Хозяин самолета - [3]

Когда Аверина спросили, в чем же причина ухудшения летных качеств самолета, он не знал, что ответить. Он даже не знал, о каких качествах идет речь, и на все вопросы, относящиеся к зависимости летно-технических данных самолета от его состояния, лишь смущенно пожимал плечами, хотя об этом часто говорилось на занятиях и технических разборах.

А оказалось, что именно в этом незнании техники и нерадивости авиационного механика Аверина и крылась причина преждевременного выхода самолета из строя.

Для того чтобы это понять, вспомним некоторые сведения из теории.

Каждому человеку приходится наблюдать и испытывать на себе воздействие силы ветра — движущейся массы воздуха. Заметим здесь только, что величина силы напора будет совершенно одинаковой независимо от того, обтекает ли воздушная масса неподвижное (относительно земли) тело или это тело движется с такой же скоростью в неподвижной (относительно земли) воздушной среде.

Аэродинамические силы, возникающие при движении в воздухе самолета, и характер обтекания его воздушным потоком зависят от физических свойств воздуха и скорости движения, а также от формы самолета, его внешней отделки и положения в воздушном потоке. Характер обтекания самолета воздухом получается одинаковым независимо от того, движется ли самолет в неподвижном воздухе или движется воздух относительно неподвижного самолета. Поэтому для удобства изучения обтекания тел воздухом в аэродинамике применяют принцип обращения движения. В обоих случаях величины аэродинамических сил, возникающих при движении, будут одинаковы.

Если установить плоскую пластинку под углом 90° к направлению движения воздушного потока, то набегающий поток воздуха будет производить на поверхность пластинки динамическое давление, большее по сравнению с давлением атмосферным. Наибольшее давление поток производит в центре пластинки. У краев пластинки происходит сужение потока, вследствие чего возрастает скорость воздушных струй и уменьшается давление. Миновав край пластинки, струи воздуха по инерции устремляются дальше, постепенно расширяясь и заполняя образовавшееся за пластинкой разреженное пространство. Наибольшее разрежение возникает в центре обратной стороны пластинки, постепенно уменьшаясь к ее краям. Воздух, находящийся за пластинкой, стремясь заполнить образовавшуюся область пониженного давления, движется в направлении, обратном основному потоку. Перед пластинкой же образуется область повышенного давления. Возникшая разность давлений порождает силу, перпендикулярную поверхности пластинки и направленную в сторону, обратную движению. Сила эта называется силой сопротивления воздуха и обозначается латинской буквой Q (рис. 2).

> Рис. 2. Сила сопротивления воздуха, действующая на плоскую пластинку при ее движении в воздушном потоке

При движении ненесущих частей самолета, к которым относятся все его наружные детали за исключением крыльев (фюзеляж, шасси, оперение и т. д.), сила сопротивления воздуха является вредной. Она стремится остановить движение самолета, и в полете ее приходится преодолевать силой тяги воздушного винта или силой тяги реактивного двигателя (рис. 3). Поэтому все ненесущие части самолета должны иметь форму, при которой сопротивление движению их в воздушной среде получается наименьшее. Такая форма называется удобообтекаемой. Для уменьшения давления на переднюю поверхность тела необходимо увеличить скорость струй, движущихся касательно к поверхности. Достигается это приданием поверхности выпуклой, округленной формы. Для уменьшения разрежения за телом необходимо заполнить все пространство, в котором происходит вихреобразование, что также осуществляется приданием телу соответствующей формы.

> Рис. 3. Сила сопротивления, действующая на самолет в полете, преодолевается силой тяги, развиваемой воздушным винтом (на самолете с поршневым двигателем) или реактивным двигателем (на реактивном самолете): Q — сила сопротивления; Р — сила тяги

При движении самолета в воздушной среде величина силы сопротивления зависит не только от плотности воздуха и от площади миделевого сечения (под площадью миделевого сечения подразумевается площадь поперечного сечения тела в наиболее утолщенной части, перпендикулярная направлению движения), но и в значительной степени, как было уже сказано, от формы и чистоты поверхности крыла и всего самолета в целом. И чем больше вмятин и других неровностей на поверхности самолета, тем больше сила сопротивления. Вследствие трения воздушных струй о поверхность самолета сопротивление воздуха не устранимо полностью, возможно лишь уменьшение его до определенного предела соответственным выбором формы и приданием поверхности возможно лучшей чистоты (гладкости).

При движении таких тел, как плоская пластинка (и вообще плохо обтекаемых тел), трение не имеет большого значения; у тел же удобообтекаемой формы трение имеет решающее значение. Все наружные части самолета обычно делаются лакированными, с гладкой поверхностью, что значительно уменьшает сопротивление. Придав удобообтекаемому телу шероховатую поверхность, можно во много раз увеличить его сопротивление.