Текст книги "Я познаю мир. Авиация и воздухоплавание"
Автор книги: Станислав Зигуненко
Жанр:
Энциклопедии
сообщить о нарушении
Текущая страница: 13 (всего у книги 20 страниц)
Наиболее рациональным способом доставки пассажиров из одного города в другой на расстояние в несколько сотен, а то и тысяч километров уже известный нам П. Моллер считает «воздушный автомобиль». Так он называет гибридный вид транспорта, который будет сочетать в себе качества спортивного автомобиля и истребителя.
Для осуществления своей мечты профессор уже создал серию летающих гибридов. Как уже говорилось, несколько лет назад он прославился тем, что создал точную копию «летающей тарелки». Этот аппарат, названный «Волонтер-М200Ф», Моллер использует исключительно в демонстрационных целях; он просто хотел показать, что такая форма летательных аппаратов вполне реальна. Подъемную силу «блюдцу» создают четыре небольших двигателя с пропеллерами, заключенными в кольцевые шахты.
Следующая модель – «Мерлин-300» – уже ближе к «воздушному автомобилю». По внешнему виду летательный аппарат напоминает нечто среднее между автомобилем и самолетом. Шесть двигателей двухместной машины обеспечивают исключительную надежность полета, поскольку отказ даже трех моторов сразу позволяет все-таки совершить благополучную посадку.
Несмотря на необычность своих форм, «М-300» имеет вполне приличные летные характеристики. Он может пролететь с одной заправки около 1500 км со средней скоростью 250 км/ч на высоте до 9 км. В немалой степени тому способствуют экономичные двигатели, потребляющие всего литр дизельного топлива на 7 км пути.
Однако наилучшим из своих творений профессор считает «Волонтер-М400». Он представляет собой гибрид вертолета, самолета, автомобиля и существует пока что в виде чертежей и моделей. До скорости 400 км/ч крыло-ротор этого летающего гибрида будет вращаться по-вертолетному, обеспечивая вертикальный взлет и посадку. При наборе достаточной высоты и превышении стартовой скорости ротор стопорится, и лопасти превращаются в неподвижные аэродинамические поверхности, подобные крыльям. Полет продолжается за счет тяги пропеллеров, установленных на концах ротора и заключенных в кольцевые кожухи.
«Летающий автомобиль»
«Двадцать лет жизни я отдал этим моделям, их расчету и испытаниям в аэродинамической трубе, – говорит профессор. – Я полагаю, что время не потрачено даром. К 2010 году подобные гибриды станут рядовым средством городского транспорта...»
Оптимизм профессора разделяет и еще один изобретатель «летающих автомобилей». Подобно Моллеру, Фред Баркер является президентом собственной компании «Флайт инновешн», расположенной в городке Арлингтон, штат Вашингтон. Этой фирмой разработан и построен двухместный гибрид аппарата с вертикальным взлетом и посадкой. По расчетам изобретателя, три турбовентиляторных двигателя смогут нести полезную нагрузку до 270 кг на дальность 400 км со скоростью 136 км/ч. Сам аппарат без двигателей благодаря использованию композитных материалов весит всего 90 кг.
Кроме того, «Скай коммютер» – так назвал изобретатель свой аппарат – является вместилищем разного рода новшеств. Так, для одной из модификаций этого аппарата изобретатель использовал вместо реактивных турбин электродвигатели. Энергия для них вырабатывалась двумя генераторами, приводившимися в действие турбиной фирмы «Тесслер». Эта турбина эффективнее обычной авиационной благодаря плоским лопаткам, применяемым вместо стандартных, изогнутых. Такие лопатки не только дешевле в изготовлении, но и могут быть сделаны из более жаропрочных сплавов. Поэтому рабочая температура в турбине приближается к 2 тыс. градусов, что дает возможность достичь суммарного КПД силовой установки около 85 %!
Автоматизированная система управления преобразует эволюции штурвала и педалей, производимые пилотом, в серию электрических сигналов. Эти сигналы контролируются компьютером, который не допускает сваливания машины в штопор и другие критические ситуации. Одновременно ЭВМ контролирует скорость вращения ротора, выходную мощность турбин и т. д. Если все же в полете возникают неразрешимые с точки зрения компьютера проблемы, он вводит в действие парашютные спасательные системы.
Баркер надеется, что в скором будущем ему удастся наладить серийное производство своего летательного аппарата и получить разрешение на продажу его в виде конструкторского набора для самостоятельной сборки. Стоимость такого набора составит около 50 тыс. долларов.
Ну а что же наши конструкторы? Неужто довольствуются лишь оформлением патентов на свои проекты?.. Нет, оказывается, и у нас есть изобретатели, продвинувшиеся несколько дальше оформления приоритетных заявок.
Один из них – генеральный директор фирмы «Взлет» кандидат технических наук И.Н. Колпакчиев.
«Вам не кажется, что пилот в кабине летательного аппарата порою бывает лишним? – рассуждает он. И поясняет свою мысль так: – Обратите как-нибудь внимание, скажем, на работу пилота сельскохозяйственной авиации. То взлет, то посадка... Пыль, жара, в кабине такое амбре от ядохимикатов, что впору в противогазе работать. Летчик быстро утомляется, а это может привести к аварии...»
Для таких вот работ Колпакчиев и сконструировал свой ДПЛА – дистанционно-пилотируемый летательный аппарат.
Представьте себе небольшую конструкцию, имеющую форму обтекаемого диска. (Да-да, мы снова возвращаемся к пресловутой «летающей тарелке», но уже в новом качестве. Тем более что «тарелка» эта не круглая, а вытянутая, с прямоугольными сторонами и скругленными углами.)
«Стеклопластиковая оболочка крепится к силовому корпусу, – поясняет изобретатель. – Внутри четыре электровинтовых модуля, которые обеспечивают достаточную подъемную силу...»
Тут надо, наверное, сказать хоть несколько слов о самих электровинтовых модулях. В свое время Колпакчиев обратил внимание на такой физический эффект. Если молекулы воздуха, приобретая определенный заряд, взаимодействуют с аналогично заряженным острием, то по закону Кулона между ними происходит интенсивное отталкивание.
Если такими положительно заряженными остриями, а точнее, кромками будут концы пропеллера, заключенного внутри кольца из положительно же заряженной сетки, то такой многолопастный винт, по идее, должен крутиться. И он действительно крутится – Колпакчиев не раз проверял это на моделях.
Итак, четыре модуля создают подъемную силу, вектором которой управляют с помощью жалюзи. Поворачивая их створки над каждым из четырех каналов, отклоняя потоки воздуха, можно не только менять скорость подъема или горизонтального полета, но и осуществлять маневрирование.
Летающая платформа 303
Устойчивость же аппарату обеспечивает, кроме всего прочего, и эффект «летающей платформы». Вспомните, как в цирке жонглеры или клоуны бросают друг другу тарелки и шляпы. При броске достаточно подкрутить предмет, чтобы он приобрел устойчивость в полете. А если подкрутку осуществлять за счет маховика, вращающегося со скоростью 50 тыс. об/мин, то такой летательный аппарат – Колпакчиев называет его гироглайдером – вряд ли удастся опрокинуть.
Кроме того, маховик частично используется и в качестве рекуператора энергии. Когда платформа идет на снижение, освобождающаяся энергия запасается в гироскопе и затем может быть использована для динамичного подъема. На земле же, для облегчения взлета, маховик можно раскрутить от стационарного двигателя.
Подобные ДПЛА Колпакчиев предлагает использовать не только для сельхозработ, но и для патрулирования автотрасс, нефте– и газопроводов, для слежения за миграцией рыбы, предупреждения о пожарах, аэрофотосъемки, экологического контроля...
Человеческий фактор
Как вы думаете, какая система в самолете наименее надежна? Экипаж... К такому выводу пришли эксперты на основании анализа причин многочисленных аварий и катастроф: подавляющее большинство их произошло только потому, что летчики ошиблись в выполнении тех или иных действий.
В то же время автоматика исправно работает только в случаях, предусмотренных программой. Чуть что не так – и вся надежда только на пилота. Лишь человек, используя свой опыт, способен принять верное решение на основе недостаточной или даже недостоверной информации. А стало быть, экипаж одновременно и повышает надежность всех самолетных систем. Вряд ли кто из пассажиров отважится полететь в самолете, где нет летчика.
Вот он какой противоречивый – человеческий фактор. В чем же он заключается? Что делают конструкторы для того, чтобы человек в небе чувствовал себя как можно более комфортно?.. Как можно спастись, когда летательный аппарат терпит аварию?
Об этом мы и поговорим в данной главе.
Как найти дорогу в небе?
Подними голову, читатель. Видишь?.. Высоко над землей в черном вечернем небе пролетел самолет, мигая разноцветными огнями.
Куда он летит? Над какими лесами, морями, городами и селами лежит его путь? Как не собьются в кромешной тьме с курса его пилоты? Ответить на все эти вопросы способен только штурман самолета.
Интересно, а он откуда все знает? Ведь сверху, да еще ночью, в облаках не так уж много можно увидеть на земле.
Давай-ка попробуем на время стать авиационными штурманами. И тоже попробуем водить самолеты по курсу. Так нам легче будет понять штурманскую работу.
Из Москвы в ТулуДля начала полетим мы не так уж далеко. Например, из московского аэропорта Домодедово в Тулу. И самолет попросим пока небольшой. Скажем, в самый раз нам «аннушка», Ан-2, подойдет.
Самолет Ан-2
Только бы не заблудиться нам... В воздухе ведь рельсы не проложены, асфальтированное шоссе с указателями тоже не провели, а о том, чтобы остановиться на минуту, спросить дорогу у случайного прохожего, и мечтать не приходится.
Лучше всего, конечно, ориентироваться по карте. Посмотришь на нее, и сразу ясно: вот Москва, а вот тут – пониже ее – Тула. Теперь понятно, двигаться нам надо прямо вниз.
Низ карты – это юг. Стало быть, надо узнать, в какой стороне юг, туда и лететь.
Определить стороны света, как известно, можно по солнцу, по мху на коре деревьев, по расположению муравейников в лесу, в ночное время – по звездам... Но точнее и проще всего – .по компасу.
Так и поступим. Возьмем компас, посмотрим, в какую сторону указывает красный конец его стрелки, поднимемся в самолет и полетим.
Внизу поля, перелески, поселки мелькают. Наконец, вдали показался большой город.
Флюгер-конус «Колдун»
Аэродром. Посадка. Все, прилетели. Выходим из кабины.
– Здравствуйте, туляки!
– Здравствуйте, – отвечают нам. – Только мы не туляки, а рязанцы...
Вот те раз! Собирались в Тулу, прилетели в Рязань. А мы ведь все время на юг летели. Уж лучше бы мы железной дороги придерживались, надписи на станциях читали. Что смеешься? В начале нашего века, когда авиация только зарождалась, летчики так и делали.
Но шутки в сторону. Почему мы все-таки сбились? Компас неисправный? Нет, он правильно показывает. Так в чем же дело?
Ага, ты тоже догадался? Правильно, мы забыли о силе ветра. Пока продолжался полет, он дул самолету в правый борт и сносил его влево. В итоге, хотя мы все время держали курс прямо на юг, самолет на самом деле летел на юго-восток. Прямехонько в Рязань.
Сразу чувствуется, что мы – неопытные штурманы. Любой настоящий специалист непременно бы выяснил, в какую сторону и с какой силой дует ветер.
Не случайно еще лет 20—25 назад над каждым аэродромом на высоком шесте висел полотняный конус, показывая направление ветра, а каждый штурман до сих пор имеет в своем распоряжении специальный прибор – ветрочет. Куда дул ветер, туда и поворачивал свой полосатый хвост «колдун» (так зовут на летном жаргоне флюгер-конус); куда бы ни летел штурман, он обязательно определит по ветрочету величину сноса и исправит курс. «Юго-запад!» – скомандовал бы он, и самолет – можно не сомневаться – прилетел бы именно в Тулу.
Радио – маякА почему, интересно, никто из нас не вспомнил, что в самолете есть радио? Вспомни мы об этом вовремя, наверняка бы не сбились и без компаса.
...Многие сотни лет верой и правдой служат морякам световые маяки. Во всех океанах и морях Земли указывают они вспышками прожектора и сиреной безопасные пути плавания.
Имея такой пример перед глазами, авиаторы тоже стали задумываться: «А нельзя ли подобные маяки устроить и для самолетов?» Потому что ни один самый хороший штурман не в состоянии вычислить, куда ветер может снести самолет на пути, скажем, из Санкт-Петербурга во Владивосток. Страна наша огромная, даже сверхзвуковому Ту-144 нужно около четырех часов, чтобы пересечь ее с запада на восток. Ветры на ее территории дуют самые разнообразные как по силе, так и по направлению, да и меняются они то и дело. Где уж тут вычислить снос!
Магнитный компас, кстати, тоже частенько врет. Им невозможно пользоваться за Полярным кругом и в тех местах, где в земле скрыты большие запасы железной руды.
Потому что стрелка компаса – это магнит. А магнит всегда чувствует железо. Вот компас, вместо того чтобы указывать на север, показывает, где железо. Благодаря такой особенности, кстати, в свое время были обнаружены богатейшие запасы железной руды неподалеку от Курска, но для самолетовождения такие способности стрелки вовсе ни к чему.
А стоит забраться Земле на макушку, в район Северного полюса (самолеты порой залетают и туда), то в какую сторону ни посмотри – всюду юг. Как тут быть бедной магнитной стрелке?..
Кроме того, в Заполярье часто бывают магнитные бури, во время которых стрелка компаса начинает себя вести, словно щенок: она прыгает во все стороны, и как ни старайся, все равно не поймешь, где – север, а где – юг.
Вот потому, когда на самолетах появились первые радиостанции, авиаторы сразу стали приспосабливать их для облегчения ориентировки.
Делается это так. Штурман надевает наушники и ловит в эфире позывные нужной ему радиостанции. Скажем, мурманской.
Радиоволны в пространстве, как известно, распространяются практически прямолинейно. Антенна же приемника устроена таким образом, что точно может показать, откуда они приходят. Значит, все остальное уже несложно. Штурман выясняет, в какой стороне радиостанция, направляет самолет туда и приводит его прямо в Мурманск.
Такой способ ориентировки называется в авиации полетом по радиомаякам.
Впрочем, слышать «землю», наземные радиостанции, конечно, неплохо. Но еще лучше видеть ее. Ведь привести самолет в пункт назначения только полдела. Нужно найти аэродром и приземлиться. Вот в чем основная сложность.
Хорошо, если облака стоят высоко в небе, а наземный оператор услышит гул самолета над собой. Тогда он скомандует в микрофон:
– Спускайтесь, аэродром под вами...
Летчики снизят самолет, «пробьют» облачность, увидят аэродром и спокойно произведут посадку.
Чтобы самолеты могли взлетать и садиться ночью, посадочная полоса четко обозначена огнями.
Но как быть, если туман стелется почти по самой земле? Можно отправить самолет на запасной аэродром. Это выход, если воздушный корабль еще имеет в своих баках достаточно горючего, чтобы долететь до него. Но выход, прямо сказать, не очень удобный. Кому из пассажиров приятно, направляясь в Москву, оказаться вдруг, скажем, в Воронеже? Это ничуть не лучше того, как мы летели в Тулу, а сели в Рязани.
Со всеми трудностями разом покончило изобретение радиолокатора.
В начале нашего века А.С. Попов – всем известный изобретатель радио – заметил одну интересную особенность радиоволн. Оказалось, они имеют способность отражаться от различных предметов. Таких, как дома, горы, металлические корпуса самолетов и плотные грозовые тучи. Отражаясь, волны бегут назад. Если их примет на свою антенну прибор, во многом похожий на обыкновенный телевизор, то они покажут на его экране все, что видели на своем пути.
Схема радиолокации
На 300—500 км и более «смотрят» современные радиолокаторы. Сквозь дождь и туман, снегопад и ночную мглу видят они все вокруг.
Сегодня каждый большой самолет, такой, например, как Ил-62, Ту-154, оборудован локатором. Поэтому авиалайнеры могут летать практически в любую погоду, и даже в самой кромешной тьме их штурманы уверенно находят дорогу к аэродрому, а летчики спокойно ведут самолеты на посадку.
Радиолокаторы, или радары, поставили и во всех крупных аэропортах. Наземному оператору тоже необходимо видеть самолеты. Ведь в пространстве над аэродромом может оказаться сразу несколько воздушных лайнеров, и важно каждому определить очередь на посадку, не создавая бестолковой толчеи в воздухе.
Инженеры не успокоились и на этом. Они решили – и совершенно справедливо, – что очень неплохо создать целую сеть радиолокационных станций по всей стране. Во-первых, тогда в наше небо не сможет пробраться: ни один самолет-шпион; во-вторых, каждый свой | самолет мы всегда будем иметь под наблюдением.
Такая сеть уже создана. Стоит теперь чуть зазеваться штурману, как с земли сразу же летит предупреждение:
– Алло, штурман, не зевать! Держите курс правильно.
Вот, оказывается, какую ошибку мы еще совершили. Нам надо было предупредить наземных операторов о маршруте нашего полета, они не дали бы нам сбиться.
Многие специалисты на земле помогают авиаторам водить лайнеры по воздушным трассам, от их внимательного взора не ускользнет ни один самолет в нашем небе.
Много помощников у штурмана. Несколько компасов, карты, всевозможные справочники, ветрочет, радиолокатор, наземные операторы, но работы у него по-прежнему не убавляется.
Не будешь же все время слушать сигналы с земли, то и дело командуя пилоту повороты то вправо, то влево. Этак весь маршрут самолета может состоять из одних зигзагов. Какому пилоту захочется терять время и понапрасну жечь горючее, слушая команды нерадивого помощника?
Поэтому каждый уважающий себя штурман старается проложить курс по кратчайшей прямой – ортодромии – и строго выдерживать его во время полета. А это не так-то просто. То на пути грозовой фронт встретится, то тучи вдруг таким холодом окатят, что самолет ледяной коркой покрываться начнет, то прямо по курсу высоченная гора покажется...
Все эти опасности штурману обязательно надо обойти. Не потому, что он – несмелый человек и боится грозы. Нет, все авиаторы – очень мужественные люди. Просто штурман, как и весь экипаж, отвечает за безопасность пассажиров. Именно поэтому он уводит самолет в сторону. И поступает правильно! Никто не имеет права рисковать чужой жизнью.
Причем обойти опасность штурман должен очень расчетливо. Так, чтобы не угодить в беду и в то же время не делать большой крюк. Только тогда самолету хватит горючего до аэродрома назначения, только тогда он не опоздает и прилетит точно по расписанию.
Вот сколько забот еще остается на долю штурмана! Потому-то люди стали задумываться: нельзя ли освободить его хотя бы от части работы, переложив ее на плечи машин? Придумали же для облегчения труда летчиков автопилот – прибор, который сам, без вмешательства человека может вести самолет по заданному маршруту? Почему бы не заставить машину прокладывать курс, принимать радиосигналы с земли, следить за сводками погоды, вычислять курсовые поправки?.. А человек контролировал бы ее труд.
Ученые вместе с конструкторами долго думали над созданием такой машины и сравнительно недавно нашли выход из положения. Обязанности штурмана они возложили на ЭВМ – электронно-вычислительную машину, компьютер. И оказалось, что ЭВМ совсем неплохо справляется с такими обязанностями. Так что, отправляясь в очередное воздушное путешествие, знайте – авиалайнер ведет наряду с людьми и электронный штурман.
У природы нет плохой погоды?
Что такое летная погода?В начале века пилоты старались приехать на аэродром ни свет ни заря. И поднимались в воздух одновременно с солнцем. Опыт подсказывал им, что в это время суток атмосфера наиболее спокойна, в ней нет ветров и струйных течений.
А вот планеристы больше любят, когда на небе образуются кучевые облака. Они знают, что под ними образуются мощные восходящие течения теплого воздуха, которые способны поднять их безмоторный летательный аппарат высоко-высоко в небо. Опытный дельтапланерист, используя такие восходящие потоки, способен парить в небе чуть ли не сутками.
Современным авиалайнерам, казалось бы, такие тонкости ни к чему. Они летают днем и ночью, летом и зимою, в ясную погоду и когда небеса сплошь затянуты тучами...
И тем не менее нельзя сказать, что нынешняя авиация стала всепогодной. Как-то мне довелось несколько суток просидеть в аэропорту Елизово, что обслуживает Петропавловск-Камчатский, в ожидании рейса на Москву. От нечего делать я купил в местном киоске книжку, которая так и называлась– «Летчику о метеорологии». Из нее я узнал, что к опасным для авиации явлениям природы в районе аэродрома относятся: грозы, смерчи, шквалы, град, ледяной дождь и гололед. Не любят летчики также туманов, пыльных бурь, дымов различного происхождения, мешающих им видеть взлетно-посадочную полосу, а также вулканических извержений.
Улететь нам мешал как раз туман, плотным одеялом окутавший взлетную полосу. «Неужто нельзя ничего сделать?» – волновались пассажиры. «Будет вам погода, – пообещал дежурный по аэропорту. – Слышите, разведчик полетел?»
Действительно, из тумана послышался рев разогреваемых моторов, потом самолет пробежал по полосе и взлетел.
То ли летчики уже знали от метеорологов, что туман вскоре рассеется, то ли разведчик сам погоду сделал, но, когда самолет сел, в небе стало проглядывать солнце. Объявили посадку на наш рейс, и пассажиры поспешили к авиалайнеру, рассуждая на ходу, что вот, дескать, ныне кудесники умеют и облака с туманами разгонять.
В Москве я узнал, что действительно такая возможность существует. Если засевать облака йодистым серебром и некоторыми другими реагентами, то можно заставить их вылить дождевую воду и рассеяться. В столице таким образом уж лет пятнадцать обеспечивают хорошую погоду по большим праздникам.
Не очень теперь беспокоит летчиков и возможность обледенения летательного аппарата. Как только вследствие сильного переохлаждения окружающего воздуха на крыльях и фюзеляже самолета начинает образовываться ледяная корка, экипаж тут же принимает надлежащие меры. В зависимости от типа самолета методы борьбы могут быть разными. На некоторых летательных аппаратах обшивку попросту нагревают, подавая под нее теплые потоки воздуха от работающих двигателей. В других случаях нагрев производится за счет электричества. И наконец, существуют и химические методы борьбы с обледенением, когда плоскости омываются мельчайшими капельками антиобледенительной жидкости, например спирта. А в некоторых случаях изобретатели даже предлагают бороться с обледенением механическим способом. Под обшивку накачивается воздух, она как бы вздувается, и ледяная корка тут же лопается.
Размещение противообледенительных систем на самолете: 1 – обогрев лобовых стекол; 2 – обогрев приемника воздушного давления; 3, 4 – обогрев носка крыла; 5 – обогрев воздухозаборника двигателя; 6 – обогрев хвостового оперения
Вот только с ветром люди бороться пока не научились. Сильный боковой ветер может снести самолет с полосы. Но еще хуже – болтанка в воздухе, когда летательный аппарат швыряет из стороны в сторону, а еще хуже – вверх-вниз. Этак и грохнуться на нашу твердую планету недолго. И потому метеорологи обязательно предупреждают авиаторов о районах, где такая болтанка наиболее вероятна – над гористой местностью, на границе циклона и антициклона и т.д.
