О движении - [64]

Общий вид модели самолета А. Ф. Можайского.

Через десять лет братья Райт в Америке совершили короткий полет на планере, на котором был установлен автомобильный мотор. Вслед за ними европейские инженеры стали строить аэропланы и совершать на них полеты. Наконец в 1909 году француз Блерио перелетел на своем аэроплане через пролив Ла-Манш. Параллельно с развитием авиационной практики развивалась и теория. Проблема полета на аппаратах тяжелее воздуха заключалась в создании подъемной силы и тяги для поступательного движения.

Огромное значение для развития авиации имели исследования замечательного русского ученого Η. Е. Жуковского.

Детство Η. Е. Жуковский провел в селе Орехове, бывшей Владимирской губернии, в которое он не раз возвращался и позднее. По окончании средней школы он поступил в Московский университет.

Еще в университете любимейшими предметами Η. Е. Жуковского были физика и механика. Особенное его внимание привлекала динамика жидкостей и газов.

По окончании университета Η. Е. Жуковский написал в 1876 году работу о движении жидкостей. В 1882 году он представил диссертацию на тему «О прочности движения» и через четыре года занял кафедру механики в Московском университете.

Важнейшие исследования Η. Е. Жуковского были посвящены движению жидкостей и газов. Эти исследования позволили разрешить ряд проблем авиации.

Простейшая из них — полет воздушного змея, то-есть пластинки, поставленной под некоторым углом к направлению течения воздуха.

Воздушный змей находится под действием трех сил: собственной тяжести, давления воздуха и натяжения шнура, укрепленного в центре давления. Вследствие давления струи воздуха развивается подъемная сила, и пластинка поднимается вверх. Равновесие установится, когда равнодействующая подъемной силы и силы тяжести будет направлена прямо противоположно натяжению шнура.

Еще в 1889 году Η. Е. Жуковский начал опыты, связанные с практикой авиации: испытывал модели летательных машин и планеров, исследовал траектории полетов.

В дореволюционной России Η. Е. Жуковский не имел в своем распоряжении достаточных средств для широкой постановки исследований.

В 1902 году при механическом кабинете Московского университета была построена первая в России (и вторая в мире) аэродинамическая труба. В ней Η. Е. Жуковский производил свои исследования лобового сопротивления шара и пластинки, определение центра давления и других проблем теории авиации.

В 1904–1906 годах Η. Е. Жуковский руководил организацией новой аэродинамической станции в поселке Кучине под Москвой.

Еще накануне первой мировой войны Η. Е. Жуковский разрешил несколько важнейших вопросов авиации. Он дал простой (графический) метод решения уравнений движения самолета. По его методам и формулам рассчитывались самолеты в течение войны 1914–1918 годов.

Советское правительство высоко оценило заслуги Η. Е. Жуковского, которого В. И. Ленин назвал «отцом русской авиации». Оно учредило премию имени Η. Е. Жуковского за работы по математике и механике.

Η. Е. Жуковский был готов начать новые исследования в теории и практике авиации. Смерть в 1921 году прервала работу этого замечательного математика и механика.

Важнейшей задачей, стоявшей перед Η. Е. Жуковским, было объяснение происхождения подъемной силы крыла и определение зависимости ее от угла наклона и профиля крыла.

Опыт показал, что крыло самолета не должно быть плоским. Наиболее выгодный профиль крыла имеет вид «поверхности Жуковского»: сверху крыло выпукло, снизу — вогнуто; наибольшая кривизна профиля — у лобового ребра крыла, разрезающего воздух; там же крыло имеет и наибольшую толщину. Угол наклона измеряется относительно хорды, соединяющей две самые нижние точки профиля крыла.

Профиль крыла современного самолета.

Крыло такой формы имеет замечательное свойство: подъемная сила развивается не только при угле наклона, большем или равном нулю, но даже при небольших отрицательных углах (до -5°).

Почему же возникает подъемная сила даже при отрицательном угле наклона?

Η. Е. Жуковский указал, что это явление можно объяснить, если вокруг поперечного сечения крыла возникает вихреобразное движение воздуха; скорость циркуляции воздуха не везде одинакова: под крылом она меньше, чем над крылом; поэтому крыло испытывает большее давление снизу, чем сверху. Этим и объясняется возникновение подъемной силы.

Η. Е. Жуковский исследовал различные формы крыла с целью определения наиболее выгодного профиля его. Он дал формулы для вычисления их подъемной силы и определения положения центра давления. По положению же центра давления можно судить и об устойчивости самолета.

Движение вперед сообщается самолету пропеллером, или гребным винтом. Пропеллер состоит из лопастей, насаженных на горизонтальной оси. Мотор вращает ось, и при вращательном движении лопастей возникает тяга, сообщающая поступательное движение самолету.

Каждая лопасть гребного винта по своему профилю — в уменьшенном виде крыло самолета. Для определения поступательного движения нужно знать силу тяги винта и лобовое сопротивление воздуха.

Η. Е. Жуковский разработал вихревую теорию гребного винта. Для этого потребовалось много опытов и сложных математических расчетов. Было необходимо определить, как распределяется скорость воздушного потока перед гребным винтом и позади него. Современные самолеты рассчитываются по методам Η. Е. Жуковского.