Я познаю мир. Авиация и воздухоплавание

Вот несколько цифр для сравнения: вертолет на одну лошадиную силу мощности поднимает 5,5 кг груза, а вертикально стартующий самолет — лишь около 2 кг. До 40 % взлетного веса «хариера» составляет топливо, у геликоптера его масса достигает лишь 2 %.

Однако не надо думать, что все проблемы X-крыла уже решены. При наборе скорости у вращающегося крыла возникают, например, такие неприятности: с одной стороны происходит обдувание потока ведущей кромки, с другой — задней. В какой-то момент разница в подъемной силе становится настолько ощутима, что аппарат может потерять устойчивость. Словом, «свалится с неба, как рояль», — так образно оценил ситуацию один из его пилотов-испытателей.

Чтобы подобное не происходило, конструкторы решили использовать симметричные полые роторы с одинаковыми передними и задними кромками. Кроме того, внутрь лопастей подается под давлением воздух, который, выходя на поверхность через множество крошечных отверстий, предотвращает на начальном этапе срыв воздушного потока.

Еще один каверзный момент полета — переход от вертолетного режима к самолетному. В течение 20 секунд, пока лопасти закрепляются с помощью гидравлических тормозов, а двигатели выходят на новый режим, аппарат пребывает в неустойчивом положении. Чтобы стабилизировать его и сохранить управляемость, конструкторам пришлось прибегнуть к помощи компьютера.

— Но, как показывают расчеты, все трудности могут быть успешно преодолены, — полагает Артур Линден. — Мы уверены, мечта Сикорского наконец-таки исполнится.

На мирных трассах

Сердце самолета

Виды реактивных двигателей

Мы уже говорили о том, что надутый, но незавязанный воздушный шарик летает за счет реактивной тяги. На том же принципе работают и реактивные двигатели в авиации. Рассмотрение их конструкций давайте начнем с прямоточного воздушно-реактивного двигателя — ПВРД. Он имеет наиболее простую схему.

Представьте себе металлическую трубку, движущуюся в воздушном потоке. Передний край трубки вбирает в себя воздух — это воздухозаборник. Из сопла — задней части трубки — выходят отработанные газы. Средняя часть — камера сгорания.

Для разгона попадающего в трубку воздуха сделаем в ее средней части маленькое отверстие и вставим в него тонкую трубочку — форсунку. Через нее будем впрыскивать в камеру какое-нибудь топливо (лучше всего керосин) и подожжем его электрическим разрядом.

Современный турбореактивный двигатель

Теперь все части ПВРД стали оправдывать свои названия. Воздухозаборник всасывает воздушный поток. В камере сгорания горит воздушно-топливная смесь. Температура газа при этом повышается, возрастает скорость его движения. Раскаленные газы с силой выбрасываются через сопло, создавая реактивную тягу.

Схема турбореактивного двигателя: 1 — воздухозаборник; 2 — компрессор; 3 — камера сгорания; 4 — турбина; 5 — реактивное сопло

ПВРД может работать лишь тогда, когда на входе имеется скоростной напор воздуха. Значит, стартовать с таким двигателем летательный аппарат не может. Его нужно предварительно разогнать.

Обычный самолет разгоняется при помощи воздушного винта, который вращается двигателем внутреннего сгорания — ДВС. Однако, как показала практика, такой двигатель не может обеспечить ни большой скорости полета, ни большой мощности.

А что, если мы попробуем винтом-пропеллером просто разгонять поток воздуха на входе реактивного двигателя? Благодаря такой догадке появился ТРД — турбореактивный двигатель. Чтобы запустить его, к компрессору подсоединяют стартер. Он раскручивает вал с лопатками, те загребают воздух и направляют его внутрь. Реактивный двигатель начинает работать.

Теперь стартер можно и отключить, поскольку конструкторы предусмотрели такую хитрость. На пути раскаленных газов к соплу они поставили дополнительно газовую турбину и соединили ее единым валом с компрессором. Выходящие газы крутят турбину, соединенный с ней компрессор нагнетает воздушный поток в камеру сгорания, топливновоздушная смесь горит, горячие газы вырываются из сопла, и цикл повторяется снова.

Вроде бы все достаточно просто. Однако такой простоты инженеры добивались не одну сотню лет. Ведь первые газовые турбины были известны еще в Древней Греции. Герон, например, развлекался тем, что выпускал струи пара из сосуда, в котором кипела вода, на крыльчатку, наподобие той, что выставляют мальчишки на ветер. И крыльчатка

Герона исправно крутилась, даже когда никакого ветра не было.

Но должны были пройти многие века, даже тысячелетия, чтобы игрушка превратилась в действительно нужное, полезное изобретение.