyalis' cherez rychazhki ili roliki i mogli peremeshchat'sya tak, chto, esli konec levogo zadnego lonzherona opuskalsya, konec protivopolozhnogo lonzherona podnimalsya. To, chto upravlenie bylo tyazhelym, ob®yasnyalos' ne tol'ko deformirovaniem konstrukcii pri perekashivanii kryla, no glavnym obrazom tem, chto os', otnositel'no kotoroj povorachivalos' krylo, nahodilas' na rasstoyanii, ravnom priblizitel'no 10% dliny hordy, ot perednej kromki, a sama horda imela dlinu okolo 2 m. V itoge aerodinamicheskie sharnirnye momenty byli veliki. Perehod na elerony u monoplanov proizoshel znachitel'no pozzhe. Dlya oblegcheniya upravleniya firma "N'yupor" primenila takuyu sistemu upravleniya, pri kotoroj iskrivlenie kryl'ev dlya upravleniya krenom vypolnyalos' nozhnymi pedalyami, a rulem napravleniya upravlyali posredstvom bokovyh dvizhenij ruchki. Takoe upravlenie ne poluchilo rasprostraneniya, no ono zatrudnyalo perehod na etot samolet s samoletov drugih tipov ili s nego na drugie. Vo vsyakom sluchae, podobnaya sistema upravleniya schitalas' odnim iz osnovnyh minusov samoleta. Rassmatrivaya shemu samoleta, my mozhem konstatirovat', chto ona napominaet shemy mnogih drugih samoletov, kotorye stroilis' znachitel'no pozzhe i otlichalis' ot nee tol'ko nekotorymi detalyami. Samolet imel trapecievidnoe krylo umerennogo suzheniya s udlineniem okolo 5; kil' otsutstvoval, chto yavlyalos' obychnym dlya togo vremeni; rul' vysoty byl otnositel'no nevelik. Samolet mog by imet' dovol'no vysokoe aerodinamicheskoe kachestvo, esli by ego ne uhudshali nekotorye detali: dovol'no grubaya nosovaya chast', s malym razvitiem vypuklyh poverhnostej, nuzhnyh dlya vozniknoveniya razrezhenij; bol'shaya dlina trosovyh raschalok i slozhnoe shassi, kogda v silovuyu sistemu vhodili perednyaya i zadnyaya pary podkosov, a srednyaya para sluzhila tol'ko dlya shassi. Dlya amortizacii sluzhila obychnaya ressora, stoyavshaya poperek potoka i sovershenno ne obtekaemaya. Pri effektivnom udlinenii, ravnom priblizitel'no 4,6, i Sh0=0,1 aerodinamicheskoe kachestvo samoleta bylo ravno primerno 6. Nuzhno skazat', chto po sravneniyu s samoletami togo vremeni eto bylo prilichnoe kachestvo, obespechivayushchee dostatochno pologij spusk pri planirovanii i prostoj perehod ot motornogo poleta k planirovaniyu. Interesno, chto profil' kryla byl S-obraznyj, t. e. s peregibom srednej linii i primerno postoyannym polozheniem centra davleniya. Na drugih samoletah obychnymi byli profili s ochen' bol'shoj kriviznoj srednej linii. V to vremya nekotorye specialisty polagali, chto postoyanstvo centra davleniya uluchshaet prodol'nuyu ustojchivost'. Na samom dele eto privodilo tol'ko k nekotorym prochnostnym preimushchestvam i k sushchestvennomu uhudsheniyu nesushchej sposobnosti kryla pri bol'shih uglah ataki. |tim, mozhet byt', ob®yasnyayutsya imevshie mesto katastrofy v rezul'tate svalivaniya na krylo. Centrovka samoleta neizvestna, no nuzhno dumat', chto ona byla ne bolee 40%, chto dlya togo vremeni mozhno schitat' dovol'no perednej centrovkoj. Nejtral'naya centrovka s zazhatym rulem i bez ucheta effekta dempfirovaniya sostavlyala 42-44%. Samolet byl, nesomnenno, ustojchiv po peregruzke i, veroyatno, po skorosti. Dlya togo vremeni eto bylo redkim polozhitel'nym kachestvom. Avtoru prihodilos' nablyudat' polety na samoletah "N'yupor-4" v 1914-- 1915 gg. Polet vyglyadel spokojnym i plavnym, tol'ko pri rulenii samolet sil'no raskachivalsya iz-za maloj bazy koles i myagkosti ressory. Pri oznakomlenii s konstrukciej samoleta slozhilos' vpechatlenie, chto lonzherony i trosovye raschalki imeli bol'shoj zapas prochnosti, hotya prochnost', vidimo, voobshche ne proveryalas' pri staticheskih ispytaniyah, kak ne proveryalas' i centrovka. Iz skazannogo vyshe sleduet, chto po ustojchivosti i prochnosti samolet podhodil dlya vypolneniya vysshego pilotazha. Katastrofy s samoletom proishodili v osnovnom v rezul'tate svalivaniya na krylo pri potere skorosti. |to mozhno ob®yasnit' v izvestnoj mere svojstvom profilya kryla -- s rezkim sryvom obtekaniya. Odna katastrofa proizoshla pri krutom spuske po pryamoj linii, iz kotorogo letchik, vidimo, ne smog vyvesti samolet i vrezalsya v zemlyu. |tot sluchaj ob®yasnyali poterej zhestkosti fyuzelyazha posle grubyh posadok v sochetanii s maloj effektivnost'yu rulya vysoty. Izvesten sluchaj polomki kryl'ev samoleta pri rezkom vyravnivanii vo vremya posadki, kogda polomalis' podkosy shassi, k kotorym krepilis' nesushchie raschalki. Vidimo, v dannom sluchae imel mesto proizvodstvennyj defekt ili zhe bylo povrezhdeno shassi pri grubyh posadkah. Avtor byl svidetelem katastrofy samoleta, pri kotoroj pogib letchik S. V. Gulevich osen'yu 1915 g. Na vysote bolee 1000 m samolet vdrug nachal bystro vrashchat'sya vokrug prodol'noj osi i, prodolzhaya vrashchat'sya, v sostoyanii pikirovaniya doshel do zemli i razbilsya. V to vremya o shtopore znali malo i umyshlennogo shtopora ne delali. Po harakteru dvizheniya prichinu katastrofy mozhno bylo pripisat' nevyhodu iz shtopora. Odnako nekotorye obstoyatel'stva govoryat protiv etoj versii. Vo-pervyh, kak eto zapomnil avtor, fyuzelyazh samoleta byl v vertikal'nom polozhenii, chego ne byvaet pri shtopore, kogda naklon fyuzelyazha po otnosheniyu k vertikali sostavlyaet ne menee 20o. Samolet byl razrushen ochen' sil'no, chego ne byvaet pri shtopore samoleta s maloj udel'noj nagruzkoj na krylo. Nakonec, v nekrologe, posvyashchennom S. V. Gulevichu, prof. N. E. ZHukovskij ukazyvaet, chto nozhnaya pedal', pri pomoshchi kotoroj proizvodilos' upravlenie krenom, byla ot®edinena ot truby upravleniya. |to moglo proizojti i pri udare, no esli eto imelo mesto v polete v rezul'tate vypadeniya soedinitel'nogo boltika, vse proisshedshee budet vpolne ob®yasnimo. V samom dele, esli u samoleta proizojdet raz®edinenie upravleniya eleronami, oni zajmut nejtral'noe polozhenie, tak kak sharnirnyj moment ih znachitel'no sil'nee zavisit ot ugla otkloneniya, chem ot izmeneniya ugla ataki kryla. Drugoe delo -- perekashivanie kryl'ev, kogda stepen' zavisimosti sharnirnyh momentov ot ugla perekashivaniya i ot izmeneniya ugla ataki pri dvizhenii krena odinakova, i posle perekashivaniya kryl'ya tak i ostayutsya v pridannom im polozhenii, a samolet, nachav vrashchenie, prodolzhaet ego. Pri nevozmozhnosti ostanovit' vrashchenie samolet neizbezhno budet dvigat'sya po vertikali, tak kak pod®emnaya sila budet povorachivat'sya vmeste s krylom. Perejdem k rassmotreniyu letnyh harakteristik samoleta. Osnovnoj harakteristikoj yavlyaetsya zapas pod®emnoj sily, t. e. otnoshenie maksimal'noj pod®emnoj sily k vesu. Pod®emnuyu silu opredelim po formule Pishnoff-36.gif Pri maksimal'nom aerodinamicheskom kachestve Kmah=6, N=70 l. s. i razmahe kryl'ev l=10,6 m poluchim maksimal'nuyu pod®emnuyu silu Pishnoff-37.gif Pri normal'nom poletnom vese, ravnom 680 kG, Ymax/G=1,47; pri vese, ravnom 600 kG, kotoryj, veroyatno, blizok k vesu, imevshemu mesto pri vypolnenii petli P. N. Nesterovym, Ymax/G=1,67; dlya pustogo vesa samoleta G0=450 kG velichina Ymax/G0=2,2. Bolee prostymi harakteristikami sluzhat velichiny, primenyaemye dlya statistiki: Pishnoff-38.gif Pishnoff-39.gif Po poluchennym znacheniyam mozhno sdelat' takie vyvody: po zapasu pod®emnoj sily samolet mozhet byt' otnesen k kategorii srednenagruzhennyh, malomanevrennyh samoletov. Znachenie KG=8,3 blizko k takovomu dlya sovremennyh vintovyh samoletov; znachenie KGo=5,5 neskol'ko veliko i govorit o nekotorom peretyazhelenii konstrukcii. Pri vese 600 kG velichina Ymax/G=nu=1,67 pozvolyaet manevrirovat' so srednim znacheniem peregruzki 1,6, naprimer, delat' dlitel'nye virazhi s krenom okolo 50o. Kak izvestno, P. N. Nesterov vypolnyal bolee krutye virazhi; ochevidno, oni vypolnyalis' so skol'zheniem, kogda nalichie nagruzki na bokovye stenki fyuzelyazha pozvolyaet uvelichit' kren, ne umen'shaya vertikal'noj sostavlyayushchej ot pod®emnoj i bokovyh sil. Na ris. 7, 8 i 9 privedeny rezul'taty poverochnogo aerodinamicheskogo rascheta samoleta "N'yupor-4". Na ris. 7 dana polyara i zavisimost' Su ot ugla ataki; v nizhnej chasti grafika dan profil' kryla. Na ris. 8 privedeny zavisimosti moshchnostej, potrebnyh dlya preodoleniya soprotivleniya, i poleznyh moshchnostej ot skorosti dlya vysot 0, 1, 2 i 3 km, v usloviyah gorizontal'nogo poleta pri poletnom vese 600 kG. Po peresecheniyam krivyh poluchaem znacheniya maksimal'nyh skorostej gorizontal'nogo poleta; po maksimal'noj raznosti moshchnostej poluchim izbytki moshchnosti DN, po kotorym zatem mozhem najti vertikal'nye skorosti Vy=75 DN /G. Pishnoff-40.gif Pishnoff-41.gif Ris. 7. Polyara i profil' kryla samoleta "N'yupor-4": Pishnoff-42.gif Ris. 8. Grafik moshchnostej dlya samoleta "N'yupor-4": sploshnye linii - potrebnye moshchnosti; punktir - raspolagaemye moshchnosti. Na ris. 9 dany zavisimosti maksimal'noj skorosti Vmax ot vysoty; vertikal'noj skorosti ot vysoty pri skorosti Vnab; skorosti pri nabore vysoty Vnab i minimal'noj skorosti poleta Vmin. Krome togo, na grafike privedeny zavisimosti vysoty ot vremeni pod®ema t pri skorosti Vnab. Grafiki dany dlya poletnyh vesov 600 i 680 kG. Pishnoff-43.gif Ris. 9. Osnovnye letnye harakteristiki samoleta "N'yupor-4" pri poletnyh vesah 600 i 680 kG Pri bolee tochnom raschete my poluchili maksimal'nuyu pod®emnuyu silu, ravnuyu 980 kG, pri skorosti V=25,8 m/sek (93 km/chas). Pri poletnom vese 600 kG eto dast peregruzku ny=l,63; ee gorizontal'nuyu sostavlyayushchuyu ngor=1,29; centrostremitel'noe uskorenie jcs=12,6 m/sek2; otsyuda poluchim radius virazha r=V2/jc.s.=53 m i vremya soversheniya polnogo kruga t=2pr/V=13 sek. Posmotrim teper', kak dolzhna byla vyglyadet' petlya, kotoruyu vypolnil P. N. Nesterov. Raschet petli udobno i naglyadno mozhno vypolnit' ishodya iz energeticheskih principov. Velichinu hk=V2/2g budem nazyvat' kineticheskoj vysotoj -- ona harakterizuet kineticheskuyu energiyu letyashchego samoleta; pri polete na minimal'noj skorosti poluchim velichinu hk0=V2min/2g; dlya samoleta "N'yupor-4" pri poletnom vese 600 kG, hk0=18,5 m. Takim obrazom, dlya koefficienta peregruzki nu poluchim odno uslovie po skorosti: Pishnoff-44.gif vtoroe uslovie budet po prochnosti: nu< nu dop. Poskol'ku my ne znaem dejstvitel'noj prochnosti samoleta, primem nu dop=3,5, chto dostatochno dlya vypoln