Алекс Кун - Форт Росс
Тем не менее, зализанные обводы тримарана, после взлета, вполне могли выполнять роль нижнего крыла, если продумать остальные формы фюзеляжа. Понятно, что трехметровый фюзеляж, соответствующий ширине посадочной опоры, создаст слишком большое сопротивление, и обводы верхней части напоминали обводы гоночных катеров моего времени — широкое, плоское основание, плавно переходящее в кабину полутораметровой ширины, возвышающуюся над центральной лыжей.
Макет фюзеляжа-тримарана мы старательно гоняли по заливу, не только таская его на веревочке, но и «стреляя» макетом из лука в воду. Большего не сделать, пока не попробуем макет в натуральную величину.
Самолет одним фюзеляжем не ограничивается. Хотя, посадка на воду накладывает свои ограничения и на все остальное. Например, винты необходимо поднимать максимально высоко над водой, спасая их от брызг и волн. Так как двигателей предполагалось использовать два, размещались они на крыльях, по обе стороны от фюзеляжа. Более того, в связи с минимальным диаметром фюзеляжа, крылья пришлось изломать по форме крыла чайки. При выклеивании лонжерона из шпона, его форма особой проблемой не являлась. Зато концепция «крыла чайки» решала несколько проблем. Поднимала двигатели, и, соответственно, винты над водой, обеспечивала оптимальное аэродинамическое согласование крыла с фюзеляжем, и позволяла лучше использовать центробежный разлет воздуха от винтов.
Про последнее надо сказать чуть подробнее. Винты не только закручивают воздух и «отбрасывают» его назад. Они еще «раскидывают» воздух в плоскости своего вращения. В мое время даже большие исследования были, когда винты заключали в кольца, подбором формы которых увеличивали тягу. Правда, увеличение выходило не такое значительное, чтоб компенсировать дополнительное лобовое сопротивление самих колец, и идея широкого распространения не получила, если не считать ее реализацию в турбореактивных двигателях. Зато доказали, что подбирая форму фюзеляжа и согласовывая с ней работу боковых винтов, можно добиться прироста тяги, или, точнее, уменьшения лобового сопротивления.
Основным критерием тут стало направление вращения винта. Винты должны «грести» воздух под крыло, к фюзеляжу, который должен начинать сужение в плоскости вращения винтов. В этом отношении, форма «крыла чайки» выходила оптимальным решением. Фюзеляж плавным полукругом переходил в наплыв крыла, выступающий вперед плоскости вращения винтов, поток загонялся в эту «ловушку», скользя по ней к хвосту. Так как задняя часть фюзеляжа сужалась, появлялся эффект выдавливания меж пальцев скользкой косточки, толкающей самолет вперед. Одновременно с этим под крылом создавалась «воздушная подушка», увеличивающая подъемную силу.
В мое время серьезные конструкторские бюро рассматривали взаимодействие разных частей самолета с точки зрения уменьшения вредного влияния. Искать способы собирать подъемную силу по крохам таким институтам не приходилось — они по науке работают. А вот на форумах любительской авиации, где пытались взлететь, имея только двигатель от мопеда, любые обоснованные извращения только приветствовались, и разбирались по косточкам. Почитать их перепалки, порой, бывало весьма познавательно.
Вот и добрались до крыла. Хоть оно и считается самой важной деталью самолета, однако летательные аппараты, порой, обходились и без него. Не считать же крылом винты вертолетов и автожиров. Кстати, к автожиру надо будет присмотреться потом подробнее. Вертолет пока не осилим, а вот автожир попробовать можно. Если получится — будет идеальный разведчик для ледоколов. Но это позже.
Итак — крыло. С одной стороны, штука простая. Длинная плоскость, зализанных форм, прорезающая воздух и создающая подъемную силу в зависимости от «угла атаки». С другой стороны — достаточно вырезать полоску бумаги, перехватить ее посередине и несколько раз поводить рукой в воздухе, чтоб оценить сложности. Полоска завернет края, а то и скрутится непредсказуемой спиралью.
Вот и на крыло действуют подобные силы. Перелом лонжерона и «складывание» крыла по примеру бабочек, является одной из распространенных причин авиационных катастроф. Но кроме таких очевидных проблем есть и менее явные подводные камни. Если взять тонкую доску, достаточной длины, зажать ее с одного торца, а второй торец покрутить руками, то убедимся, что доска довольно легко скручивается «винтом». Крыло, к сожалению, подвержено этой напасти в не меньшей степени. Только вот результат такого скручивания у крыла в полете гораздо неприятнее. Крыло начинает скручиваться то в одну, то в другую сторону, увеличивая амплитуду и разрушаясь. Такое явление называют «флаттер» и от него погибло множество самолетов, пока разбирались, в чем дело.
Кстати, явлению колебаний и скручиваний подвержены все детали воздушных кораблей, от рулей и стабилизаторов до шасси. В частности, разрушающая «пляска» шасси даже получила собственное имя — «шимми».
Названия красивые, да только за ними кровь пилотов, собиравших по крупицам знания о воздушном океане. Для моего времени подобные явления и способы их преодоления тайной уже не являлось, а вот исследователям прошлого приходилось идти с «закрытыми глазами», делая модель за моделью. Пожалуй, про исследователей уместнее даже применить термин «бежали, спотыкаясь», так как от самолетов братьев Райт до истребителей Второй Мировой прошло всего сорок лет. Так стремительно развивались только компьютеры в мое время.
Зачем тогда делать длинные крылья, если у них такие проблемы? Увы, тут прямая взаимосвязь. Чем больше размах крыла, тем выше его способность планировать. Не даром планера выглядят в небе как тонкий крест, с широко раскинутыми, узкими крыльями. Смотреть на такие крылья, из кабины планера в полете, весьма занятно. Они откровенно «взмахивают» и изгибаются при маневрах. Опытные пилоты не обращают на это внимания, а для пассажира гарантированны острые ощущения.
Но современные мне планеры — продукт карбона и дюраля. Нам такие технологии недоступны. Приходилось увеличивать толщину крыла до четырнадцати процентов его хорды. Грубо, при ширине крыла у корня в два метра, его толщина составила двадцать восемь сантиметров. Отдел прочности просил увеличить толщину еще больше, так как они не гарантировали целостность лонжерона, длинной двадцать метров с нагрузкой посередине не менее четырех тонн. Но и это мы попробуем на практике. Первый собранный нами самолет никуда не полетит, тем более, что двигатели для него еще не готовы, а будет разломан на стендах.
Крыло не ограничивается одним размахом и профилем. Много на нем дополнительных устройств. Например, есть у крыльев такая беда, как перетекание воздуха с нижней плоскости, где давление избыточно, на верхнюю плоскость, где развито разряжение. Такое перетекание уменьшает подъемную силу, и с ним борются, давая крылу сужение в плане — тогда встречный поток препятствует перетеканию воздуха. Да только рано или поздно крыло заканчивается, и вихри перетекания бурлят на концах с большой силой.
Со временем нашли управу и на эту напасть. На концы крыльев ставили аэродинамические шайбы, препятствующие образованию вихрей перетекания. Вариантов таких шайб имелось великое множество, но в нашем случае подходил только один — в виде дополнительного бака, загибающегося вниз от конца крыла. С учетом концепции гидроплана, баку нужно еще придать форму поплавка, на который может опереться самолет, если он все же завалится на крыло при взлете или посадке.
Другое дело, что этот бак нельзя делать большим — иначе потеряется аэродинамика самого крыла. Очередной компромисс между водой, воздухом, прочностью и развесовкой.
Кроме формы и описанных ухищрений, крыло имеет еще механизацию. Это очередной компромисс между взлетом на малой скорости и быстрому полету по маршруту. Теоретически, взлететь можно и без механизации. Только потребная скорость взлета может быть в несколько раз больше, чем с простейшей механизацией крыла.
Так что это за зверь? Грубо, это просто способность крыла «загнуть» свою заднюю кромку вниз, изменяя профиль. Самое оптимальное было бы взлететь на одном крыле с профилем оптимальным для малых скоростей, а после взлета поменять крыло на другое, с профилем для больших скоростей. В мое время так и не придумали, как можно сотворить такую ротацию — зато механизацию довели до совершенства. В современных мне самолетах из задней кромки крыла выползали целые «цепочки» закрылков, разделенных строго рассчитанными воздушными щелями.
Нам такое не осилить, но простой, щелевой закрылок, выпускающийся на два угла, меньший, взлетный и больший, посадочный — можем сделать. Закрылки, расположенные с обеих сторон от гондол двигателей, дадут особо значимый прирост подъемной силы, за счет потока воздуха от винтов. Хотя потребуют значительного силового подкрепления крыла, в месте их подвески.
