Т. Карман - Аэродинамика. Избранные темы в их историческом развитии (1161639), страница 34
Текст из файла (страница 34)
соч., т.1ьт: Аэродинамика. М.-Лз 1949, стр. 5 34. Сообщено 3!Х! и 29ь'ХН 1891 года Московскому математическому обществу и впервые опубликовано в трудах отделения физических наук Общества любителей естествознания, т. 1У, вып. 2, 1891, стр. 29 — 43, (6) Р. 'ььб ЬвпсЬевсег, А етоь)отьевгся (Ьогьбоп, 1908). (7) ТЬ. гоп Кйгпгяп, бис!диев ртойбтев ассие!г ь(е ГаЯтойупатагдие, Зопгпяея ГесЬгь!9ыев шсегпабопа1ев с1е Гасгопапбг1пе (1932), 1 — 26 (Рагпи 1933); А.1. К(е!гь, ЕЕЕес! оп Гг!!егв оп. Итгпд-Гиге!аде Епгвт(етспсс, Тгвпвасгюпв оЕ !Ье Агпепсап Вос!осу оЕ МесЬашса! Епб!ггесгв, 66 (1934), 1 — 7 (АЕН-56-1).
(8) 1ьь'. ЕЬ Веагя, А Аьем Ттеаттаеп! оЕ !бе Ьг(ггпд-Ьгие )4тгпд Тб.еотгб оытб Арр!гав!гоп го ЕбгдЫ аиь) Е!авис И'ьтьдв, (уггаггег!у оЕ Аррйед Ма!Ьепьаг!св, 6 (1948), 239 — 255; Я. 1. Рвг, апг) Ж. ЕЬ Бевгв, Аетов1авйс Рторетйсв оЕ Боьер! И'гпдг,,1опгпа! оЕ !!ье Аегопапйсв! Вон;псея, 16 (1949), 105-115. ГллвА Ч1 От воздушного винта к космической ракете Сильное желание человечества летать явилось сжвой, которая заставила изобретателей и ученых разобраться, как летать. Еще одно психологическое стремление, даже еще более общее и древнее, чем желание летать, но наиболее очевидное в истории полета за поглелние пятьдесят лет, это страстное стремление человечества к скорости.
Мы часто сльппим о новых рекордах скорости, но редко «чьппим, чтобы кто-то задавал вопрос: почему необходимо так быстро передвигаться? Кто знает, не будет ли мир счастливее без больших скоростей, на которых мы сейчас перемещаемся" .Но, по-видимому, эта жажда больших скоростей заложена в чечовеческой природе. Несмотря на то, что на это желание большой скорости в некоторой степени могут повлиять экономические факторы, основной стимглирующий фактор по-вндимому, психологический, возможно, просто любовь к постановке новых рекордов. Молодые студенты с атлетическими способностями люгут иметь блестящие научные умы и все же верить., что прыгнуть на два дюйма, выше, чем другие .
— важный вклад в достижения человечества! Какова цена скорости? Прежде чем перейти к теме этой главы, в именно, истории наших знаний о воздушных двигателях, мне бы хотелось расска, зать об исследовании,которое я провел несколько лет назад, отчасти забавы ради, отчасти из-за научного интереса [1]. Вместе с Джузеппе Габриелли,известным конструктором самолетов и директором авиационных заводов «Фиат»,я провел нечто вроде фактического,не теоретического., обзора существующих средств передвижения, включая наземные, водные и подводные, а также воздушные, с точки зрения того, какой мощностью они располагают нв единицу веса.
Исследование называлось «Какова цена гкорогти?». Для сравнения мы построили графики удельной мощности как функции максимальной скорости транспортного средства, 167 От. всьтдушноео винта к космической ракетке сверхлвгкаввк 1мя е. ° ль в.ми и самелет = 1ОО ,.
5О 5 6 Оа О! 1 5 1О 50 100 500 1000 2000 Маассиьактьиая скорость миль в еас Рить 65, Удельная мощность, определенная как отношение максимально располагаемой мощности к массе брутто транспортного средства., построенная как | рафик функции Ое максимальной скорости. (Из обзора Дж. Габрнелля и Т. фон Кармана в 61есЬашса! Еттбшеег1таб, 72 11960), 776, с разрешения Американского общества инженеров-мехаттиков.) при этом она была определена как соотношение максимально располагаемой мощности к массе брутто транспортного средства. Мы нашли нечто вроде ограничительной линии, прямой линии на графике с логарифмическим масштабом, такой, что все известные в настоящее время одиночные транспортньге средства оказались с левой стороны. 168 Глава ГХ 1В качестве «транспортных средств» мы включили также пешехода, лошадь и велосипедиста, но не стали включать рыбу или птицу.) Если какая-либо точка находится высоко над прямой линией, зто означает, что это средство пе так экономично, как могло бы быть при той же максимальной скорости.
Например, мы видим, как экономичны торговые суда, до тех пор пока они нг раввина«от определенную скорость, в этой точке удельная мощность внезапно возрастает. Представленные на графике данные являются не средними, а оптимальными значениями; гчедовательно, мощность, обозначенная каждой криной, .представляет минима.чьное значение, необходимое для данного вида транспортного средства. Пешеход, лошадь и велосипедист оценены на основании некоторых научных расчетов. У меня нет объяснения, почему скаковая лошадь, скорость которой примерно 40 миль в час, имеет точно такую же удельную мощность, что н хороший линкор. У диаграммы есть еще одна интересная особенность. Если удельная мощность пропорциональна скорости, то общая работа, необхочимая для перевозки на заданное расстояние, одинакова.
Это условие соответствует прямым с наклоном 45' на графике с логарифмическим масштабом. Поэтому можно сказать, что любое транспортное средство функционирует оптимально, если кривая имеет наклон 45'. Если наклон меньше 45', то функционирование транспортного средства улучшается с увеличением его скорости. Если наклон больше 45", то зто показатель того, что транспортное средство превысило свои оптимальные характеристики. Например, ешли л«ы возьмем кривую для гражданских самолетов., то увидим, что между 200 и 300 милями в час наклон составляет примерно 45' или немного меньше. И действительно, зто правда, что более скоростные «Констеллейшн» 1Сопв«е!1а11оп) намного экономичнее более медленных ПС-З, если экономичность измеряется в лошадиных силах-часах, необходимых для перевозки груза на заданное расстояние. 1(ривая реактивных истребителей имеет более крутой наклон,конечно, их нельзя назвать экономичными.
Существуют две причины использования менее экономичных транспортных средств:, одна заключается в том, что на большей скорости данное средство передвижения можно использовать больше. Если количество часов в месяц одинаково, то пройденное расстояние становится больше. Именно этот принцип способствует использованию самолетов с реактивным приводом в гражданской авиации. Они могут преодолеть значительно большее ко- Опл ооодуеаного винта к космической ракыае 169 личество пасгажиро-миль в год при условии, что авиакомпании могут летать на ннх то же количество часов, т. е.
они не требуют большего времени на техническое обслуживание. Во-вторых, использование неэкономичных транспортных средств, безусловно, может быть продиктовано военными целями, где необходимо быть быстрее своего противника. Я бы сделал вывод, что если мы хотим вынести суждение относительно различных технологий двигательных установок для обеспечения скорости, то мы должны учитывать неско,чько л«оментов. Во-первых, основную систсл«у потребности в мощности; во-вторых, практическучо дешевизну ее использования при перевозке; в-третьих, все остальные точки зрения: психологическую, политическую и тому подобное.
Очень трудно предугадать, чем человек должен заплатить за скорость. Сколько средний человек заплатит за пятичасовую поездку, которая в противном случае заняла бы десять часов? Я адресую этот вопрос, как заешуживак>щий изучения, к экономистам, психологам и другим представителям общественных наук. Теория воздушных винтов Последние крупные достижения в области силовых установок обычно известны как переход от воздушных винтов к реактивным двигателям. Несколько лет назад я был в Париже во время мирных переговоров между союзниками и некоторыми восточно-европейскими странами.
Одна журналисгка из Венгрии подошла ко мне и захотела взять интервью. Она спросила,, в чем, по моему мненшо, заключается величайшее достижение авиации за последнее десятилетие. Я ответил ей: «Движение с помощью силы реакции». Она сказала мне; «Профессор, вы можете выразить это как-то иначе? Я не люгу написать в прогрессивной газете, что прогресс достигнут с помощью реакции!» Я попытался подыскать для обозначения реактивного двигателя венгерское слово, и она отошла явно удовлетворенная. На самом деше разграничение движения г помощью воздушного винта и движения с помощью силы реакции не совсем верное.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
