Т. Карман - Аэродинамика. Избранные темы в их историческом развитии (1161639), страница 7
Текст из файла (страница 7)
увеличивается пропорционально кубическому корню веса. Эта зависимость представлена прямой линией наклона 1: 3 на рис.10, где использована логарифмическая шкала. Таким образом, частный закон, предложенный Гельмгольцем, по-видимому, подтверждается, если мы рассматриваем только парящих птиц. В академических кругах Германии ходил анекдот о том, как студент провалился на экзамене у Гельмгольца. так как он не смог доказать, что полет человека никогда не возмоэкен.
Сомневаюсь, что этот рассказ верен в этой версии. Возможно, студенту был задан вопрос о возможности полета человека с помощью его мышечной энергии. Рассмотрев влияние увеличения веса на возможность летать в животном царстве, Гельмгольц пришел к выводу, что у человека очень низкий шанс взлететь с помощью своей мышечной энергии.
До сих пор пе было ни одной успешной попытки приведения в движение самолета на основе мышечной энергии человека. В 1937 году итальянцы Босси и Бономи успешно выдержали горизонтальный полет на винтовом самолете на расстояние около 2600 футов, хотя воздушные Глава Г 4л 'г ига л лг ,г г . ° '7 4, л г гиаггы Еиге ЗЕЫ кгУВ Рис. 11. Профгааи крыла, изучеииыв Горацио Филлипсом, (Из Агпеггеап Кггугггвег ап8 Яаг1гвай уогггпа1г 67 (1893), 13о.) винты приводились в движение только мылив |ной энергией.
Однако самолет не смог взлететь только в силу мышечной энергии. Некоторые люди веряг. что, улучшив аэродинамику крыльев и двигателя и уменьшив вес конструкции, можно было бы сконструировать самолет, управляемый мьппечной энергией. Кроме внимательного изучения полета птицг первые исследователи в области аэродггнамикгг главныкг образом 'занимались определением особенно удобных форм крыла.
Подобные исследования проводились как в аэродиналгических трубах, так и с помощью реальных полетов па планере. На рис. 11 показан рял профилей крыла, исследованных в аэродинамической трубе Филлипса [12]. Отметим, что Фпллипс исследовал кривые поверхности, у которых оказалось больше преимуществ, чем у плоских пластин. Этн наблюдения полностью подтвердил своими экспериментами полетов на планерах Отто Лилиенталь (1848 1896) [13[. Исследователям того периода представлялись важными два вывода: во-первыхг что кривая поверхность показывает положительную подъемную силу в случае пулевого угла атаки, т, е, если передняя и задняя кромки расположены на одинаковой высоте; во-вто- Аэродинамические исследаеаиил да арм полежав рых, что аэродинамическое качество кривых поверхностей в некоторых случаях превосходит этот показатель у плоских пластин.
В то время не существовало теоретического объяснения, почему кривые поверхности создак>т подъемну1о силу при положении в полете с нулевым углом. Позже мы увидим, как современная теория подьемной силы успешно объясняет этот факт. Однако удивительно найти относительно поздний (1910) следующий комментарий в известной книге Ричарда Ферриса Как аи лешаеии «Последние исследования (он описывает конструкцию аэроплана Хенсона 1843 года) доказали, что верхняя поверхность аэроплана должна быть выпуклой, для того чтобы увеличить влияние почъемной силы.
Это один из парадоксов летающих машин, которые никто не может объяснить>. Л1шиент~ль особо подчеркивал значение кривых поверхностей крыла. Он сделал много других интересных наблюдений в аэродинамике; например, установил, что естественный ветер более благоприятен для парящего полета, чем идеально равномерный воздушный поток. Этого благоприятного воздействия моакно достичь, используя восходящие потоки, которые часто сушествукут в естественном ветре. Однако Лилиенталь обнаружил, что иногда подъемная сш|а при естественном ветре, даже в отсутствие восходящих потоков, может превосходить силу при равномерном воздушном потоке.
Только недавно было признано, что этот эффект возникает благодаря градиенту поперечной скорости, кслорый обычно преобладает при естоствепном ветре, по крайней мере в нижних слоях атмосферы. Некоторые теоретические идеи братьев Лилиенталь, Отто и Густава (1849 — 1933) были довольно туманными. Они посвятили много времени изучению возможности создания отрицательного сопротивления, т.е. движению вперед с помощью особенной формы профиля крыла без обеспечения мощности. Через несколько лет после смерти своего брата Отто, погибшего в результате аварии в 1896 году, Густав Лил|ленталь действительно опубликовал «теорию» этого явления, которая несомненно противоречит принципам механики. При упорном поиске научной истины в юношеские годы я однажды назвал его «незначительным братом великого человекаа, выражение, которое, я считаю, обидело его.
Теперь я раскаиваюсь в этом, когда оглядываюсь назад на подростковый период в развитии аэродинамической науки. В США выдаюшийся ииженер-строитель из Чикаго Октав Шанют (1832 1910) выполнил огромное количество экспериментов по полетам Глаеа 1 на планерах. Его внимание в основном привлекала проблема устойчивости. Интересно отметить, что за месяц до несчастного случая с Отто Лилиеншлем он высказал мнение о небеюнасности планера Лилиента- ля [14]. Рис.
12. Модель салюлета Альфонса Пело. (Из Атее~сан Елдслеег авН йайгоай 1оигяий 66 (1892), 508.) Ирене пилотируемых планеров летающие модели с двигателями или без них позволили получить важную аэродинамическую информацию. Моделгь представленная Альфонсом Пена (1850 — 1880), является, по-видимому, первой моделью., где успешно обеспечена устойчивость с помощьк) горизонтальной хвск:говей поверхности, расположонпой сзади (рис. 12).
Пено полагал, что пассажирский самолет с общим весом 2600 фунтов и двигателем от 20 до 30 лошадиных сил можно сконструировать в соответствии с его изобретениями. Его жизнь и работа являются трагической главой в истории аэронавтики. Он был парализован. поэтому свои исследования мог продолжить только дома; бедность, плохое здоровье и недостаток признания сломили его до такой степени, что в возрасте тридцати лет он покончил жизнь самоубийством.
Братья Райт, совершившие первый механический полет па пилотируемом самолете, и Самюэль П..!знгли (1834 — 1906), который близко подошел к подобному практическому результату, следовали направлениям, обозначенными нами в этом коротком очерке. Лэнгли особо подчеркивал аналогию с полетом птипы и полностью осознавал, что теория Ньютона о сопротивлении воздуха не может быть верной, если возможен полет человека на аппарате тяжелее воздэош.
После полета модели Аэродинамические исследование до эрм полетов 33 с механическим приводом, он пришел к репюпию построить пилотируемый аппарат. Ему повезло в том, что у него был помощник, обладающий гением в области механики, которому редко оказывали должные почести. Этим помощником был с1арльз М. Мэнди (1876 — 1927), выпускник Корнеллского университета, построивший бензиновый двигатель,. достаточно мощный и легкий, чтобы служить этой цели. Уилбер (1867 — 1912) и Орвилл (1871 — 1948) Райт не были профессиональнымн учеными. Однако они были знакомы с практическими идеямн в области аэродинахшки, разработанными до них различными исс;юдователями, и, кроме замечателыюго таланта конструкторов, у них была возможность использовать эксперименты с моделями для своей натурной конструкции.
Фактически для этой цели ояи использовали простую и малогабаритную аэродинамическую трубу. Более того. они выполнили почти тысячу полетов на планере. Небезынтересно рассмотреть основные технические характеристики первого самолета братьев Райт в свете теоретических размышлений, приведенных выше. Масса брутто их самолета равнялась 750 фунтам, а крыло имело общую площадь 500 квадратных футов, поэтому нагрузка на крыло составляла 1,5 фунта па квадратный фут. Эта нагрузка на крыло немного больше, чем у грифа (рис. 10), и в семнадцать раз меньше, чем, например, у полностью загруженного Дугласа ПС-3. Полезную распола|аемую мощность на основе двигателя в 12 лошадиных снл с 66-процентным К1!Д воздушного винта, заявленную Орвиллем Райтом, можно оценить в 4300 футов-фунтов в секунду.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
