ov na svobodnom aerostate. Odin
iz poletov byl dovol'no dlitel'nyj -- za 13 chas bylo projdeno okolo 800 km.
NA UCHEBNOM SAMOLETE
Zanimayas' v vozduhoplavatel'noj shkole, P. N. Nesterov stremilsya perejti
k poletam na samoletah. Snachala on poluchil razreshenie zanimat'sya v
aviacionnom otdele shkoly, a zatem pereshel okonchatel'no v eto otdelenie dlya
obucheniya poletam.
V te gody dlya obucheniya poletam primenyalis' dva tipa samoletov:
dvuhmestnyj biplan "Farman-4" i odnomestnyj monoplan "Blerio-XI". V period
1909-- 1912 gg. eto byli dva samyh populyarnyh samoleta. V sootvetstvii s
etim sushchestvovali i dve metodiki obucheniya: shkola Blerio i shkola Farmana. V
Rossii primenyalas' v osnovnom metodika Farmana. Ostanovimsya podrobnee na
samolete "Farman-4", na kotorom uchilsya letat' P. N. Nesterov.
Po svoemu vneshnemu vidu "Farman-4" ochen' napominal uzhe opisannye
balansirnye planery, no on byl bol'she po razmeru, imel tolkayushchuyu
vintomotornuyu gruppu s rotativnym dvigatelem "Gnom" moshchnost'yu 50 l. s. i
shassi s kolesami i poloz'yami. Na pervyj vzglyad samolet kazalsya ves'ma
nesuraznym i neaerodinamichnym. Iz poverochnogo rascheta etogo samoleta bylo
polucheno ego maksimal'noe aerodinamicheskoe kachestvo, ravnoe so 4,5; no eto
znachenie K sootvetstvuet bol'shomu znacheniyu Sy, a polety vypolnyalis' pri
kachestve, ravnom 3,5-4,0.
Nesmotrya na svoe aerodinamicheskoe i konstruktivnoe nesovershenstvo, v
1910-- 1911 gg. samolet "Farman-4" imel bol'shoe rasprostranenie i ego
konstrukcii podrazhali ochen' mnogie konstruktory v Germanii, Anglii, Rossii i
drugih stranah. Konechno, uvlechenie samoletom "Farman-4" bylo
kratkovremennym, no shiroko rasprostranennym. |tot samolet videli zhiteli
mnogih gorodov Rossii pri poletah S. I. Utochkina, M. N. Efimova i drugih, na
"chetverke" nachinali svoyu letnuyu deyatel'nost' pervye russkie voennye letchiki
L. M. Macievich, E. V. Rudnev i mnogie drugie.
Pervyj letatel'nyj apparat, kotoryj prishlos' uvidet' avtoru v 1911 g.,
byl "Farman-4" pod upravleniem S. I. Utochkina na moskovskom begovom
ippodrome. Letom 1917 g. avtor, buduchi uchashchimsya srednej shkoly, podruzhilsya s
gruppoj soldat -- uchenikov-letchikov moskovskoj aviashkoly, kotorye obuchalis'
na samolete "Farman-4" pochti bez vsyakogo nablyudeniya so storony instruktorov,
sami obsluzhivali i remontirovali etot letatel'nyj apparat.
Samolet harakterizuetsya ryadom pokazatelej. Podobno tomu, kak
gruzopod®emnost' korablya opredelyaetsya ego vodoizmeshcheniem, gruzopod®emnost'
aerostata -- ego gazovym ob®emom, samolet, prezhde vsego, harakterizuetsya
maksimal'noj velichinoj pod®emnoj sily, obespechennoj energeticheski. Kazhdyj
letatel'nyj apparat, v kotorom ispol'zuetsya energeticheskij princip poleta,
rashoduet moshchnost' svoego dvigatelya i sposoben nekotoroe vremya, opredelyaemoe
zapasom topliva, razvivat' nekotoruyu maksimal'nuyu pod®emnuyu silu
Ymax. He nuzhno smeshivat' rassmatrivaemuyu pod®emnuyu silu s ee
predel'noj velichinoj, kotoraya mozhet byt' poluchena pri bystrom uvelichenii
ugla ataki i velichina kotoroj ogranichivaetsya prochnost'yu konstrukcii.
Sleduet ukazat', chto dlya planera, ne imeyushchego dvigatelya, tozhe mozhno
rassmatrivat' dlitel'no dejstvuyushchuyu pod®emnuyu silu, esli ishodit' iz
opredelennoj dopustimoj skorosti snizheniya pri vypolnenii spiral'nogo spuska.
Togda my tozhe budem imet' nekotoruyu ishodnuyu moshchnost', ravnuyu proizvedeniyu
vesa planera na skorost' snizheniya.
Maksimal'naya pod®emnaya sila samoleta ravna maksimal'noj velichine
proizvedeniya sily tyagi na aerodinamicheskoe kachestvo (R•K)mah.
Opredelenie R•K oslozhnyaetsya tem, chto sila tyagi zavisit ot skorosti V, a
aerodinamicheskoe kachestvo -- ot ugla ataki, kotoryj v svoyu ochered' budet
opredelyat'sya kak skorost'yu, tak i velichinoj Y. Podstaviv sootvetstvuyushchie
vyrazheniya dlya R i V
i prinyav analiticheskoe vyrazhenie dlya polyary
my mozhem opredelit' Y i zatem otyskat' ego maksimal'noe vyrazhenie.
Odnako chast' raboty my uzhe prodelali pri nahozhdenii skorosti snizheniya
dlya planera. Umnozhaya skorost' snizheniya na ves, poluchim moshchnost', kotoraya
potrebovalas' by dlya gorizontal'nogo poleta. Podstavlyaya ves, ravnyj
maksimal'noj pod®emnoj sile, my poluchim maksimal'nuyu poleznuyu moshchnost':
|to vyrazhenie mozhno neskol'ko vidoizmenit', podstaviv
Kmah=0,785•l/F1/2:
Uchityvaya, chto rezhim poleta budet neskol'ko otlichat'sya ot
naivygodnejshego, chto na ponizhennoj skorosti i koefficient poleznogo dejstviya
budet umen'shen, a pri vinte fiksirovannogo shaga snizyatsya oboroty dvigatelya i
neskol'ko upadet moshchnost', v itoge poluchim:
Iz etih vyrazhenij mozhno sdelat' ochen' vazhnye vyvody o svojstvah
samoletov: pri dannoj velichine vrednoj ploshchadi F pod®emnaya sila, kotoruyu
mozhet razvivat' samolet, zavisit v naibol'shej -- pervoj -- stepeni ot
velichiny razmaha kryl'ev; ot moshchnosti dvigatelej ona zavisit slabee -- v
stepeni 2/3; uvelichenie vrednoj ploshchadi vliyaet na pod®emnuyu silu ochen' slabo
-- v stepeni 1/6. Tak, naprimer, pri uvelichenii F v dva raza pod®emnaya sila
okazhetsya umen'shennoj tol'ko na 12%.
Esli rassmatrivat' samolety, podobnye po forme, to pod®emnaya sila budet
opredelyat'sya proizvedeniem moshchnosti na razmah kryl'ev. Pri podnyatii na
vysotu pod®emnaya sila budet ubyvat' proporcional'no kornyu kubichnomu iz
izmeneniya plotnosti vozduha i, krome togo, sootvetstvenno izmeneniyu moshchnosti
dvigatelej s vysotoj v stepeni 2/3. Znaya velichiny maksimal'noj pod®emnoj
sily na raznyh vysotah, my legko mozhem opredelit' vysoty potolkov pri
razlichnyh poletnyh vesah.
Polet na samolete budet nadezhen tol'ko pri nalichii vozmozhnosti
manevrirovaniya. Inymi slovami, poletnyj ves dolzhen byt' sushchestvenno men'she,
chem velichina maksimal'noj pod®emnoj sily. Izuchenie harakteristik samoletov
pokazalo, chto pri polete na maloj vysote ves samoleta ne dolzhen prevoshodit'
60-65% maksimal'noj pod®emnoj sily, odnako, dazhe u malomanevrennyh samoletov
ves, kak pravilo, ne prevyshaet 50-55% maksimal'noj pod®emnoj sily na maloj
vysote. V dal'nejshem pri rassmotrenii harakteristik letatel'nyh apparatov my
budem prezhde vsego opredelyat' maksimal'nuyu pod®emnuyu silu, pol'zuyas'
privedennymi priblizhennymi formulami, ili proizvodit' bolee tochnyj raschet s
pomoshch'yu metoda, kotoryj budet izlozhen dalee.
Ris. 3. Shema uchebnogo samoleta "Farman-4" (1909 g) s rotativnym
dvigatelem "Gnom" moshchnost'yu 50 l. s. Razmah kryl'ev 10,5 m; ploshchad' kryl'ev
42 m2; ves pustogo samoleta okolo 350 kG; poletnyj ves s odnim
letchikom 500 kG.
Perejdem k rassmotreniyu harakteristik i svojstv samoleta "Farman-4".
Kak vidno iz shemy, privedennoj na ris. 3, eto biplan s pryamougol'nymi
kryl'yami, mnogochislennymi stojkami i rastyazhkami. Dvigatel' tolkayushchij, t. e.
raspolozhennyj pozadi kryl'ev i pozadi centra tyazhesti. Hvostovoe operenie
tozhe biplannoe i soedineno s korobkoj kryl'ev derevyannoj fermoj s
provolochnymi rastyazhkami. Na hvostovom operenii nahodyatsya zadnij rul' vysoty
i dva rulya napravleniya. Speredi na nebol'shoj ferme ustanovlen perednij rul'
vysoty. Oba rulya -- zadnij i perednij -- otklonyayutsya odnovremenno, no,
estestvenno, v raznye storony. Interesno, chto u rannih variantov samoleta
byl tol'ko perednij rul', zatem byl dobavlen i zadnij, a eshche pozzhe perednij
rul' vmeste s fermoj byl ubran. |lerony imeyutsya na oboih kryl'yah, no
upravlenie imi sdelano uproshchennoe i oni mogut otklonyat'sya tol'ko vniz.
V central'noj chasti samoleta ustanovlena gruzovaya rama v vide dvuh
bruskov, soedinennyh poperechinami. V zadnej chasti ramy ustanovlen dvigatel',
a v perednej -- dva siden'ya, ruchka upravleniya i nozhnaya pedal'; ruchka
pomeshchena ne v centre, kak obychno, a sprava. Letchik i passazhir sidyat
sovershenno otkryto v vozdushnom potoke. Upravlenie dvigatelem proizvoditsya
pri pomoshchi krana podachi benzina i "kontakta" -- vklyuchatelya zazhiganiya.
Rotativnyj dvigatel' "Gnom" imel ochen' shirokoe rasprostranenie v period
1909-- 1914 gg. Ego ustrojstvo interesno tem, chto kolenchatyj val zakreplen,
a cilindry, raspolozhennye zvezdoobrazno, vrashchayutsya vmeste s karterom. Vint
prikreplyaetsya k karteru. Ustrojstvo dvigatelya ochen' prosto, ves ego
nebol'shoj: dvigatel' moshchnost'yu 50 l. s. vesil 76 kG. |konomichnost' dvigatelya
byla nizkaya i nadezhnost' ego nevysokaya, odnako, pri umelom uhode on rabotal
dostatochno nadezhno. P. N. Nesterovu prishlos' letat' tol'ko na samoletah s
rotativnymi dvigatelyami i dazhe sovershat' na nih dovol'no dlitel'nye
perelety.
Uchityvaya biplannuyu shemu, my mozhem poluchit' ekvivalentnyj razmah
Velichinu F mozhno najti po izvestnoj nam maksimal'noj skorosti samoleta,
ravnoj 65 km/chas, ili 18 m/sek; priravnivaya vyrazheniya dlya tyagi 75Nh/V i sil
soprotivleniya, my poluchim znachenie F:
dlya h=0,75 i G=500 kG poluchim F=4,5-5 m2.
Teper' najdem maksimal'noe aerodinamicheskoe kachestvo
Kmah=0,78le/F1/2=4,2 i skorost' poleta na
maksimal'nom kachestve
ili 47 km/chas.
Vazhno posmotret', kakomu znacheniyu Cu eto sootvetstvuet. Znachenie Cu
ravno udel'noj nagruzke na krylo, delennoj na skorostnoj napor:
Interesno, chto v eto vyrazhenie ne vhodit razmah kryl'ev. Dlya samoleta
"Farman-4" my poluchim Cun=1,1; eto dovol'no bol'shoe znachenie Cu,
blizkoe k predel'nomu; dlya poleta na minimal'noj moshchnosti my poluchili by
Cue=1.73Cun=1,9 -- chto yavno vyshe maksimal'nogo
znacheniya. Iz etogo my mozhem sdelat' vyvod, chto uvelichenie shiriny kryl'ev
pozvolilo by uvelichit' maksimal'nuyu pod®emnuyu silu.
Opredelyaya Ymah, my dolzhny ishodit' iz usloviya poleta pri
maksimal'nom kachestve, a ne na ekonomichnom rezhime. Uchityvaya priblizhenno, chto
na ponizhennoj skorosti budet umen'shen koefficient poleznogo dejstviya vinta i
umen'shena moshchnost' dvigatelya iz-za umen'sheniya chisla oborotov dvigatelya, my
primem h=0,7 i N=47 l. s.; togda poluchim:
Pri poletnom vese, ravnom 500 kG, zapas pod®emnoj sily budet raven
nu=Yn/G=1,4-1,45. |to dovol'no malyj zapas, no dlya
poleta na malyh vysotah s ogranichennym manevrirovaniem dostatochnyj. Pri
polete s passazhirom poletnyj ves budet raven priblizitel'no 580 kG i
ny=1,25. |to uzhe ochen' malyj zapas, i podobnye polety, v tom
chisle, i uchebnye, proizvodilis' na malyh vysotah v horoshuyu pogodu. V 1910 g.
letchik E. V. Rudnev sovershil perelet s passazhirom iz Peterburga v Gatchinu
dal'nost'yu okolo 65 km. |tot perelet proishodil v usloviyah ponizhennoj
temperatury, kogda moshchnost' dvigatelya uvelichilas' primerno na 4% i plotnost'
vozduha -- na 7-8%; eto daet uvelichenie Y na 5% i togda Ymah=760
kG.
Pri nerabotayushchem dvigatele vozdushnyj vint daet znachitel'noe
dopolnitel'noe soprotivlenie, osobenno, esli on vrashchaetsya; znachenie F v etom
sluchae ravno primerno 5,5 m2 i aerodinamicheskoe kachestvo okolo
3,9 pri Su=1,3. Spusk nuzhno proizvodit' s zapasom skorosti, kogda Su budet
ne bolee 0,8 i aerodinamicheskoe kachestvo okazhetsya ravnym primerno 3,5. |to
budet sootvetstvovat' dovol'no krutomu planirovaniyu pod uglom
16,5o pri skorosti 15,5 m/sek i pri skorosti snizheniya 4,5 m/sek.
Nizkoe aerodinamicheskoe kachestvo pri maloj skorosti poleta vyzyvaet
ochen' neblagopriyatnye yavleniya pri vnezapnom umen'shenii tyagi. Dopustim, chto
samolet letit gorizontal'no i tyaga ravna sile soprotivleniya. K vysote poleta
h pribavim kineticheskuyu vysotu hk=V2/2g i poluchim
energeticheskuyu vysotu he=h+hk. V sluchae ostanovki
dvigatelya nachnetsya padenie urovnya energii po usloviyu Dhe=-Ds/K, i
liniya urovnya energii rezko perelomitsya. Traektoriya poleta budet izmenyat'sya
bolee plavno. Vyrazhenie dlya pod®emnoj sily mozhno dat' cherez kineticheskuyu
vysotu Y= Surghk
Iz ris. 4 legko videt', chto srazu zhe posle ostanovki dvigatelya nachnetsya
rezkoe umen'shenie he primerno po usloviyu
Esli v ishodnom polete V=18 m/sek, hk=16,6 m, to cherez 2 sek
posle ostanovki dvigatelya samolet projdet put' okolo 30 m i uroven' energii
ponizitsya na 9 m. Za eto vremya samolet ne uspeet sushchestvenno umen'shit'
vysotu i potomu velichina hk okazhetsya umen'shennoj pochti v dva
raza, a vmeste s nej i pod®emnaya sila. Samolet okazhetsya v uslovii
vozmushchennogo dvizheniya po otnosheniyu k traektorii planirovaniya, opishet
nekotoruyu volnoobraznuyu traektoriyu i cherez nekotoroe vremya mozhet vojti v
rezhim planirovaniya s postoyannoj skorost'yu.
Ris. 4. Shema poleta samoleta "Farman-4" pri ostanovke dvigatelya
Vazhno obratit' vnimanie, skol' bystro proizoshla poterya skorosti. Esli
letchik instinktivno popytaetsya uderzhat' samolet ot "provalivaniya", skorost'
upadet eshche bolee rezko; gorazdo luchshe bylo by energichno umen'shit' pod®emnuyu
silu bystrym nakloneniem samoleta vniz, i eshche luchshe, esli by samolet sam, v
silu svoej ustojchivosti, avtomaticheski umen'shil ugol tangazha.
K sozhaleniyu, samolet "Farman-4" vsledstvie ochen' zadnej centrovki ne
imel takoj tendencii i, esli letchik ne naklonyal ego s pomoshch'yu rulya vysoty
dovol'no kruto vniz, on ostavalsya primerno v ishodnom gorizontal'nom
polozhenii. Pochti vse avarii etogo samoleta proishodili v rezul'tate perehoda
ego v parashyutirovanie v sluchae vnezapnoj ostanovki dvigatelya ili pri vyalom
perevode samoleta na planirovanie.
Avtoru prihodilos' ne raz nablyudat' eti yavleniya i videt' mnogo
fotografij avarij samoleta "Farman-4" v rezul'tate poteri skorosti i
perehoda v parashyutirovanie. K schast'yu, blagodarya maloj udel'noj nagruzke na
krylo i nekotorym osobennostyam aerodinamiki pri parashyutirovanii samolet
snizhalsya dovol'no medlenno, s nebol'shim uglom krena. Samolet v etom sluchae
pochti ne razbivalsya, a letchik voobshche ne stradal pri udare.
Na ris. 5 pokazany osnovnye letnye harakteristiki, poluchennye iz
poverochnogo aerodinamicheskogo rascheta samoleta "Farman-4" dlya vesa 500 kG.
Potolok samoleta, okazalsya neskol'ko menee 2000 m.
Ris 5. Osnovnye letnye harakteristiki samoleta "Farman-4" po
poverochnomu raschetu
Ostanovimsya eshche na etom samolete kak na uchebnom. V 1909-- 1910 gg.
sistemy obucheniya eshche ne bylo razrabotano. Estestvenno, chto konstruktory
pervyh samoletov uchilis' letat' samouchkoj, nachinaya s rulenij i podletov po
pryamoj; povoroty tozhe vnachale delali bez krena. Zatem stali skladyvat'sya dve
sistemy obucheniya. Odna -- sistema Blerio, po kotoroj uchenik nachinal
samostoyatel'no rulit' na special'nom samolete, voobshche ne sposobnom vzletet'.
Zatem on perehodil na drugoj odnomestnyj samolet, kotoryj mog podletyvat', i
tak postepenno osvaival pilotirovanie. Byvali primery, kogda chelovek, kupiv
samolet, srazu na nem vyletal; tak, naprimer, bylo s izvestnym letchikom S.
I. Utochkinym, odnako, on byl raznostoronnim sportsmenom.
U samoleta "Farman-4" dva siden'ya byli raspolozheny drug za drugom v
perednej chasti ramy, kotoraya sveshivalas' pered krylom; nozhnaya pedal'
prednaznachalas' dlya sidyashchego vperedi letchika. Ruchka upravleniya byla
raspolozhena sprava tak, chto za nee letchik derzhalsya tol'ko pravoj rukoj, a
passazhir tozhe mog do nee dotyanut'sya. Nogi passazhira prosto sveshivalis' s
kryla, a levoj rukoj on priderzhivalsya za stojku.
Upravlenie dvigatelem sostoyalo iz vyklyuchatelya zazhiganiya -- "kontakta" i
krana podachi benzina. Rabota dvigatelya kontrolirovalas' "na sluh", i tol'ko
dlya kontrolya raboty porshnevogo maslyanogo nasosa imelsya "stakanchik", t. e.
steklyannyj puzyrek, v kotorom uroven' masla kolebalsya 84 raza v minutu pri
vrashchenii dvigatelya s uglovoj skorost'yu 1200 ob/min. Schitaya pul'sacii masla,
mozhno bylo primerno ustanovit' chislo oborotov dvigatelya. Dlya kontrolya vysoty
letchik privyazyval k noge vysotomer.
Vzlet samoleta proishodil sleduyushchim obrazom: 6-8 chelovek derzhali
samolet, a tehnik prolezal v hvostovuyu fermu i, ubedivshis', chto kontakt
vyklyuchen (sprosiv ob etom letchika), provorachival vint i stavil ego na
kompressiyu. Zatem on komandoval: "Kontakt!" -- i ryvkom provorachival vint, a
letchik v eto vremya vklyuchal zazhiganie. Esli dvigatel' ne zarabotal, vse
nachinalos' snachala; esli nachinalis' vspyshki, tehnik bystro ubegal, a samolet
derzhali do teh por, poka dvigatel' ne razov'et polnoe chislo oborotov i
letchik ne mahnet rukoj, chtoby samolet otpustili, i togda nachinalsya razbeg.
Dlina razbega u samoleta "Farman-4" byla okolo 60 m i razbeg zanimal
6,5-7 sek. Opisannyj poryadok vzleta primenyalsya na vseh samoletah s
rotativnymi dvigatelyami "Gnom", tak kak oni ne imeli "malogo gaza" i pri
otsutstvii postupatel'nogo dvizheniya bystro peregrevalis'. Rotativnye
dvigateli "Ron" i "Klerzhe" mogli rabotat' na sravnitel'no malyh oborotah, no
vse zhe bystro peregrevalis', i potomu, kak tol'ko dvigatel' nachinal
ustojchivo rabotat' na polnoj moshchnosti, letchik daval signal otpustit' samolet
i nachinal razbeg.
Pri obuchenii na samolete "Farman-4" vnachale uchenik sidel szadi i
derzhalsya za ruchku upravleniya nad rukoj instruktora. Posle usvoeniya tehniki
upravleniya ruchkoj uchenik delal rulezhki dlya osvoeniya raboty rulem
napravleniya, a zatem nachinal sovershat' polety s instruktorom, kotoryj v etom
sluchae sidel uzhe szadi i mog tol'ko ispravlyat' dvizheniya uchenika ruchkoj.
CHerez 20-- 30 poletov uchenika vypuskali v samostoyatel'nyj polet.
Sleduet ukazat', chto tyazhelye avarii na samolete "Farman-4" byli redki,
a polomki ochen' chasty. Konstrukciya samoleta sostoyala iz lonzheronov sploshnogo
pryamougol'nogo secheniya, obtekaemyh stoek sploshnogo secheniya, provolochnyh
rastyazhek, ushkovyh boltikov i alyuminievyh stakanchikov, v kotorye vstavlyalis'
koncy stoek. Poetomu remont samoleta byl ochen' prost, i tol'ko regulirovka
natyazheniya "pautiny" rastyazhek trebovala opyta i vremeni.
Dlya polucheniya diploma na zvanie pilota-aviatora trebovalos' vypolnit'
dva poleta: v odnom iz nih sovershit' 10 vos'merok, a v drugom -- posle
poluchasovogo poleta na vysote 100 m -- sovershit' posadku planiruyushchim
spuskom.
Ostanovimsya na nekotoryh voprosah ustojchivosti samoleta "Farman-4".
Centr tyazhesti samoleta, po grubym raschetam, byl raspolozhen na rasstoyanii,
ravnom 45-50% dliny hordy, ot ee perednej kromki. Fokus kryla lezhal na
rasstoyanii, ravnom 25% dliny ego hordy; hvostovoe operenie, bol'shoe po
ploshchadi (23% ploshchadi kryla) i s bol'shim plechom, otnositel'no malo smeshchaet
fokus nazad iz-za nebol'shoj velichiny ego udlineniya i sil'nogo dejstviya skosa
potoka ot kryla. Perednij rul' vysoty, nesmotrya na men'shuyu ego ploshchad' i
men'shee plecho, blagodarya bolee znachitel'nomu udlineniyu i otsutstviyu vliyaniya
skosa potoka ot kryla pochti polnost'yu nejtralizuet smeshchenie fokusa ot
opereniya, i v itoge fokus samoleta nahodilsya primerno na rasstoyanii, ravnom
27-28% dliny hordy, ot ee perednej kromki. Takim obrazom, pri centrovke
45-50% samolet dolzhen byt' sil'no neustojchivym po uglu ataki
(xo/b=-0,2). Odnako, kak izvestno, ustojchivost' po peregruzke
zavisit ne tol'ko ot otnosheniya xo/b, no i ot effekta
dempfirovaniya, kotoryj dlya samoletov, podobnyh samoletu "Farman-4", ochen'
velik. I dejstvitel'no, zhalob na neustojchivost' samoleta ne bylo, hotya o
polete s broshennoj ruchkoj v to vremya i ne pomyshlyali. ZHalovalis' na to, chto u
samoleta proishodit "provisanie hvosta" pri posadke. |to znachit, chto pri
uvelichenii ugla ataki hvost imeet stremlenie opuskat'sya, i eto nuzhno
parirovat' peredvizheniem ruchki "ot sebya". |to i est' tipichnoe proyavlenie
zadnej centrovki, kogda balansirovochnaya diagramma po otkloneniyu rulya imeet
obratnyj hod.
V zhurnale "Vozduhoplavatel'" togo vremeni byla pomeshchena stat'ya, v
kotoroj ukazyvalos' na vrednye posledstviya zabryzgivaniya hvostovyh
poverhnostej peregorelym maslom, kotoroe obil'no vyletalo iz rotativnogo
dvigatelya, i vmeste s gryaz'yu znachitel'no utyazhelyalo hvost i usilivalo
"provisanie hvosta". Hotya samolet "Farman-4" i sluzhil v kachestve uchebnogo
pochti 7 let, on malo sootvetstvoval trebovaniyam, pred®yavlyaemym k uchebnomu
samoletu. Pri polete dazhe v nebol'shuyu "boltanku" trebovalis' otkloneniya
rulej, blizkie k predel'nym. |lerony, kotorye otklonyalis' tol'ko vniz, imeli
slabuyu effektivnost'; krutoe planirovanie pri zadnej centrovke zatrudnyalo
posadku s bol'shoj vysoty. Nakonec, u samoleta ochen' sil'no proyavlyalsya
giroskopicheskij effekt vrashcheniya vinta i dvigatelya -- pri virazhe vlevo
samolet "kleval", a pri virazhe vpravo -- rezko kabriroval, chto trebovalo
energichnoj raboty rulem vysoty.
Interesno otmetit', chto na nekotoryh samoletah "Farman-4" prosto
otbrasyvali perednij rul' vysoty; ot etogo centr tyazhesti nemnogo sdvigalsya
nazad, no zato fokus samoleta sdvigalsya nazad znachitel'no bol'she, i
nejtral'naya centrovka okazyvalas' ravnoj 39-40%. V zashchitu perednego rulya
vysoty privodili tot dovod, chto on sluzhit orientirom pri upravlenii
samoletom i chto v polete on dolzhen byt' parallel'nym linii gorizonta i
nemnogo vyshe ego. Izvestnyj instruktor moskovskoj voennoj aviacionnoj shkoly
A. YA. Dokuchaev, vybrosiv perednij rul' vysoty, postavil vperedi dlya
orientirovki legkuyu ramku.
P. N. Nesterov proshel cherez opyt poletov na samolete "Farman-4"; u nego
slozhilos', nesomnenno, ves'ma neblagopriyatnoe vpechatlenie o sredstvah
upravleniya etim samoletom i o ego vozmozhnostyah manevrirovaniya.
NA VOENNOM SAMOLETE "NXYUPOR-4"
Zakonchiv obuchenie na samolete "Farman-4", P. N. Nesterov byl napravlen
v Varshavskuyu aviacionnuyu shkolu dlya pereuchivaniya na monoplanah "N'yupor-4",
kotorye v 1912 g. vmeste s samoletami "Farman-16", sostoyali na vooruzhenii
russkoj voennoj aviacii. V aviacionnoj literature togo vremeni mozhno bylo
najti mnogo vyskazyvanij na temu: "Monoplan ili biplan?" Sorevnovanie
monoplana i biplana prodolzhalos' do 1930-- 1935 gg. i zakonchilos'
okonchatel'noj pobedoj monoplana.
V period 1909-- 1913 gg. opyt samoletostroeniya pokazyval, chto monoplany
poluchayutsya neskol'ko bolee bystrohodnymi, a biplany -- bolee
gruzopod®emnymi. |to opredelyalos' tem, chto biplannuyu raschalochnuyu fermu mozhno
bylo sdelat' so znachitel'no bol'shim razmahom, chem raschalochnuyu monoplannuyu.
Naibolee ubeditel'no eto bylo prodemonstrirovano na samolete "Il'ya Muromec",
kotoryj imel razmah 37 m. Sdelat' monoplan s takim razmahom v te vremena ne
predstavlyalos' vozmozhnym.
S nachalom pervoj mirovoj vojny 1914-1918 gg. raschalochnye monoplany byli
pochti sovsem iz®yaty iz aviacii kak sovershenno neudovletvoritel'nye po
obzoru. Ostavalsya tol'ko odin monoplan -- Moran "Parasol'" (t. e. "Zont"), u
kotorogo raschalochnoe krylo bylo podnyato nad fyuzelyazhem i blagodarya etomu byl
poluchen prekrasnyj obzor vniz. Kazalos', chto v otnoshenii obzora byla luchshe
shema s tolkayushchim vintom, kogda ekipazh razmeshchalsya v gondole, raspolozhennoj v
samoj perednej chasti samoleta. Takovy byli samolety "Farman-16", -22, -27 i
-30 i Vuazen L.A.S, kotorye sostoyali na vooruzhenii russkoj aviacii vplot' do
grazhdanskoj vojny.
Odnako "tolkayushchie" biplany byli huzhe v aerodinamicheskom otnoshenii, i ih
zadnyaya polusfera ostavalas' nezashchishchennoj ot atak istrebitelej protivnika.
Vstretiv protivnika v vozduhe, eti samolety byli vynuzhdeny perehodit' na
krutye virazhi, starayas' povernut'sya k nemu nosom, i eto inogda udavalos'.
Naibol'shee razvitie poluchili "tyanushchie" fyuzelyazhnye biplany, u kotoryh
garmonichno sochetalis' konstruktivnye preimushchestva s udovletvoritel'nym
obzorom zemli i vozduha i byla obespechena zashchita perednej i zadnej polusfer.
Malen'kie fyuzelyazhnye biplany okazalis' aerodinamicheski i v vesovom otnoshenii
bolee vygodnymi, chem raschalochnye monoplany tipa "N'yupor-4" ili "Moran-G", o
kotoryh my eshche rasskazhem dalee. S uluchsheniem aerodinamiki i perehodom k
svobodnonesushchim konstrukciyam vesovye preimushchestva biplanov byli utracheny.
Pri bol'shih razmahah kryl'ev svobodnonesushchij monoplan okazalsya bolee legkim.
Vozmozhnost' umen'shit' shirinu kryla, snabzhennogo posadochnoj
mehanizaciej, i opustit' svobodnonesushchee krylo vniz dala preimushchestva malym
monoplanam-istrebitelyam. |ta shema yavlyalas' osnovnoj v period vtoroj mirovoj
vojny. Interesno, chto s perehodom na reaktivnye dvigateli opyat' stala
primenyat'sya "tolkayushchaya" shema, no ona logichno uvyazyvalas' s horoshej
aerodinamicheskoj shemoj. Odin iz nedostatkov tolkayushchej shemy ostalsya -- eto
slozhnost' obespecheniya udovletvoritel'noj centrovki samoleta, tak kak ves
dvigatelya v etom sluchae nuzhno kompensirovat' drugimi vesami, vydvinutymi
daleko vpered, i samolety stali dlinnonosymi. Pri tyanushchej sheme, kogda
dvigatel' nahoditsya vperedi, toplivo i gruzy udobno razmeshchayutsya v rajone
centra tyazhesti samoleta.
Posle takogo otstupleniya my vnov' vernemsya k vremenam P. N. Nesterova,
kogda raschalochnyj monoplan privlekal letchikov svoej skorost'yu i
manevrennost'yu. Opishem snachala samolet "N'yupor-4", na kotorom P. N.
Nesterovu udalos' dostignut' zamechatel'nyh rezul'tatov po osushchestvleniyu
vysshego pilotazha, i zatem -- "Moran-G", na kotoryj P. N. Nesterov pereshel v
1914 g. i, letaya na kotorom, on pogib v vozdushnom boyu.
Samolet "N'yupor-4" byl francuzskoj konstrukcii; on byl zakuplen russkim
voennym vedomstvom vo Francii v 1911-- 1912 gg. i stroilsya na russkih
zavodah vplot' do konca 1915 g. V pechati togo vremeni mozhno najti upreki v
adres voennogo vedomstva za neudachnyj vybor etogo tipa samoleta. S etim
nel'zya v polnoj mere soglasit'sya; konstrukcii v tot period tak bystro
menyalis', chto cherez odin-dva goda oni uzhe ustarevali.
V 1911 g. samolet "N'yupor-4" byl, nesomnenno, peredovym po svoej
aerodinamike i letnym harakteristikam i, bezuslovno, prevoshodil shiroko
rasprostranennye samolety togo vremeni -- monoplan "Blerio-11" i biplan
"Farman-4". Odnako v 1913 g. samolet "N'yupor-4" uzhe ustarel i ego pora bylo
zamenyat', no eto ne bylo sdelano, poka nachavshayasya v 1914 g. vojna ne vyyavila
ego polnuyu neprigodnost' dlya kakih-libo voennyh celej. No polozhitel'nye
kachestva samoleta proyavilis' v dal'nih pereletah; v perelete Sevastopol' --
Peterburg v 1912 g., osushchestvlennom letchikami V. V. Dybovskim i D. G.
Andreadi, i v perelete po marshrutu Kiev-- Gatchina, osushchestvlennom P. N.
Nesterovym v 1914 g. vsego za odin den'. Zapas moshchnosti i vysokaya prochnost'
samoleta "N'yupor-4" pozvolili P. N. Nesterovu vypolnyat' glubokie virazhi i
petlyu, chto yavlyalos' ser'eznym ispytaniem dlya samoleta.
Ris. 6. Samolet "N'yupor-4" (1911 g.) s rotativnym dvigatelem "Gnom"
moshchnost'yu 70 l. s. Ploshchad' kryl'ev s podfyuzelyazhnoj chast'yu 21,5
m2; ves pustogo samoleta okolo 450 kG; poletnyj ves s odnim
letchikom 600 kG.
Krupnym nedostatkom samoleta-monoplana "N'yupor-4" byl ochen' plohoj
obzor zemli, chto bylo obshchim nedostatkom monoplanov togo vremeni. Kak vidno
iz shemy samoleta (ris. 6), golova letchika nahodilas' nevysoko nad seredinoj
kryla (shirina kryla 2,5 m). Drugim nedostatkom, tozhe obshchim dlya monoplanov
togo vremeni, bylo tyazheloe poperechnoe upravlenie, osushchestvlyavsheesya putem
iskrivleniya kryl'ev. Dlya etoj celi trosy idushchie k perednemu lonzheronu, byli
zakrepleny zhestko, a trosy, idushchie ot zadnego lonzherona, soedinyalis' cherez
rychazhki ili roliki i mogli peremeshchat'sya tak, chto, esli konec levogo zadnego
lonzherona opuskalsya, konec protivopolozhnogo lonzherona podnimalsya. To, chto
upravlenie bylo tyazhelym, ob®yasnyalos' ne tol'ko deformirovaniem konstrukcii
pri perekashivanii kryla, no glavnym obrazom tem, chto os', otnositel'no
kotoroj povorachivalos' krylo, nahodilas' na rasstoyanii, ravnom
priblizitel'no 10% dliny hordy, ot perednej kromki, a sama horda imela dlinu
okolo 2 m. V itoge aerodinamicheskie sharnirnye momenty byli veliki. Perehod
na elerony u monoplanov proizoshel znachitel'no pozzhe. Dlya oblegcheniya
upravleniya firma "N'yupor" primenila takuyu sistemu upravleniya, pri kotoroj
iskrivlenie kryl'ev dlya upravleniya krenom vypolnyalos' nozhnymi pedalyami, a
rulem napravleniya upravlyali posredstvom bokovyh dvizhenij ruchki. Takoe
upravlenie ne poluchilo rasprostraneniya, no ono zatrudnyalo perehod na etot
samolet s samoletov drugih tipov ili s nego na drugie. Vo vsyakom sluchae,
podobnaya sistema upravleniya schitalas' odnim iz osnovnyh minusov samoleta.
Rassmatrivaya shemu samoleta, my mozhem konstatirovat', chto ona napominaet
shemy mnogih drugih samoletov, kotorye stroilis' znachitel'no pozzhe i
otlichalis' ot nee tol'ko nekotorymi detalyami. Samolet imel trapecievidnoe
krylo umerennogo suzheniya s udlineniem okolo 5; kil' otsutstvoval, chto
yavlyalos' obychnym dlya togo vremeni; rul' vysoty byl otnositel'no nevelik.
Samolet mog by imet' dovol'no vysokoe aerodinamicheskoe kachestvo, esli
by ego ne uhudshali nekotorye detali: dovol'no grubaya nosovaya chast', s malym
razvitiem vypuklyh poverhnostej, nuzhnyh dlya vozniknoveniya razrezhenij;
bol'shaya dlina trosovyh raschalok i slozhnoe shassi, kogda v silovuyu sistemu
vhodili perednyaya i zadnyaya pary podkosov, a srednyaya para sluzhila tol'ko dlya
shassi. Dlya amortizacii sluzhila obychnaya ressora, stoyavshaya poperek potoka i
sovershenno ne obtekaemaya. Pri effektivnom udlinenii, ravnom priblizitel'no
4,6, i Sh0=0,1 aerodinamicheskoe kachestvo samoleta bylo ravno
primerno 6. Nuzhno skazat', chto po sravneniyu s samoletami togo vremeni eto
bylo prilichnoe kachestvo, obespechivayushchee dostatochno pologij spusk pri
planirovanii i prostoj perehod ot motornogo poleta k planirovaniyu.
Interesno, chto profil' kryla byl S-obraznyj, t. e. s peregibom srednej
linii i primerno postoyannym polozheniem centra davleniya. Na drugih samoletah
obychnymi byli profili s ochen' bol'shoj kriviznoj srednej linii. V to vremya
nekotorye specialisty polagali, chto postoyanstvo centra davleniya uluchshaet
prodol'nuyu ustojchivost'. Na samom dele eto privodilo tol'ko k nekotorym
prochnostnym preimushchestvam i k sushchestvennomu uhudsheniyu nesushchej sposobnosti
kryla pri bol'shih uglah ataki. |tim, mozhet byt', ob®yasnyayutsya imevshie mesto
katastrofy v rezul'tate svalivaniya na krylo. Centrovka samoleta neizvestna,
no nuzhno dumat', chto ona byla ne bolee 40%, chto dlya togo vremeni mozhno
schitat' dovol'no perednej centrovkoj. Nejtral'naya centrovka s zazhatym rulem
i bez ucheta effekta dempfirovaniya sostavlyala 42-44%. Samolet byl,
nesomnenno, ustojchiv po peregruzke i, veroyatno, po skorosti. Dlya togo
vremeni eto bylo redkim polozhitel'nym kachestvom.
Avtoru prihodilos' nablyudat' polety na samoletah "N'yupor-4" v 1914--
1915 gg. Polet vyglyadel spokojnym i plavnym, tol'ko pri rulenii samolet
sil'no raskachivalsya iz-za maloj bazy koles i myagkosti ressory. Pri
oznakomlenii s konstrukciej samoleta slozhilos' vpechatlenie, chto lonzherony i
trosovye raschalki imeli bol'shoj zapas prochnosti, hotya prochnost', vidimo,
voobshche ne proveryalas' pri staticheskih ispytaniyah, kak ne proveryalas' i
centrovka.
Iz skazannogo vyshe sleduet, chto po ustojchivosti i prochnosti samolet
podhodil dlya vypolneniya vysshego pilotazha. Katastrofy s samoletom proishodili
v osnovnom v rezul'tate svalivaniya na krylo pri potere skorosti. |to mozhno
ob®yasnit' v izvestnoj mere svojstvom profilya kryla -- s rezkim sryvom
obtekaniya. Odna katastrofa proizoshla pri krutom spuske po pryamoj linii, iz
kotorogo letchik, vidimo, ne smog vyvesti samolet i vrezalsya v zemlyu. |tot
sluchaj ob®yasnyali poterej zhestkosti fyuzelyazha posle grubyh posadok v sochetanii
s maloj effektivnost'yu rulya vysoty. Izvesten sluchaj polomki kryl'ev samoleta
pri rezkom vyravnivanii vo vremya posadki, kogda polomalis' podkosy shassi, k
kotorym krepilis' nesushchie raschalki. Vidimo, v dannom sluchae imel mesto
proizvodstvennyj defekt ili zhe bylo povrezhdeno shassi pri grubyh posadkah.
Avtor byl svidetelem katastrofy samoleta, pri kotoroj pogib letchik S.
V. Gulevich osen'yu 1915 g. Na vysote bolee 1000 m samolet vdrug nachal bystro
vrashchat'sya vokrug prodol'noj osi i, prodolzhaya vrashchat'sya, v sostoyanii
pikirovaniya doshel do zemli i razbilsya. V to vremya o shtopore znali malo i
umyshlennogo shtopora ne delali. Po harakteru dvizheniya prichinu katastrofy
mozhno bylo pripisat' nevyhodu iz shtopora.
Odnako nekotorye obstoyatel'stva govoryat protiv etoj versii. Vo-pervyh,
kak eto zapomnil avtor, fyuzelyazh samoleta byl v vertikal'nom polozhenii, chego
ne byvaet pri shtopore, kogda naklon fyuzelyazha po otnosheniyu k vertikali
sostavlyaet ne menee 20o. Samolet byl razrushen ochen' sil'no, chego
ne byvaet pri shtopore samoleta s maloj udel'noj nagruzkoj na krylo.
Nakonec, v nekrologe, posvyashchennom S. V. Gulevichu, prof. N. E. ZHukovskij
ukazyvaet, chto nozhnaya pedal', pri pomoshchi kotoroj proizvodilos' upravlenie
krenom, byla ot®edinena ot truby upravleniya. |to moglo proizojti i pri
udare, no esli eto imelo mesto v polete v rezul'tate vypadeniya
soedinitel'nogo boltika, vse proisshedshee budet vpolne ob®yasnimo.
V samom dele, esli u samoleta proizojdet raz®edinenie upravleniya
eleronami, oni zajmut nejtral'noe polozhenie, tak kak sharnirnyj moment ih
znachitel'no sil'nee zavisit ot ugla otkloneniya, chem ot izmeneniya ugla ataki
kryla. Drugoe delo -- perekashivanie kryl'ev, kogda stepen' zavisimosti
sharnirnyh momentov ot ugla perekashivaniya i ot izmeneniya ugla ataki pri
dvizhenii krena odinakova, i posle perekashivaniya kryl'ya tak i ostayutsya v
pridannom im polozhenii, a samolet, nachav vrashchenie, prodolzhaet ego. Pri
nevozmozhnosti ostanovit' vrashchenie samolet neizbezhno budet dvigat'sya po
vertikali, tak kak pod®emnaya sila budet povorachivat'sya vmeste s krylom.
Perejdem k rassmotreniyu letnyh harakteristik samoleta. Osnovnoj
harakteristikoj yavlyaetsya zapas pod®emnoj sily, t. e. otnoshenie maksimal'noj
pod®emnoj sily k vesu. Pod®emnuyu silu opredelim po formule
Pri maksimal'nom aerodinamicheskom kachestve Kmah=6, N=70 l.
s. i razmahe kryl'ev l=10,6 m poluchim maksimal'nuyu pod®emnuyu silu
Pri normal'nom poletnom vese, ravnom 680 kG, Ymax/G=1,47;
pri vese, ravnom 600 kG, kotoryj, veroyatno, blizok k vesu, imevshemu mesto
pri vypolnenii petli P. N. Nesterovym, Ymax/G=1,67; dlya pustogo
vesa samoleta G0=450 kG velichina
Ymax/G0=2,2. Bolee prostymi harakteristikami sluzhat
velichiny, primenyaemye dlya statistiki:
Po poluchennym znacheniyam mozhno sdelat' takie vyvody: po zapasu pod®emnoj
sily samolet mozhet byt' otnesen k kategorii srednenagruzhennyh,
malomanevrennyh samoletov. Znachenie KG=8,3 blizko k takovomu dlya
sovremennyh vintovyh samoletov; znachenie KGo=5,5 neskol'ko veliko
i govorit o nekotorom peretyazhelenii konstrukcii. Pri vese 600 kG velichina
Ymax/G=nu=1,67 pozvolyaet manevrirovat' so srednim
znacheniem peregruzki 1,6, naprimer, delat' dlitel'nye virazhi s krenom okolo
50o. Kak izvestno, P. N. Nesterov vypolnyal bolee krutye virazhi;
ochevidno, oni vypolnyalis' so skol'zheniem, kogda nalichie nagruzki na bokovye
stenki fyuzelyazha pozvolyaet uvelichit' kren, ne umen'shaya vertikal'noj
sostavlyayushchej ot pod®emnoj i bokovyh sil.
Na ris. 7, 8 i 9 privedeny rezul'taty poverochnogo aerodinamicheskogo
rascheta samoleta "N'yupor-4". Na ris. 7 dana polyara i zavisimost' Su ot ugla
ataki; v nizhnej chasti grafika dan profil' kryla. Na ris. 8 privedeny
zavisimosti moshchnostej, potrebnyh dlya preodoleniya soprotivleniya, i poleznyh
moshchnostej ot skorosti dlya vysot 0, 1, 2 i 3 km, v usloviyah gorizontal'nogo
poleta pri poletnom vese 600 kG. Po peresecheniyam krivyh poluchaem znacheniya
maksimal'nyh skorostej gorizontal'nogo poleta; po maksimal'noj raznosti
moshchnostej poluchim izbytki moshchnosti DN, po kotorym zatem mozhem najti
vertikal'nye skorosti Vy=75 DN /G.
Ris. 7. Polyara i profil' kryla samoleta "N'yupor-4":
Ris. 8. Grafik moshchnostej dlya samoleta "N'yupor-4": sploshnye linii -
potrebnye moshchnosti; punktir - raspolagaemye moshchnosti.
Na ris. 9 dany zavisimosti maksimal'noj skorosti Vmax ot
vysoty; vertikal'noj skorosti ot vysoty pri skorosti Vnab;
skorosti pri nabore vysoty Vnab i minimal'noj skorosti poleta
Vmin. Krome togo, na grafike privedeny zavisimosti vysoty ot
vremeni pod®ema t pri skorosti Vnab. Grafiki dany dlya poletnyh
vesov 600 i 680 kG.
Ris. 9. Osnovnye letnye harakteristiki samoleta "N'yupor-4" pri poletnyh
vesah 600 i 680 kG
Pri bolee tochnom raschete my poluchili maksimal'nuyu pod®emnuyu silu,
ravnuyu 980 kG, pri skorosti V=25,8 m/sek (93 km/chas). Pri poletnom vese 600
kG eto dast peregruzku ny=l,63; ee gorizontal'nuyu sostavlyayushchuyu
ngor=1,29; centrostremitel'noe uskorenie jcs=12,6
m/sek2; otsyuda poluchim radius virazha
r=V2/jc.s.=53 m i vremya soversheniya polnogo kruga
t=2pr/V=13 sek.
Posmotrim teper', kak dolzhna byla vyglyadet' petlya, kotoruyu vypolnil P.
N. Nesterov. Raschet petli udobno i naglyadno mozhno vypolnit' ishodya iz
energeticheskih principov. Velichinu hk=V2/2g budem
nazyvat' kineticheskoj vysotoj -- ona harakterizuet kineticheskuyu energiyu
letyashchego samoleta; pri polete na minimal'noj skorosti poluchim velichinu
hk0=V2min/2g; dlya samoleta "N'yupor-4" pri
poletnom vese 600 kG, hk0=18,5 m.
Takim obrazom, dlya koefficienta peregruzki nu poluchim odno
uslovie po skorosti:
vtoroe uslovie budet po prochnosti: nu< nu dop.
Poskol'ku my ne znaem dejstvitel'noj prochnosti samoleta, primem nu
dop=3,5, chto dostatochno dlya vypoln