Мир Авиации 1996 02

Характерной чертой, объединявшей эти аппараты, была их аэродинамическая компоновка. Все они выполнялись по схеме бесхвостка (или полубесхвостка) или летающее крыло. реже — в схеме утка. Стреловидность крыла использовалась исключительно как средство балансировки. то есть для необходимого сближения центра тяжести с точкой приложения равнодействующей подъемной силы (аэродинамическим фокусом). Практика тех лет вызвала потребность в научном рассмотрении физических особенностей обтекания летательных аппаратов со стреловидными крыльями, а также в создании пригодных для инженерного использования методов расчета их аэродинамики, динамики полета и прочности. Правда, все эти задачи не относились к разряду первоочередных проблем самолетостроения и аэродинамики тех лет и скорее воспринимались как экзотические, поскольку именно таковыми считались тогда летающие крылья, утки и бесхвостки. Магистральный путь развития авиации шел в рамках совершенствования традиционных схем самолета.

Хотя фронт научных исследований в области стреловидных крыльев вначале был весьма узок, первые результаты появились довольно скоро. Из них наиболее существенный, можно сказать фундаментальный, был получен в 1924 году в NACA известным впоследствии, а тогда еще сравнительно молодым ученым Максом Мунком (М. Munk). Примечательно. что Мунка в то время интересовали вопросы устойчивости самолетов со стреловидным крылом [1]. Полученный вывод имел столь важное значение, что о его сути следует сказать особо.

Макс Мунк. центр Ленгли, 1926 г

Адольф Букман Послевоенное фото

4 Схема дальнего бомбардировщикаДБ ЛК(1939 г)

5 Схема тяжелого бомбардировщика Нортроп ХВ-35 (1946 г.)

Мунк показал, что для стреловидных крыльев большого удлинения определяющей является только составляющая скорости, перпендикулярная передней кромке крыла, а продольная составляющая при отсутствии вязкости не оказывает никакого влияния на создание подъемной силы и аэродинамического сопротивления [2]. Впоследствии это положение сыграло определенную роль в осмыслении преимуществ стреловидного крыла при больших дозвуковых и сверхзвуковых скоростях.

Как любой теоретический вывод, отмеченный выше результат был получен Мунком в рамках принятой математической модели при определенных допущениях (несжимаемая среда, отсутствие вязкости, большое удлинение крыла). Поэтому, хотя его вывод и раскрывал физические основы явления, но не давал еще надежных для практики методов расчета обтекания компоновок летательных аппаратов в реальных условиях. Для этого требовалось еще много усилий.

И вот произошло событие, которое могло существенно повлиять на развитие аэродинамики. В 1935 году на международном конгрессе, посвященном аэродинамике больших скоростей. была представлена новая работа А. Буземана (Busemann) — первый научный труд, в котором доказывалось преимущество стреловидного крыла при сверхзвуковой скорости полета [3]. Любопытный факт: в своей работе немецкий ученый рассматривал вопросы подъемной силы крыла. а вовсе не проблему волнового сопротивления (как часто полагают), являющуюся одной из центральных задач аэродинамики сверхзвуковых скоростей. Позднее Буземан писал: При исследованиях. готовившихся для съезда в честь Вольта в 1935 г. в Риме, я особенно много занимался вопросом о безнадежном падении коэффициента подъемной силы при скоростях в 1,5, 2, 3 раза превышающих скорость звука. Это падение не устранялось ни при каком профиле. …Возникла идея о применении при сверхзвуковых скоростях стреловидных крыльев. Расчеты показали, что эффект стреловидности оказался большим. чем можно было ожидать- [4].

Казалось бы. основополагающий труд Буземана должен был дать мощный импульс для развития аэродинамики стреловидных крыльев. Но этого не произошло. Более того, о выводах немецкого ученого вскоре забыли. Парадоксально, но факт. Надо сказать, что история науки и техники знает немало подобных примеров. Но в чем дело в данном конкретном случае?

Причина, очевидно, заключалась в следующем. 1920-х. да еще и 30-х годах для ученых-аэродинамиков вопросы. связанные с учетом сжимаемости воздуха, и тем более со сверхзвуковым полетом, представляли в основном чисто теоретический интерес. Уж очень далека была тогда скорость полета самолетов от скорости звука. Как раз к таковым и относилась работа Л.Буземана. Ни сам Буземан, ни другие участники конгресса в Риме, в том числе такие выдающиеся ученые как Теодор фон Карман и Сергей Алексеевич Чаплыгин, один из основоположников газовой динамики, не сочли идеи новои работы сколь-нибудь важными для практики самолетостроения.