Гюнтер Продель - Искатель. 1964. Выпуск №5
Только позднее удалось установить, что причиной аварий являются мощные вибрации крыла или оперения самолета, возникающие при взаимодействии аэродинамических сил и сил упругости самой конструкции. Самым страшным было то, что эти вибрации возникали совершенно неожиданно и в течение нескольких секунд достигали такой мощи, что разрушали машину. Новому противнику авиации дали название «флаттер» (от английского слова «трепетать»).
Встреча с флаттером была неожиданностью не только для пилотов. Ни конструкторы, ни ученые до тех пор еще не встречались ни с чем похожим на это явление. Неизвестно было и как с ним бороться. Оставалось одно — искать. Искать причины, искать способы борьбы.
И поиски начались. Теория полета пока ничем не могла помочь исследователям: флаттер как таковой в те дни еще не числился в ее «подопечных». А без теории путь был один — эксперименты, продувки в аэродинамических трубах и главное — летные испытания. Все, что было сделано для обуздания флаттера на земле, следовало проверить в полете: условия опыта и реальность далеко не всегда совпадают. Словом, необходимо было «нащупать» флаттер в полете и после этого вернуться на землю, чтобы чуткие и бесстрастные свидетели — приборы могли рассказать об «услышанном» и «увиденном» в воздухе. Одним из первых доставил на землю потрепанный флаттером самолет Герой Советского Союза Михаил Михайлович Громов, А позднее аналогичную задачу поручили ныне известному всей стране заслуженному летчику-испытателю, Герою Советского Союза Марку Лазаревичу Галлаю. Ему предстояло опробовать в полете аппаратуру, извещающую о приближении флаттера.
Для проведения эксперимента был выбран скоростной бомбардировщик «СБ», который намеренно «испортили»: сняли с него уже известные к тому времени так называемые противофлат-терные балансиры. Испытываемая аппаратура заняла свое место в кабине, и пилот отправился «трогать чудище за бороду». Не сразу состоялась встреча с грозным противником. Но когда она все же состоялась, действительность превзошла самые страшные предсказания. Вот как описывал позднее свою встречу с флаттером сам пилот: «И вдруг — будто огромные невидимые кувалды со страшной силой забарабанили по самолету. Все затряслось так, что приборы на доске передо мной стали невидимыми, как спицы вращающегося колеса. Я не мог видеть крыльев, но всем своим существом чувствовал, что они полощутся, как вымпел на ветру… Грохот хлопающих листов обшивки, выстрелы лопающихся заклепок, треск силовых элементов конструкции сливались во всепоглощающий шум. Вот он, флаттер!..»
Галлай вышел победителем из этого неравного поединка с флаттером, он сумел доставить смертельно раненную машину на землю, и чуткие самописцы рассказали ученым немало интересного. Так в содружестве ученых и испытателей и родилась теория флаттера, которой с успехом пользуются при проектировании самолетов и по сей день. И по тому, как сравнительно быстро была добыта эта победа, уже можно было судить — наука стала могучим союзником полета.
Могучий союзник… Именно ему авиация была обязана успехами, достигнутыми в тридцатых годах, он же открыл и пути дальнейшего развития. Не все было гладко в этом неуклонном движении вперед; в авиации едва ли не четче, чем в других областях знания, ощущается справедливость бессмертных слов Маркса: «В науке нет широкой столбовой дороги…»
ПОБЕЖДАЯ САМИХ СЕБЯ…
Несколько лет назад в машинном зале одного из авиационных научно-исследовательских институтов ежедневно можно было услышать один и тот же диалог:
— Ну как?
— Держится.
— А ветер?
— На пределе.
— Пилот?
— Спит пилот.
— И держится?
— Стоит.
И снова люди вспарывали пеструю начинку электронных блоков, в десятый раз меняли схемы и программы, сверяли затертые диаграммы и графики и снова с надеждой и тревогой бросались к голубому экрану осциллографа. Но безжалостная молния, взлетев к самому обрезу экрана, каждый раз возвращалась вниз. И каждый раз все озабоченнее становились лица людей — для этого у них были веские основания…
Во время испытательного полета потерпел аварию один из новых высотных самолетов. Погибла машина, которая, казалось бы, не могла и не должна была погибнуть. Все говорило против случившегося: надежная конструкция и двигатели лайнера, оставшиеся позади серьезные испытания, высокое мастерство экипажа.
«Бросило! Падаем!..» — вот и все, что успел передать на землю радист. И эта короткая фраза заставила насторожиться конструкторов, инженеров, ученых.
В авиации есть такой термин — «полет в неспокойной атмосфере». В обиходе же смысл такой обтекаемой формулировки значительно точнее передается одним словом — «болтанка». Это один из самых давних и серьезных противников полета.
Летчиков сравнительно мало волнуют солнце и дождь. Но ветер всегда остается предметом особого внимания. Особенно с его восходящими и ниспадающими ураганами, страшным ветровым колесом. Оно внезапно обрушивает на машину стремительный, подобный удару кинжала поток, который может швырнуть самолет на несколько сотен метров вверх или вниз, сбросить в сторону или вздыбить, как норовистого коня. И горе пилоту, если он вовремя не вступит в борьбу: секундное промедление грозит тем, что органы управления самолетом уже не могут справиться с вынужденным «курбетом». Вот почему самолет проектируется с таким расчетом, чтобы болтанка ему была не страшна.
Точно так же проектировался и погибший самолет. Но тем загадочнее звучало донесшееся из эфира: «Бросило!..» По всем расчетам, машина должна была справиться с болтанкой. И если она не справилась, значит где-то скрывается коварный дефект. Ошибка в расчетах? И в конструкторском бюро тщательно проверяют ровные колонки цифр, продувают модели самолета в аэродинамических трубах, а летчики-испытатели готовятся отправиться на «близнеце» погибшего на поиск причины.
Одновременно приняли решение исследовать поведение самолета при болтанке и на специальной моделирующей электронной установке. Для этого все характеристики самолета сначала превратили в графики и формулы, которые затем были занесены в машину в виде строгого сочетания конденсаторов, сопротивлений, емкостей и прочих деталей электроники, — так родилась модель самолета. Аналогичным образом в память машины занесли модель полета и модель… летчика — в виде тех отклонений рулей, которыми пилот управляет. Была заложена в машину и модель болтанки.
За те годы, что существует авиация, ученые собрали достаточно богатую статистику всевозможных сюрпризов атмосферы. Изучили и то, какой мощности порывы ветра могут обрушиться на самолет на той или иной высоте. Все эти сведения после соответствующей обработки и позволили установить нормы, с помощью которых учитывается болтанка. Обычно эти нормы задаются в виде графика, глядя на который можно узнать, что наиболее мощные порывы ветра встречаются у земли, там, где сказывается влияние ландшафта нашей планеты: гор, морей, материков. А с подъемом на высоту эти порывы постепенно сходят на нет — не случайно пассажиры современных крылатых лайнеров почти не ощущают «неровностей» воздушных дорог. Вот такой-то график «нормированного порыва» и послужил прообразом модели болтанки.
