2000 №3

Это, однако, не относится к большей части самолетов и вертолетов ранних конструкций, у которых значения К оказались существенно выше, чем у современных. Именно эти конструкции были неудачными. У самолета Можайского, например, К оказался равным 19,7. При столь большом К самолет может заваливаться набок и опрокидываться даже от легкого дуновения ветерка, что и происходило с самолетом Можайского. Так и не смог летать вертолет Юрьева (1913 год), у которого К = 20. Удовлетворительными же оказывались те конструкции, которым авторы придавали близкие к принятым сегодня значения К. В их числе четырехмоторный самолет Сикорского «Русский витязь» (1913 год), обладавший весом в 4,2 тонны (примерно вдвое тяжелее любого ему современного) и К около 6,7. У следующей модификации того же «Русского витязя» — самолета «Илья Муромец» — взлетный К был 6,9. У созданного в 1910 году биплана Докучаева К оказался равным 8,3.

Можно предположить, что характерные для самолетов тех лет высокие значения К связаны с относительно меньшей, чем у современных, энерговооруженностью. И поскольку в последующие годы непрерывно росли и максимальная скорость, и удельные мощности (на единицу веса) двигателей, и удельная нагрузка на крыло (вычисляется как G/S, в кГ/м²), то в результате уменьшались значения К, которые к настоящему моменту, по-видимому, уже достигли оптимальных значений. Во всяком случае, по сравнению с теми, что встречаются при сходных условиях полета в живой природе.

Возможны большие значения К и при некоторых особых условиях полета. Максимальной парусностью — вплоть до К = 20 — обладают малые комнатные модели, изготовленные из соломы и имеющие вес всего несколько граммов. На открытом воздухе полеты таких объектов вообще невозможны: на их полет сильно влияет даже самый легкий ветерок.

Значения К около 10 — у дельтапланов, около 12 — у парашютиста при спуске. И неудивительно, что в некоторых случаях парашютист вместо спуска поднимался и его заносило восходящим потоком воздуха в облака.

Главный вывод всего этого анализа состоит в следующем: полет любых объектов тяжелее воздуха имеет общий критерий подобия для чрезвычайно широкого диапазона весов, для самых разных конструкций и материалов и, наконец, для различного механизма самого полета. Но почему так? Почему величина этого критерия имеет порядок нескольких единиц, а не нескольких десятков или, скажем, долей единицы?

Правдоподобным кажется следующее объяснение. Для песчинки с удельным весом 2,7 г/мм³ критерий К равен 0,36, а для свинцовой дробинки с удельным весом 11,3 г/мм³ — в четыре раза меньше (0,088). Ни у одного из известных активно летающих объектов он не имеет столь малых значений.

Если же вычислить этот критерий для кубика воздуха, то он окажется равным 9,17. Объекты, обладающие близким к этому значением К, составляют, с позиций теории подобия, как бы часть атмосферы, и потому их движение определяется воздушными потоками. Такой К у воздушных шаров и дирижаблей, то есть у так называемых аппаратов легче воздуха (на самом деле их вес в установившемся полете равен весу вытесненного ими воздуха).

В активном же полете, наиболее интересном для исследований, К оказывается существенно меньшим — как в живой природе, так и в летающих машинах.

Остается, правда, не совсем понятным, почему К имеет близкие значения у комаров (чья скорость составляет доли метра в секунду на уровне земли) и у Ил-96-300, летающего с крейсерской скоростью 900 км/ч на высоте до 12 000 км на дальность до 11 000 км. Возможно, из-за того, что даже сверхзвуковым самолетам приходится снижать свою скорость до минимума во время посадки. А критерий К в этих условиях выражает соотношение между массой летающего объекта и массой отбрасываемого вниз воздуха, за счет которого и преодолевается сила тяжести. И чем большей оказывается отбрасываемая масса воздуха, тем маневреннее и стремительнее полет. С этой точки зрения величина К характеризует «качество» полета, а необычно большие значения К комнатных летающих моделей (со скоростями долей метра в секунду) становятся понятными. Масса воздуха, отбрасываемого их крыльями вниз, оказывается при таких скоростях столь малой, что требует увеличенных значений К.