Жабров А. А. Как и почему летает планер -------------------------------------------------------------------------------- Издание: Жабров А. А. Как и почему летает планер. — М-Л.: ГОНТИ НКТП, 1938. — 204 с. — 2-е издание, исправленное и дополненное. / Тираж 50000. Цена 2 р. 95 к. Scan: Андрей Мятишкин (amyatishkin@mail.ru) Аннотация издательства: Советская молодежь жадно стремится к овладению техникой авиации, чтобы стать в ряды отважных бойцов, защищающих рубежи Советской страны. Как научиться летному делу? Книга Жаброва «Как и почему летает планер» поможет в этой большой и важной работе. Как устроен планер, почему он летает, как управлять им? — на эти вопросы книга дает ясный и подробный ответ. Вместе с двумя другими работами того же автора «Как и почему летает самолет» и «Как и почему летает автожир» — эта книга является начальным руководством по авиационной технике. Легкое и простое изложение делает ее доступной для каждого читателя. Второе издание выходит с большими дополнениями и в переработанном виде. Книга в формате DjVu — 3821 кб ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие (стр. 5) Глава I. Краткий исторический очерк Планеры Лилиенталя (стр. 7) Планеры Шанюта и бр. Райт (стр. 14) Первые послевоенные планеры и развитие планеризма (стр. 18) Современные планеры (стр. 25) Глава II. Движение в воздухе Воздух и воздушные течения (стр. 35) Закон Бернулли (стр. 41) Закон сопротивления воздуха (стр. 43) Движение в воздухе пластинки и крыла (стр. 49) Подъемная сила крыла (стр. 58) Глава III. Почему взлетает и летит планер Почему взлетает воздушный змей (стр. 62) Почему взлетает и летит самолет (стр. 65) Почему взлетает планер (стр. 67) Почему планер летит (стр. 70) Глава IV. Устройство планера Главные части планера и их назначение (стр. 73) Органы управления планера (стр. 84) Приборы на планере (стр. 88) Глава V. Устойчивость планера и действие органов управления Общее понятие об устойчивости (стр. 91) Что такое устойчивость планера (стр. 94) Поперечная устойчивость планера и действие элеронов (стр. 99) Продольная устойчивость планера и действие стабилизатора и руля высоты (стр. 103) Устойчивость пути планера и действие киля и руля поворотов (стр. 110) Глава VI. Полет на планере Запуск и взлет планера (стр. 113) Полет по прямой и с разворотами (стр. 121) Посадка (стр. 128) Глава VII. Парящий полет на планере в потоках обтекания Что такое парящий полет (стр. 131) Динамические восходящие потоки или потоки обтекания (стр. 134) Условия, необходимые для парящего полета на планере (стр. 139) Глава VIII. Техника парящего полета в потоках обтекания Местоположение старта и взлет в зону потока (стр. 143) Полет в потоках обтекания и набор высоты (стр. 147) Спуск и посадка на гору (стр. 154) Глава IX. Полет на планере в терминах Термики и особенности полета в них (стр. 157) Термики кучевых облаков (стр. 164) Полет в термиках и с облаками (стр. 167) Полет с грозовым фронтом (стр. 172) Глава X. Фигурные полеты на планере Вираж, спираль, скольжение на крыло и пикирование (стр. 174) Мертвая петля и переворот через крыло (стр. 185) Потеря скорости и штопор (стр. 188) Глава XI. Буксирный полет на планере Особенности буксирного полета и подготовка к нему (стр. 193) Взлет планера на буксире у самолета (стр. 198) Полет на буксире (стр. 201) ПРЕДИСЛОВИЕ Замечательные успехи советского планеризма, завоевавшего одно из первых мест в мире, естественно будят среди широчайших масс нашей молодежи все больший и больший интерес к планеру и планерному спорту. Не отстает в этом отношении и подрастающее поколение, еще не расставшееся со школьной скамьей. К сожалению, наша литература по планеризму вообще необычайно бедна, юношеской же литературы по планеризму, можно прямо сказать, у нас нет. Случайные очерки агитационного и хроникального характера в счет не идут. Подросток, заинтересовавшийся планеризмом, хочет конкретных знаний. Он хочет знать как устроена эта необыкновенная машина, на которой без мотора люди летают, как птицы, хочет знать, почему и как она летает. Конкретные, хотя бы и элементарные, знания только и могут толкнуть наклонности и способности подростка к дальнейшему развитию, все равно — мечтает ли он стать пилотом или конструктором. И если эти способности окажутся таковы, что приведут его в планерную школу, то знания, которые он уже имеет, сослужат большую службу: они облегчат, ускорят, а, следовательно, и удешевят его обучение. Интерес к планеризму в нашей стране сейчас неизмеримо возрос — в связи с тем мощным движением, которое охватило нашу трудящуюся молодежь, движением за то, чтобы в ближайшие годы дать стране 150000 летчиков! Планерный спорт является прекрасной школой для подготовки летчиков и несомненно, что для большинства будущих летчиков путь в авиационную школу пройдет через планерный кружок, станцию или школу. Этой книгой автор поставил себе целью восполнить пробел как в нашей юношеской, так и в научно-популярной литературе по планеризму. В самой доступной и популярной форме (без формул) в ней изложены теория и техника полета на планере, а также его развитие и устройство. Чтобы облегчить и сделать нескучным чтение книги, текст иллюстрирован большим количеством фотоснимков, эскизов и схем. Сделать книжку полезной и в то же время достаточно доступной — вот задача, которую стремился разрешить автор. Удалось ли это ему — пусть судят сами молодые читатели. А. Ж. =========================================================== А. А. ЖАБРОВ КАК И ПОЧЕМУ ЛЕТАЕТ ПЛАНЕР 2 издание исправленное и дополненное ГОНТИ НКТП ГЛАВНАЯ РЕДАКЦИЯ НАУЧНО-ПОПУЛЯРНОЙ И ЮНОШЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ МОСКВА 1938 ЛЕНИНГРАД Советская молодежь жадно стремится к овладению техникой авиации, чтобы стать в ряды отважных бойцов, защищающих рубежи Советской страны. Как научиться летному делу? Книга Жаброва "Как и почему летает планер" поможет в этой большой и важной работе. Как устроен планер, почему он летает, как управлять им? — на эти вопросы книга дает ясный и подробный ответ. Вместе с двумя другими работами того же автора "Как и почему летает самолет" и "Как и почему летает автожир" — эта книга является начальным руководством по авиационной технике. Легкое и простое изложение делает ее доступной для каждого читателя. Второе издание выходит с большими дополнениями и в переработанном виде. Редактор Е. В. Латынин. Техн. редактор О. Залышкина Сдано в произв. 17/1V 1937г. Подп. к печати 16/ХН 1937г. Уполн. Главл. № Б-28004. Тираж 50000. Формат бумаги 82 Х--О1/^-Уч.-авт. л. 10,3. Печати, листов 123/4. Печ. знак, в 1 печ. л. 31584. ОНТИ № 3. Заказ № 818. Индекс НПЮ-40-3. Отпечатано бум. Камской ф-ки. на 3-я тип. ОНТИ. Ленинград, ул. Моисеенко, 10. Оглавление Предисловие................ 5 Глава I. Краткий исторический очерк Планеры Лилиенталя............. 7 Планеры Шанюта и бр. Райт......... 14 Первые послевоенные планеры и развитие планеризма................... 18 Современные планеры.............. 25 Глава II. Движение в воздухе Воздух и воздушные течения.......... 35 Закон Бернулли................ 41 Закон сопротивления воздуха.......... 43 Движение в воздухе пластинки и крыла . 49 Подъемная сила крыла............. 58 Глава III. Почему взлетает и летит планер Почему взлетает воздушный змей....... 62 Почему взлетает и летит самолет...... 65 Почему взлетает планер.......... 67 Почему планер летит............. 70 Глава IV. Устройство планера Главные части планера и их назначение ... 73 Органы управления планера.......... 84 Приборы на планере.............. 88 Глава V. Устойчивость планера и действие органов управления Общее понятие об устойчивости........ 91 Что такое устойчивость планера ........ 94 Поперечная устойчивость планера и действие элеронов................... 99 Продольная устойчивость планера и действие стабилизатора и руля высоты ....... 103 Устойчивость пути планера и действие киля и руля поворотов.............. 110 Глава VI. Полет на планере Запуск и взлет планера............ 113 Полет по прямой и с разворотами...... 121 Посадка..................... 128 Глава VII. Парящий полет на планере в потоках обтекания Что такое парящий полет........... 131 Динамические восходящие потоки или потоки обтекания.................. 134 Условия, необходимые для парящего полета на планере................... 139 Глава VIII. Техника парящего полета в потоках обтекания Местоположение старта и взлет в зону потока . 143 Полет в потоках обтекания и набор высоты . 147 Спуск и посадка на гору............ 154 Глава IX. Полет на планере в терминах Термики и особенности полета в них..... 157 Термики кучевых облаков............ 164 Полет в термиках и с облаками........ 167 Полет с грозовым фронтом.......... 172 Глава X. Фигурные полеты на планере Вираж, спираль, скольжение на крыло и пикирование ................... 174 Мертвая петля и переворот через крыло ... 185 Потеря скорости и штопор.......... 188 Глава XL Буксирный полет на планере Особенности буксирного полета и подготовка к нему.................... 193 Взлет планера на буксире у самолета .... 198 Полет на буксире............... 201 ПРЕДИСЛОВИЕ Замечательные успехи советского планеризма, завоевавшего одно из первых мест в мире, естественно будят среди широчайших масс нашей молодежи все больший и больший интерес к планеру и планерному спорту. Не отстает в этом отношении и подрастающее поколение, еще не расставшееся со школьной скамьей. К сожалению, наша литература по планеризму вообще необычайно бедна, юношеской же литературы по планеризму, можно прямо сказать, у нас нет. Случайные очерки агитационного и хроникального характера в счет не идут. Подросток, заинтересовавшийся планеризмом, хочет конкретных знаний. Он хочет знать как устроена эта необыкновенная машина, на которой без мотора люди летают, как птицы, хочет знать, почему и как она летает. Конкретные, хотя бы и элементарные, знания только и могут толкнуть наклонности и способности подростка к дальнейшему развитию, все равно — мечтает ли он стать пилотом или конструктором. И если эти способности окажутся таковы, что приведут его в планерную школу, то знания, которые он уже имеет, сослужат большую службу: они облегчат, ускорят, а, следовательно, и удешевят его обучение. Интерес к планеризму в нашей стране сейчас неизмеримо возрос — в связи с тем мощным движением, которое охватило нашу трудящуюся молодежь, движением за то, чтобы в ближайшие годы дать стране 150000 летчиков! Планерный спорт является прекрасной школой для подготовки летчиков и несомненно, что для большинства будущих летчиков путь в авиационную школу пройдет через планерный кружок, станцию или школу. Этой книгой автор поставил себе целью восполнить пробел как в нашей юношеской, так и в научно-популярной литературе по планеризму. В самой доступной и популярной форме (без формул) в ней изложены теория и техника полета на планере, а также его развитие и устройство. Чтобы облегчить и сделать нескучным чтение книги, текст иллюстрирован большим количеством фотоснимков, эскизов и схем. Сделать книжку полезной и в то же время достаточно доступной — вот задача, которую стремился разрешить автор. Удалось ли это ему — пусть судят сами молодые читатели. А. Ж. ГЛАВА I КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОЧЕРК ПЛАНЕРЫ ЛИЛИЕНТАЛЯ В конце прошлого века человечество безуспешно билось над созданием летательного аппарата тяжелее воздуха. Воздушный шар, или аэростат, уже давно был изобретен, воздухоплаватели поднимались на нем уже на тысячи метров вверх, а построит*» летательный аппарат с крыльями, который, будучи тяжелее воздуха, мог бы подниматься и летать подобно птице, 'никак не удавалось. Такие машины пытались строить многие изобретатели, но хотя эти машины имели и крылья, и двигатель, и воздушный винт, напоминая собой современные самолеты, летать они не могли. В лучшем случае они кое-ка«; отрывались от земли, но. тотчас же теряли устойчивость, падали и ломались; таковы были, например, летательные машины инж. Максима в Англии, Адера во Франции, Ланглея в Америке и многие» другие. Почему эти (попытки тогда ни к чему не приводили? Во-первых, потому, что в то время техника была развита очень слабо, в частности техника моторостроения: легкий двигатель внутреннего сгорания — бензиновый мотор — только-только начинал свою 7 жизнь. Вторая и главная причина заключалась в'том, что не только многие рядовые изобретатели, но даже выдающиеся ученые тою времени очень мало знали о залшах движения в воздухе — меньше, чем знают теперь наши школьники. Наука о летании тогда была еще в зачаточном состоянии. Летательные машины того времени с нашей современной точки зрения строились безграмотно; немудрено поэтому, что они оказывались неустойчивыми и плохо управляемыми. Для того чггобы разрешить проблему летания на аппаратах тяжелее воздуха, нужен был (другой путь. Нужно было сначала изучить воздушную опихию, законы движения в ней и приобрести опыт и знания. Нужно было сначала овладеть каким-нибудь простейшим летательным аппаратам тяжелее (воздуха, а потом уже итти дальше. Вот этим путем и пошел талантливый ншенкий инженер О т т о Лилиенталь (1848—1896). Изучая и наблюдая полет птиц, Лилиенталь при-шел к заключению, что именно .у птиц мы должны учиться искусству полета. Больше ©сего Лилиенталь заинтересовался тголетом птиц в те моменты, когда они не машут крыльями, а плавно скользят на неподвижно распластанных крыльях или спускаясь по наклонной линии вниз, или взмывая вверх без затраты энергии. Не собираясь подражать птицам в так называемом гребном полете, т. е. в полете машущими крыльями, Лилиенталь совершенно правильно рассудил, что если птица может летать на неподвижных крыльях, то поч|ему бы не летать подобным же образом и человеку? После целого ряда лет упорной научно-экспериментальной работы Лилиенталь блестяще доказал на деле правильность своих рассуждений . и показал человечеству путь к овладению в-оздушной стихией. В своих опытах Лилиенталь не подражал слепо природе. Он долго и настойчиво изучал пашг птиц и на основе этого выработал как фюрму крыльев «.всего аппарата, их кривизну и величину их по- з верхносгги, тж и методику своих .полетных опытов. Эти опыты, как всякое научное исследование, сопровождались целым рядом научных выкладок, (вычислений и выводов. Исследования Лилиенталя собраны в его классическом труде: «Полет птиц как основа искусства летать» (1889 г. Переведено на русский язык и издано в Фиг. 1. Планер Лилиенталя (1890 г.). 1905 г.). Этой книгой Лилиенталь положил начало науке о летании. Аппарат Лилиенталя, построенный в 1890 г., имел форму крыльев летучей мыши (фиг. 1). Каркас аппарата был сделан из ивовых прутьев и оогляут ггаво-щенным полотном. Площадь крыльев соотшвлшга 20 квадратных метров („м2), а весил аппарат около 20 килограммов (кг). Первые опыты на своем аппарате Лилиенталь производил с крыши построенного для эфой цели -сарая. Держись руками за поперечную балку крыла 9 (фиг. 1), Лилиенталъ разбегался против ветра и прыгал с сарая; в первый момент аппарат слегка взмывал вверх, а затем начинал плавно скользить по на-клшной вниз (фиг. 2). Каким же образом Лилиенталь сохранял равновесие аппарата в воздухе? Устойчивость аппарата до некоторой степени до- 1 ^^u»M*~wvxr.V»«-*»**i-fc-j —- —г—Н цацс И toot K+ubbtt1'-1..' ЖШ^гшИЙ^Шг Фиг. 2. Планер Лилиенталя в полете. Балансирование телом для сохранения равновесия аппарата; при правом крене ноги вынесены влево. стигалась автоматически благодаря наличию хвоста, состоящего из двух неподвижных, взаимно (перпендикулярных плоскостей — горизонтальной и вертикальной (получивших позже название с т а б и л и-затора и киля). Но этого было недостаточно. Полное сохранение устойчивости аппарата в воздухе достигалось тем, что в полете Лилиенталъ перемещал центр тяжести своего тела, а следовательно и всего аппарата: если аппарат начинал валиться влево, то пилот выносил ноги вправо, если аппарат валился вправо, то пилот выносил ноги влево Ю (фиг. 2), если аппарат стремился «клюнуть» носом, то пилот относил ноги назад, если же, наоборот, аппарат слишком поднимал нос, то Лилиенталь выносил ноги вперед (фиг. 3). Таким образом во всех этих случаях аппарат при опасности потерять равновесие послушно выравнивался благодаря остроумным маневрам, и только поэтому Лилиенталю удалось осу- : -Ц Фиг. 3. Планер Лилиенталя в полете. Положение тела пилота при приближении аппарата к земле ществить первые в мире полеты на летательном аппарате тяжелее воздуха. Аппарат Лилиенталя получил название п л а-н е р а. Равновесие на планере Лилиенталя достигалось благодаря перемещению тела (пилота; планеры подобные аппарату Лилиенталя, получили в даль* нейшем название б а л а н с и р н ы х планеров. Для дальнейших своих опытов Лилиенталь выбрал небольшой холм (фиг. 4), имевший пологие склоны во все стороны, причем вершина холма была досыпана искусственно, как это хорошо видно на рисунке Высота холма была 30 метров (м) над равниной. Н ч J, Фиг. 4. Холм, с которого Лилиенталь совершал полеты в Гросе-Лихтерфельде. Вершина холма была досыпана искусственно и в ней было устроено помещение для хранения планеров. Приобретя значительный опыт в пшетах, Лилиен-таль видоизменил свой планер-моноплан. К поддерживающей поверхности (т. е. к крыльям) он оври-башил- еще одну, «создав таким образом гарообрав будущих бипланов (фиг. 5). На этом аппарате Ли- Фиг. 5. Планер-биплан Лилиенталя. лиенталь делал скользящие полеты при вепре до 10 метров в секунду (м/сек). Для того чтобы увеличить дальность и продолжительность полетов, Лилвенталь перенес свои опыты в гористую местность. Здесь во время полетов при значительном ветре ему удавалось минутами держаться в воздухе, не снижаясь, т. е. парить. Для талантливого последователя это не былю неожиданностью; исходя из анализа, полета птиц, Лшшиенталъ предвидел возможность длительного парящего шлета 13 на планере и дал совершенно правильное объяснение его. С прозорливостью тонкого наблюдателя и большого ученого он первый высказал гениально 'Простую мысль, что парящий полет (т. е. полет без взмахов крыльев) птицы осуществляют благодаря восходящим потокам воздуха. Совершив больше тысячи .скользящих полетов, Лилиенталь достиг большого искусства в управлении своим балансирным планером. Но балансирована телом — слишком недостаточное и ненадежное средство для сохранения устойчивости летательного аппарата в воздухе. Несовершенство летательного аппарата и погубило Лилиенталя. В один из полетов п1ри сильном ветре он не .смог сохранить равновесие и упал разбившись насмерть (9 августа 1896 г.). Так трагически погиб этот гениальный исследователь, первый осуществивший полет на аппарате тяжелее воздуха, основоположник современной авиации ПЛАНЕРЫ ШАНЮГА И БРАТЬЕВ РАЙТ К опытам Лилиенталя его современники относились скептически, рассматривая их как несерьезную забаву и не ожидая от коротеньких прыжков по воздуху на крыльях без двигателя никаких перспектив. Гибель Лилиенталя /пюдорвала веру в его идеи даже у его недавних сторонников и последователей. Но наиболее талантливые и образованные из них пошли именно по пути, указанному Лилиенталем; это — Пильчер в Англии, Фербец во Франции, Ша-нют и братья Райт в Америке. Из них Пильчер тоже скоро погиб подобно Лилиенталю. /Значительно усовершенствовал планер Лилиенталя инженер Шанют в Америке. Прежде всего он отказался от мало удобной формы крыльев летучей мыши и придал своему планеру форму коробки, в которой передняя, задняя и боковые стенки отсутствовали (фиг. 6). Далее, понимая, что для сохранение устойчивости балансирование ногами является ненадежным средством, он пытался создать систему ру- 14 лей, которые облегчили бы управление планером: в частности он предполагал, что перемещение тела пилота в стороны для сохранения поперечной устойчивости аппарата (что было самым трудным) можно заменить изменением в полете кривизны концов крыльев, но не смог это осуществить. Нетрудно ви- Фиг. 6. Планер Шанюта. деть, что планер Шанюта — тоже баланеярный планер, правда, уже напоминающий по форме будущий самолет. Братья Орвиль и Вильбур Райт в Америке после ряда опытов перешли от балансирного к у in p а-вляемому планеру, усовершенствовав планер Шанюта. Самой главной их заслугой является то, что они, кроме руля поворота, применили еще руль высоты, а для сохранения поперечной устойчивости — 15 искривление концов крыльев. Благодаря всему этому для сохранения устойчивости аппарата миновала надобность балансировать ногами, и пилот уже не висел на руках, а по-хозяйски располагался' на самом аппарате (фиг. 7). Правда, поза пилота была не очень-то удобна, но все же был сделан огромный •±~~°^ :^^ Фиг. 7. Положение пилота на планере бр. Райт. шаг 'Вперед по пути к вполне управляемом:/ летательному аппарату тяжелее воздуха-. Запуск планера братьев Райт обычно производился при помощи двух помощников пилота, которые, держа планер за концы крыльев, пробегали с ним до склону против ветра несколько шагов и тем сообщали аппарату начальную скорость. Пшют управлял аппаратом, лежа на животе; к рукам его шли веревки от руля поворота, от руля высоты (впереди крыльев) и от концов крыльев. С помощью этих веревок пилот управлял не только рулями, но и перекосом крыльев, что пюйволяло изменять в по- 16 лете подъемную силу то левого, то правого крыла и благодаря этому сохранять поперечную устойчивость аппарата. Братья Райт совершили на своем планере очень мйого полетов, непрерывно совершенствуя свою машину. Иногда им удавалось .слетать с высоких хол- Фиг. 8. Планер бр. Райт в полете (1900 г.). мов и при сильном ветре (фиг. 8). Во время этих полетов бывали нередко моменты, когда ал парат на короткое время взмывал на несколько метров выше точки взлета, т. е. моментами им удавалось парить. Когда сведения об этом проникали в печать, мало кто верил, что на безмоторном аппарате можно подняться хотя бы на один метр выше точки взлета. А между тем, то, чего тогда удавалось достичь братьям Райт на их планере, не идет ни в какое сравнение с современными успехами гюлехаг-тй цлрерях.. Но братья Райт, как и их предш%Щфшки,- рабол v \ • -.-^••^rr-f^T5 2 Как и почему летает а..»нер 818 -" . - - . '-' ^ \ , оап тая над планером, вовсе не ставили себе задачу вполне разрешить «проблему летании на аппаратах тяжелее воздуха при помощи планера. Они смотрели на него лишь как на .средство для приобретения необходимого опыта и знаний, которые бы позволили им осуществить мечту человечества — создать такую машину, на которой при помощи двигателя можно было бы свободно передвигаться и воздухе. Так как братья Райт были хорошими механиками, то им после трехлетних опытов с планером удалось поставить на него бензиновый двигатель с парой воз-. душных винтов, что и позволило им после нескольких неудачных попыток подняться с ровного места и пролететь несколько десятков метров. Так был создан аэроплан (самолет). Это было в 1903 г. Братья Райт, удачно разрешив проблему создания вполне управляемой летательной машины тяжелее воздуха,' снабженной двигателем, забросили опыты с планером. В.сю свою энергию и весь приобретенный в полетах на планере опыт они сосредоточили на совершенствовании аэроплана, в чем и достигли в короткое время замечательных результатов. С появлением аэроплана во всем мире началась полоса лихорадочного увлечения моторной авиацией. К планеру как к самостоятельной машине прошл всякий интерес. И если какой-нибудь любитель строил себе крылья и прыгал на них ,с горки, то на это уже смотрели не как на опыт изобретателя, а лишь как на забаву или своеобразный спорт. Растущие же с каждым днем успехи аэроплана еще более, разумеется, способствовали забвению планера. ПЕРВЫЕ ПОСЛЕВОЕННЫЕ ПЛАНЕРЫ И РАЗВИТИЕ ПЛАНЕРИЗМА Со времени появления первых шанеров (Лилиен-таля и его последователей) до конца мировой войны (1918 г.) прошло около двух десятков лет. За этот период самолет, рожденный, как мы видели, из планера, был доведен до значительного совершенства, и U авиация получила уже широкое развитие, При возрождении после мировой войны интереса к безмоторному летанию имевшиеся достижения авиатехники дали, естественно, возможность быстро создать такие планеры, которые на первых же шагах далеко оставили за собой планеры Лилиенталя и 6$). Ра,йт. В 1920 г. в Германии возникли многочисленные планерные кружки, главным образом при высших технических школах. Кружками и, в частности, постройкой в них: планеров руководили опытные летчики и конструктора, а иногда и крупные ученые, Осенью 1920 г. были проведены первые планерные состязания на горе Вассеркуппе в горной местности Рон на юге Германии. Эти состязания явились по существу подготовительными. На вторых рбнских состязаниях в 1921 г. было представлено 46 планеров и совершено много интересных полетов, отдельные из которых были продолжительностью до 15 мин. с превышением над местом взлета в 100—120 м. Третьи рбнские состязания дали еще более интересные результаты: были осуществлены полеты продолжительностью больше часа с ^превышением над местом взлета в 300—400 м. На фиг. 9 и 10 даны некоторые из немецких планеров 1920—22 гг. Эти планеры по своей конструктивной схеме по .существу ничем не отличались от самолетов. Самым важным преимуществом их перед первыми планерами (Лилнепталя и др.) было то, что они * 19 Фиг. 9. Возрождение планеризма Немецкий послевоенный планер (1920 г.). имели уже ироверейную на самолетах систему орга-нюв управления и устойчивости. Конечно, с современной точки зрения эти (планеры далеко не совершенны, а полетные достижения на них незначительны. Но для того времени 15-минутный полет на безмоторной машине казался уже не- чг "^ •^^'^^^•^^f^^^y^'^^^if^'^^^^^^ «"r «"«зга? №• «-*."= «•* -,j~j- -г- - -. v-^ 4 (- if a I I- *•. Фиг. 10. Немецкий послевоенный планер (1921 г.). обычайным завоеванием. Поэтому парящие полеты немецких летчиков приковали к себе внимание всего мира и вызвали новую волну интереса к планеру, что и .способствовало в дальнейшем быстрому совершенствованию этой замечательной машины. Развитие планеризма в Германии шло очень быстрыми темпами. Создавшееся вскоре так называемое «Рбн-Розиттенское общество» стало техническим и методическим центром германского планеризма. Это общество взяло на себя между прочим и организацию ежегодных планерных состязаний в Роне и в Розиттене (на севере Германии). В Роне на горе Вас- 20 :l Яв*-*" серкуппе была ,создана планерная школа и научно-исследовательский институт безмоторного летания. Совершенствование шанеров шло тоже очень быстрыми темпами. В течение ряда лет, примерное 1923 1Ю 1928 гг., определилось несколько типов планеров для различного назначения; основными из них явились: учебный планер — для первоначального обучения, учебный планер-паритель — для обучения парящему полету и рекордный п л а-н е р-п аритель — для полетов на дальность и высоту (фиг. 11, 12, 13). Планеры, данные на наших рисунках, и ряд дт)у-гих удачных конструкций послужили образцами как для немецких конструкторов, так и для конструкторов, других стран. Как сказано, совершенствование планеров шло быстрыми темпами. Попутно с этим накапливал- фиг' 1Ь Совершенствование J планера. Учебный немецкий ся опыт в изучении и ис- v планер (1925 г.). пользовании необходимых для парящего полета метеорологических условий (восходящие воздушные потоки). Быстро прогрессировала техника парения. В результате всего этого " полетные успехи росли с поразительной быстротой. Для иллюстрации достаточно, например, сказать, что на первых ронских состязаниях (1920 г.) дальность полета не превышала 1 ше, а на состязаниях 1926 г. она достигла уже 55 км. Так же быстро росли продолжительность и высота полета. Увлечение планеризмом перекинулось и в другие страны. Особенным вниманием и любовью со стороны молодежи планер стал пользоваться у нас в СССР. 21 Фиг. 12. Совершенствование планера Немецкий учебный планер-паритель (1927 г.). ?А-Й''.'№;,: --sv^.--*^ Фиг. 13. Совершенствование планера. Немецкий рекордный планер-паритель (1928 г.). Уже в 1921 г., т. с. вскоре тгосле первых успехов немецких планеристов, был создан в Москве планерный кружок «Парящий полет». Организаторами его была группа старых летчиков и студентов втузов. Кружок вел пропаганду планеризма и начал постройку первого советского планера (конструкции Арцеулова)., Фиг. И. Первый советский планер конструкции Арцеулова (1922/23 г.). Возникло еще несколько планерных кружков, в том числе и кружок при Академии воздушного флота, который в дальнейшем .стал ведущей планер-цой организацией. Интенсивное развитие советского планеризма началось после организации в 1923 г. «Общества друзей воздушного флота» (ОДВФ). При спортсекции ОДВФ был создан «Центр безмоторной авиации», который объединил все планерные кружки и начал подготовительную работу по созданию советского 23 планеризма. Осенью 1923 г. «Центр» организовал первые Всесоюзные планерные испытания в Крыму на горе Узун-Сырт \ близ Коктебеля, на которых было представлено 9 планеров, причем на лучших из них (фиг. 14 и 15) удалось (получить неплохие для начала результаты. Фиг. 15. Первые всесоюзные планерные испытания в Крыму близ Коктебеля (1923 г). Планер конструкции Невдачина. На заднем плане — северный склон горы Узун-Сырт. В последующие годы ОДВФ, а после его реорганизации Авиахим и затем организации Осоавиахима развернули широкую организационную работу как по развитию массового планеризма, так и по созданию необходимых условий для борьбы наших конструкторов и пилотов за высокие качественные показатели советских планеров и полетные достижения на них. Почти ежегодные всесоюзные слеты планеристов в Крыму дали возможность проверять успешность этой борьбы и стимулировали ее. В этой борьбе выросли десятки талантливых конструкторов и сотни молодых 1 Эта гора названа горой Клементьева в память погибшего в 19?4 г. при полете на планере собственной конструкции летчика Клементьева. 24 пшютов высокой квалификации. Широкая сеть пла тарных школ (с Центральной на Узун-Сырте), станций и кружков обеспечили развитие массового оша-нерного спорта. И за десяток лет советский планеризм под руководством коммунистической партии и советской общественности достиг такой степени развития, что уже к 1930 г. по своей планерной культуре и рекордным достижениям вышел на одно из первых ме,ст в мире (см. таблицу рекордов в конце этой главы). В других странах развитие планеризма шло значительно медленнее и существенного влияния на эволюцию планера эти страны не оказали. Что же касается Германии, то со времени прихода к власти фашистов немецкий планеризм утратил всякое спортивное значение и стал исключительно базой для быстрой подготовки военных летчиков, необходимых Третьей империи для осуществления ее агрессивных планов. СОВРЕМЕННЫЕ ПЛАНЕРЫ За 1C лет, прошедших со времени возрождения планеризма, планер доведен до большой степени совершенства. /Это стало возможным благодаря с одной стороны, коллективным усилиям исследователей, конструкторов и летчиков, посвятивших себя безмоторному летанию, а с другой — необычайному расцвету за указанный период авиационной науки и техники. Длительный, парящий полет на планере возможен только при наличии восходящих воздушных потоков, и чем сильнее эти потоки, тем легче полет осуществим. Но мощные восходящие потоки найш можно, к сожалению, не часто и далеко не везде. Для использования же слабых восходящих потоков необходимо, чтобы крылья и общие формы планера-парителя были в аэродинамическом отношении значительно совершеннее чем, например, крылья и формы самолета, полет на котором осуществляется благодаря тяге воздушного винта, вращаемого мощным мотором. К поискам этих совершенных аэро- 25 ? Фиг. 16. Тренировочный фигурный планер Г-9 конструкции Грибовского. Фиг. 17. Учебны» планер УС-4 конструкции Антонова (для первоначального обучения). Б воздухе — учебный паритель ПС-2 конструкции Антонова. динамических форм планеров и были направлены усилия исследователей и конструкторов. Поиски эти к (настоящему времени дали отличные результаты, и современные планеры (фиг. 16—26) указанному требованию уже в значительной степени удовлетворяют; это подтверждают не только рекорды безмоторного полета (см. таблицы в конце этой главы), но и повседневная практика планеризма. Достаточно, например, сказать что полет на пла- Фиг. 18. Современный немецкий рекордный планер-паритель. нере на расстояние 200—300 км и больше не редкость. В быстром совершенствовании планера большую роль сыграло еще и то обстоятельство, что полетная практика планеризма долго носила почти исключительно исследовательский характер. До развития планеризма метеорология очень мало знала о восходящих воздушных потоках и пилотам-парителям пришлось столкнуться с необходимостью на практике тщательно изучать условия и характер возникновения этих потоков. Е процессе этого изучения все яснее выкристаллизовывались те основные требования, каким должен удовлетворять планер-паритель, а также расширялась сфера действия безмоторной авиации. Понятно, что это облегчало творческую работу конструкторов 27 1 и заставляло их искать все более и более совершен ные конструктивные формы планеров. Фиг. 19. Рекордный планер паритель ГЯ-б конструкции Трошева. Фиг. 20 Рекордный планер-паритель <Рот-Фронт» конструкции Антонова. Быстрое совершенствование планера явилось, как оказано, и следствием огромных достижений современной авиационной науки и техники. Именно без 28 в успехов теоретической и экспериментальной аэродинамики 1 и высоко развитой производственной базы, t№$$*yxSV?F* i-Sr^^MiKy, &•'. • :.::::;Я', :-!-..•»**':.->•-•' .-: созданной в области самолетостроения, быстрое совершенствование планера было бы, конечно, невозможно, i Наука, изучающая движение в воздухе, 20 Мы пока не будем говорить о конструктивных формах современных планеров, так как читатель еще не знаком (ни с устройством планера, ни с элементарной теорией его полета. Общее же представление о современных планерах можно получить из приводимых в этом разделе иллюстраций советских планеров последних лет. Скажем только о разли-1 чии Майеров в зависимости от их назначения. По назначению все современные планеры можно разделить на несколько основных типов. Учебные планеры (фиг. 17, на земле) служат для первоначального обучения. Это обычно одноместные тихоходные машины, очень простой конструкции, рассчитанные только на так называемый скользящий полет, т. е. на кратковременный >п!олет с поры в .долину. Учебные планеры-парители (фиг. 17, в воздухе) служат для обучения парящему полету. От учебного планера учебный па-рителв внешне почти ничем из отличается, но он обладает лучшими полетными качествами и более прочен. Тренировочные планеры (фиг. 16) служат для тре-н|ировки в парящем полете, а также в фигурном и буксировочном полете. Это обычно одноместные, 80 S f-, .< о н к И » оЗ Я PC < Я « =с= сй «г ее с в н А « ф ь я р. ей С i ft, о> Я ей Ч * и ft St Л О М 4«S^*!(fe'f Фиг. 25. Бесхвостый экспериментальный планер-паритель ,Парабола* конструкции Чера- новского. ^<^^^^^ш •gfak&Jf^. .,,.^Л& Фиг. 26. Гидропланер Г-16 Грйбовского. трехмеспшми и многоместными. Они могут быть использованы для учебных тренировочных и рекордных полетов. 32 Экспериментальные планеры (фиг. 24 и 25) строятся в целя!Х изучения и поисков новых конструктивных и аэродинамических форм безмоторной летательной машины. Сравнив современные планеры с планерами первых лет (Лилиенталя и его последователей), даже неискушенный читатель не может не увидеть, какая пропасть лежит между теми и другими. Современный рекордный планер — это, пожалуй, не меньшее чудо техники, чем те самолеты, на которых человек перелетает океаны. Замечательны и полетные достижения планеров. Чтобы читатель мог судить о них, мы и даем здесь таблицы международных и национальных рекордов в области безмоторного летания. Таблица 1 Международные рекорды на 1/VII 1937 г. Рекорд Одноместные Многоместные Дальность по прямой Продолжительность полета с возвращением на старт Высота над местом старта 652 км. СССР. Пилот Расторгуев на планере ГН-7; 27/V 1937 г. - 36 час. 35 мин. Германия. Пилот Шмидт на планере Грюнау Бэби; 3 - 4/V11I 1933 г.1 4 325 м. Германия. Пилот Дитмар на пла-- нере Кондор; 17/Н 1934 г. 407 км. СССР. Пилот Ильченко с пассажиром на планере „Комсомол" 27/V 1937 г. 1 Примечание: Международный рекорд продолжительности на одноместном планере по сути дела принадлежит СССР (как видно из табл. 2), но он не был зарегистрирован в ФАЙ, (Международная авиационная федерация), так как в то время СССР еще не состоял в этой организации. 3 Как и почему летает планер 818 83 to н» Национальные рекорды на 1/YII 1937 г. Таблица -S Страна Одноместные дальность (км) высота (м) продолжительность Двухместные дальность (км) высота (л) продолжительность СССР............ 652 Германия.......... 504 США............ 257 Польша........... 332 Франция.......... 200 Англия........... 177 Швейцария......... 165 Венгрия.......... 290 Бельгия........... 22 Чехословакия ........ 25 Австрия.......... 142 Литва.........., Япония .......... 4275 4325 2630 1720 2538 1840 625 1910 38 ч. 10 м. 36 ч. 36 м. 20 ч. 15 м. 16 ч. 00 м. 13 ч. 07 м. 25 ч. 50 м. 24 ч. 14 м. 10 ч. 31 м. 14 ч. 04 м. 22 ч. 36 м. 9 ч. 23 м. 407 76 72 2530 1 250 1100 38 ч. 40 м. 9 ч. 21 м. 9 ч. 21 м. Таблица 3 Всесоюзные рекорды на 1/YII 1937 г. Рекорд Одноместные Двухместные Дальность по прямой Продолжительность Высота 652км. Пилот Расторгуев на планере ГН-7; 27/V 1937 г. 38 час. 10 мин. Сухом-лин на планере Сталинец - 4; 2 — 3/Х 1935 г. 4 275 м. Пилот Овсянников на планере БС-5; 22/VIII 1936 г. 407 км. Пилот Ильченко на планере „Комсомол"; 27/V 1937 г. 38 час. 40 мин. Лисицын на планере Сталинец - 2 - бис; 2—3/Х 1935 г. 2 530 м. Пилот Гав-риш на планере! Ш-4; 10/Х 1933 г. Таблица 4 Изменение с высотой температуры, давления и плотности воздуха Высота в м Температура в градусах Ц. Давление в мм рт. ст. Относительная плотность (принимая плотность у земли = 1) 0 15,0 760,0 1,00 1000 8,5 674,1 0,91 2000 2,0 596,2 0,82 3000 — 4,5 525,8 0,74 4000 — 11,0 462,3 0,67 5000 -17,5 405,1 0,60 6000 —24.0 353,8 0,54 7000 —30,5 307,9 0,48 8 О-'Ю —37,0 266,9 0,43 9000 —43,5 230,5 0,38 10000 —50,0 198,2 0,34 Й5 ГЛАВА И ДВИЖЕНИЕ В ВОЗДУХЕ ВОЗДУХ И ВОЗДУШНЫЕ ТЕЧЕНИЯ С детских лет, когда мы только что начинаем познавать мир во всем его многообразии и красоте, мы уже знаем слово воздух. Мы узнаем, что воздух есть та среда, в которой мы постоянно находимся я которой дышим. Мы узнаем, что воздух может быть холодным, теплым, чистым или загрязненным (например, плавающим в нем дымом или пылью), что по воздуху мотут плавать облака и что сам вюйдух может двигаться. Мы узнаем, что движущийся воздух, или, как мы его называем, ветер, способен не только овевать .в летний зной -прохладой наше .лицо, но и двигать с помощью парусов лодки и огромные корабли, (вырывать с корнем деревья и вздымать водную (поверхность морей и океанов' (громадными волнами, которые опасны даже для самых больших пароходов. Но самое замечательное, что мы узнаем о воздухе, едва ли не прежде всего, это то, что в нем порхают птицы и насекомые, порхают легко и красиво, тогда как мы принуждены лишь с завистью смотреть на них. Воздух (кажется нам невесомым, в действительности же (воздух есть газ и, как каждый газ, о« имеет вес. У поверхности земли (при 0°) один кубический метр воздуха весит 1,293 кг. Инач(е говоря, у поверхности земли воздух имеет определенную плотность. Но по мере удаления от земли воздух становится все более разреженным, т. е. один кубический метр его будет весить уже не 1,293 кг, а вое меньше и меньше; иными словами, плотность воз-руха с высотой уменьшается, и, например, на высоте 6 000 м плотность воздуха уже в два. раза меньше, чем у поверхности земли. Воздух представляет собой механическую смесь нескольких газов, главным образом азота и кисло- урода. Воздух окружает весь земной шар толстым 36 слоем, толщина которого в точности неизвестна; приблизительно она равна 300 км. Этот слой воздуха называется атмосферой. Резкой границы между атмосферой и безвоздушным (межпланетным) пространством не существует. Плотность воздуха уменьшается постепенно и, как подтверждают некоторые явления, следы воздуха находятся даже на высоте 750 км, ню в -среднем, повторяем, толщина атмосферы. равна 300 км. Итак, по мере удаления от поверхности земли плотность «воздуха уменьшается; при этом изменяется и температура вюзщуха: она понижается примерно на 5—7° на каждый километр шъисоты, т. е. чем выше от земли, тем холоднее. Это (понижение температуры происходит приблизительно до высоты 12 км, причем весь слой воздуха от земли до этой высоты называется тропосферой. Выше 12 км и до некоторой, пока точно не установленной, высоты температура воздуха остается примерно постоянной (шало 55° ниже нуля). Этот слой' атмосферы с примерно постоянной температурой называется стратосферой. Выше этого слоя температура воздуха вновь начинает понижаться. С высотой изменяется и давление воздуха, которое при одной и той же температуре прямо пропорционально плотности. С высотой плотность уменьшается, а следовательно, понижается и давление воздуха. Напомним, что давление измеряется «в миллиметрах ртутного столба. Как изменяется температура, давление и плотность воздуха с высотой (считая от уровня моря) в пределах тропосферы, видно из табл. 4. Воздух над земной поверхностью не находится в состоянии покоя а всегда движется, так как над разными точками земной поверхности он нагревается неравномерно. Перемещения воздуха могут быгъ или местными, в зависимости от условий, результатом которых они являются, или же пшкшнными. Рассмотрим сначала первые. Дело в том, что па одной и той же широте земная поверхность нагревается солнечными лугами не- 37 равномерно: пашня, например, нагревается сильнее, чем луга, и много сильнее, чем водная поверхность; горы без растительности нагреваются сильнее покрытых лесом; степь — сильнее, чем луга и т. д. Нижние слои воздуха, находясь вблизи неравномерно нагретой земной поверхности, нагреваются тоже неравномерно. Так. как теплый воздух легче холодного, то он поднимается вверх, а на его место притекает более холодный. Это горизонтальное течение воздуха мы и называем ветром. Теплый воадух, поднявшись вверх, где температура, как мы знаем, всегда ниже, чем у земли, охлаждается там и опускается вниз, а на его место поступают новые массы теплого воздуха; так образуются вертикальные воздушные течения — восходящие и нисходящие. Восходящие воздушные течения, или, как их чаще называют, восходящие .воздушные потоки, имеют огромное значение для летания на планерах; в одной из следующих глав, где будет итти речь о парящем полете планера, мы более подробно расскажем о различных видах восходящих воздушных потоков. Ярким примером местных, часто меняющихся воздушных течений являются ветры, дующие на мороком побережьи и 'вблизи него. Так как суша нагревается солнцем быстрее. ч*ем море, то и воздух над сушей нагревается днем о'бъгчно сильнее, чем над морем; ясно поэтому, что днем более холодный воздух с моря перемещается в сторону суши, т. е. днем ветер дует с моря. Ночью земля скорее остывает, чем море, и, следовательно, воздух над сушей оказывается ночью более холодным, чем над морем; ночью поэтому ветер дует с суши. Эти местные ветры называются бризами. Они дуют регулярно, если, конечно, их не сбивают более мощные ветры, дующие издалека. . Кроме описанных местных воздушных течений существуют более мощные и постоянные перемещения воздушных масс над поверхностью земного шара. Они возникают по той простой причине, что поверхность земного шара нагревается солнечными з? лучами неравномерно, в зависимости от географической широты места: у экватора — сильнее, у полюсов — слабее. Нетрудно понять ПОЭТОМУ, что над всей земной поверхностью происходит постоянный гигантский круговорот воздушных масс, а следовательно, и возникновение всевозможных воздушных течений. Как вертикальные воз-душные течения (восходящие и нисходящие потоки), так и вет^р играют большую роль в летании. Но особенно велико их значение для безмоторного летания, так как планер позволяет человеку летать подобно птице лишь благодаря энергии движущегося воздуха. Скорость вертикальных воздушных течений обычно незначительна и редко превышает 5 м/о&к, скорость жэ ветра достигает иногда 50 м/с&к. Скорость ветра в воздушном деле всегда измеряется метрами в секунду, подобно тому как в морском деле — баллами. Для определения скорости ветра служит прибор — а н е м о метр (фиг. 27). Существует несколько конструкций анемометров, но в основе действия всех их лежит давление воздушного потока на ту или иную часть прибора. Скорость ветра нетрудно приблизительно определить и без прибора, если руководствоваться признаками, которые возникают при действии ветра на '*). Фиг. 27. Анемометр. Таблица, 5 Шкала Бофорта Обозначение ветра Скорость ветра Признаки м/сек. баллы Штиль . . . , . Q 0 Тихо Тихий ветер . . 1,7 1 Слабо отклоняет дым от вертикального направления Легкий ветер . . 3,1 2 Становится ощутимым; колышется слегка флаг Слабый ветер . . 4,8 3 Движет листья деревьев Умеренный ветер 6,7 4 Полощет флаг, качает мелкие ветви Свежий ветер . . 8,8 5 Качает верхушки деревьев; ударяя в лицо, производит неприятное ощущение Сильный ветер . 10,7 б Завывает в трубах, слышен вблизи зданий и других препятствий, качает тонкие стволы Крепкий ветер . 12,9 7 На стоячей воде поднимает волны с опрокидывающимися гребнями Очень крепкий , 15,4 18,0 21,0 8 9 10 Качает деревья, сильно мешает итти Сдвигает с места черепицу Валит деревья Сильный шторм . ЯСестокий шторм 30,0 50,0 11 12 1 Производит серьезные разру-/ щення 40 живую и мертвую природу. В приведенной на стр. 40 очень интересной шкале (шкала Бофорта) указаны эти признаки, причем скорость ветра дана как в м/сек, так и в -баллах. Обычно у поверхности земли ветер дует не равномерно, а порывами, т. е. скорость его то уменьшается, то увеличивается. Чем выше над землей, тем ветер ровнее, и на очень больших высотах он почти не меняется, причем дует с огромными скоростями, которые у земли наблюдаются редко. ЗАКОН БЕРНУЛЛИ Движение тел изучает наука, называемая динамикой и являющаяся частью механики. Движение жидкости изучает гидродинамика, Движение же воздуха или тел в воадгхе изучает аэродинамика, Движение жидкостей и движение воздуха подчиняется в основном одним и тем же законам. Движение воздуха может быть поступательным и вихревым, т. е. вращательным вокруг какого-нибущъ центра или оси. Всякое сложное движение воздуха; можно рассматривать как состоящее из поступательного и вихревого. Мы видели, что давление в неподвижном воздухе зависит от высоты над уровнем моря (в незначительной огшени также и от погоды). Если же воздух находится в движении, то давление меняется, причем изменение давления зависит от скорости движения. Эту зависимость давления от скорости можно легко заметить, наблюдая движение жидкости в приборе, схематически изображенном на фиг. 28. Этот прибор представляет собой трубу переменного сечения, снабженную тремя манометрами*. Так как движение жищкости неразрывно, то в каждую единицу времени через каждое сечение трубы должно пройти одно и то же количество жидкости. Но сечения трубы в разных местах различны (около 1 Манометр — прибор, доказывающий давление жидкости ила газа, 4! Панометры каждого манометра) и. следовательно, для того (чтобы в единицу времени через каждое сечение прошло одно и то же количество жидкости, последняя должна течь через эти сечения с разными скоростями. Так оно на самом деле и есть, причем скорость движения жидкости будет тем больше, чем меньше сечение трубы. Это явление можно наблюдать, например, на реке: там, где русло ее суживается, там течение всегда сильнее. В нашем приборе са-моз меньшее сечение трубы — у правого ма- Фиг. 28. Схема прибора, с помощью которого легко обнаружить, что давление в струе жидкости будет тем меньше, чем больше скорость течения жидкости. нометра, несколько большее — у левого, а самое большое — у среднего. Если иметь это в виду и, открыв кран, дать жидкости течь по трубе, то, наблюдая за манометрами, мы увидим), что жидкость всего больше поднимается в среднем манометре, несколько меньше — в ловом, а всего меньше — в правом. Это покажет, что давление в широкой части трубы (где скорость течения меньше) будет больше, чем в узкой (где скорость течения больше). Таким образом ясно, что при увеличении скорости движения жидкости давление в струе уменьшает-с я. Этот закон изменения давления в зависимости от скорости справедлив и для воздуха и носит название з а к о н а Б е р н у л л и. Закон Бернулли имеет очень большое значение в аэродинамике. Действием его, как мы увидим в дальнейшем, объясняется образование подъемной силы крыла планера. 42 ЗАКОН СОПРОТИВЛЕНИЯ ВОЗДУХА Итак, воздух имеет определенный вес, определенную плотность и, перемещаясь над земной поверхностью, образует различные по направлению и силе воздушные течения. Быстро двигающийся воздух — ветер — оказывает на тела сильною давление и может даже производить разрушения. И, наоборот, если воздух неподвижен, а быстро движется в нем телю, то воздух оказывает на это тело такое же давление, как. если оы он сам двигался, а тело было бы неподвижно. Б этом вы легко убеждаетесь во время бега, при еаде на. велосипеде или автомобиле. Отсюда ясно, что всякое тело, двигающееся в воздухе, встречает со стороны его определенное 'сопротивление. Воздух, следовательно, мешает нам при движении; с другой стороны, если бы сопротивления воздуха не было, мы не могли бы и летать, как это будет понятно из дальнейшего. Сила, с которой воздух давит на двигающееся .в нем тело, называется силой сопротивления воздух а. Ясно, что для преодоления этой силы нужно затратить равную ей силу, но направленную в противоположную сторону. Таким образом вюякое тело, двигающееся в воздухе, оказывается под действием нескольких сил. Движение тел в воздухе изучает, как 'выше было сказано, наука аэродинамика. Основным законом аэродинамики и является закон сопротивления воздуха. Закон этот совершенно точно и ясно говорит, от чего и как 'зависит сила сопротивления воздуха. На этом 'законе основан налет всех летательных машин, в том числе и планера. Ясно, следовательно, что для понимания полета планера нужно прежде всего узналъ и понять закон сопротивления воздуха. Закон сопротивления воздуха найден из опыта. Он гласит следующее: Сопротивление воздуха, Бютречае.мое движущимся в нем телом, прямо пропорционально плотности воздуха, пря- 43 мо пропорционально наибольшему поперечному сечению тела, прямо пропорционально квадрату скорости тела и завис и т от формы тел а. *ЯавЯЯК^-»Х»*Я#Ж« mmt&msmsm'f'm Фиг. 29. Спектр обтекания воздухом плоской пластинки. Проще говоря, если плотность воздуха, окажем, увеличится в три раза, то и сопротивление увеличится в три раза; если поперечное сечение тела увеличится в три раза, то сопротивление) воздуха увеличится тоже IB три раза; если же скорость тела увеличится в три раза, то сопротивление увеличится в девять роз. В законе сказано еще, что сопротивление воздуха зависит от формы тела. Так как это особенно важно для летания, остановимся на влиянии формы тела на сопротивление воздуха подробнее. При движении тела воздух, подобно жидкости, обтекает тело со всех сторон. Картина обтекания тела воздухом называется спектром обтекания или аэродинамическим спектром. Спектры обтекания воздухом тел различной формы получают 44 в так называемой аэродинами ч <е с «к о и трубе, в которой искусственно создают мощный воздушный поток (ветер). Помещая в этом потоке тела различ- Флг. 30. Спектр обтекания воздухом цилиндра. ной формы, удаетюя наблюдать картину обтекания их воздухом и даже фотографировать ее, На фиг. 29 дан; спектр обтекания воздухом плоской пластинки, постав- „J3 ленной под углом 90 к направлению воздушного потока, который набегает на нее слева направо (или, что одно и то же, воздух неподвижен, а пластинка движется справа налево). При этом впереди пластинки (слева) получается повышенное давление воздуха, а сзади нее — пониженное. Ясно, что воздух из области повышенного 45 Фиг. 31. Тело наиболее удобо-обтекаемой формы (при движении тупым концом вперед). давления устремляется в область пониженного, образуя сзади пластинки сильные вихри или завихрения. Вследствие разности давлений впереди и сзади пластинки ее как бы засасывает в направлении, обратном ее движению, что мешает ей двигаться; иными словами, пластинка встречает большое сопротивление воздуха. Чем больше разность давлений спереди и сзади пластинки, те)м больше, следовательно, сопротивление воздуха. С другой стороны, чем больше разность давлений, тем сильнее завихрения сзади пластинки. Отсюда ясно, что чем больше завихрений сзади тела, тем большее сопротивление воздуха встречает это тело. Если взять не пластинку, - а например, цилиндр (фиг. 30), который будет двигаться с той же скоростью, что и пластинка, то воздух обтекает цилиндр более плавно (цилиндр движется тожз справа налево>). Ясно видно, что завихрений уже значительно меньше. Следовательно, цилиндр встречает меньшее сопротивление воздуха, че(,м пластинка. Если взять тело такой формы, как на фиг. 31, то при движении его тупым концом вперед завихрений будет очень мало и, следовательно, сопротивление воздуха будет незначительно. Особенно важно, чтобы задняя часть тела была заострена. На фиг. 32 дано обтекание воздухом одного и того же тела с тупой кормой и острой кормой. Нетрудно видеть, что во втором случае завихрений почти нет. 46 Фиг. 32. Обтекание воздухом двух тел одинакового сечения и с одинаково заостренным носом, но с неодинаково заостренной кормой. Значит, тело с заостренной кормой встречает очень малое сопротивление воздуха. Мы убедились теперь, что сопротивление воздуха,, встречаемое движущимся в нем телом, в очень большой степени зависит от формы тела. И мы знаем теперь, что сопротивление воздуха всего меньше будет в том случае, если тело имеет . продолговатую форму с плавно заостренным задним концом — тело, напоминающее _ по своей форме веретено, духа, чем" пластинка"рГпло-Из опыта найдено, что если щадь которой равна пло- [ВЗЯТЬ пластинку Р И тело ЩаДи наибольшего попе- веретенообразной формы Д речного сечения тела D' у которого наибольшее поперечное сечение равно пластинке Р, и заставить их двигаться с одинаковой скоростью (фиг. 33), то сопротивление тела D будет в 30 раз меньше сопротивления пластинки Р. Фиг. 33. Тело обтекаемой формы D встречает в 30 раз меньшее сопротивление воз- Фиг. 34. Обтекаемая форма современного дирижабля. Таким образом незначительное сопротивление воздуха встречает тело такой формы, при которой встречный воздук плаожо, почти без завихданий, 'Обтекает 47 |К«№^^^-о^«*»А»««-^ЙЙ:::- Фиг. 35. Обтекаемая форма современного самолета. Фиг. 36. Обтекаемая форма современного планера- парителя. тело. Тела такой формы называются удобообтекае-мыми или просто о б т е к а е м ы м и. Корпуса дирижаблей, самолетов и планеров имеют, как видно из фиг. 34. 35 и 36 удабообтекаемую форму подобную форме тела D на фиг. 31. Для планера, который летает без мотора, 'важно, чтобы сопротивление воздуха было как можно меньше. ДВИЖЕНИЕ В ВОЗДУХЕ ПЛАСТИНКИ И КРЫЛА Итак, Боз.!Я|ух оказывает сопротивление всякому движущемуся в нем телу. Но в то же время, как мы •<зш Фиг. 37. Движение в воздухе пластинки, поставленной под углом 90° к направлению движения. t «f говорили выше, не будь этого сопротивления, на,м не удалось бы летать. Как будто одно противоречит другому, но на самом деле никакого противоречия нет, в чш мы сейчас и убедимся. Пусть плеская пластинка движется под углом 90° оправа налево (фиг. 37, см. также фиг. 29). Как уже говорилось, впереди пластинки образуется область повышенного давления воздуха (обозначено знаками +), а сзади пластинки — область пониженного давления (обозначено ' знаками—). Мы уговорили 4 Как и почему летает планер 818 49 также, TITO вследствие разности давлений пластинку как бы присасывает к области пониженного давления, т. е. на пластинку слева направо давит некоторая 'Сила R, которая, очевидно, направлена против движения пластинки (сила в механике обозна- Фяг. Я8. Движение в воздухе плоской плаетянкп, поставленной под острым углом к направлению движения. чается отрезком прямой юо стрелкой, показывающей направление действия силы). Эта сила и есть сила сопротивления воздуха. Рассматривая наш чертеж, нетрудно понять, что сила R только мешает движению пластинки. Но сейчас мы увидим, что при несколько ином ^положении пластинки эта сила R -будет только отчасти мешать движению пластинки, так как одновременно она будет стремиться поднимать пластинку вверх. Пусть наша пластинка движется теперь (тоже справа налево) не под утлом 90°, а под небольшим углом а (греческая буква альфа), равным приблизительно 6—8° (фиг. 38). В этом случае, как показывает опыт, повышенное давление образуется по.д пластинкой, а пониженное — над пластинкой. Вследствие разницы дашений воздуха под и над пластинкой возникает сила R, которая и будет знакомой уже нам силой давления или сопротивления воздуха. Как показывает опыт, она будет натравлена почгги перпендикулярно к плоскости пластинки. И мы видим, что здесь сила давления воздуха направлена уже не против движения пластинки, а под не- 50 которым углом вверх к направлению ее движения. Чтобы понять действие силы R на нашу пластинку, необходимо знать правило разложения одной 'Силы на две (одну силу всегда можно заменить двумя свладаи, равными ей по действию). Разложи- ft >J я V о Фиг. 39. Разложение одной силы на две по правилу параллелограма. ние одной силы на две производится в механике по правилу параллелограма сил. Познакомимся вкратце с этим правилом. Пусть на некоторое тело (фиг. 39) действует сила #, приложенная в точке 0, которая поэтому: и называется точкой приложения силы. Пусть требуется заменить силу R такими двумя силами, которые действовали бы, например, по направлению ОМ и UN и производили бы вместе точно такое же действие, как и одна сила R. В механике эта мысль обычно выражается так: требуется разложить силу R на две силы, которые действовали бы по напра- Фиг. 40. Движение в воздухе плоской пластинки. Разложение силы полного сопротивления воз духа R на две: подъемную силуР и силу лобового сопротивления Q. влелиям ОМ и ON. Для этого проведем из конца силы две линии, параллельные ОМ и ON, до пересечения с этими линиями, т. е. построим параллелограм. 61 Тогда мы и получим две силы а и Ъ, которые. могут заменить нашу силу Д. Так как сила R по своему действию равна силам а и Ь, то она называется р а-внодействующей силой, а силы а и. b — со-с т а в л я ю щ и м и силам и. Зная теперь разложение одной силы на две по правилу параллелограмма, обратимся опять к нашей пластинке. Разложим силу давления воздуха R (фиг. 40) по двум направлениям: по вертикали и по горизонтали. Тогда вместо силы R мы получим две силы: силу Р и силу Q. Так как сила Р направлена вертикально вверх, Фиг. 41. Профиль крыла. то, очевидно, она будет стремиться поднять пластинку; поэтому она и называется подъемной силой. Сила же Q направлена навстречу движению пластинки или, как говорят, «в лоб», т. е. тормозит Фиг. 42. Крыло планера в плане (вид сверху). ABDC — площадь крыла\ I — размах крыла; Ъ--глубина или хорда крыла, Ъсре^—средняя хорда крыла', аа — сечение, дающее профиль крыла. движение; поэтому она и называется с и л о и лобового со и р о т и в лени я. Заметим еще, что сила R называется силой полного сопротивления воздуха. Рассматривая фиг. 40 мы видим, что за пластинкой имеются сильные завихрения воздуха. Это доказывает, что несмотря на наличие подъемной силы, пластинка встречает юсе же очень значительное сопротивление (воздуха,, торсмшящее ее движение; иными словами, лобовое сопротивление 52 пластинки сеенъ велико. Это, как. мы знаем, есть результат того, что пластинка не представляет собой тепа удобообтекаемой формы. Выгодно ли поэтому делать крыло планера (и самолета) плоским, подобным нашей пластинке? Конечно, нет. Надо, очевидно, придать ему удобсюбте-каемую форму. Фиг. 43. Основные формы профилей современных крыльев. Ъ — хорда профиля (или хорда крыла]. Выше мы видели, что удобообтекашой формой тела является форма, подобная изображенной на фиг. 31. При такой форме встречный воздух легко и плавно обтекает тело, 'вследствие чего сзади 'почти вовсе не получается завихрений. Вот почему, примерно такую форму и придают в поперечном сечении крылу планера (и самолета). 53 S Поперечное сечение крыла (или вид, сбоку) называется профилем крыла (фиг. 41). На фиг. 42 изображен вид крыла планера- п? плане, т. е. вид овеф'ху. Переднее ребро крыла АВ называется ребрам атаки; заднее ребро CD — ребром обтекания; ABDC — площадь крыла; / — размах крыла; Ь — глубина или хорда крыла: отношение размаха к глубине называется удлинением крыла. Это удлинение для прямоугольного крыла, т. е. такого, у которого хорда по всей длине ра>вна Ь, будет-g-. Для крыла всякой другой формы в плане вместо Ь берут среднюю хорду Ьсред т. е. хорду такого прямоугольного крыла, которое при том же размахе I имеет площадь равную площади нашего непрямоугольного крыла. Поперечный разрез крыла по линии cm есть профиль крыла (о нем уже 1 f4 ^_ ft ^ ? . «^ ^ было сказано выше). Профили крыльев (фиг. 43) бывают с вогнутым основанием 1; с плоским основанием 2\ двояковыпуклые 3 и симметричные 4. Линия Ъ — хорда крыла. Отношение наибольшей высоты профиля к глубине крыла (выраженное в процентах от длины хорды) называется толщиной крыла. Каждая часть крыла находится в полете под действием некоторой силы сопротивления (давления) воздуха. Если сдюжить все эти воздушные силы (фиг. 44), то мы получим одну силу R (фиг. 44 и 45), которая, как мы знаем, является равнодействую- м (П ~^4-^ЩЩ Фиг. 44. Движение в воздухе крыла. щей всех сил сопротивления или силой полного сопротивления (давления) воздуха, испытываемого крылом. Поэтому точка приложения силы R, т. е. точка С, называется центром давления крыла, (Принято считать, что центр давления лежит в точке пересечения силы R. с хордой крыла.) I При движении крън •ла хорошего (обте-^аемого) профиля сила полного сопротивления воздуха R направлена значительно более вверх (фиг. 45), чем в случае плоской или даже кривой пластинки. Иными словами, у крыла благодаря обтекаемой форме сила сопротивления (давления) воздуха идет главным обра- Фиг. 46. Движение в воздухе крыла. Фиг. 45. Движение в воздухе крыла. Точка С — центр давления крыла _____-__ r^rrz^r-?^. Разложение силы полного сопротивления воздуха R на подъемную силу Р и силу лобового сопротивления Q. Угол а — угол атаки грыла. зом на поддержание крыла, а не на торможение его. Это нетрудно обнаружить, если разложить силу R по правилу параллелограма на две ее составляющие (фиг. 46): на подъемную силу Р 11 на силу лобового сопротивления Q\ из чертежа ясно, что чем более отвесно направлена сила R, тем больше подъемная сила IP и тем меньше лобовое сопротивление Q. Запомним здесь, что у крыльев современных планеров подъемная сила всегда значительно больше, чем сила лобового сопротивления. В некоторых профилях при больших удлинениях крыла подъемная сила больше силы лобового сопро- 55 тивления в 25—30 раз. Угол, составляемый хордой крыла и направлением воздушного потока, т, е. угол а — называется углом а'т а к и крыла. От угла атаки зависит как величина силы Rt так и местонахождение центра давления крыла. При малых углах, атаки центр давления находится примерно на одной трети хорды от передней кромки крыла. При изменении угла атаки центр давления меняет, свое положение. »,• w/////////////////^ Фиг. 47. Схема аэродинамической трубы: D — вентилятор', Е — электромотор; А — модель крыла, В —• аэродинамические весы. Выше мы указали четыре основные формы профилей крыльев. Однако для крыльев может 'быть найдено множество различных профилей, отличающихся разной кривизной и толщиной. Подбор нужного профиля — очень важная задача для конструктора, так как от правильно 'выбранного профиля в сильной степени зависят летные качества машины. В зависимости от требований, которые предъявляются к строящемуся планеру, крыльям придается такой профиль, который при заданных требованиях будет наиболее выгодным. В основу исследований над различными профилями крыльев кладется всегда, опыт. Для этого служит аэродинамическая т д> у б а, о которой мы уже упоминали. Аэ/родинамическая труба (фиг. 47) предоставляет собой канал, диаметр которого иногда достигает .нескольких метров. В одном конце трубы (устанавливается воздушный винт (вентилятор) D, приводимый в быстрое вращение электрическим мотором Е. Когда 56 вентилятор начинает работать, в трубе -создается очень сильный воздушный поток (ветер). Если в этот поток поместить крыло А (или мюдедь крыла), то оно окажется в точию таких же условиях, какие имеют место при полете планера (или самолета): крыло в трубе будет испытывать такое же сопротивление воздуха. Крыло (или модель кгрыла) соединяется рычажками с очень чувствительными, так аи.^ш1^мя^»шюрищущ^ддшя-аа!«ав тшш ШаШ/ЯтШЯНИМЯЮПЯа тмааююищурщ &Л Q Фиг. 48. Схема простейших аэродинамических весов для определения подъемной силы и силы лобового сопротивления крыла. называемыми аэродинамическими весами, которые и позволяют определить лобовое сопротивление и подъемную силу крыла. На фиг. 48 показан схематический раарез аэродинамической 'Грубы с помещенной в ней моделью крыла, соединенной с простейшими аэродинамическими весами. Мы видим, ч^го крыло укреплено на двух рычажках аа; эти рычажки могут перемещаться вертикально и отклоняться горизонтально. К переднему концу крыла прикреплена нить, перекинутая через блок и имеющая на конце чщлику для гирь. Нетрудно понять, что груз, положенный на чашку, даетu величину лобового сопротивления, величина v же подъемной силы Р равна сумме грузов Pi -f- P2, привешенных к концам вертикальных рычажков. Зная силы Р и (), можно при помощи правил сложения сил и правила рычага определить также величину и направление силы полного 'Сопротивления воздуха R и местонахождение центра давления крыла. Этот юпособ испытания крыльев (или их моделей) называется продувкой. Таким образом, испытывая, т. е. продувая в аэродинамической трубе, различные профили крыльев, удается подбирать наиболее выгодные из них. Заметим здесь же, что продувкой в аэродинамических трубах испытываются не только крылья,, но и другие ч|аоти план-эра (или их модели)—-фюзеляж, подкосы и пр. Эти части не дают подъемной силы, а только лобовоз сопротивление. Так кж чрезвычайно важно уменьшить лобовое сопротивление планера, то и приходится подбирать наиболее выгодные, т. е. хорошо обтекаемые, формы для всех его частей. Этот подбор производится на основании результатов продувок таких деталей или их моделей в аэродинамической трубе. ПОДЪЕМНАЯ СИЛА КРЫЛА Крыло может двигаться в воздухе под различными углами атаки (фиг. 49). Угол атаки а. может 'быть положительным, отрицательным и нулевым. Положительным углом атаки (фиг. 49 а) называется такой, при (котором встречный поток воздуха набегает на нижнюю поверхность крыла; отрицательным утлом атаки (фиг. 49 в) называется такой, при котором потоку воздуха подставлена верхняя поверхность крыла, и нулевым углам атаки (фиг. 49с)—угол, при котором направление потока и хорда к|рыла совпадают. Подъемная сила крыла зависит от угла атаки. Чтобы понять эту зависимость, надо знать, как возникает подъемная сила крыла. Причины образова- 68 ния подъемной силы у пластинки, поставленной под углом к -потоку, нам уже известны. Явления, происходящие в воздухе при движении крыла несколько иные, чем при движении пластинки; ведь форма крыла сильно отличается от формы пластинки! Как же возникает подъемная сила крыла? Фиг. 49. Движение в воздухе крыла под различными углами атаки: а - под положительным углом; Ъ — под отрицательным; с — под нулевым. . ^^^'-Tff^fi&^S^^K^r^i^g^^^..^ «-Г»---*-«-----_ I ФИР. 50. Спектр обтекания воздухом крыла. Пусть крыло движется под некоторым шю|лшш-тельным углом атаки (фиг. 50). Мы видам, что воздух обтекает крыло сверху и снизу не одинаково (не симметрично), более отклоняясь сверку, чем снизу. Так как движение воздуха неразрывно и частицы воздуха, разошедшиеся перед крылом, должны снова сойтись позади него, то, очевидно, что струйки воздуха, обтекающие крыло сверху, должны га одно и то же время пройти более длинный путь, Чем струйки, обтекающие крыло снизу. Отсюда попятно, что скорость струек воздуха, обтекающих крыло сверху, должна быть больше, чем скорость 59 струек, обтекающих его снизу; но по закону Бер-нулли, чем больше скорость струи воздуха, тем меньше в ней давление. Следовательно, над крылом образуется пониженное давление, а под крылом — повышенное. Итак, вследствие райницы скоростей воздушных струй давление над крылом будет значительно меньше, чем п о д крылом. В результате этого и возникает сила, действующая снизу вверх, т. е. подъемная сила. Почему и как изменяется подъемная сила при изменении угла атаки? Если уменьшать угол атаки, то отклонение струй еовдуха сверху крыла будет уменьшаться, а снизу — увеличиваться. При некотором отрицательном угле отклонение струй сверху и 'снизу крыла окажется одинаковым, иными словами, путь частиц воздуха, сверху крыла окажется равным пути частиц снизу крыла (фиг. 51. 1). Вследствие этого уже не будет ни разности скоростей, ни разности давлений, а, следовательно, не будет и подъемной силы. При угле атаки, равном нулю, отклонение струй воздуха сверху крыла будет больше, чем снизу (фиг. 51,2); скорости струй будут различны и вследствие разности давлений над и под крылом появится подъемная сила. При увеличении угла атаки (фиг. 51, з) разность скоростей воздушных струй сверху и снизу крыла будет увеличиваться, а, следовательно, будет возрастать и подъемная сила. Но это увеличение подъемной силы будет происходить только до некоторого определенного угла атаки, а при дальнейшем увеличении угла атаки подъемная сила начнет быстро уменьшаться. Почему же? Дело в том, что разность скоростей воздушных струй '(жр'ху и снизу крыла будет увеличиваться только до угла атаки в 14—17°; при дальнейшем же увеличении угла атаки плавность обтекания крыла воздухом нарушается (фиг. 51, 4}, появляется срыв струй с верхней поверхности крыла, образуются вихри и сильно возрастает лобовое сопротивление, ео подъемная же сила резко уменьшается. Угол атаки, при котором это происходит, называется к р и т и-ч е с KI и м. Но еще задолго до критического утла атаки крыло работает уже в невыгодных аэродинамических условиях. Хотя дю! угла в 14—17° подъемная сила и шюз- •1 Фиг. 51. Изменение подъемной силы крыла при изменении угла атаки. растает, но одновременно с ней быстро растет и лобовое сопротивление. Самым выгодным углом атаки является такой, при котором отношение подъемной силы к лобовому Р * - сопротивлению, т. е. значение -^ . будет наиб о л ь- щ и м. (Это отношение, показывающее, во, сколько раз подъемная сила крыла больше его лобового сопротивления, называется качеством крыла. Угол атаки, соответствующий наибольшему качеству крыла, называется наивыгоднейшим углом атаки. Для большинства профилей этот угол не превышает 3—4°. 61 ГЛАВА III ПОЧЕМУ ВЗЛЕТАЕТ И ЛЕТИТ ПЛАНЕР ПОЧЕМУ ВЗЛЕТАЕТ ВОЗДУШНЫЙ ЗМЕЙ Теперь, когда мы знаем, что такое сопротивление воздуха, от каких причин оно зависит и как благодаря ему (возникает при движении пластинки и крыла подъемная сила, нам нетрудно будет нзонять и полет планера. Но для того чтобы понять это лучше, применим сначала наши познания о сопротивлении воздуха к обыкновенному, детскому змею и разберем, почему и при каких условиях он взлетает. Далее разберем, какие силы действуют, на самолет в его полете и затем уже перейдем к полету ллашра. Всякий, кто строил и пускал бумажного змея, от-личпо 'знает, насколько важно правильно прикрепить уздечку к дранкам змея, т. е. те три короткие нитки, к 'связанным концам которых и привязывается конец леера1. И каждый мальчуган из практики 'знает, что две из этих ниток, равные по длине, должны быть прикреплены к верхним концам дранок, а третья — ч)уть покороче их — к центру змея. Но для наших целей мы сделаем сначала не так. Предположим, что мы не знали, как построить уздечку, и привязали не три нитки, как было указано, а четыре — все «равной длины — к четырем концам дранок, Если побежать теперь с таким змеем против ветра (фиг. 52, верхний рисунок), то сразу и обнаружится, что уздечку мы построили неправильно; змей нисколько да поднимется и будет нестись только на высоте руки, «ковыляя» «ЕЮ все стороны. По натяжению леера рука будет чувствовать, что змей как бы сопротивляется движению — и только. В чем же тут дело? Дело в том, что вследствие неправильной конструкции уздечки поверхность змея оказалась пер- 1 Леером называется нитка, на которой запускают змея. 62 пендикулярной к ветреному потоку воздуха, т. е. под углом 90°. Но из предыдущего мы знаем, что если пластинка движется под углом 90° (фиг. 37), тс/ никакой подъемной силы у нее не получается, и •--•"Л ~ " ~ №" ^Г/л'•/">* .KrAMi'M'-.'' .. '"" './""~~ ; , "Ч, '' ' "....." XJ_ .— ...Л)"!'!',-,,.,,.,-^ X " ' г -г-^Г - -. •^.\>'«/ •-«•,»,,'//»" Фяг. 52. Полет воздушного змея: вверху — с неправильно прикрепленной уздечкой; внизу — с правильно прикрепленной уздечкой. все сопротивление воздуха оказывается только лобовым сопротивлением. Ясно, что у нашего змея не могло получиться нир;аш>й подъемной силы, потому он и не мог подняться. Е'сли же теперь мы построим уздечку, как полагается, то не у алеем пробежать и десятка шагов, как. змей поднимется (фиг. 52, нижний рисунок), если, 65 конечно, IBO всех других отношениях он построен правильно. Во втором случае благодаря правильной конструкции увдечки поверхность змея оказалась под некоторым углом атаки к встречному потоку воздуха; вследствие этого сила полного 'Сопротивления воздуха R будет направлена, как мы знаем из щреды- Фиг. 53. Полет воздушного змея. Разложение силы полного сопротивления воздуха на подъемную силу и силу лобового сопротивления. дущего, не против движения змея, а под некоторым умом вверх. Боли не принимать во внимание влияния хвоста, то силы, действующие на змей, расположатся примерно так, как «указано на фиг. 53. Сила сопротивления воздуха R уравновесит действие силы тяжести G змея и силы тяжести и натяжения леера Т. Разлагая силу R на две, как, мы делали это в случае с пластинкой, мы получим две силы Р и Q, т. е. подъемную силу и силу лобового сопротивления. Итак, наш змей поднимается благодаря возникновению подъемной силы Р. Следовательно, сила Р уравновешивает вас змея и вертикальную составляю-ю Tflfr)m силы натяжения леера. Мы знаем еще, чгго змей, поднявшись на длину вылущенного леера, остается в равновесии. Следовательно, и силу лобового сопротивления Q тоже уравновешивает какая-то сила. Какая же это сила? Нетрудно понять, что 64 силу добового сопротивления Q уравновешивает горизонтальная составляющая силы натяжения леера Тгор. ПОЧЕМУ ВЗЛЕТАЕТ И ЛЕТИТ САМОЛЕТ Зная, какие силы возникают при движении крыла в -воздухе и почему взлетает воздушный змей, легко понять и взлет .самолета. Дгио в том, ч?то крылья самолета тоже установлены под некоторым углом а!гаки к воздушному по- Фиг. 54. Схема сил, действующих на самолет в горизонтальном полете. току, который они встречают. Но для того чтобы создать этот воздушный поток, самолету необходим, очевидно,, разбег. Для этого самолет и ставится на колеса. Для подъема змея мальчик, бежит против ветра, и тянет змей за нитку. Самолет же тянет воздушный .винт (пропеллер), приводимый в быстрое вращение мощным мотором. Как только самолет начинает разбег, и его крылья начинают встречать воздушный поток, возникает сила (сопротивления воздуха, а следовательно, и подъемная сила. По мере того как скорость самолета возрастает, возрастает и сопротивление воздуха, увеличивается, значит, и подъемная сила. В тот момент, когда подъемная сила станет равной весу самолета, последний оторвется от земли. При избытке тяги, 5 1Сак в почему летает планер 818 65 развиваемой винтом, скорость самолета возрастает настолько, что самолет легко забирает высоту. Предположим, что летчик, так отрегулировал обороты мотора, что тяги хватает как раз только на горизонтальный полет. Пусть, следовательно, самолет летит горизонтально, прямолинейно и с установившейся- скоростью (фиг. 54). По закону механики при прямолинейном и равномерном движении все 'силы, действующие на тело, должны находиться в равновесии. Следовательно, все силы, действующие на наш самолет, находятся в равновесии. Какие же это силы? Их четыре: 1) подъемная сила крыльев Р; 2) сила лобового сопротивления всего самолета (крыльев и корпуса) Q\ з) сила тяжести (вес самолета) G и 4) сила тяги воздушного винта Ф. Как же эти силы уравновешивают друг |Д|руга? П{ри горизонтальном полете подъемная сила Р равна весу самолета G. Первая сила направлена вертикально вверх, вторая — всегда вертикально! вниз, следовательно, шла Р уравновешивает силу G. Сила лобового сопротивления Q направлена горизонтально и ав сторону, обратную направлению движения (она тормозит это движение), а сила тяги винта Ф направлена тоже горизонтально, но по направлению движения; так ка/в при горизонтальном прямолинейном полете все силы должны уравновешивать друг Яруги, то, очевидно, эти две остающиеся силы, на-црашшенные в противоположные стороны, равны и уравновешивают друг друга, Эта схема сил, под действием которых находится самолет в горизонтальном полете, дана в несколько упрощенном -виде; именно для простоты мы предполагаем, что центр тяжести самолета и центр давления крыльев совпадают в одной точке, тогда как в действительности эти две точки обычно не совпадают. Все же эта схема позволяет понять, под действием каких сил самолет летиц. 63 ПОЧЕМУ ВЗЛЕТАЕТ ПЛАНЕР Взлет планера напоминает, с одной стороны, взлет самолета, а с другой, — взлет змея. Почему так, мы сейчас поймем. Крылья планера, как и самолета, неподвижны и таг же, как, и у самолета, устанавливаются под некоторым углом атаки к направлению движения. Но у планера нет мотора и воздушного винта, и он не может сам начать движение. Следовательно, для того чтобы сообщить планеру горизонтальную скорость, необходимую для возникновения у его крыльев подъемной силы, ничего другого не остается, как запустить планер подобно змею. О современном способе запуска планера будет рассказано в одной из следующих глав, когда будет итти речь о технике полета ца планере. Несколько лет назад применялся менее совершенный способ, и сейчас мы рассмотрим именно этот способ, потому что на нем легче понять, почему и как шлетшг планер. Пусть планер стоит против ветра (фиг. 55). На его носу имеется • крючок, отогнутый вниз. За этот крючок зацепляется железное кольцо, к которому привязаны два длинны! 8-? <ъ о.» 5 сЗ а-> н о> м я н ?ч о л в о Г* О О, н о к 3 н о 3 Сн <о о « О, Ф № * К 03 м о >» с 33 со « Ч Ч ев &. 4) И ев Ч Р И о >> с ев СО ю о Я е Ветер Фиг. 56. Запуск планера. Возрастание силы полного сопротивления крыльев происходит вследствие увеличения скорости движения. Ветер ШШ^ШШШм"- Фиг. 57. Запуск планера. Схема сил, действующих на планер в момент отрыва от земли. тонких стальных троса (или веревки). За концы тросов берутся несколько' человек и, слегка натянув тросы, чтобы кольцо держалось на крючке, ждут команды. Так как планер стоит против вефа, то еще на месте его крылья встречают воздушный поток, скорость которого равна, конечно, скорости ветра. Когда люди, держащие концы троса, начинают бежать против ветра Ветер ыя%ш*?%ш%#%^^ Фиг. 58. Запуск планера. Взлет планера пршсходит За счет избытка приобретенной при запусье скорости. и планер на своей лыже начинает скользить по земле (фиг. 56), скорость воздушного потока, встречаемого крыльями, возрастает; увеличивается, следовательно, сила сопротивления воздуха R, в результате чего и создается вскоре подъемная сила, достаточная для отрыва планера от земли. На фиг. 57 показан момент отрыва планера от земли. Вели мы силу полного сопротивления воздуха, ветре-чаемого крыльями планера, разложим, как делали раньше, на две силы по горизонтали и вертикали, то получим две силы — подъемную силу Р и силу добо-вого сопротивления Q. Ясно, что планер оторвется от земли в тот момент, когда подъемная сила станет равной весу планера, т. е. подъемная сила Р уравновесит силу тяжести G, приложенную в центре тяжести плашра; для простоты № опять' предполагаем, что центр тяжести планера и центр давления крыльев совпадают в одной точке О. Ео какая жэ сила уравновешивает при этом mjsy 69 лобового сопротивления Q крыльев (и корпуса) планера? .. Конечно, та сила F, которую прилагают люди, тянущие планер. Эта сила, следовательно, заменяет силу тяги воздушного винта у самолета. Бели ветер силен, и люди развили значительную скорость, то 'Скорость воздушного потока, встречаемого крыльями, а ше>фгВ'ателъно, и "сопротивление воздуха R возрастут настолько, что планер взмоет на несколько метров (фиг, 58), если, конечно, пилот планера намеренно не помешает этому с помощью рулей. Вскоре после того как планер оторвался от земли и набрал скорость, трос слабеет, и кольцо под действием своего веса спадает с крючка. Планер таиим образом остается с этого момента предоставленным самому себе. Как же он поведет себя дальше? ПОЧЕМУ ПЛАНЕР ЛЕТИТ Воздушный змей, поднявшись в воздух, сохраняет равновесие и летает, пока есть ветер и пока мы держим леер. Если же мы .выпустим леер (или он оборвется), то змей из сможет держаться в воздуха и, кушыркаясь, упадет на землю. То же самоа может произойти после взлета и с планером, поскольку у него нет мотора и воздушного винта, который сообщал бы ему нужную-скорость, необходимую, как мы теперь знаем, для создания подъемной силы у его крыльев. Значит, для того чтобы планер после взлета не упал подобно змею, необходимо (сохранить скорость, которую он приобрел при запуске. Как же этого достигнуть? Во время запуска планер приобретает скорость за счет тяти, которую ра'звивают люди, запускающие планер. Естественно, что после того как планер взлетит и кольцо соскочит с крючка, тяга исчезнет. Для того чтобы планар не потерял скорость (и не упал подобно змею), пилот должен немного наклонить нос 70 планера и тогда под действием силы тяжести планер начинает опускаться по наклонной вниз. Досмотрим, под действием каких сил бу!дет находиться планер при спуске, и тогда нам станет понятно, почему он сохраняет скорость, приобретенную при (запуске, и почему он летит по наклонной вниз. При спуске на планер действует (фиг. 59) только две силы: сила сопрот'ивлешш воздуха R и сила тя- f Т Фиг. 59. Скользящий полет (планирование) планера. Силу тяжести 6г уравновешивает сила давления воздуха на крылья R, жести G. Мы знаем, что при пршолинейном равномерном движении силы, действующие на тело, должны уравновешивать друг друга. Следовательно, силы R и G должны быть равны и направлены в противоположные стороны. Так как сила тяжести всегда направлена вертикально вниз, то, очевидно, сила сопротивления воздуха R будет направлена вертикально вверх. Вот на это прежде всего следует обратить внимание, тшк как раньше, рассматривая взлет планера (и горизонтальный полет самояета), мы видели, что сила полного сопротивления воздуха R была направлена не вертикально вверх, а только под углом вверх; вертикально же вверх там была направлена подъе>мная сила Р, т. е. только часть силы R. Теперь разложим силу R по правилу параллежь грама на две силы: на подъемную силу Р и силу лобового сопротивления Q (фиг. 60), имея в виду, что сила Q должна быть наловлена в сторону, противо- 71 половшую движению, a сила Р— перпендикулярно к ней. Таким же образом разложим и силу тяжести 6 на две силы: Ог и G2, имея ввиду, что эти силъ! должны быть направлены в стороны, противоположные силам Р и Q, так как они должны их уравновешивать (ведь сила R уравновешивает силу G). Итак, вместо двух сил мы получим четыре. Рассмотрим их. Фаг. 60. Скользящий полет планера. Схема сил, действующих на планер в полете. Во-первых, мы видим, что подъемная сила Р уже не равна силе тяжести G, как это было при отрыве планера от земли, а меньше ее, ибо она уравновешивает уже не всю силу тяжести G, а только одну ее составляющую — силу G-. Иными словами, подъемная сила крыльев теперь меньше веса планера., вследствие чего он и не может держжгься в воздухе, не теряя высоты, т. е. не может лететь горизонтально, а будет опускаться. Во-вторых, мы видим, что силу лобового сопротивления Q уравновешивает теперь не сила тяги (ее теперь нет), а часть силы тяжести, именно ее вторая составляющая—сила G2. Из приводимой нами схемы видно, что это единственная сила, направленная по линии полета. Следовательно, эта сила заменяет силу тяги и сообщает планеру ту скорость, которая необходима ему для полета. Итак, мы видим! теперь, что планер с а м1 о с т о я-т е л ь н о не может нн лететь горизонтально, ни тем 72 более забирать высоту подобно самолету, а может только спускаться по наклонной вниз. Спуск планера называется планированием, а угол -Удлинение крыла (X).........10—30 Полетный вес планера, т. е. вес планера с пилотом (G)........200 — 400 кг Нагрузка йа 1 .w2 крыла (р).....от 10 (для учебных) до 15—20 кг (для рекордных) ОРГАНЫ УПРАВЛЕНИЯ ПЛАНЕРА Пилот управляет планеррм тем же способом, как и самолетом. Он сидит в передней части фюзеляжа или гондолы, и перед ним находится вертикальный подвижный рычаг, называемый обычно ручкой, которым пилот управляет рукой. Под ногами пилота впередд находится второй рычаг •—горизонтальный; в концы этого рычага пилот упирэягся ногами, почему этот рычаг и называется н о ж. н ы м у п р а-Б л е н и е м, а иногда просто — педалями. На фиг. 72 показано положение пилота в учебном планера. Теперь посмотрим подробнее, как устроены рычаги управления и как они соединены с элеронами и рулями. На фиг. 73 дана принципиальная схема устройства, с помощью которого пилот управляет планером, а на фиг. 74 — конструкция такого управления, осуществленная на учебном планере УС-4. Пилот сидит на сиденьи 1\ перед ним, как мы уже знаем, находится ручка 2, а внизу, впереди — рычаг 3, в который он упирается ногами. От ручки. КОТОРУЮ можно 84 наклонить «перед, назад и в стороны идут (через блок 7) тросы 6 к рулю высоты, где прикрепляются к маленьким вертикальным рычажкам; ручка соединена с продольной стальной трубой 4, которая в свою очередь соединена с горизонтальным поперечным рычагом б; от этого рычага идут тросы 8 к элеронам (на фиг. 74 — через промежуточную тягу 8а). От ножного же рычага 3 идут тросы 9 к рулю поворотов. Пусть пилот хочет изменить направление полета и повернуть вправо. Длл этого он слегка толкает вперед правую ногу ^говорят «дает ногу»), вследствие чего (фиг. 73 и 74) ножной рычаг поворачивается на своей вертикальной оси и тянет правый трос, идущий к маленькому рычажку на правой стороне руля поворотов; ясно, что руль поворотов повернется вправо настолько, насколько это нужно пилоту, т. е. в зависимости от того, как много он) «даст правой ноги». Тотчас же, как только руль поворотов повернется вправо, планер начнет поворачивать вправо; когда он повернет настолько, насколько нужно пилоту, последний «уберет правую ногу», т. е. слегка толкнет вперед левую ногу, и тем поставит руль поворотов в нормальное, нейтральное, положение, в результате чего планер полетит снова прямолинейно. Теперь пусть пилот хочет изменить угол планирования и опускаться более круто. Тогда он слегка наклоняет ручку вперед или, как говорят, «дает ручку от себя». Следствием этого является1 то, что руль высоты отклоняется слегка вниз, и планер начинает планировать более/ круто вниз; здесь следует обра- §5 . Фиг. 72. Положение пилота на учебном планере. тить внимание на то, что тросы, идущие от ручки (фиг. 73) к рулю высоты, на пути перекрещиваются; поэтому, когда пилот «дает ручку От себя», натягивается трос, прикрепленный к'нижнему ры-мажку руля высоты. Если в следующий момент пилот хочет снова планировать с прежним углом, он /*— •?1 '""З/ ,_?J ft . У Фиг. 73. Принципиальная схема управления планера1 1—сиденье пилота-, 2 — ручка; 3—ножное управление; 4 — продольная вращаюгцаяся труба, с которой соединена ручка; 5 — горизонтальный рычаг, передающий боковые отклонения ручки на элероны; 6 — трос от ручки к рулю высоты; 8 — тросы, передающие движения ручки на элероны; 9 — тросы от ножного управления к рулю поворотов. ставит ручку снова в прежнее положение, т. е. руль высоты в нормальное положение. Боли пилоту нужно, наоборот, слегка уменьшить угол планирования, т. е. спускаться более полого, то он слегка отклоняет ручку назад или, как говорят, «берет ручку на себя»; тогда руль высоты отклоняется вверх, и планер, слегка подняв нос, начинает планировать более полого. Теперь предположим, что пилоту необходимо накренить планер на правое крыло. Для этого он на,- 86 слоняет ручку вправо или, как говорят, «дает ручку вправо». Это движение с помощью тросов передается через блоки па элероны, причем правый элерон при этом отклоняется вверх, а левый — вниз, и планер накреняется на правое крыло. Если надобность в крене (Миновала, пилот -лавит ручку снова ©ерти- Фиг. 74. Конструктивная схема управления планера УС-4. Обозначения 1, 2, 3, 4, 5, 6. 8 и 9 — те же, что и на фиг. 73. 7 — блок, через который перекинут трос от ручки к рулю высоты; ,ьа — жесткая тягл управлении элеринамл. •калъно, элероны занимают нейтральное положение (т. е. не отклонены ни вверх, ни вниз), и планер выравнивается. Точно так же, если нужно накренить планер на левое крыло, пилот «дает ручку влево»; тогда левый элерон отклоняется вверх, а правый — вниз, и планер накреняется злезо. Читатель может .спросить, почему же при описанном отклонении элеронов и рулей планер изменяет свое положение в воздухе, послушно выполняя волю пилота? Все это станет ясным из следующей главы, которой будет рассказано, под действием" каких сил оказывается планер, когда пилот изменяет поло- 91 Hi жение элеронов и рулей, т. е. благодаря каким силам он может легко управлять своей машиной и сохранять ее устойчивость в воздухе. Теперь же скажем вкратце, какими приборами Оборудован современный плайер. ПРИБОРЫ НА ПЛАНЕРЕ На планере нет мотора, поэтому и приборов на нем значительно меньше, чем на самолета. Самыми необходимыми приборами являются альтиметр и указатель скорости. Альтимет'р (фиг. 75) показывает, на какой высоте находится в данный момент планер. Альтиметр есть по существу тот же металлический барометр, который, вероятно, известен читателю из курса физики и который можно найти почти в каждой школе (он «предсказывает» погоду). Барометр, как известно, показывает величину атмосферного давления, а не высоту. Но дело в том, что чем вш.™ над уровнем моря, тем, как мы знаем, воздух становится все более разреженным и атмосферное давление уменьшается. Поэтому, если на барометре рядом с цифрами, показывающими атмосферное давление, поставить соответствующие этому давлению высоты (в метрах), то такой барометр будет шказьшать не только величину атмосферного давления, но и высоту в метрах. На циферблате альтиметра атмосферное давление уже не обозначается (оно неважно летчику), а только высоты, причем цифры показывают тысячи метров, а деления между ними-—сотни. Таким образом в каж- ?3 Фиг. 75. Альтиметр высотомер), ..*'>*'-•> -..- Фиг. 76. Барограф. дый момент полета пилот знает, на какой высоте он находится. Несколько слш об устройстве альтиметру (барометра). В металлическом футляре находится круглая плоская металлическая тонкостенная камера, из которой (выкачан почти весь воздух. К центру камеры ° присоединена ; пружина, которая растягивает камеру (раздвигает ее стенки), чтобы силой атмосферного давления ее не сплюснуло. Пружина, следовательно, уравновешивает силу атмосферного давления. При подъеме на высоту атмосферное давление уменьшается, и стенки камеры под действием пружины начинают расходиться. Чем выше, тем все меньше и меньше будет становиться атмосферное давление и тем, следовательно, больше будут расходиться стенки камеры. Это движение стенок камеры с помощью особого механизма и передается на стрелку, двигающуюся по циферблату. Указатель скорости показывает скорость полета Ё километрах в час. Принцип устройства этого прибора следующий. На носу планера устанавливается двойная металлическая трубка, воспринимающая давление встречного потока воздуха. Эта трубка соединена помощью тонких трубопроводов с прибором, находящимся перед летчиком и имеющим металлическую коробку. В зависимости от скорости планера величина воспринимаемого трубкой давления будет изменяться, и соединенная с.металлической коробкой стрелка покажет на циферблате соответствующую этому давлению скорость полета (в км/час). Нужно иметь в виду, что указатель скорости пока- 89 зывает скорость планера не относительно земли, а относительно воздуха, т. е. так называемую воздушную скорость (или'тех-ническую). Если, например, плайер летит против сильного ветра и почти не движется относительно земли, то указатель скорости все равно будет показывать ту скорость, которую планер имел бы относительно земли, если бы был полный штиль. При высотных полетах и полетах на дальность кроме описанных приборов применяются еще в а-риометр, компас и барограф. Вариометр показывает скорость подъема (или снижения) планера в м!сек. Назначение компаса известно. Барограф же яовляется по руще? ству тем же альтиметром, но только самозаписывающим высоту полета. По своему устройству барограф (фиг. 7б)" отличается от 90 альтиметра тем, что вместо стрелки у него имеется перо, которое прикасается к бумажной ленте, навернутой на барабан, медленно вращающийся с помощью часового механизма. Таким образом, если перед полетом завести часовой механизм, вставить чистую ленту (она особым образом разграфлена, и высоты обозначены в тысячах и сотнях метров), а в перо пустить капельку чернила, то в полете перо будет колебаться вверх и вниз в зависимости от изменения высоты полета. Так как лента под пером непрерывно движется, то на ней эти колебания на-чертятся в виде кривой, которая будет показывать, на каких высотах летел планер и сколько всего времени продолжался полет. Такая лента с записью картины полета называется барограммой полета (фиг. 77). ...... ГЛАВА V УСТОЙЧИВОСТЬ ПЛАНЕРА И ДЕЙСТВИЕ ОРГАНОВ УПРАВЛЕНИЯ ОБЩЕЕ ПОНЯТИЕ ОБ УСТОЙЧИВОСТИ Одел!аем несколько маленьких опытов. Возьмем прямоугольный кусок картона, имеющий форму игральной карты, и прочертим на нем диагонали. Центр тяжести * прямоугольного куска картона будет лежать как раз в точке пересечения диагоналей. Проткнем эту точку булавкой и, слегка расширив отверстие, настолько, чтобы-карта 'Свободно вращалась на булавке, воткнем булавку в стену (перпендикулярно к стене). Если, вращая карту, мы будем ставить ее в различные положения, как показано на фиг. 78, то увидим, что карта каждый рай 1 Центром тяжести тела называется та воображаемая точка, в которой кад бы срсредотрчен весь вес тела. 91 будет сохранять эти положения, т. е всегда будет в равновесии. Почему же наша карта сохраняет равновесие и что это за равновесие? В нашем опыте карта сохраняет равновесие в любом положении по той причине, что точка опоры карты (булавка) совпадает с центром тяжести карты, с точкой О (с точкой пересечения диагоналей). Благодаря этому сила тяжести G, которая всегда приложена в центре тяжести и всегда направлена вниз, будет уравновешиваться силой сопротивления точки опоры, так как эта сила равна силе тяжести, ^///////////////////У/У/////^^/^/// но направлена вертикально вверх. От-Фиг. 78. Безразличное равновесие, сюда ПОНЯТНО, ЧТО В нашем опыте карта должна остаться в равновесии, безразлично какое бы положение ей ни дали. Поэтому такое равновесие и называется безразличным. Примером такого равновесия может служить хорошо уравновешенное колесо: в каком бы положении мы ни поставили колесо, оно останется неподвижным. Колесо будет в безразличном равновесии по той же причине, что и карта в нашем опыте: его центр тяжести совпадает с его точкой опоры (ось). На основании этого можно сделать следующий вывод: Тело находится в состоянии безразличного равновесия в том случае, когда центр тяжести совпадает с точкой опоры. Теперь возьмем ту же карту, но булавку воткнем не в точке пересечения диагоналей, а в какой-нибудь точке А (фиг. 79). Если в данном случае, вращая карту, мы будем ставить ее в различные (Положения 92 I (одно из них показано пунктиром), то увидим, что под действием силы тяжести, которая теперь уже не уравновешивается , силой сопротивления точки опоры, карта каждый раз будет возвращаться в одно и то же положение (показанное сплошными линиями) и в этом положении будет оставаться в равновесии. Такое равновесие называется у с-тойчивым. Тело находится в устойчивом равнове-1 сии в том случае, когда центр тяжести лежит ниже точки опоры фйг- 79> Устойчивое равновесие. и обе эти точки лежат на одной вертикали. Если же центр тяжести лежит выше точки опоры, то тело может сохранять лишь неустойчивое равновесие^ в чем мы сейчас и. убедимся. '////////////////////////////Л А '' -V t\ \ ^\ 0} \\ - ч\ \\ \ ?< «. ., <г--2 ' ^.--^ *г Л- 1 К<1 V \ 6 \ \ ч \ / S \ \ \ ^ с \ с ^ // // f*-^ I '^Н \ \ fe i \G Фиг. 80. Неустойчивое равновесие. Перед на1м(и столик, на четырех ножкагх (фиг. 80). Центр тяжести столика О находится значительно 03 яыше его точки опоры, но, как мы знаем из жизни, он все же сохраняет равновесие. В самом деле, если мы наклоним столик до первого положения, показанного пунктиром, то столик под действием силы тяжести вернется в первоначальное положение; однако, если отклонить столик до второго положения, показанного пунктиром, то столик под действием той же силы тяжести упадет. Иначе говоря, столик будет сохранять равновесие только до те* пор, пока сила тяжести будет проходить между точками опоры. От-• сюда нетрудно понять, что столик будет тем устойчивее, чем шире расставлены его ножки, т. е. чем дальше друг от друга точки опоры. Вели теперь на нижнюю перекладину нашего столика положить тяжелую книгу, то нижняя часть столика станет тяжелее и, следовательно, центр тяжести всего столика 'переместится ниже. В этом случае столик будет выдерживать больший наклон (крен), не падая набок. Итак, столик будет тем устойчивее, чем» ниже находится его центр тяжести. ЧТО ТАКОЕ УСТОЙЧИВОСТЬ ПЛАНЕРА Мы знаем теперь, что равновесие может быть устойчивым, безразличным и неустойчивым. Это общее понятие об устойчивости тела относится и к планеру в равномерном прямолинейном полете. Предположим, что равновесие * планера в прямолинейном полете нарушено какой-нибудь внешней силой (например, порывом ветра). Бели по прекращении действия этой силы планер сам (без вмешательства пилота) восстанавливает нарушенное равновесие, т. е. возвращается к прежнему углу планирования, то, следовательно, планер устойчив. Если по прекращении действия внешней силы планер не возвращается к прежнему углу планирования, но и не отклоняется от нового, в который он перешел под действием внешней силы, то можно сказать, что планер безразличен. Если же после прекращения действия внешней силы планер не только не возвра- 94 щается к прежнему углу планирования, но все больше и больше отклоняется от него, то, значит, планер неустойчив. Итак, устойчивостью планера называется способность^ его сохранять равновевие в равномерном прямолинейном полёте. / Фиг. 81. Устойчивость планера. Планер может по-ворачив ться (вращаться) вокруг трек взаимно перпендикулярных осей, проходящих через его центр тяжести. Различают устойчивость естественную (или автоматическую) и искусственную. Естественной устойчивостью планера называется способность его самостоятельно, т. е. без вмешательства пилота, возвращаться в состояние равновесия, если под влиянием какой-либо силы (например «порыва ветра) он будет выведен из него. Если же планер сохраняет устойчивость благодаря вмешательству пилота,, то такая устойчивость называется искусственной устойчивостью. Независимо от того, восстанавливает ли планер нарушенное равновесие самостоятельно или путам вмешательства пилота, он сохраняет свое положение в воздухе под действием некоторых сил. Если мы рассмотрим, как может изменяться положение планер» 95 в воздухе и под действием каких сил, то нам станет понятно, как «сохраняет планер равновесие в воздухе. При изменении своего положения в воздухе планер поворачивается вокруг своего центра тяжести 0 или, точнее, вокруг трех взаимно перпендикулярных осей (конечно, воображаемых), проходящих через его центр тяжести, именно вокруг осей XX, YY и ZZ (фиг. 81). Если планер поворачивается вокруг оси XX. то говорят о поперечной у с т о и ч и-в ости. Если планер поворачивается вокруг оси УF, то говорят о продольной устойчивости. Если же планер поворачивается вокруг оси ZZ, то говорят об устойчивости пути планера. Чтобы понять устойчивость планера и действие органов управления, надо знать, под действием каких сил создается равновесие планера, Но чтобы, в свою очередь, понять действие этих сил, необходимо знать, при ка/ких условиях силы уравновешивают друг друга, т. е. надо Знать некоторые правила механики. На простом опыте мы сейчас и познакомимся с тем, что нужно для понимания устойчивости планера. Пусть мы соорудили простейшие весы, изображенные на фиг. 82. Боли положить на одну чашку этих весов грузик р, а на другую — груз Р, в пять раз больший, то, естественно, чашка с грузом Р перетянет. Чтобы уравновесить налги весы при этих неравных грузах, нам придется нитку К, на которой вращается Коромысло весов, передвинуть ближе к той чашке, на которой лежит груз Р (фиг. 83). Уравновесив таким образом наши весы, измерим расстояния от точек прикрепления чашек к коромыслу до точки вращения О, т. е. плечи а и ft. Мы убедимся тогда., что плечо Ь в пять ра,з больше плеча а. Так как вес тела- есть сила тяжести, то, следовательно, можно сказать, что на коромысло действуют две неравные силы, стремящиеся повернуть его в противоположные стороны (показано стрелками). Однако эти неравные силы мы все же уравновесили. При каком условии? При условии неравенства их плеч. Но это еще не все. На основании нашего опыта 90 мы можем) оказать, что, если две неравные силы стремятся повернуть (точнее, вращать) тело в противоположные стороны, то эти силы 'будут уравновешивать друг друга {т. е, тело будет находиться в равновесии) в там случае, когда плечо, на которое действует меньшая сила,, будет во столько раз больше плеча, на (которое действует большая сила, во Фиг. 82. Простейшие весы. При неравчых грузах равновесие нарушено. Фиг. 83. Понятие о моментах сил. При неравных грузах равновесие возможно только в том случае, если плечи обратно пропорциональны грузам. сколько раз первая сила меньше второй. Иначе говоря, для рашновешя необходимо, чтобы плечи были обратно пропорциональны силам, т. е. чтобы Р : р = Ъ : а. Так как в пропорции произведение крайних членов равно произведению средних, то, следовательно, JP • а = р -Ь. Это и есть та формула, которая для на,с очень важна. Заметим, что расстояние от точки вращения до силы (т. е. плечо силы) следует измерять по перпендикуляру, опущенному из точки вращения на линию действия силы (фиг. 84). Произведение силы Р на .перпендикуляр I называется в механике мом'ен- 1 Шеи почему летает планер 81§ 97 том силы Я и обозначается буквой М. Таким образом М=*Р*1 Следовательно, в нашем втором опыте -с весами моментом силы Р будет Р.а; моменты силы р будет р-Ь. О чем же в таком случае говорит выведенная нами выше формула (Р • а = р • Ь)? Она говорит, что для равновесия наших весов неважно, чтобы силй были равны, а нужно чтобы моменты этих сил были равны. Из нашего опыта следует, что маленькая сила, действуя на длинное плечо, может уравновесить большую силу, если последняя действует на короткое плечо. Очевидно, что маленькая сила может оказаться даже «сильнее» большой силы, если произведение маленькой силы на ез плечо будет больше произведения большой силы на ее плечо, т. е. если момент маленькой силы будет больше момента большой силы. В этом нетрудно убедиться с помощью наших же весов, стоит лишь после того, как мы их уравновесили, немного передвинуть нитку \К ближе к чашке с большим грузом; тотчас же грузик р перетянет груз Р. рто произошло потому, что момент силы р (т. е. р • Ь) стал больше момента силы Р, т. е. больше Р • а. Итак, ©ели две неравные силы стремятся вращать гело в противоположные стороны, то тело сохраняет равновесие только в том случае, когда моменты этих сил равны. Ьот это и понадобится нам сейчас при рассмотрении устойчивости планера и действия его органов управления. Но с 'Какими же силами нам придется иметь дело? Откуда они возникают?. Q* Фиг. 84. Понятие о моменте силы. Момент силы Р равен произведению силы на плечо: М = Р-г I Конечно, те силы, с которыми нам придется иметь дело, возникают вследствие сопротивления воздуха. Ведь мы уже знаем, что планер взлетает и летит благодаря 'сопротивлению (давлению) воздуха, которое испытывают его крылья. Ясно, что и органы управления — элероны и рули испытывают также 'Сопротивление (давление) воздуха, причем изменение их положения относительно" встречного воздушного потока будет вызывать изменение и действующих на них сил давления воздуха. Вот этим-то и удается пользоваться для того, чтобы сохранять устойчивость планера и управлять им. ПОПЕРЕЧНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ПЛАНЕРА И ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕРОНОВ При восстановлении нарушенного поперечного равновесия планер поворачивается, как мы говорили, вокруг продольной оси XX (см. фиг. 81). Эта ось лежит в плоскости симметрии планера. Плоскостью симметрии в данном случае является воображаемая вертикальная плоскость, которой планер как бы разделяется на две совершенно одинаковые (симметричные) половины: правую и левую. Очевидно, что для поперечной устойчивости планера прежде всего очень важно, чтобы была полная симметрия частей планера (особенно крыльев), а именно: размеров, весов и. аэродинамических сил. Это значит, чго размеры правой и левой половин планера должны быть одинаковы, веса их должны быть равны и сопротивление воздуха, встречаемое каждой из них, должно быть одно и то же. В самом деле, если правое крыло будет, скажем, тяжелее левого, то сохранить равновесие будет трудно, ибо планер будет «валиться» на правое крыло. Или, скажем, утол атаки у правого крыла будет больше, чем у левого: ясно, что у правого крыла подъемная сила будет больше, и планер будет «валиться» на левое крыло. Итак, нужна полная симметрия. Она зависит от точности производства и тщательно проверяется: * 99 размерная—-вымериванием всех деталей планера, ве-совал — их взвешиванием, аэродинамическая — тщательной выверкой профиля правого и левого крыла на особых шаблонах. После этих предварительных замечаний посмотрим, как сохраняется поперечная устойчивость планера и как действуют элероны. с о о Фиг. 85. Поперечная устойчивость планера. В пр'ямолинейном полете планер находится в поперечном равновесии, если сила давления воздуха R и сила тяже- ' сти G лежат в плоскости симметрии планера. Пусть планер планирует прямолинейно (фиг. 85). Если полная симметрия соблюдена, то центр тяжести планера О и центр давления крыльев С лежат в плоскости симметрии. Пусть теперь какая-нибудь посторонняя сила (например, порыв ветра) выведет планер из положения равновесия и накренит его, скажем, на левое крыло (фиг. 86). Восстановит ли планер сам без вмешательства пилота нарушенное равновесие? Опыт показывает, что если крен мал, то равновесие восстановится автоматически. Дело в том, что при крене планер начинает скользить на опустившееся крыло. Вследствие этого центр давления крыльев чуть-чуть переместится из плоскости симметрии в сторону крена (фиг. 86). Мы видим, что теперь сила 'Сопротивления .(давления) воздуха R уже не проходит здесь через центр тяжести, а удалена от него на некоторое расстояние а (считая по перпендикуляру к направлению силы R). Таким образом, у силы R воз- 100 инк момент, равный R • а. Нетрудно понять, что под действием этого момента планер повернется вокруг продольной оси в направлении, указанном стрелкой, .т. е, равновесие будет восстановлено. Если под влиянием посторонней силы создается более значительный крен, то автоматически равновесие уже не восстанавливается. Дело в том, что при значительном крене картина распределения давления воздуха на крылья будет уже иная, и планер не Фиг. 86. Естественная поперечная устойчивость планера. При незначительном крене центр давления С немного перемещается в сторону крена; при этом возникает вращающий момент, равный R • а, который и возвращает планер в положение равновесия. только не восстановит сам равновесия, но будет даже стремиться еще более увеличить крен. Очевидно, что здесь необходимо вмешательство пилота. Что же он делает для Босстано'вления- равновесия? Пусть под влиянием сильного порыва ветра возник значительный крен на левое крыло (фиг. 87). Чтобы выправить крен, пилот тотчас же дает ручку в сторону, противоположную крену, т. е. вправо, вследствие чего элерон левого крыла отклонится вниз, а правого — вверх. Опущенный элерон' левого крыла встретит тогда большее сопротивление воздуха, чш раньше, а поднятый элерон правого крыла — меньшее, чем раньше; иными словами, у левого элерона создастся добавочная подъемная сила, а подъемная сила правого элерона уменьшится на такую же примерно величину. Так как элероны соединены о крыльями-то ясно, что в результате этого подъемная сила левого 101 крыла станет больше, чем правого. Благодаря этому центр давления С переместится в сторону левого крыла, т. е. создастся момент, равный R -а, который и повернет планер вокруг продольной оси в направлении, показанном стрелкой; иными словаош, поперечное равновесие будет восстановлено. Как только планер вернется в нормальное положение, пилот тотчас же «убирает» ручку, т. е. стазит Фиг. 87. Искусственная поперечная устойчивость планера. Чтобы уничтожить крея, пи.пот отклоняет элерон опустившегося крыла вниз, а другого, следовательно, — вверх. элероны тоже в нормальное положение, ибо иначе планер будет продолжать вращение и накренится на правое крыло, Из всего сказанного ясно, что при помощи элеронов пилот может не только восстанавливать нарушенное поперечное равновесие, но и сам нарушать его, если понадобится. В саодш деле, пусть пилоту нужно накренить планер, скажем, на правое крыло (что необходимо при правом вираже); для этого пилот «дает ручку вправо», отклоняя тем элерон левого крыла вниз, а правого — вверх; вследствие этого на элеронах появятся силы, моменты которых относительно центра тяжести заставят левое крыло подняться, а правое опуститься, т. е. планер накренится вправо. Ясно, что для левого крена пилот «дает ручку влево». J02 ПРОДОЛЬНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ПЛАНЕРА И ДЕЙСТВИЕ СТАБИЛИЗАТОРА И РУЛЯ ВЫСОТЫ При восстановления нарушенного продольного равновесия планер поворачивается (вращается) вокруг поперечной оси YY (см, фиг. 81), проходящей через центр тяжести планера. Это следует все время помнить при ознакомлении с продольной устойчивостью планера. Для т!ого чтобы планер обладал хорошей продольной устойчивостью, важно, чтобы центр тяжести 0 и центр давления воздуха на крылья С (точка фиг. 8д. Продольная устойчи-приложения СИЛЫ да- вость планера. В прямолинейном вления воздуха Щ ле- полете планер находится в прожа тти ття отттшй тгетгги- дольном равновесии, если центр жали на одной верти- давления и центр тяжести лежат кали (фИГ. b»j. 1з на одноа вертикали, этом мы сейчас убедимся. Пусть обе указанные точки не лежат на одной вертикали, причем центр тяжести О находится несколько впереди центра давления С (фит. 89). Легко видеть, что в этом случае создается момент, равный R • а, который будет стремиться вращать планер вокруг поперечной оси в направлении, показанном стрелкой. Иньши словами, в этом случае планар будет стремиться падать на нос. Пусть теперь обе указанные точки также не лежат на одной вертикали, но центр тяжести 0 находится несколько позади центра давления С (фиг. 90). Легко видеть, что в этом случае создается момент, равный R • а, который будет стремигься вращать планер вокруг поперечной оси в направлении, показанном стрелкой. Иными словами, планер будет стремиться задирать нос. 105 Если же центр тяжести и центр давления лежат на одной вертикали (фиг. 88), то в этом случае никакого вращающего момента не будет и планер будет обладать продольной устойчивостью. Совмещение центра тяжести планера и центра давления крыльев на одной вертикали называется б а-л а н о и р о в к о и планера. При аэродинамическом ( 16 Фиг. 89. Продольная устойчивость планера. Если центр давления лежит позади центра тяжести, то создается вращающий момент, под действием которого ила-нер стремится опустить нос. расчете планера для этого приходится точно определять местонахождение центра тяжести и центра давления. Окончательную же балансировку нередко делают при пробных маленьких полетах. Если оказывается, что планер тянет на ноо или задирает нос, то слегка изменяют местоположение центра тяжести планера, перемещая пилота немного назад или вперед. Если же конструкция планера не позволяет передвинуть -сиденье пилота, то слегка изменяют местонахождение центра давления путем незначительного изменения угла атаки крыльев или, в крайнем случае, путем! небольшой передвижки крыльев (вперед или назад). Этими мерами и удается добиться совмещения центра тяжести планера и центра давления на одной вертикали. Но если планер и хорошо сбалансирован, это все же иногда оказывается недостаточным, ибо баланои- ни 1.юнка делается для нормального угла планирования, нилоту же приходится летать на разных углах. Делю в том," что при разных углах планирования центр давления не остается неподвижным, а слегка перемещается по хорде крыла, причем у некоторых профилей крыльев это перемещение ничтожно, у других—-значительно. В таких случаях совмещение центра тя- А- Фиг. 90. Продольная устойчивость планера. Если центр давления лежит впереди центра тяжести, то создается вращающий момент, под действием которого планер стремится поднять нос. жести и центра давления на одной вертикали нарушается в полете, что и ведет, как мы теперь знаем, (к появлению вращающих моментов, которые нарушают продольное равновесие планера. Чтобы добиться большей продольной автоматиче-окюй (естественной) устойчивости, (применяют инюода стабилизатор. Напомним, что стабилизатор представляет собой небольшое крыло, установленное неподвижно перед рулем высоты, причем профиль стабилизатора у планеров обычно симметричный. Устанавливается стабилизатор чаще всего под нулевым углом атаки, т. е. так, что при нормальном yiwe планирования на стабилизаторе не возникает подъемной силы. Посмотрим, как достигается естественная продольная устойчивость благодаря стабилизатору. 105 Пусть хороню сбалансированный планер летит с нормальным углом планирования (фиг. 91,7). Так как центр тяжести и центр давления совмещены на одной вертикали, то, как мы знаем, планер в этом случав будет находиться в ^ состоянии продольного равновесия. Пусть теперь порыв ветра нарушит полет планера, и он задерет нос (фиг. 91,77). В тот же момент крылья планера встретят воздушный поток под большим углом атаки; вследствие этого, как показывает опыт, центр давления сленга -переместится по харде крыла вперед. Нетрудно влдеть, что тогда создастся положение, изображенное на фигуре, т. е. возникнет момент, равный R • о, под действием которого планер будет стремиться еще больше задрать нос. Вот тут-то и поможет стабилизатор. Вследствие изменения положения продольной оси планера относительно встречного воздушного потока стабилизатор окажется по отношению к последнему под некоторым положительным углом атаки, благодаря этому на стабилизаторе появится подъемная сила., действующая снизу вверх. Эта сила, действуя на плече Ъ от центра тяжести, создаст .момент р • Ь, который будет тоже стремиться вращать планер вокруг поперечной оси, но в обратном направлении (показано стрелкой), вследствие чего планер и вернется в исходное положение. Итак,, для того чтобы при порыве ветра планер не задрал нос, необходимо, чтобы момент р • Ъ уравновешивал момент R • а. Это и достигается соответствующим расчетом стабилизатора. Теперь предположим, что порыв ветра так, нарушит продольное равновесие планера, что последний «клюнет» носом (фиг. 91,777). В тот же момент' крылья встретят воздушный поток под меньшим углом атаки, вследствие чего центр давления, как установлено, немного переместится назад по хорде крыла. Нетрудно видеть, что здесь создастся случай, разобранный раньше на фиг. 89, т. е. возникнет момент, равный joe /// G Фиг. 91. Естественная продольная устойчивость планера: / _ планер находится в продольном равновесии', II — выведенный из равновесия порывом ветра планер возвращается в исходное положение благодаря действию воздушного потока на стабилизатор и появлению на нем подъемной силы, направленной снизу вверх', III — выведенный из равновесия порывом ветра планер возвраишется в исходное положение благодаря действию потока на стабилизатор и появлению на нем подъемной силы, направленной сверху вниз. R • а, под действием которого планер будет стремиться еще более опустить нос. Здесь опять поможет стабилизатор. Вследствие отклонения продольной оси планера вниз от линии полета стабилизатор окажется под отрицательным углом атаки относительно встречного воздушного потока и на нем, как и в предыдущем1 случае, появится подъемная сила р. На этот раз она будет направлена сверху вниз. Нетрудно видеть, что таким образом создастся момент р > Ь, который 'будет стремиться вращать планер в направлении стрелки т. е. в направлении1, противоположном моменту R • а. Итак, для того чтобы при порывах ветра планер не «клевал» носом, необходимо, чтобы момент р • Ъ уравновешивал момент R - а. Тот же самый эффект, который достигается с помощью стабилизатора, удается часто получить и без него, но при условии очень тщательного подбора профиля крыльев, удачного их расположения, правильного выбора размеров фюзеляжа и пр. Во" всяком случае у планеров, в противоположность самолетам, стабилизатор не обязателен. Это объясняется тем, что центр тяжести планера в полете не перемещается, перемещается только центр давления, да и то мало, так как 'отклонения от нормального угла планирования ничтожны. У самолета же перемещается в полете и центр давления (больше, чем у планера) и центр тяжести, местоположение которого меняется в .зависимости от нагрузки. Если продольное равновесие планера какой-либо посторонней силой (порывом ветра) нарушено очень сильно, то естественной устойчивости оказывается уже недостаточно, и требуется вмешательство пилота, который и восстанавливает нарушенное равновесие с помощью руля высоты. Действие руля высоты такое же, как и стабилизатора, но более мощно. Как пользуется пилот рулем высоты для восстановления продольного равновесия, нам» станет понятно, если мы рассмотрим, как он пользуется им'для изменения угла планирования. 108 Пусть планер летит с нормальным углом (фиг. 92,/); если планер хорошо сбалансирован, то при нормальном утло планирования пилот держит руль высоты нейтрально, т. е. руль не отклонен ни вверх, ни вниз и лежит.1 в плоскости полета планера. Пусть теперь пилот хочет уменьшить угол планирования, т. е. лететь более полото. Тогда он слегка берет ручку на Фиг. 92. Искусственная продольная устойчивость и управление планером в вертикальной плоскости: 1 — при нормальном угле планирования руль высоты стоит нейтрально; II — при отклонении руля высоты вверх угол планирования уменьшается. себя, 'отклоняя тем руль высоты чуть-чуть вверх. Тотчас же на верхнюю поверхность руля высоты начинает давить встречный поток воздуха, т. е, .появляется сила р, направленная сверху вниз (фиг. 92,77)^Нетрудно видеть, что тотчас же появится момент, равный р • Ь, который и повернет планер г-о-к]>уг поперечной оси в направлении стрелки, т. е, угол планирования станет меньше. Пусть теперь пилоту' необходимо увеличить угол планирования, т. е. планировать более круто к земле. Тогда он слегка дает ручку от себя, отклоняя тем руль высоты чуть-чуть вниз (фиг. 93,77). Тотчас же на нижнюю поверхность руля высоты начнет давить встречный поток воздуха, т. е. появится сила р, направленная снизу вверк. Легко видеть, что в этом случае создается момент, равный р • Ь, которий и заставит планер повернуться вокруг поперечной оси и угол планирования станет больше, 109 Теперь ясно, что и для восстановления нарушенного продольного равновесия пилоту достаточно слегка взять ручку на себя, если планер «клюнул» носом, и дать ручку от -себя, если планер 'Стремится задрать нос. Таким образом с помощью руля высоты пилот одинаково легко сохраняет продольное равновесие планера и управляет им в вертикальной плоскости. /I Фиг. 93. Искусственная продольная устойчивость и управление планером в вертикальной плоскости: I — нормальное планирование; II — при отклонении руля высоты вниз узол планирования увеличивается. УСТОЙЧИВОСТЬ ПУТИ ПЛАНЕРА И ДЕЙСТВИЕ КИЛЯ И РУЛЯ ПОВОРОТОВ Устойчивостью пути планера, как указывалось, называется способность его сохранять определенное направление полета. Напомним также, что -при изменении направления полета планер поворачивается (вращается) вокруг оси ZZ (ом. фиг. 81). Для сохранения определенного направления полета служат, как, мы знаем, киль и руль поворотов. Посмотрщг сначала, как действует киль для того, чтобы планер сам сохранял взятое пилотом направление полета. Пусть планер летит прямолинейно (фиг. 94,/) и пусть под влиянием .посторонней силы (скажем, порыва ветра) нос планера повернуло влево (фиг. 91,//). Тогда по инерции планер будет некоторое время двигаться в прежнем направлении, но боком; вследствие этого правая поверхность киля (и руля поворотов тоже) начнет испытывать ттявление встречного воздушно ного потока, т. е. появится некоторая сила р, направленная справа налево. Легко видеть, что в результате создастся момент силы, равный р • Ь, который и повернет планер вокруг вертикальной оси вправо. Таким образом планер вернется в исходное положение и будет продолжать пшат IB прежнем направлении (флг, 94,///). Фиг. 94. Естественная устойчивость пути планера: I — планер летит прямолинейно', II—если порывом ветра планер завернуло влево, то на правую поверхность киля и руля поворотов начинает дивить встречный воздушный поток, благодаря чему планер возвращается в исходное положение; III—планер продолжает полет в прежнем направлении. Однако очень часто действия киля и руля поворотов, если последний поставлен только" нейтрально, оказывается недостаточным для сохранения определенного направления полета. В таких случаях пилот пользуется рулш поворотов, отклоняя его -на тот или иной угол от нейтрального положения. Действие его в этих случаях нам станет понятно, если мы взглянем, как пользуется пилот рулем поворотов для изменения направления полета. Пусть планер летит прямолинейно (фиг. 95,/). Пя-лот хочет изменить направление полета и повернуть вправо. Для этого он «дает правую ногу», отклоняя тем руль поворотов вправо (фиг. 95,//), вследствие in чего на правую сторону рул!я поворотов тотчас же начнет давить встречный поток воздуха, т. е. (вовник-нет сила />, направленная справа налево. Легко видеть, что тем самым создастся момент, равный р - Ь, который будет стремиться вращать планер вокруг вертикальной оси в направлении сггрелюи; иными словами, планер изменит направление полета и полетит вправо. ^ ы SS --U ::^d? /77 " U Фиг. 95. Искусственная устойчивость пути планера и управление им в горизонтальной плоскости: I — при нейтральном положении руля поворотов планер летит прямолинейно', II — при отклонении руля поворотов вправо планер поворачивает вправо. Ясно, что как только планер поверяет до нужного направления, пилот должен убрать ногу, т. е. поставить руль поворотов снова нейтрально; если же OR этого не сделает, то планер будет продолжать заворачивать вправо, т. е. полетит не прямолинейно, а по кривой. О помощью руля поворотов пилот одинаково легко может не только изменять наиравление попета, но и 112 сохранять его (направление), если какая-либо посторонняя сила (порыв ветра) стремится изменить его. В самом деле, пусть под действием порыва ветра планер станет заворачивать вправо. Ясно, что достаточно пилоту отклонить руль поворотов влево (говорят «дать обратную ногу»), чтобы остановить тотчас же поворот планера вправо, т. е. удержать его в прежнем направлении полета. Таким образом с помощью руля поворотов пилот достигает устойчивости пути планера и легко управляет им в горизонтальной плоскости. ГЛАВА VI ПОЛЕТ НА ПЛАНЕРЕ ЗАПУСК И ВЗЛЕТ ПЛАНЕРА В главе второй мы разобрали почему взлетает планер. Теперь же, зная его устройство, а также и то» под действием каких фтл1 он летит и сохраняет устойчивость в воздухе, рассмотрим, как; производится запуск планера и полет на нем, начиная от момента взлета и до посадки. Иными словами, сейчас мы познакомимся с техникой полета на планере, причем в этой главе будет рассмотрена пока толькЬ техника наиболее простого полета на планере —i полета без набора высоты. Такой полет, обычно производимый с горы в долину, называется часто скользящим полетом; в отличие от паря- 8 Как и почему летает ш.«й«р Фиг. 96. Амортизатор, применяемый для запуска планера. т Ш щего полета, о котором будет рассказано в следующих главах. Для запуска планера в настоящее время применяют так называемый а м о р т и з а т ор, который представляет собой оплетенный резиновый шнур толщиной около- 2 см и длиной около 40—50 м (фиг. 96). Два «уса» амортизатора заканчиваются железным кольцом, к которому амЬрти-затор привязывается, так, как показано на фиг. 97. Это кольцо зацепляют за крючок, имеющийся на носу каждого планера, и называемый стартовым крючком (фиг. 98), причем лапка крючка отогнута вниз, с тем чтобы в нужный момент кольцо могло легко соскочить с крючка. Для запуска планер ставят на вершине холма (горы) строго против ветра (фиг. 99). Скользящий полет планера возможен и в полный штиль. У хвоста планера ложатся (или садятся, если это удобнее) три - четыре человека, чтобы держать планер. Еще два человека встают около концов крыльев, чтобы придерживать их (так, как на фиг. 100, где изображен старт планера при помощи самопуска). За концы усов амортизатора, уже растянутого по направлению взлета, берутся человек шесть-восемь, по три-четыре за каждый ус, слегка натягивая амортизатор, чтобы на месте кольцо не соскакивало с крючка. Запуск производится по команде выпускающего. Пока идет подготовка к запуску, приготавливается и пилот, Усешшсь на свое сидение» шг оаетсшвает <н Фиг. 97. Амортизатор с привязанным к нему кольцом для зацепления за стартовый крючок на носу планера. Фиг. 98. Зацепление амортизатора за стартовый крючок на носу планера. пряжку пилотского ремня, закрывает крышку обтекателя, проверяет отвечают ли элероны и рули на движения ручки и ножного управления. / Фпг. 99. Установка планера строго против ветра перед взлетом. Для взлета он ставит элероны и рули нейтрально, т. е. ручку—'Вертикально, а ноги — ровно. -? ."л 1 - Ь "^лЗ^^Т4 ~'- т**" S^tW%^4^- Фиг. 100. Запуск планера с помощью самопуска. Положение планера на старте перед взлетом. После того как пилот 'Скажет, что готов к полету, выпускающий подает первую команду, давая знать, чтобы все приготовились к запуску. Так как люди, * 115 Держащие концы амортизатора, находятся в отдалении и против ветра, то команда подается громким го-лошм. — На амортизаторе! — кричит выпускающий. -— Есть! — отвечают люди на амортизаторе. — Натягивай! — так же громко кричит выпускающий. Тогда люди на амортизаторе начинают итти вперед (фиг. 101), расходясь углом, и все больше натягивая Фиг. 101. Запуск планера. Команда натягивает амортизатор. • амортизатор. После первого десятка шагов они кричат: — Раз!.. После второго: — Два!.. и т. д. Для запуска нужно в среднем 40—50 шагов натяжки в зависимости от того, насколько тяжел планер, есть ли ветер и насколько он силен и пр. Когда выпускающий видит, что натяжка уже достаточна, он командует: — Старт! В тог же миг люди, удерживающие планер за хвост, отпускают его (фиг. 102), и планер под действием сильно натянутого амортизатора вырывается вперед, быстро набирая скорость; люди у крыльев пробегают несколько шагов, поддерживая крылья, пока скорость не станет достаточной и поперечное равновесие не сможет сохранять сам пилот с помощью элеронов. Несколько метров планер скользит на своей лыже, а затем отделяется от земли, и скорость его все увеличивается под действием натянутого амортизатора (фиг. юз). Но вот планер дого- 116 Фиг. 102. Запуск двухместного планера III-5 с южного склона на горе Клементьева (запускная команда за склоном). Фиг. 103. Запуск планера. Шаттер взлетел. Амортизатор еще натянут. V J Фиг. 104. Запуск планера. Кольцо амортизатора соскочило с крючка. \ { няет запускную команду, амортизатор ослабевает, и кольцо под действием силы тяжести слетает с крючка. Полет, таким образом, начат (фиг. 104). Мы описали способ запуска планера, применявшийся в точение ряда лет. В последние годы он несколько усовершенствован. В настоящее время запуск -планера производится способом, при котором отпадает необходимость удержания планера людской силой (что имеет _..-,« ~ много неудобств). Способ этот заключается в том, чХго. хвост планера зацепляется тросом за ввинченный в землю железный штопор (длина штопора около полуметра). Для отцепления планера от штопора у хвоста нужен только один человек. 1 г з 4 • Фиг. 105. Простейший «самопуск», с- помощью которого пилот сам про- Часто ОТЦепление изводит отцепление планера от ввин-планера от штопора ченного в землю штопора. производит и сам пилот при помаши приспособления, называемого с а м о п у с к, о м. Простейшая схема такого самопуска, дана на фиг. 105. К штопору привязывается трос 1 длиной в метр, на конце которого сделана петля 2. Эта петля зацепляется за карабин ,9, укрепленный на хвосте планера. Карабин ^запирается рычагом! 4, который притягивает пружина л; от этого же конца рычага идет тросик 6 в кабину пилота, Благодаря описанному, устройству зацепления планер во время натяжки амортизатора удерживается на месте. В нужный же момент, т. е. когда натяжка амортизатора достаточна для взлета, и выну окающий подает команду «старт!» пилот дергает за тросик 6 и тем оттягивает рычаг 4, т. е. отпирает карабин 3, благодаря чему петля соскакивает с него, и планер ошобо-жщаеФся от зацепления. 11» Нужно сказать, что способ запуска планера при помощи амортизатора, растягиваемого людской силой, далее и при применении штопора и самопуска,, все же достаточно хлопотлив. Главным его недостат- '^&**>- Щ 6) ~*з*г? Фиг. 106. Схема запуска планера движущейся автомашиной. ком явл!яешс1я то, что он требует много людей, что особенно неудобно при напряженной летной работе, например в планерных школах, на слетах и, т. д. По- Я Ф -<& i Фиг. 107. Схема запуска планера автомашиной, стоящей на месте. этому было немало попыток механизировать запуск планера. Примером такого механизированного запуска является способ буксировки планера при Помощи автомобиля. Этот способ может быть осуществлен как при помощи движущегося автомобиля (фиг. Юб)^так 1?о и неподвижного (фиг. 107); в последнем случае автомобиль играет роль автолебедки. До сих пор этот способ, как и многие другие виды механизированного запуска планера (например, различные виды катапульт), широкого применения еще не получили. ПОЛЕТ ПО ПРЯМОЙ И О РАЗВОРОТАМИ Взлет на планере производимая, как было сказано, с вершины холма или горы. Но иногда, например, при первоначальных учебных, а также при балансировочных полетах взлет производится и на ровном месте. В этих случаях высота, полета не превышает обычно двух-трех метров над землей. Правда, при сильной натяжке амортизатора можно и на ровном месте забрать метров шесть-восемь., для чего пилот в момент отдаления от земуш берет слеша ручку на себя, и планер взмывает за счет энергии сильно натянутого амортизатора, Однако такой способ взлета не рекомендуется, так. как при малейшей ошибке пилота планер может потерять скорость и упасть, т. е. возможна авария и даже катастрофа. При взлете -о ровного места полет планера, конечно, очень кратковременен, так как с высоты двух-трех метров он может спланировать лишь яа три-четыре десятка метров. При балансировочных полетах этого вполне достаточно, ибо пилот, едва планер отделился от земли, сразу чувствует, хорошо ли планер сбалансирован. При взлете с вершины холма или горы пилот обычно совсем не берет ручку на себя. Первые мгновения после отрыва планер летит почти над самой землей, но зато о избытком скорости, что очень важно, так как обеспечивает хорошую управляемость. В следующие мгновения, вследствие превышения точки взлета над долиной, планер оказывается уже высоко над землей (фиг. 108) и ясно, что чем выше гора, тем и на большей высоте над землей окажется планер (дл'я наблюдателя, находящегося в долине). 121 Если же смотреть с вершины горы, откуда взлетел планер, то почти тотчас же после взлета он будет уже •ниже вершины и с каждой секундой он будет все ниже и ниж'з спускаться в долину, так как он летит по наклонной линии. После взлета пилот тотчас же дает немного ручку от себя и устанавливает определенный угол планирования. Этот угол должен быть не слишком велик, чтобы не терять напрасно высоту и дальше спланировать, но и не слишком мал, чтобы не потерять скорость. Чем же руководствуеггзя пилот при установлении угла планирования? Чем больше угол планирований, тем больше скорость полета. Следовательно, по величине скорости полета пилот может судить и о взятом им угле планирования. Но как же определить скорость полета? Чем больше скорость полета., тем сильнее встречный ветер, по силе задувания которого в лицо пилот и может приблизительно определить скорость полета. Это во-первых. Во-вторых, чем больше скорость полета, тем силь-' нее давление воздуха на элероны и рули, вследствие чего при недостаточной скорости управление становится слишком вялым, а при избытке скорости — 'слишком тугим. Таким образом в зависимости от того, насколько планер послушен и легок в управле- . нии, пилот может -судить и о его скорости, иными словами, о величине взятого угла планирования. В-третьих, для определения угла планирования пилот пользуется и так называемыми зрительными ориентирами. Такими "ориентирами являются: положение обтекателя относительно линии горизонта (т. е. степень наклона, продольной оси планера к горизонту) и положение профиля крыла относительно горизонта (при нормальном угле планирования хорда профиля должна быть горизонтальной). •Вышеуказанные способы определения угла планирования являются субъективными и, следовательно, могут быть до некоторой 'Степени не всегда точными. Однако совокупность их дает возможность пилоту после достаточной тренировки легко брать нужный 122 угол планирования. Для прошерки же себя пилот пользуется указателем скорости, так как скорость, кар> сказано выше, зависит от угла планирования. */ -' *"4»*j«' -»•**«-* 44«<,W -чч "V _?.•:_______ .">-. ' "'••fM, Фиг. НО. Дальность планирования тем более, чем меньше угол планирования. Скорость планера в сравнении -со скоростью самолета— невелика. Скорость учебных планеров обычно не превышает 50 км/час, а рекордных 80 км/час. Но даже и при такой незначительной скорости то расстояние, на которое планер) может спланировать, он пролетает в течение очень короткого времени. Так, например, если учебный планер с высоты 100 м пролетает около километра, то его полет будет продол-.жатвся, следовательно, всего около минуты. Таким образом при скользящих полетах на планере длительный полет невозможен. При полетах с торы в долину пилот редко летит по прямой, ибо это невыгодно. Подобно тому как мальчик, мигом скатившись на санках с горы, вынужден потом долго тащить санки обратно, и чем дальше он съехал, тем дальше ему придется их тащить, так точно и с планером при скользящих полетах по прямой: после минутного полета планер надо тащить ки-люметр, а то и два по долине, да потом втащить на гору. Последнего избежать, разумеется, нельзя, но чтобы облегчить доставку планара обратно, пилот 125 летит обычно не по прямой, а с разворотами, благодаря чему он не уходит далеко от горы. ' После взлета,, как было сказано, пилот слегка дает ручку от себя и переводит планер на спуск. Установив нормальный угол планирования, он ставит руль высоты нейтрально, и планер, если он хорошо сбалансирован, сам держит данный ему угол планирования. Если воздух спокоен, то пилоту приходится де- Фиг. 111. Полет s разворотами. При развороте вправо пилот слегка отклоняет ручку вправо (крен вправо) и «дает правую ногу» (руль поворотов отклонен вправо). лать лишь незначительные движения рукой и ногами, чтобы сохранить равновесие планера. Если пилот хочет сделать разворот, то после того как скорость установилась, он сначала дает слегка ручку от себя, чтобы несколько увеличить 'Скорость; затем одновременно дает ручку в сторону разворота и соответствующую «ногу», т. е. если он хочет, например, повернуть вправо, то дает ручку вправо и правую ногу. Под действием элеронов и руля поворотов планер кренится вправо и одновременно начинает заворачивать вправо (фиг. 11.1). Планер будет продолжать разворот до тех пор, Ш пока элероны и руль поворотов отклонены от своего нейтрального'положения. Поэтому, если пилот не уберет ручку и ногу, то планер будет делать спираль, что при скользящем полете мало возможно, так как помешает гора, да и высота недостаточна. Обычно, как только планер развернется на 90°, пилот, убрав ручку и ногу, кончает разворот и летит снова прямолинейно, .т. е. вдоль склона. Затем, если высота еще имеется, он делает разворот влево, но только на этот раз уже на 180° и летит вдоль склона в обратную сторону. В зависимости от запаса высоты можно сделать иногда несколько таких разворотов. Во всяком случае, таким путем пилот может сделать посадку почти у подножия склона, а, следовательно, доставка планера на старт будет легче и потребует меньше времени, чем после полета по прямой. Разворот, или вираж, т. е. полет планера по кривой малого радиуса, есть более сложное движение, чем полет прямолинейный. Несколько подробнее о вираже будет рассказано дальше, когда будет итти речь о фигурном полете на планере. Сейчас же скажем лишь, что на вираже движения пилота ручкой и ногами должны быть более точны и плавны, чем при полете по прямой Эти движения должны быть тесно связаны между еобой, дол- х я н о S я о-Ч >> С-, Я м г >» л я Я . Ж з; о) И й ? §3 о % I-* i; ""* со аз я 3 ^ я - Л 4 о •S* СС РН да 3 О Я fcC Я 5 В' ^ а* з? Я я аз аз ев и ?0 35 aS я И Я О и К 8в SS1" 1 и И (и о >-j СЗ гт! И оз я Л Н РчО 0> № 03 Ч В сЗ W *-с оЗ О О С W я е и? жны быть, как говорят, строго координированы. Правильный вираж — показатель искусства пилота. • ПОСАДКА Посадка на планере значительно легче, чем на самолете. Сущность посадки на планере, как и на сошлете, заключается в том, чтобы еще до момента прикосновения аппарата к земле как можно больше уменьшить скорость полета или, как говорят, погасить скорость. Так как скорость планера значи- Р — ?/? Фиг. 113. Схема сил, действующих на планер в момент выравнивания перед посадкой. телъно iMieHbHie скорости самолета, го ясно, что и погасить ее легче, а, следовательно, и процесс самого приземления тоже проще. Когда до земли остается метра два-три высоты, пилот уменьшает угол планирования (фиг. 112), т. е. чуть-чуть берет ручку на себя. Тем самым он уменьшает и 'Скорость полета. Это движение ручки на себя пилот лродрлжает и дальше, делая его очень плавно, причем движение это маленькое, едва заметное. Таким путем на высоте около м'етра над землей пилот переводит плаиер в горизонтальный полет, как говорят, выравнивает машину. Но из предыдущего мы знаем, что планер не может лететь горизонтально, поэтому скорость его постепенно уменьшается, гаснет, и 128 скоро наступает момент, когда ее уже едва хватает* дли поддержания машины в воздуха Эта наименьшая скорость, с которой планер может еще держаться в воздухе, и называется посадочной скоростью (она обычно раза в два меньше нормальной). Фиг. 114. Двухколесные тележки, служащие для подвозки планеров к старту. Продолжая гаснуть, скорость (становится меньше посадочной и планер уже не может продолжать полет; в этот момент пилот еще слегка берет ручку на себя, чуть-чуть «задирая» н,ос машины, и последняя мягко касается земли, проползает на своей лыже десяток—• другой шагов и останавливается. Так как у планера только одна лыжа, то ясно, что он не может сохранить на земле поперечное равновесие, и после посадки одно из крыльев опушается к земле. О Как и почему девает планер 818 120 Чтобы лучше понять, почему при выравнивании планера гаснет его 'Скорость, рассмотрим, под дей-ствиам! каких сил находится планер перед посадкой. В тот момент, когда пилот выравияет планер горизонтально, сила давления воздуха па крылья отклонится от вертикали, как мы энаем, несколько назад (фиг. 113). Бели мы разложим ее, как делали раньше, на подъемную силу Р и силу лобо- pp'gf •rffatfHf»e-.i !' Фиг. 115. Установка планера на тележку для перевозки. Тележка ставится иод центр тяжести планера. вого сопротивления О, то получим схему -сил, под действием которых будет находиться планер в этот момент. Рассматривая эту схему, мы видим, что силу, тяжести уравновешивает подъемная сила Р, которая несколько увеличилась за счет увеличения угла атаки крыльев и стала (равна силе тяжести G. Но какая же сила уравновешивали теперь силу лобового сопротивления С? При планировании планера ее уравновешивала чаогь силы тяжести (см. фиг. 60), под действием которой, как мы раньше видели, 'планер и скользит по наклонной. Теперь же нет никакой силы, которая уравновешивала бы силу лобового сопротивления Q. Но (мы знаем, что эта сила направлена в сторону, обратную движению планера, — в данном случае горизонтально назад. Ясно, что именно эта сила заторма- 130 живает движение планера., т. е. благодаря ей и гаснет его скорость. Для доставки планера от места посадки на старт служат двухколесные тележки, обычно на пневма-тикак (фиг. 114). Тележка ставится под центр тяжести планера (фиг. 115), благодаря чему хвост разгружается при перевозке от толчков. Перевозка осуществляется обычно лошадью. При перевозке планер придерживается за опущенное крыло (с наветренной стороны) сопровождающим. При сильном ветре второй сопровождающий придерживает планер за подкосы или, воли их нет, за фюзеляж около -кабины пилота (чтобы машину не поддуло ветром). В заключение этой главы приведем основные полетные данные современных рекордных планеров. Эти данные колеблются примерно в -следующих пределах: Скорость полета наивыгоднейшая . .65 — 80 км/час Скорость снижения.........0,9 — 0,6 м/сек Качество планера..........20 — 30. В следующей главе мы займемся самым интересным в области безмоторного летания — парящим полетом планера, т. е. рассмотрим^, при каких условиях, почему и как планер может парить подобно горным птицам, часами кружа в вышине. ГЛАВА YII ПАРЯЩИЙ ПОЛЕТ НА ПЛАНЕРЕ В ПОТОКАХ ОБТЕКАНИЯ ЧТО ТАКОЕ ПАРЯЩИЙ ПОЛЕТ Разобранный нами скользящий полет на планере, т е. возможность слегать на планере .о горы в долину, настолько прост, что обычно не вызывает никакого удивления даже у людей, которые наблюдают его впервые. Удивление же, а часто даже и недоуме.- * 131 нже, вызывает так называемый парящий полет на планере. В 'Самом деле, непосвященному трудно сразу понять, каким образом на планере — безмоторном аппарате тяжелее воздуха — удается чашми парить в вышине подобно тому, как парят орлы, ястребы и некоторые другие породы горных птиц, забирать высоту в тысячи метров и делать перелеты на десятки и даже сотни километров. Но в действительности в парящем полете на планере нет ничего сложного, и он по существу ничем не отличается от скользящего полета. При парении, как и при скользящем полете, планер тоже планирует, т. е. летит по наклонной вниз. Но дело в том, что воздух, в котором происходит в данном случае планирование, сам поднимается вверх и, следовательно, поднимает и планирующий в нем планер. Так как движения воздуха мы не видим, то нам кажется, что безмоторный планер каким-то чудесным образам самостоятельно, подобно самолету, забирает ввьшь. Парящий полет на планере (как и парящий полют птиц) возможен лишь при наличии восходящих потоков воздуха, о которых уже кое-что было сказано в первой главе и; к, которым мы еще вернемся. Пока же разберем один пример, который поможет нам легче понять сущность иа-(рящего полета. Вы пррвожаете вашего товарища, уезжающего па пароходе. Вы сто яте на пристани, а ваш товарищ — на носу парохода. Пароход начал двигаться (мимо вас). Ваш товарищ, желая поговорить с вами н<а прощание, идет по палубе по направлению к корме, благодаря чему некоторое время остается против вас. Но вот скорость парохода увеличилась настолько, что ваш товарищ, быстро идя по палубе по направлению к вам, тем не менее удаляется 'от вас, и вы уже не можете переговариваться, а только оба машете фуражками. Он удаляется от вас потому, что его собственная скорость стала меньше противоположной по направлению скорости парохода, т. е. стала меньше скорости систем ы, вместе с которой он движется в 132 < \ пространстве. То же самое происходит, как мы увидим, и с планером в парящем полете. Боли планер планирует в неподвижном (воздухе (или в двигающемся горизонтально), то он неизбежно будет скользить по наклонной к земле, т. е. снижаться. Но представьте себе, что сам воздух («система», в нашем примере — пароход) начал двигаться вверх. Тогда планирующий в нем планер, (в пример© — ваш товарищ) замедлит свое приближение к зе(шл!е. В зависимости от величины скорости поднимающегося вверх воздуха и той скорости, о которой при планировании снижается планер, тут возможны три 'Олучам. Первый случай. Скорость собственного снижения плаш/ера больше скорости поднимающегося воздуха, т. е. скорости «системы». Ясно, что в этом случае планер, хотя и медленнее, чем в спокойном воздухе, но вое же будет снижаться относительно земли. Второй случай. Скорость снижения планера раша скорости восходящего потока воздуха. Очевидно, что в данном случае планер не будет ни подниматься, ни снижаться относительно замши; иными словами, планер будет лететь горизонтально, хотя продольная ось его будет наклонена к горизонту под тем же углом, под которым она наклонена и тогда, когда он планирует в спокойном воздухе. Третий случай. Скорость снижения планера меньше скорости восходящего воздушного потока. Нетрудно понять, что в этом случае планер будет подниматься, т. е. будет набирать высоту, хотя продольная ось его опять-таки будет наклонена вниз и под тем же углом, с каким он планирует в спокойном воздуха Таким образом во втором и третьем случаях: планер может н'е терять высоты, а в третьем случае даже набирать высоту. Иными словами, в этих случаях планер будет парить. Итак, сущность парящего полета заключается, следовательно, в том1, что планер набирает высоту не самостоятельно, а его поднимает движущийся вверх воздушный поток. Сказанное о парящем полете станет еще более оче- 133 видным, если мы точно определим, что значит скорость снижения планера и скорость восходящего воздушного потока, Но прежде чем это сделать, надо ближе познакомиться с восходящими воздушными потоками. ДИНАМИЧЕСКИЕ ВОСХОДЯЩИЕ ПОТОКИ ИЛИ ПОТОКИ ОБТЕКАНИЯ В главе первой мы познакомились уже с одним видом восходящих воздушных потоков, а. именно с теми вертикальными восходящими воздушными точениями, которые возникают вследствие нагрева, земной поверхности солнечными лучами. Поэтому такого рода восходящие воздушные потоки и называются термическими (от греческого слова thermos, что значит теплый); планеристы их называют кратко терминами. К ним мы еще вернемся, а сейчас познакомимся € другим видом восходящих потеков, которые называются дина м и ч е с к и м и, т. е. связанными с проявлением силы (от греческого слова dynamis — сила), именно силы ветра. Впрочем, чаще эти потоки называют потоками о б т е к а к и я. Как же возникают динамические восходящие потоки или потоки обтекания ? Пусть на открытом месте стоит какое-либо препятствие (дом, стена,, забор) и перпендикулярно к нему дует ветер (фиг. 116). Встретив на своем пути такое •препятствие, ветер, т. е. горизонтальный лоток воздуха, обходит, о б т е к а е т его не только с боков, но и сверху. Рассматривая фиг. 116, мы видим, что перед препятствием происходит сжатие струй воздуха, затем эти струи поднимаются под углом, вверх, обтекают препятствия и отклоняются снова вниз, причем за препятствием образуются завихрения. Эти завихрения являются следствием того, что сзади препятствия получается пониженное давление воздуха, тсгда как впереди — повышенное. Если препятствием является, например, дом, то впереди и позади дома будет затишье, а по бокам и на крыше ветер будет дуть сильнее, чем на отрытом месте. 134 Таким образом препятствие изменяет направление ветра, отклоняя горизонтальный поток воздуха частью вверх и частью ъ стороны (последнее на фигуре не показано). Так же примерно обтекает ветер Фиг. 116. Обтекание ветром препятствия. Фиг. 117. Обтекание ветром горы, когда ветер дует перпендикулярно склону. и' одиноко стоящую гору, но только обтекать ее он будет более плавно. Если препятствием является не одиноко стоящая гора, а горный хребет (фиг. 117), то отклонение горизонтального потока воздуха вверх будет более сильным1, так как ветер не может обойти такое препятствие сбоку, и весь воздушный поток должен будет отклониться вверх, чтобы обойти препятствие сверху. 18* Иными словами, если ветер дует перпендикулярно направлению хребта, то перед хребтом образуется восходящий поток воздуха (фиг. 118), который за хребтом переходит в нисходящий, а затем переходит постепенно в горизонтальный. Восходящие потоки у гор, возникающие описанным путем, т. е. потоки обтекания будут тем сильнее, Фиг. 118. Потоки обтекания. Восходящие потоки перед склоном и нисходящие — за склоном. чем выше гора. Большое значение имеют еще направление и крутизна склона, в который ударяет ветер. Если ветер дует не прямо в .склон, а под углом, то восходящие потоки будут слабее, так как ветер будет частично обтекать гору вдоль по склону. Наиболее мощные восходящие потоки получаются, если ветер дует перпендикулярно направлению хребта, а крутизна склона равна примерно 45° к горизонту. В таком случае при ветре средней силы восходящие потоки достигают высоты :в два — три раза большей, чем высота горы (над долиной). Если склон покрыт лесам, то 'восходящие потоки будут очень слабы. Наконец, мощность восходящих потоков зависит и от скорости ветра. Наиболее выгодной яв- 133 ляется, как показывает опыт, скорость ветра от 10—15 м/сек. Рассматривая фиг. 118, мы. видим, что восходящий поток перед склоном поднимается не вертикально вверх, а под некоторым углом. Ясно, что и скорость этого воздушного потока будет направлена тоже под этим углом шерх. Какова же будет вертикал ь- 8 С Фиг. 119. Если -самолет при набирании высоты летит со скоростью АВ, то АС будет его горизонтальная скорость, а ВС—вертикальная, т. е. скорость подъема. нал скорость восходящего потока? Для того чтобы это выяснить, приведем сначала один маленький пример. Пусть самолет набирает высоту под некоторым углам, т. е, летит по наклонной вверх (фиг. 119), причем расстояние от точки А до точки В он пролетает в единицу времени. Так капе в механике -скоростью тела называется путь, проходимый телом в единицу времени, то следовательно, наш самолет летит со скоростью АВ. Если это расстояние равно, скажем, 50 м и самолет пролетает его в одну секунду, то скорость самолета будет 50 м/сек. Ясно, что по горизонту самолет подвинется за эту секунду меньше, чем на 50 JM, так как АС меньше АВ. Но зато он за эту секунду поднимается на высоту ВС. Эта высота и будет вертикальной с к о р о с т ыо нашего самолета. Если, скажем, эта высота равна 8 ле, то вертикальная скорость нашего самолета будет 8 м/сек. Таким образом -самолет в каждую секунду набирает 8 м высоты. Скорость же АС будет горизонтальной скоростью самолета. 137 Скорость в механике изображается в виде отрезка прямой линии со стрелкой, указывающей направление скорости, т. е. совершенно так же, как обозначается и сила, И совершенно так же,, капе и силы, скорости можно складывать и разлагать. Если скорости направлены под углом друг к другу, то они складываются, подобно силам по правилу пара л л е л о -г р а м а,. И, наоборот, всякую скорость Фаг. 120. Разложение скорости ветра перед , склоном на две: горизонтальную и вертикальную. можно разложить па две под углом друг к другу, если только указаны направления, по которым их надо разложить. После этих замечаний вернемся к восходящему воздушному потоку и посмотрим, какова будет его вертикальная скорость. Обозначим скорость восходящего потока буквой V и равложим эту скорость по правилу параллело-грама по двум направлениям! — по горизонтали и по вертикали (фиг. 120). Тогда мы получим две скорости: V.op и Vвепт. Так как Угоо -меньше V, то яюно, Ш в ер т- гор что горизонтальная скорость ветра в зоне восходящего потока будет меньше, чем скорость ветра, на ровном месте. Но зато частицы воздуха, составляющие воздушный поток, будут подниматься, перед склоном вверх со скоростью Veepm. Чем. больше угол, на который склон изменяет направление ветра, тем больше будет и вертикальная скорость восходящего потока. Вели, например, ветер дует со скоростью 12 м/сек, то вертикальная скорость восходящего потока в зависимости от крутизны склона достигает 3—4 м/сек. Сейчас мы убедимся, какое большое значение имеет вертикальная скорость восходящего потока для парения на планерах. УСЛОВИЯ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ПАРЯЩЕГО НОЛЕТА НА ПЛАНЕРЕ Мы знаем, что планер всегда планирует, т. е. опускается с некоторой высоты по наклонной вниз. Если с одной и той же высоты планируют два, планера, то тот из них сможет дольше пробыть в воздухе!, который снижается медленнее, т. е. у которого, как, гово" рят, скорость снижения меньше. В начале этой главы уже упоминалось о скорости снижения планера, но теперь нам нужно познакомиться с ней поближе. Пусть два планера одновременно начали планировать с одной и той же высоты (фиг. 121). Предположим, что черед некоторое время один из них оиазалюя в точке А, а другой—-в точке В. Проведем из этих точек линии, параллельные горизонту. Тогда мы легко убедимюя, что за одно и то же время планеры снизились на разную высоту—'Первый — на О А', второй — на ОВ\ т. е. один из них снижался медленнее, а другой быстрее. Иными словами скорость снижения наших планеров была различна. « Посмотрим теперь точнее, что называется скоростью снижения? Пусть планер планирует под некоторым углом к горизонту (фиг. 122) со скоростью V. Это значит,, что в" каждую секунду он пролетает V метров. Это расстояние мы обозначаем на чертеже отрезком '39 прямой, причем стрелка показывает направление, в котором планер движется со скоростью У. Иными словами, У есть скорость планирования нашего планера. Разлржим теперь эту скорость по правилу парал-лелЬграма на две составляющие; — по горизонтали и но вертикали. Ясно, что горизонтальная составляющая будет тем раххяшнйем, которое- пролетит планер О Q * А' 8' Фиг. 121. Из двух планеров за одно и то же время тот теряет больше высоты, скорость снижения которого больше. в одну секунду в горизонтальном направлении; иными словами, горизонтальная составляющая будет горизонтальной скоростью планера, почему мы и обозначим ее через Угор. Вертикальная же составляющая будет тем расстоянием, на которое снизится планер в одну секунду; иначе говоря, вертикальная состашияющая будет скоростью снижения планера, почему мы и обозначим ее через Усниж. Таким образом мы устанавливаем следующее положение: Скоростью снижения планера называется то расстояние по вертикали, на которое планер спустится в одну секунду. Скорость снижения у равных планеров различна. Она зависит от аэродинамического качества планера, о котором упоминалось в предыдущей главе. Чем! лучше качество планера, тзм меньше его скорость снижения. Чем меньше скорость снижения пла- 140 ьервъ тем с менъптам углом, т. е. более полого, он может планировать, что легко видеть на фиг. 121. Иными словами, чем меньше скорость снижения планера, тем лучше он может летать, а, следовательно, и тем легче он может парить. В этом мы сейчас убедимся, если рассмотрим те три случая полета планера в потоках обтекания, о которых вкратце было оказано в начале этой главы. Фиг. 122 Парящий полет планера в потоках обтекания. Разложение скорости планирования планера на горизонтальную скорость и на скорость снижения. Пусть ветер дует прямо в >сжлон, вследствие чего образуется, как. мы знаем, восходящий поток (фиг. 123). Разложим скорость дотока V на две составляющие— по горизонтали и по вертикали. Тогда получим горизонтальную скорость ветра в эоне восходящего потока, которую обозначим через Vtjp, и вертикальную, которую обозначим через V берт. И пусть в зоне этого восходящего потока летит планер. Обозначим скорость его планирования через У и разложим ее, как делали раньше, на две составляющие: по горизонтали и по вертикали. Тогда получим горизонтальную скорость планера, которую обозначим через У?op и скорость снижения планера., которую обозначим через Усниж. Горизонтальные скорости ветра и планера нас сейчас не интересуют. Чтобы определить, при 'каких условиях возможен парящий полет, необходимо смотреть только на вертикальную скорость ветра и на скорость .снижения планера, которые направлены прямо в противоположные стороны: одна — вверх, ш другая — вниз. От величин этих скоростей и будет зависеть возможность для нашего планера парить. Нетрудно убедиться, что тут могут быть три случая. Фиг. 123. Парящий полот планера з потоках обтекания. Разложение скоростей планера и ветра в потоке обтекания. Первый случай. Скорость снижения планера V сниж больше вертикальной скорости ветра V'eepn. Это значит, что в каждую секунду планер при планировании будет терять больше высоты, чам та, на которую его за ту же секунду будет поднимать вооходянщй поток воздуха («система»). Ясно, что в этом случае планер относительно земли будет снижаться, но все же медленнее, чем при отсутствии восходящего потока, Второй случай. Скорость снижения планера Vгниж равна вертикальной скорости ветра Vgepm. Это значит, что в каждую секунду планер при планировании будет терять такую же высоту, на какую его нодий- 142 мет в тачшие той же секунды восходящий поток. Ясно, что в этом случае планер относительно земли не будет ни опускаться, ни подниматься, т. е. будет лететь горизонтально, хотя нос его, как обычно, будет слегка наклонен вниз. Иными словами, в этом случа-е планер будет лететь, не теряя высоты, т. е. будет уже п а р и т ь. Третий случай. Скорость снижения планера V сниж меньше вертикальной скорости Vвепт- Это значит, что в каждую секунду планер при планировании будет терять меньше высоты, чем та, на которую его за ту же -секунду поднимет восходящий поток.. Ясно, что в этом случае планер относителгно земли будет подниматься, хотя нос его попрежнему будет наклонен вниз. Иными словами, в этом случае (он как раз изображен на фиг. 123) планер будет парить, набирая высоту: Парящий полет планера в потоках обтекания возможен тогда, когда скоростъ снижения планера меньше вертикальной скорости восходящего потока или, по крайней мере, равна ей. Само дабой разумеется, что в обоих этих случаях, планер может летать продолжительное время; нужно только, чтобы дул ветер определенного направления и достаточной силы и чтобы пилот не выходил из зоны восходящего потока, В следующей главе мы и посмотрим!, как, поступает ПИЛОТ ДЛЯ ТОГО, ЧТОбЫ не ВЫЙТИ ИЗ ЭТОЙ 301Н1Ы, И в чем заключаются особенности парящего полета, т. е. взглянем вкратце на технику парения на планаре в потоках обтекания. ГЛАВА VIII ТЕХНИКА ПАРЯЩЕГО ПОЛЕТА В ПОТОКАХ ОБТЕКАНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЕ СТАРТА И ВЗЛЕТ В ЗОНУ ПОТОКА Итак, если ветер дует прямо в склон длинного холма (хребта), то над склоном образуется восходящий поток. Ясно, что этот поток будет наиболее мощным там, 143 где истер, обтекая гору, дует под наибольшим углом шерх. Опыт показывает, что наиболее мощный восходящий поток бывает в пространстве над склоном — от его основания до вершины горы. Это пространство, Фиг. 124. Парящий полет планера в потоках обтекания. Схема взлета планера в зову потока. В зоне потока (обозначена пунктиром) планер набирает высоту, по выходе из зоны — теряет высоту. ограниченное на фиг. 124 пунктиром, и называется зоной восходящего потока или просто зоной п о-тока. Из фиг. 124 видно, что ширина зоны потока зависит от крутизны склона и от высоты горы. От этого ж<е, а, также и от ск,орости ветра зависит и высота зоны; как указывалось раньше высота зоны достигает при благоприятных условиях примерно тройной высоты горы. По длине же зона потока равна, очевидно, длине холма (хребта) и, следова- 144 телъно, чем длиннее хребет, тем протяженнее зона потока. Сейчас мы увидим, что ширина, высота и протяженность зоны потока, имеют большое значение для парящего полета в потоках обтекания. Для того чтобы пилот мог хорошо штолпьзовать для парения зону потока, важно прежде всего правильно расположить старт. Стартом называется площадка, с которой взлетает планер г. Стартовая площадка Г Налро(/>(1'иг Jtmpq Фиг. 125. Месторасположение старта над склоном. (дальше будем называть ее просто стартом) разбивается ива вершине хребта G таким расчетом (фиг. 125), чтобы планер тотчас же после взлета оказался в зоне потока, Следовательно, старт должен находиться над самым склоном, т. е. вблизи гребня хребта, Кроме того, так как тотчас же после взлета планер, чтобы не выйти из зоны потока, должен лететь вдоль хребта, старт выгоднр расположить не в середине: хребта, а ближе к одному из его концов. Итак, старт располагают (говорят «разбивают») над самым склоном, по возможности ближе к, одному из концов хребта. Важность того и другого 'Сейчас станет нам понятной. На фиг. 124 схематически показан; взлет нланера в зону потока, причем границы последней, как сказано, отмечены пунктиром. Так как планеристы уже знают из опыта, где примерно ближняя граница зоны потока, то старт разбивают с таким расчетом, чтобы 1 С т а р т ом называют также и момент взлета. «Дать старт»-— дать сигнал к валету. 10 Как ц почему л'тйст атаиер 818 145 тотчас же тесле взлету планер оказался в зоне потока. Что произойдет с планером дальше? Если поток достаточно мощен, то, как мы знаем из предыдущей главы, планер не будет терять высоты и станет парить; его, как говорят планеристы, будет «держать», т. е. его будет поддерживать поток, в котором он будет лететь горизонтально или даже забирать высоту. Пусть поток достаточно мощен, и планер после шлота начинает подниматься. На фиг. 124 показаны пО'Следовательные положения планера после взлета в зону потока. Мы видим,, что пока планер долетит до границы потока, он поднимется уже выше точки взлета, т. е. наберет некоторую высоту. Но как только планер, продолжая полет в том же направлении, выйдет из зоны потока, его уже не станет «держать», и он начнет шижатъш, т. е. не сможет парить и будет опускаться скользящим полетом в долину. Ширина зоны потока достигает обычно всего нескольких десятков метров. Следовательно, если планер полетит в направлении взлета, как показано на фигуре, то, едва успев чуть-чуть набрать высоту, он уже через две — три секунды вылетит из зоны потока и начнет снижаться в долину. Конечно, зона потока не кончается так резко, как это для простоты обозначено на схеме пунктиром; на самом деле вертикальная скорость ветра при обтекании им горы исчезает по обеим сторонам зоны потока не сразу, а постепенно-; но по обеим сторонам зоны поток уже недостаточно силен, чтобы «держать» планер. Таким образом если пилот хочет парить в потоках обтекания, он не должен лететь в направлении взлета, инагса юн очень быстро выйдет из зоны потока, а должен повернуть на 90° и летать вдоль склона, вюе время оставаясь в зоне потока. Посмотрим, какое направление он должен для этого держать и как он будет управлять планером, чтобы лететь продолжительное время и набирать высоту. 1.И ПОЛЕТ В ПОТОКАХ ОБТЕКАНИЯ И НАБОР ВЫСОТЫ На, фиг. 126 гора показана в плане (т. е. свержу?, причем гребень горы (хребта) обозначен жирной линией, а подаожие склона — тонкой. Направление ветра, как и на предыдущих схемах, указано стрел- \ Фиг. 126. Парящий полет в потоках обтекания. Схема полета планера, пилот которого после взлета в зону потока взял неправильное направление. ками. Старт разбит на конце хребта с тем, чтобы пилот, повернув после взлета ' налево, мог лететь к другому [концу хребта, набирая по пути высоту. Ясно из предыдущего, что он должен лететь вдоль склона, оставаясь все время в зоне потока; на нашей схеме направление его полета должно, следовательно, проходить между жирной и тонкой линиями. Эго направление полета, которого примерно должен де>р- * 147 жаться пилот, обозначим точками (пунктиром). Опрашивается куда должен направить пилот стой Планер, чтобы он летел в этом направлении?' Пусть пилот, повернув после взлета налево, взял направление по намеченной нами пунктирной линии. Полетит ли планер по этой линии? На первый взгляд кажется, что, конечно, полетит, потому что нос его как рае направлен по этой, линии, т. е. по той линии, по которой пилот и хочет лететь. На -самом же деле, если пилот возьмет такое направление, он, как мы сейчас убедимся, полетит совсем не туда, куда нужно, и очень скоро выйдет из зоны потока. Дело в том, что как только пилот повернет налево, ветер, который при взлете был встречным, теперь станет боковым и, следовательно, начнет сносить планер в сторону, в нашем случае — влево. Правда, ветер, обтекая гору, дует над склоном не горизонтально, а под углом вверх, но все же у него есть и горизонтальная скорость, в чем мы убедились в предыдущей главе, когда разлагали 'Скорость ветра над склонам на вертикальную и горизонтальную. Эта горизонтальная скорость ветра над склоном, которую мы обозначали черед VZOp, конечно, меньше скорости ветра над долиной или над горой, но вое же она еще значительна в сравнении со скоростью планера и, слагаясь о ней, сильно изменяет направление полета планера. Чтобы убедиться в этом, сложим скорость планера. V''гор с горизонтальной скоростью ветра. Vгор по правилу параллелограма (фиг. 126)\ Тогда диагональ полученного параллелограма Vnym и будет по величине и по направлению скоростью планера относительно земли. Мы видим, во-первых, что скорость эта будет больше собственной .скорое ги планера и, во-вторых, что эта скорость направлена совсем не туда, куда хочет лететь пилот, а значительно левее. Ясно, что если пилот будет держать взятое им направление, то планер полетит не по линии, обозначенной точками, а но линии обозначенной штрихами. Таким образом хотя нос планера будет направлен вдоль ив склона, планер относительно земли будет лететь боком в направлении на склон. К чему это приведет, если пилот во-время не изменит направления? Ясно, что если пл'анер находится ниже гребня хребта, он ударится в склон, т. е. произойдет катастрофа. Е'оли же пилот уже успел набрать немного высоты, то очт благополучно, хотя и \ \ \ Фиг. 127. ГГарящ^! полет планера в потоках обтекания. Правильный полет в зоне потока. иизко, пролетит над гребнем; но, оказавшись над горой, т. е. вне зоны потока, он уже не сможет лететь без потери высоты и вынужден будет тотчас же сделать посадку о боковым ветром тут же вблизи гребня. Итак, если пилот после взлета полетит прямо, то он выйдет из зоны потока и вынужден будет сесть в долину; если же он направит нос планера вдоль склона, то тоже выйдет из зоны потока и. как мы видели, в лучшем случае, если не потерпит аварии, вынужден:, будет сесть на горе вблизи гребня. Для того чтобы остаться в зоне потока, пилот, сделав разворот после взлета, должен взять такое направление, чтобы его не относило ветром на склон. Какое же это направление? На фиг. 127 показана схема правильного полета вдоль склона, когда планер все время остается в зоне 149 л стока, Для того чтобы парализовать снос от бокового ветра, пилот берег направление несколько на ветер, т. е, ставит шо планера нэ по линии, по которой он должен лететь (обозначенной пунктиром), а под некоторым! ушам к ней. Этот угол должен быть Фиг. 128. Полет планера в потоках обтекания над южным склоном горы Клементьева. таким, чтобы равнодействующая скоростей планера У'гор и ветра V,ор была направлена как, раз туда, куда пилот хочет лететь. Таким образам планер будет лететь вдоль склона,, хотя нос его будет повернут от склона на ветер (фиг. 128), т. е. относительно земли планер будет лететь боком. Из нашей схемы мы между прочим видим, что равнодействующая скоростей планера и ветра, т. е. та скорость Vnymi с которой планер будет лететь отно- 150 сительно земли (поэтому ее и называют земной или путевой скоростью), меньше собственной, т. е. воздушной, скорости планера. Это и понятно, так, как, часть скорости планера идет на то, чтобы парализовать снос от бокового ветра. Дойдя до другого конца хребта и набрав некоторую высоту, пилот поворачивает назад, делая разворот обязательно на ветер (фиг. 129), чтобы во ;время раз- Ч Старт Нонец хребта Фиг. 129. Парящий полет планера в потоках обтекания. Во время рейсов над склоном в зоне потока пилот-паритель всегда разворачивается против ветра. ворота его не -сносило ветром из зоны потока, На обратном пути он держит нос планера, конечно, опять ля. вете^р, и планер, как и раньше, летит относительно земли боком. Над стартом или, вернее, чуть не доходя д|о него, он снова поворачивает на 180° и летит опять к другому концу хребта. Таким образом, держась все время в зоне потока и разворачиваясь всегда прррив ветра, пилот может летать над склоном столько времени, сколько дует ветер и сколько может выдержать пилот, т. е. много часов подряд. J§i Гребень зребта Подножие хребта Фиг. 130. Парящий полет планера в потоках обтекания. Набирая высоту относительно земли, планер снижается относительно воздуха, т. е. планер всегда планирует. Если ветер настолько силен, что вертикальная слагающая ветра больше скорости снижения планера-, то последний легко набирает высоту. Таким образом пилот, летая в зоне потока над склоном, поднимается все выше и, выше над горой. Он сможет продолжать подъем до той высоты, на которой верггикальшя скорость ветра, в потоке станет равной скорости сниже- Фиг. 131. XI Всесоюзный слет планеристов в Коктебеле на горе Клементьева (1935 г.). Парад. БИЯ планера, — на этой высоте пилот сможет л.ететь уже только горизонтально. » Следует помнить, что во все время парящего полета планера в потоках обтекания планер планирует, но планирует не в 'спокойном воздухе, а в восходящем потоке, который и поднимает его вверх. Ha фиг. 130 схематически изображен вид спереди горного хребта, над которым парит планер; гребень хребта показан жирной линией, подножие хребта — тонкой, путь полета планера — пунктиром, восходящий поток — стрелками. На этой схеме наглядно видно, что, летая в потоке горизонтально или набирая высоту, пилот все время держит один и тот же угол планирования — тот угол, а которым он летел бы, если бы просто планировал с горы в долину. Таким образом на этой -схеме наглядно видно, что парящий полет планера есть по существу то же планирование, но только планирование в восходящем потоке, который и поднимает планер. Из всего -сказанного следует, что без наличия восходящего потока планер падать на может, иными ело- 1.53 вами, не может лететь продолжительное время. Самым важным для пилота-парителя является, 'Следовательно, умение пользоваться потоками обтекания -и 'не выходить из зоны потока во время рейсов над склоном. Это умение дается как опытом, таж и знанием условий местности и ветра, при которых образуются потоки обтекания. Прекрасным местом для парящих полетов на планерах ,в потоках обтекания является гора Клементьева (У'зун-Сырт) в Крыму, вблизи Коктебеля,, где происходят всесоюзные слеты планеристов (фиг. 131). Гора имеет вид гигантской плотины. Длина горы — около 5 км, ширина 300—400 м, высота над долиной ОКАЛО 200 л-\ СПУСК И ПОСАДКА НА ГОРУ Мы видели, что, поднимаясь относительно земли, планер всегда опускается относительно воздуха. Что же должен сделать пилот, если, забрав высоту, он хочет спуститься и относительно земли, т. е. итти на посадку? Если он хочет опушаться, не выходя из зоны потока, то ясно, что он должен увеличить угол планирования, т. е. планировать более круто. Тогда скорость снижения планера станет больше вертикальной скорости ветра, и планер будет терять высоту, т. е. снижаться и относительно'земли. Обычно же, когда, пилот хочет итти: на посадку, он делает проще: он выходит из зоны потока. Выйдя из зоны потока, он продолжает планировать с тем1 же углом, о которым летал и в потоке; теперь он спускается с забранной им в потоке высоты совершенно так же, как если б ЕЯ он планировал в спокойном воз-дуге, с гор|ы в долину. Ясно, что имея высоту, пилот легко может сесть рядом -с тем местом, откуда он взлетел, т. е. рядом со стартом — на горе. Для посадки отводится место справа от старта, но, конечно, не у юклона, а на некотором1 расстоянии от него. Посадка делается всегда *54 Ф %Ь :•;•<;,<• f-ifl. % Фиг. 132. XI Всесоюзный слет планеристов. Ветроуказатель вблизи старта. против ветра, чтобы уменьшить скорость планера, при приземлении. О направлении ветра пилот судит по отклонению ветроуказателя —• легкого матерчатого конуса («колбасы»), располагаемого на высокой мачте вблизи старта (фиг. 132). Кроме того на оамом старте направление ветра обозначается двумя большими белыми (зимой — черными) полотнищами, вьтклады- i i i i i i 1 Посадочное, Т ч/ ^ /'- _в_д_ ~ir~=- ч\ V^X V"- VV "Х ^ • —#чх ФЕГ. 233. Парящий полет планера в потоках обтекания. Схема захода на посадку. Баемыми на земле в виде буквы Т — верхней частью буквы навстречу ветру. На фиг. 133 гора, над склоном которой парил планер, схематически изображена опять в плане, причем путь планера от момента валета до посадки показан иунктиррм. Из этой схемы видно, что пилот для совершения посадки на горе выходит из зоны потока и летит уже не над 'аклонО'М1, at над горой. В зависимости от той высоты, которую он набрал, он делает и расчет на посадку, находя дальше или ближе на гору. Естественно, что на тех участках пути, на которых при 'Спушш планер будет лететь с баковым ветром, его будет сносить в сторону: от гребня, иными словами, и при спуске планер будет лететь со сносом, т. е. боком относительно земли. 156 рогда пилот видит, что он уже1 достаточно потерял высоты и оставшейся высоты хватит лишь для того, чтобы «дотянуть» (допланировать) до намеченного им места посадки, он разворачивается против ветра, руководствуясь посадочным Т. С этого момента планер спускается по прямой, бее сноса., о замедленной скоростью относительно земли, чтэ выгодно для облегчения приземления. Если пилот хорошо рассчитал посадку и сел вблизи старта, то планер иногда, доставляют на старт вручную. Чаще же пользуются лошадью и двухколесной тележкой. Тяжелые планеры иногда подвозят к старту, и на четырехколесной тележке. ГЛАВА IX ПОЛЕТ НА ПЛАНЕРЕ В ТЕРМИНАХ ТЕРШШИ И ОСОБЕННОСТИ ПОЛЕТА В НИХ Парящий полет в потоках обтекания, с которыми мы познакомились в предыдущей главе, возможен, следовательно, только над склона-ми гор подходящего рельефа и при наличии ветра определенного направления и достаточной силы. Но даже и при этих условиях планер может подниматься в лучшем случае на высоту, редко превышающую больше чем в два раза высоту горы над долиной; это объясняется, как мы видели, тем, что выше этой высоты ветер уже выравнивается, т. е. движение потока воздуха постепенно переходит на горизонтальное, обычное для ветра, направление. Таким образам! в потоках обтекания невозможны высотные полеты и почти невозможны полеты на дальность, ибо очень трудно найти такую длинную и непрерывную цепь гор (холмов), которые бы имели открытые (без леса) склоны, обращенные в одну сторону. Но дело в том, что в огромном большинстве случаев, за исключением зимних полетов при снежном покрове, к потокам обтекания присоединяются той или ш иной силы термические восходящие потоки, которые и позволяют пилоту-парителю значительно легче маневрировать на его безмоторной машине и порой совершать замечательные по дальности и высоте полеты. В гл. II уже было вкратце рассказано, каяк, образуются термические восходящие потоки, Благодаря не- Фиг, 134. Восходящие и нисходящие токи воздуха вследствие неравномерного нагрева солнцем земной поверхности: А — пашня\ Б -- лес; В — луг. равномерному нагреву различных участков земной поверхности (например, пашни и леса) происходит постоянная ц и р к у л я ц и я воздушных масс: движение более теплого чем окружающие слои воздуха вверх, приток на его место с соседних участков более прохладного воздуха,, который в свою очередь заменяется еще более прохладным воздухом из вышележащих слоев (фиг. 134). Как. показывают метеорологические исследования и опыт полетов на планерах, скорость восходящих токов воздуха вблизи земной поверхности незначительна и, вообще говоря, недостаточна для поддержании планера, т. е. для парящего полета на планере. Поэтому, если запустить, скажем над пашней, планер с ровного места, то пилот не сможет воспользоваться этими восходящими токами. Скорость их меньше ско- ,5Й роста снижения планера, поэтому пилот не сможет парить и тем более забирать высоту, а только спланирует на несколько большее рашгояние, чем в том случае если бы этих токов не было. Отсюда понятно, что начать парящий полет с помощью только одних термиков трудно. ^:\r^^u'^S'\< <Ф№*^ пл \\ ии'1 К '-I'f ~ \, \ vA1 • •» ''• i i ^№ f /-• • 1ч:.' i".1:,. ' ' ч 11; • • • , / ' •' • ,'•' .1 I" f : '«'"' >f!' Mih^'Ail /. 'i'lni. чЧ 'V -.!! Ji'-V И\ // •:•,'•-. .\.\'\ \\Ь /// ,/'/. 1, |И1М- " ' чЛ' мт\. '..\\ \.\\\ \ \ ' У УЛ У . . I'liV \\\^>^\ \ \ч^ \\ / / ' / ' ; - • . \ n\ \ \ \ \\ •'.'//•' ', •'; М i У.\У \\\Ч\ ччХ ч * г» Фиг.. 135. Простейшая схема термического восходящего потока («термика>). В нижней и верхней частях термина скорость потока недостаточна для парения на планере. Есж наш участок достаточно велик (скажем, в несколько тысяч кв. метров) и очень сильно нагревается солнцем, то вверх поднимаются большие маюсы нагретого воздуха. По мере поднятия вверх в более прохладные, чем над земной поверхностью, слои атмосферы скорость этих нагретых воздушных масс увеличивается, вследствие чего создается как бы тяга, подобно тяге в печной трубе. Возникает, следовательно, вертикальный тепловой восходящий поток — т е р м и к (фиг. 135). 1Бв Скорость его возрастает, /разумеется, только до некоторой высоты, а затем по мере охлаждения от соприкосновения с верхними холодным слоями воздуха поднятие вверх замедляется и дальше совсем прекращается: наступает некоторое равновесие, и маюоы поднявшегося воздуха начинают перемещаться горизонтально. Описанная картина возникновения восходящих потоков дана очень упрощенно: на самом деле она много сложнее., и зависит от многих причин. Географическая широта места,, время года и суток, облака и влажность воздуха, рельеф и покров местности, сила и Направление ветра и пр. — все это в той или иной степени влияет на образование восходящих потоков, зажонообравование которых во всой полноте еще далеко не изучено. Но для нас сейчас это не важно. Чтобы понять сущность парящего полета в терминах, достаточно ишгь хотя бы общее представление об их возникновении и структуре. На фиг. 135 дана описанная упрощенная схема термического восходящего потока. Стрелками различной величины обозначены скорости потока на разных высотах, а горизонтальными линиями условно показаны границы, внутри которых парящий полет возможен. В нижней и верхней частях потока 'скорость бго для поддержания планера 'недостаточна. Опыт парящих полетов показывает, что ниже 300— 400 м в термике редко удается парить (над ровным местом); скорость поднятия вое душных масс до этой высоты, очевидно, в большинстве случаев меньше скорости снижения современных планеров. Но выше &той высоты парение в термике теперь удается очень часто, причем в зависимости от мощности термика опытный пилот-паритель может иногда забрать 3 000 и 4 000 м. Итак, высота термика может достигать нескольких километров, ширина термика, как показывает опыт, очень различна. Если термик «узкий» (скажем, в несколько десятксв метров), то пилот легко теряет его, т. е. выходит из него, и планер начинает снижаться. Если ширина термика достигает сотен метров, то ис- 160 пользовать его, конечно, легче. Чтобы не потерять термина, пилот часто кружит над тем местом, где его лучше «держит». Поэтому же, вероятно, кружат и орлы, ястребы и другие птицы, когда они пар'ят в вышине на неподвижных крыльях. Повторяем еще раз, что действительная картина термических восходящих потоков много сложнее описанной нами и схематически изображенной на фиг. 135. Восходящие потоки часто чередуются с нисходящими; кроме того воздушные массы перемещаются и горизонтально (ветер); на разных -высотах ветры часто дуют то разным направлениям и с рай-личными ^скоростями. Таким образам над данным участком земной поверхности, как и над всяким другим, происходит постоянное перемешивание воздушных масс. Поэтому и структура термиков не имеет каких-то определенных форм, ибо размеры, высота и • скорость потоков постоянно (меняются. Опыт парящих полетов показывает, например, что над одним1 и тем же местом на высоте, скажем, 800 м хорошо «держит», на высоте 1000 л «не держит», а еще выше опять «держит». Бывает и так, например, что на высоте, на которой «держало», через несколько минут уже «не держит», и, наоборот, там, где несколько минут назад планер снижался, теперь пилот обнаруживает мощный восходящий поток. Как же пользоваться терминами, раз у земли их скорость обычно недостаточна для парения, т. е. каким! обршзом пилот на своем планере может забраться на ту высоту, на которой он может парить в термике? Это возможно иногда с помощью потоков обтекания. На фиг. 136 схематически изображены горный склон и часть долины, земной покров которой благоприятен для возникновения термиков. Планер, взлетев € вершины горы, набирает высоту над склоном, как описывалось в предыдущей главе. Если метеорологические условия вообще благоприятны для возникновения термиков, то и над склоном восходящий поток будет1 теперь более мощным, чем1 в том случае, если бы имелись лишь одни потоки обтекания. Таким 11 Как и почему летает планер 818 161 образом при помощи потоков обтекания, усиленных терминами, пилют уже над склоном) сможет набрать значительную высоту. Пусть, скажем, ему удается набрать над склоном 400—600 м. Что он будет делать дальше? Если пилот предполагает, что при данной метеорологической обстановке в окрестностях возможны' мощные термики, то он, пользуясь том, что высота у него значительна, уходит от склона по тому направлению, в котором надеется найти мощный поток. В зависимости от запаса высоты он может уйти от склона на несколько километров без риска сесть в долину. Если его поиски сказываются безуспешными, и над долиной его начинает снижать, он возвращается к. склону. Набрав здесь снова высоту (если потерял 'ее во время разведки), он снова уходит от склона по другому направлению. На образном.1 языке планеристов это называется «щупать» тзрмкки. На фиг. 136 схематически показан полет шести планеров, из которых три парят над склоном и три над долиной, причем из этих последних один нашел термик и уже гшбрал большую высоту, другой только чао, как говорят планеристы, «оторвался» от горы, т. е. вышел из зоны потока обтекания и пока без потери высоты идет по тому направлению, в котором полетел его удачливый товарищ, а третий, полетевший по другому направлению, не нашел термика, потерял над долиной высоту и теперь, чтобы не сесть в долину, вынужден вернуться обратно к склону — в зону потоков обтекания. Если допустить, что .высота горы, изображенной на схеме, около 150 м над долиной, то наиболее удачливый из наших пилотов находится уже тта высоте около 1 000 м. Имея такую высоту, наш пилот в поисках еще более- мощных термм-ков может уже смелее уходить от горы на значительное расстояние; в случае неудачи он с этой высоты может опять вернуться к склону, ибо о 1 000 м на хорошем планере можно спланировать на 20—25 км, а по ветру — еще больше (против ветра, конечно, меньше^ Разумеется, если пилот слишком увлечется и во время своей рекогдаециршки уйдет слишком Ш ч _----,-- *д , V-,r—V-x-^-rf //J> **^ v ./' _ _ _ _ / i4ll,!i a "r/ .i. Фиг. 139. Парение около кучевого облака и в облаке. облака, должен все время кружить (поднимаясь вверх спиралью), а это, конечно, нежшко при полете только по приборам. Не нужно думать, что каждое кучевое облако можно использовать для парения на планер?,. Это удается далеко не всегда по той причине, ч|то наличие восходящих потоков около облака (вовсе не обязательно и тем более таких, скорость которых была бы больше скорости снижения планера. Большое значение для парения около облаков имеют: горный рельеф местности (причем важно, чтобы горы и долины между ними имели поменьше растительности), сильный нагрев солнцем земной поверхности, время дня (именно — вторая половина дня), высота, кучевых облаков, скорость и направление ветра, температура возила и ряд других факторов. 169 Из сказанного выше понятно, что отдельные кучевые облака пилот-паритель может использовать для высотного полета. Но использовать отдельное облако для полета на дальность значительно труднее. Правда, набрав при благоприятных условиях, скажем, тысячи две метров, пилот может с этой высоты спланировать в желаемом направлении на несколько десятков километров. Но это наименее интересный вид полета на дальность. . Вторым (видом полета на дальность является полет в потоках обтекания вдоль длинной гряды холмов или лор, имеющих подходящие склоны в одну сторону. Но, как указывалось в предыдущей главе, такой полет удается редко, так как трудно найти непрерывную цепь холмов (гор), имеющих голые склоны в одном направлении. Так как при полете в потоках обтекания пилот не может набрать большой высоты, то над долинами или над холмами, у которых нет подходящего склона в сторону дующего в данное время гетра, он теряет высоту и если не сможет «дотянуть» до следующего подходящего склона вынужден будет снизиться. Тем не менее иногда и в потоках обтекания удается совершать полеты на расстояние в несколько десятков километров. Третьим видом полета на дальность является полет над цепью гор, но при комбинированном пользовании потоками обтекания, термиками и отдельными кучевыми облаками. Схема такого полета дана на фиг. 140. Мы видим, что пилот, набрав после старта над горой некоторую высоту (несколько сот метров), летит вдоль цепи холмов, временами теряя высоту и снова набирая; затем, воспользовавшись значительной высотой, набранной над одним из высоких холмов в потоках обтекания, усиленных термиками, он удачно подтягивается к кучевому облаку и набирает здесь большую высоту. Имея в запасе много высоты, он, постепенно теряя ее, легко перелетает через несколько долин и низких холмов, которые он не смог бы перелететь, если бы не набрал высоты при помощи облака. Затем, потеряв всю высоту во время полета без восхо- 170 _-..*у-% CV~s/ &Лл • (^\l V-VV: 4! /.-• ./•":- -.-• Гл - X\ ,>••: ^ ,f • .• л к л» v-: JT. ' "-1 ^.Wi ,M -i у,-; V Л *M? vw - J' : w* t tr / I • / -•< ' ".У.Ч / / .-, / /' &*Ю< й/^ //У '-/У' P. •N i " .1 " UA.'i i л «.A^J i i / r ">:•?. '\ ±\J / / v ,•'-•• ' / IV / / f / / ' /"« ( t ^Lv I ^ / / I i Хлл.л / ',' ' '. ! i ! ! \ \ ,* • \ \ * ' I/ X • •/ V ч^'./-д-0 a ы g дящих потоков, он подлетает к холму, где имеются достаточно мощные потоки обтекэлия, здесь снова набирает некоторую высоту, опять подтягивается к облаку, набирает высоту и благодаря этому снова пересекает долину, над которой нет восходящих потоков. Четвертым видом полета на дальность является полет с облачным фронтом. Дело в том, что при некоторых условиях отдельные кучевые облака соединяются в длинные гряды, тянущиеся иногда на сотни километров. Это особенно часто можно наблюдать в горных местностях, над морским побережьем, над руслами рек и т. д. Вследствие возникающих здесь местных ветров (вспомните морские бризы!), дующих иногда в направлениях, противоположных дальним ветрам, а также сильных вертикальных воздушных течений (т. е. термиков), кучевые облака нередко подолгу застаи- -з О) о с- я О 1П ваются, почти не продвигаясь вперед и только постоянно меняя свои размеры и форму иод действием вихревых движений воздуха. Наибольшего развития эти облачные массы, как и отдельные кучевые облака, достигают, разумеется, во второй половине дни. При наличии восходящих потоков около такой сб-лачной гряды пилот-паритель летит вдоль нее, как вдоль фронта; поэтому такие скопления кучевых облаков, тянущихся с небольшими перерывами на сотни километров, планеристы и называют ! облачным фронтом. Парящий полет с облачным фронтом напоминает полет над гсрЪй с той, конечно, разницей, что вдоль горного склона планер летит в потоках обтекания, а вдоль облачного фронта — в термических потоках. Такой полет является одним из интереснейших видов 'полета на дальность. Разумеется, что полет с облачным фронтом может дать наибольший эффект в том случае, когда облака тянутся на|д горной цепью, ибо тогда пилот может пользоваться г, случае надобности и потока:ми обтекания. Пятым видом] лшета на дальность является полет •с г р о з о в ы м ф р ю> н т о м. О нем мы расскажем отдельно. ПОЛЕТ С ГРОЗОВЫМ ФРОНТОМ Обычно картина грозы бывает следующая. Очень темное плотное облако, имеющее грозный вид, быстро приближается, ветер быстро усиливается, и, сопровождаемый молнией и громом, выпадает дождь (или крупа, град), Ьбычно 'в виде сильного, но непродолжительного ливня (фиг. 111). Такое же явление, но без электрических разрядов, называется шквалом. Как же возникают грозы и шквалы? Бели в течение нескольких дней земная поверхность нагревается солнечными лучами, то температура воздуха у земли 'сильно повышается и 'Становится значительно более высокой, чем у вышележащих слоев -воздуха. Следствием этого часто является 172 интенсивное развитие кучевых облаков — как по площади, так и -то высоте. Постепенно кучевые облака переходят в кучево-грозовые, напоминающие огромные горы с белоснежными вершинами и овян-цово-темными основаниями, причем в вышину (т. е. от основания до вершины) такие облака, достигают иногда нескольких тысяч метров, что является «слод-отшием мощных восходящих потоков внутри облака. Фиг. 141. Схема грозового облака, перед фронтом которого парит планер. Отдельные облака соединяются между собой и, превращаясь в оплошную темную тучу, дают явление грозы или шквала. Такая туча надвигается обычно широким фронтом, имеющим в длину несколько десятков километров и заволакивающим поэтому вест» горизонт. Но по линии движения ширина тучи обычаю всего насколько километров, вследствие чего гроза обычно проходит очень быстро, тем более что скорость движения тучи в среднем не меньше 30—40 км/час. Выше было "Сказано, что в грозовом облаке вое-ходящие потоки воэдужа еще более сильны, чем IB кучевом облаке. Поэтому подсасывание снизу нагретых воздушных маос здесь особенно интенсивно. А так как (грозовая туча обычно идет сравнительно низко над землей, то область подсасывания распространяется до самой земли. Таким образом развившийся в самом облаке мощный восходящий поток с силой втягивает в себя воздушные максы от земной поверхности в (передней части облака. Иными 173 словами, перед фронтом «грозы происходит непрерывный энергичный подъем '.воздушных масс, скорость которого достигает иногда 7—8 м/сек. Ясно, следовательно, что если при приближении грозового фронта планер, забуксированный на высоту самолетом, окажется перед фронтом тучи, т. е. впереди нее и на одной высоте с ней, то он сможет легко парить, летая перед фронтом. Так, как туча, быстро двигается вперед, то и планер, летая перед пей, будет двигаться вперед с той скоростью, с какой идет туча. На фиг. 141 дан поперечный разрез грозового облака, перед фронтом которого парит планер, причем горизонтальной стрелкой (слева) показано направление движения облака, а стрелки вверх показывают восходящие токи в передней части облака и перед его фронтом; косыми тонкими линиями показан дож.дь. . Полет с грозовым фронтом теперь уже нередкое явление. Полет с грозовым фронтом требует большого искусства и опыта от пилота, планер же должен быть особенно прочным и надежным. ГЛАВА X ФИГУРНЫЕ ПОЛЕТЫ НА ПЛАНЕРЕ ВИРАЖ, СПИРАЛЬ, СКОЛЬЖЕНИЕ НА КРЫЛО И ПИКИРОВАНИЕ Итак, мы теперь знаем, каким образом на планере — безмоторном аппарате тяжелее воздуха — удается лететь помногу часов подряд, подниматься на огромную высоту и пролетать большие расстояния. Мы знаем также, ч|то пилот-паритель управляет своей машиной тем же (способом, что и летчик самолетом, с помощью тех же. органов управления и может летать не только по прямой, KOI и с развоцю-тами, легко сохраняя равновесие и устойчивость аппарата. Из сказанного ясно, что на планере, как 174 и на -самолете, можно проделывать в воздухе различные эволюции и фигуры, которые важны не только с точки зрения совершенствования искусства пилота, но с которыми ему приходится иметь дело и па .„^ практике в тех или иных условиях полета. Вираж — это поворот с креном по кривой небольшого радиуса (фиг. 142). Из предыдущего мы уже знаем, что крен дается в сторону поворота; крен необходим для того, чтобы получить | достаточной величины цеп- ' тростремительную силу. Что это за сила? Вели привязать к нитке камень и быстро вращать . ' , та r r ^ Фиг. 142. Вираж плане! а. его, то нитка натянется и 1 камень будет описывать круги (фиг. 143). Движение по кривой, в данном случае по окружности, возможно только при нали » Фиг. 143. Движение камня по окружности возможно только при наличии силы, отклоняющей камень от прямолинейного пути. чии силы, отклоняющей тело (камень) от прямолинейного движения. Какая же сила заставляет камень двигаться по окружцости? Очевидно, сила нашей руки, которая переда- 175 ваясь через нитку, к камню, удерживает его от удаления от центра вращения. Если нитку вдруг пережечь (или если она разорвется сама), то передача силы от руки к камню прекратится и мы увидим, что камень, начиная с этого момента, полетит прямолинейно по направлению касательной к окружности в той точке, в которой произошел отрыв от Ч1итки. Сила, с которой наша рука действует на камень и заставляет его вращаться вокруг определенного центра, называется центростремительной силой. Без наличия центростремительной силы вращение по окружности и вообще движение по кривой невозможно. Всякий раз, когда мы видим, что тело движется не по прямой линии, а по кривой, мы можем быть увере- Фиг. 144. Движение вагона на закруглении. На закруглении рельсы оказывают боковое давление F на реборды колеса. Это давление и есть центростремительная сила, необходимая для движения по кривой. ны, что имеется определенная центр о-с т р е мительнал с и л а, с которой на рассматриваемое тело действует какое-то другое тело. Рассмотрим, например, движение железнодорожного вагона на закруглении. Что заставляет вагон отклоняться от прямолинейного движения? Очевидно, какое-то другое тело, которое действует на вагон с определенной центростремительной сило^й. Но что это за тело? Вообразим, что у колес вагон г, движущихся по внешнему рельсу, внезапно оторвались реборды (закраины обода, которые удерживают колесо от схода с рельса). Тогда вагон немедленно сойдет с рельсов и по инерции начнет двигаться ш прямолинейно, совершенно так же, как камень, оторвавшийся от веревки. Значит, для движения вагона по закруглению реборды колес имеют какое-то существенное значение. Посмотрим, в чем здесь дело. Вступая на закругление, вагон начинает давить ребордами внешних колес на рельс; рельсы «отвечают» этому давлению противодействием — начинают с такой же силой давить на реборды колеса (рис. 144) и тем самым не позволяют вагону- продолжать движение по прямой. Давление рельса на реборды колеса, или, как говорят, реакция рельса, и есть та центростремительная сила, которая заставляет двигаться вагон по закруглению. Давление же колеса на рельс называется центробежной \ силой. Эта сила является силой инерции. Она по величине равна центростремительной силе, но направлена в противоположную сторону. Однако такое боковое давление головка рельса на реборды колес и колеса ца рельс нежелательно так как, во-первых, ведет к взаимному истиранию рельса и колес, а во-вторых, гири большой скорости поворота или при крутом повороте грозит сходом вагона с рельсов (вагон по инерции стремится соскользнуть во внешнюю сторону кривой). Посмотрим, как можно избежать такого бокового давления и тем не менее получить необходимую центростремительную силу. Известно, что реакция рельса состоит не только из бокового давления на колесо, но и из так назы- R лаемого нормального давления -^, направленного Фиг. 145. Движение вагона на прямом участке пути. Давление рельсов на колеса вагона равно весу вагона, но направлено снизу вверх. 12 Как и шлему летает планер. 818 177 перпендикулярно к поверхности головки рельса, следовательно, вертикально вверх. Эта реакция обусловлена оюсс-м вагона и приложена к. обоим колесам. Равнодействующая этих двух реакций пройдет чарев центр тяжести вагона, к которому приложен также и вес вагона (фиг. 145). Посмотрим, что произойдет, если внешний рельс приподоять над внутренним, т. е. иными словами сделать на закруглении основание пути наклонным в сторону поворота. Тогда вагон на закруглении немного накренится и нормальная реакция рельсов Rg будет уже направлена не вертикально вверх, а под углом и даст вместе с весом G равнодействующую F, направленную внутрь по-ворота (фиг. 146). В результате появления при крене этой силы боковое давление внешнего колеса на рельс сделается меньше, а при определенном наклоне ж.-д. полотна и совсем исчезнет. Поворот вагона будет совершаться под действием равнодействующе и нормальной реакции и веса вагсна. Эта равнодействующая (фиг. 146) и будет Л Фиг. 146. Движение вагона на закруглении. При наклоне ж,- д. полотна реакция рельсов будет наклонной и даст вместе с силой веса равнодействующую F, направленную внутрь поворота, так называемую центростремительную силу. центростремительной силой. Величина наклона зависит от скорости движения и радиуса закругления. При отклонении от расчетной скорости боковое давление опять появится, но во всяком случае оно будет меньше, чем при отсутствии наклона пути. На железных дорогах этот наклон обычно рассчитывается для средней скорости движения на данном еакруглении. После всего сказанного нам будет понятно, почему ш необходим юрен при вираже. Внешним телом, которое создает при отклонении рулей центростремительную силу, действующую на планер, является воздух. Воздух здесь играет роль рельсов в примере с вагоном. Но эти рельсы чрезвычайно податливы и руля поворотов., который играет здесь роль реборд колес, недостаточно, чтобы предотвра- Фиг. 147. Вираж планера. При крене планера равнодействующая F наклонной подъемной силы Р и веса 6? является центростремительной силой. титъ «сход с рельсов» т. е. в данном 'Случае — скольжение во внешнюю сторону кривой (что происходит, напомним, вследствие инерции). Если же планер при вираже накренить (фиг. 147), то произойдет то же самое, что при крене вагона ла закруглении. Равнодействующая F подъемной силы (т. е. реакции воздуха) Р и веса планера G будет направлена внутрь кривой. Эта равнодействующая и будет центростремительной силой F. Как видно из чертежа, эта сила является горизонтальной составляющей подъемной силы Р. Если крен сделать очень крутым, не увеличивая * 179 при этом скорости и угла атаки, т. е. не увеличивай подъемной силы Р (фиг. 148), то она даст ©месте с силой тяжести равнодействующую F, направленную уже не горизонтально, а под углом вниз, внутрь кривой. Планер при повороте начнет скользить вниз на внут- верт. G=%eepm. Фиг. 148. Вираж планера. Чем круче крен, тем больше должна быть при правильном вираже подъемная сила, т. е. должна быть увеличена скорость полета или увеличен угол атаки. ренпее крыло, и при этом будет терять высоту. Последнее ясно тат?/ке из следующих 'рассуждений. Мы знаем, что при планировании по прямой общая сила сопротивления воздуха уравновешивает силу тяжести (см фиг. 59). Обе эти силы находятся в одной плоскости— плоскости симметрии планера. На вираже. как мы видим, эти силы (Р и G на фиг. 147) не уравновешивают одна другую, так как сила сопротивления воздуха Р наклонена и силу тяжести 18Э уравновешивает лишь вертикальная составляющая силы Р именно сила Рверт. При очень крутом крене (фиг. 148) Рлерт будет меньше силы тяжести G, и планер будет терять [высоту. Отсюда же следует, что при более крутом ви- Фиг. 149. Вираж планера. раже необходимо или увеличить 'скорость полета так, чтобы вертикальная составляющая подъемной силы Рверт увеличилась до!3! вечт, т. е. стала бы равна силе тяжести G, или же увеличить угол атаки планера так, чтобы получить такое же увеличение подъемной И5 силы (напоминаем, что угол атаки можно увеличивать лишь до известного предела, иначе планер может сорва-йьюя в штошр. Центростремительная сила, необходимая для выполнения виража, зависит от массы (веса) тела, от Фиг. 150. Крутой вираж планера. скорости вращения и от радиуса вращения; именно: чем больше масса тела, чем больше скорость движения по кривой и чем меньше радиус вращения, тем больше должна быть центростремительная сила. Из рассмотрения фиг. 148 ясно, что чем меньше будет радиус поворота, а следовательно, чем больше должна быть величина центростремительной силы, тем больший крен необходимо придать плаиеру, 182 При правильном вираже крен и скорость движения планера (а следовательно и величина подъемной силы Р — см. фиг. 148) должны быть таковы, чтобы центростремительная сила ?г была направлена горизонтально. При правильном вираже самолет с работающим мотором высоты не теряет, планер же, понятно, будет снижаться относительно воздуха, как он снижается и при тюлет^е по прямой (см. фиг. 60). ^С: ч\> \ . А // Фиг. 151. Спираль I —пологая, 11—кру:пая. Как управляет пилот планером на вираже (фиг. 149), не будем 'повторять, потому что сб этом уже было сказано, когда шла речь о полетз с разворотами. Напомним только, что вираж, особенно крутой (вираж (фиг. 150), требует от пилота очень точных-и строго координированных движений ручкой и ножным ры- чшчзм. Если пилот при снижении делает продолжительный вираж, т. е. летает по кругу, то планер делает фигуру, которая называется спиралью (фиг. 151). Если радиус опирали не очень мал, то спираль называется пологой (фиг. 151,/), если радиус очень мал, то спираль называется крутой (фиг. 1&ЬЮ- 183 Бели пилот накренит планер в полете по прямой и будет с пюмощью рулей удерживать планер в эггом положении, то подъемная сила (вернее, ее вертикальная составляющая) крыльев уменьшится и планер, замедлив движение вперед, будет скользить в сто- 1 I \ ч Фиг. 152. Пикирование. рогту крена. Такой вид полета называется скольжением на к р ы л о. При скольжении на крыло планер значительно быстрее снижается, чш при обычном планировании, причем, как сказано, он в это игремя будет мало продвигаться вперед. Поэтому скольжением на крыло пилот пользуется тогда, когда нужно над каким-нибудь пунктом быстро потерять высоту, В этом иногда встречается надобность, например, при расчете на посадку. Если пилот сильно увеличит угол планирования пли даже будет планировать под углом 90°, то та- 1Я4 кой вид полета называется пикированием (фиг. 152). При пикировании подъемная сила крыльев незначительна, и скорость планера под действием силы тяжести юильно возрастает, отчего планер очень быстро снижается. Скольжение на крыло и пикирование по существу не являются фигурами, но часто составляют (особенно пикирование) часть той или иной фигуры. МЕРТВАЯ ПЕТЛЯ И ПЕРЕВОРОТ ЧЕРЕЗ КРЫЛО Если взять ведерко, полное соды, твривязать к нежу бечевку и быстро вращать его IB 'вертикальной плоскости, то вода из ведерка не выльется благодаря действию центробежной силы, которая, будучи всегда натравлена от центра (вращения к окружности, прижимает воду к донышку 'ведерка. Благодаря центробежной силе на планере, как и на самолете, можно' описать в вертикальной плоскости петлю, которая вошла в практику летания под названием мертвой п е т л и. Чтобы сделать петлю, надо дать машине разгон. На самолете разгон достигается тем, что пилот летит несколько секунд на полных оборота^ мотора с небольшим снижением. На планере нет мотора и пилот может сделать разгон, т. е. увеличить скорость планирования только благодаря увеличению угла планирования. Скорость, которая необходима для того, чтобы петля удалась, должна быть примерно в два раза больше нормальной. Та,ким образом, если скорость планирования планера при нормальном угле планирования, скажем СО км/час, то на петлю надо разогнать планер до скорости 100—120 км/час. Как выполняется мертвая петля на планере? Имея достаточный запас высоты (неско^тъко сот -метров), 11илот сильно увеличивает угол планирования и несколько секунд (две — три) пикирует, следя за указателем скорости (фиг. 153); когда скогюсть увеличится рр^и в два раза в сравнении с нормальной. 18* он энергично, но плавно берет ручку на 'себя; под действиям отклоненного вверх руля высоты планер взмывает «сверкой» вверх и описывает петлю. Когда планер перейдет верхнюю точку петли, пилот начинает постепенно «отдавать» ручку, планер V, >* ***-*<* • г f t 1' ч \ \ ч \ \ 1 \ ^ i \ \ I \\ J ч-\ V^x У »-------. ч! Фиг. 153. Схема мертвой петли. переходит в пикирование, из -которого пилот плавно переводит его в нормальное планирование. Почему же для петли нужен разгон, т. е. большая начальная скорость? Она нужна для того, чтобы планер в верхней части петли обладал бы еще достаточной скоростью, в противном случае он свалится на хвост или на 'крыло, •не дойдя до вершины петли. Какие силы действуют на планер в верхней части петли? На фиг. 153-а мы видим, что в верхней части петли на планер действуют сила тяжести G и подъем-пая сила Р, направленные обе книзу. Центробежная сила F направлена, каяк мы знаем, от центра к окружности и всегда 'будет равна сумме двух сил G и Р. Если есть достаточный 'запас высоты, позволяющий получить достаточный разгон планера, то пилот может сделать несколько петель подряд. На планере, кал; и на самолете, пилот всегда привязывается к сиденью поясным ремнем. Для петли, да и вообще для фигурного полета он привязывается 18Q еще и плечевыми ремнями. Правда, при травильной петле пилот не выпадет из чшанера, даже если вовсе не будет .привязан, потому что он будет прижиматься к сидению вследствие появления центробежной силы (вшомюше воду в (ведерке!). \ \ \ / р G X \ \ \ \ \ \ \ \ V\v / / \ \ \ \ х. Фиг. 153-а. Схема сил, действующих на планер в верхней точке петли. При неправильной петле, когда разгон планера окажется недостаточным, планер в верхней части петли начинает парашютировать, оставаясь вверх колесами, угол атаки становится сильно отрицательным и подъемная сила 'вместо того, чтобы действовать так, как указано на фиг. 153-а, станет действовать в обратном направлении (т. е. снизу вверх). Что почувствует при этом пилот? ^следствие шменекяя направления подъемной 181 силы, (приложенной к крыльям планера и действующей 'снизу вверх, тело пилота будет «стремиться выпаять из мадшшы, и пилот вниз головой повиснет на ремнях. Разумеется, это неприятное положение будет продолжаться только одно мгновение, так как пшют \ \ \ / / •*--.-.__ ь- Фиг. 154. Переворот через крыло. тоггчаю же переведет машину в пикирование, а затем в нормальное планирование 1. Переворотом через крыло называется такая фигугра, когда планер после небольшого -разгона переворачивается черев крыло «на -спину», затем падает на нос, т. е. переходит в пикирование (фиг. 154), а затем в нормальное планирование. Мы видим, что после переворота планер летит в направлении, обратном тому, в котором летел до переворота, тогда как после петли он выходит в том же направлении. ПОТЕРЯ СКОРОСТИ И ШТОПОР Потеря скорости тю существу является не фигурой, а очвнь важным явлением, тесно, «вязан - 1 Явление мертвой петли рассмотрено здесь так, как оно Представляется пилоту, находящемуся в планере, ?«8 иым с некоторыми фигурами, в частности со штопором:, и имеющим большое значение вообще в практике полета на планере (как и на самолете). Так три раэборе мертвой петли мы видели, что если петля начата с недостаточной скоростью, то в верхней точке петли планер «зависает», иными словами, теряет скорость и падает на нос, переходя в пикирование, ....... --?• •~4---------- Фиг. 155. Схема сил, действующих на планер при планировании (I), при выравнивании (II) и при потере скорости (III). О шотере скорости несколько раз упоминалось в предыдущих главах. При посадке, например, мы видели, что пилот, выравнивая планер над землей, тем самым гасит скорость, чтобы облегчить приземление. Но как будет вести себя планер, если пилот проделает тот же маневр не над самой землей, а на некоторой высоте? Предположим, что пилот планирует с нормальным углом (фиг. 155,7). Из гл. II мы знаем, что при планировании сила давления воздуха на крылья R уравновешивает силу тяжести G. При разложении этих сил мы получаем четыре силы — РиО, Охи02, которые взаимно и уравновешивают друг друга, 'благодаря чему, как мы знаем, и возможен полет планера по наклонной. Бели же пилот возьмет слегка ручку на 'себя и переведет планер в горизонтальный тюлет (фиг. 155,//), то, как мы знаем из гл. VI, равновесия сил уже не будет, причем сила лобового сопротивления Q, ничем не уравновешенная, начнет тотчас же тормозить движение планера, и скорость его начнет гаснуть. Ясно, что вследствие этого сила давления (воздуха на юры- 189 лья будет тоже уменьшаться, а, следовательно, будет уменьшаться и подъемная сила Р. Когда она станет меньше силы тяжести G (фиг. 155, ///), то под действием последней планер, уже потерявший скорость, упадет на нос. Если скорость еще не совсем потеряна и рули еще действуют, то в последний момент пилот может помешать переходу планера на / / / / S / Фиг. 156. Полная потеря скорости. нос и, дав ручку от себя, переводит планер на планирование; в этом случае планер только «клюнет» носом и будет продолжать нормальное планирование. Если же скорость потеряна настолько, что рули уже не действуют, то планер, как оказано, упадет на нос, и пилот/ вынужден будет перевести его в пикирование (фиг. 156). Такая потеря скорости называется полно и. Во время пикирования планер быстро наберет скорость, рули начнут действовать, и пилот легко переведет машину в нормальное планирование. Мы видим, что пилот можэт потерять скорость намеренно. Но ясно, что потеря скорости может произойти и нечаянно, т. е. вследствие ошибки пилота (например, если он сильно уменьшит угол планирования). В этом случае в момент полной потери скорости планер может перейти в так называемый штопор. Что такое штопор? 19') \ л Штопором называется падение планера при одновременном быстром вращении его (фиг. 157), причем наклон продольной оси ч 1 ' планера к горизонту равен 60— 65°, а угол атаки крыльев — 25—30°.. Центр тяжести планера перемещается при штопоре не вертикально вниз, а по очень крутой спирали, причем ось, вокруг которой при таком падении вращается планер, лежит несколько впереди него. Штопор может быть неумышленным и умышленным. Неумышленный штопор (вследствие ошибки пилота) может повести к катастрофе, если нет запаса высоты и пилот не будет иметь времени вывести машину из штопора. Умышленно штопор делается всегда на высоте (не ниже 200—300 м над землей). Штопор является теперь элементарной фигурой и каждый пилот-паритель неоднократно проделывает его еще при обучении полетам. Почему же шанер штопорит? В основе штопора лежит аэродинамическое явление, называемое самовращение м, или авторотацией крыла. Авторотация крыла может быть! легко продемонстрирована в аэродинамической трубе. В такую трубу (в потоке)1 фиг_ 157 Што'п п а помещают крыло (фиг. 158;, укрепленное на стержне, проходящем через середину 191 крыла, причем стержень расположен ;вдоль трубы и может вращаться на подшипниках (на схеме это для простоты не показано). Если установить крыло под небольшим углом атаки и толчком вывести его из равновесия, то крыло, несколько раз повернувшись, остановится. Если же крыло установить под углом атаки больше критического (т. е. больше 14—17°), то достаточно1 небольшого толчка, чвдбы крыло пришло в быстрое вращение. Этк> явление и называется самовращением крыла или а в т о-«р о т а ц и е и. Теперь посмотрим, как делается умышленный штопор. В горизонтальном полете пилот «выбирает» ручцъу на себя и увеличивает тем угол атаки крыльев. Вследствие это'го скорость начнет гаснуть (см. фиг. 155). Когда «корость станет меньше посадочной и угш атаки больше к р и т и ч е с к о г о, подъемная сила крыльев станет меньше веса планера, и он начнет терять устойчивость (полная потеря скорости). В этот момент пилот довольно резко «дает ногу» — левую, если он хоч;ет делать левый штопор (т. е. чтобы планер при падении вращался влево) или правую, если он хочет делать правый штопор. Тогда планер и срывается IB штопор. Вращательный момент руля поворота является, следовательно, первоначальным толчком, а дальнейшее вращение планера происходит вследствие авторотации его крыльев (угол атаки крыльев выше критического— 25—30°). Чтобы вывести планер из штопора,, надо прекратить самовращение, т. е. прежде всего уменьшить угол атаки. Для этого пилот переводит планер в пикирование, для чего «дает ручку от себя», а ноги ставит «нейтрально» или даже с целью ускорить выход из штопора, «дает обратную ногу» (правую — при левом штопоре, левую — при правом). Когда планер перейдет в пикирование, пилот ставит ноги «нейтрально», а руч(ку начинает очень плавно «выбирать на себя» и переводит планер в горизонтальный полет. Штопор и другие фигуры пи л от-паритель должен 102 уметь делать для того, чтобы легко и быстро выходить из любого непредвиденного положения в воздухе, в которое он может попасть или вследствие допущенной им ошибки или по независящим от него причинам (например, сильные порывы ветра, отсутствие видимости — помет в облаке или тумане). При штопюре, как и при других фигурок, планер Фиг. 158. Самовращение, или авторотация крыла, помещенного в потоке. в некоторые моменты находится под действием значительно увеличенных сил давления воздуха и сил инерции в 'Сравнении с теми, которые имеют место в нормальном полете. Вследствие этого все части планера, особенно крылья и рули, испытывают перегрузки, которые при некоторых фигурах бывают иногда в три — четыре раза больше, чем при нормальном планировании. Поэтому для фигурных полетов строятся особо прочные планеры. ГЛАВА XI БУКСИРНЫЙ ПОЛЕТ НА ПЛАНЕРЕ ОСОБЕННОСТИ БУКСИРНОГО ПОЛЕТА И ПОДГОТОВКА К НЕМУ Планер до некоторой степени можно сравнить с парусной шкуной. При попутном ветре последняя плывет самостоятельно, без ветра же она может итти лишь на буксире за моторным катером или пароходом; тале. 193 13 Как и почему летает планер 818 и планер может лететь самостоятельно, если есть необходимые восходящие потоки; если же их нет, он может лететь на буксире за самолетом. Кроме того подобно тому, как пароход может вести на буксире одну шкуну (баржу) или несколько, т. е; целый караван, так я самолет может вести один планер или два, три и даже больше, т. е. целый воздушный караван. ^Г^<1 ^буЬсирнь/й ьрючек, за который зацепляется Нольцо троса -SyHcupTKiti трос . ЛряЛ/сс для зацеп/Гения* ушЬа троса Фиг. 159. Схема полета планера на буксире у самолета. Когда планер летит (самостоятельно, он всегда планирует. Бели он; забирает высоту или летит на большое расстояние, то тшько благодаря энергии восходящих потоков воздуха. Если планер летит на буксире за самолетом, то он может лететь как шри-зонтально, так и забирать высоту благодаря энергии, даваемой мотором самолета. Отсюда ясно, что планер, идя на буксире за самой етом, берет .чзасть мощности, развиваемой моторам самолета. Но, как показывает опыт, доля мощности, которая идет на тягу планера, очень невелика, эгго объясняется тем, что 'Современный планер с его отличными удобообтекаемыми формами имеет незначительное лобовое сопротивление. Благодаря этому самолет может тянуть за собой планер ю грузом в несколько раз большим того, который мог бы поднять сам самолет, если бы летел без планера. Конечно, отнимая часть мощности, у самолета, плане|р тем самым уменьшает его скорость, но, как показывает опыт, это уменьшение скорости незначительно. Для буксировки пока применяются сравнительно 194 тихоходные самолеты со скоростью 120—150 км!чаб, причем никаких особых устройств кроме небольших приспособлений самолет не требует. Конструкция же планера должна быть специально рассчитана на буксирный полет и должна прежде всего отличаться прочностью. Кроме того планер должен быть хорошо управляемым и чутким на рули. Самолет есегда Место Крепления " пряжЬьГ^^ Место наблюдателя Фиг. 160. Схема крепления на самолете уздечки, за которую зацепляется буксирный трос. применяется двухместный, так как пассажир.(наблюдатель) должен следить за планером, подавать в нужный момент 'Сигналы, производить отцепку троса и т. д. Планер же может быть одноместным, двухместным или даже многоместным. Может он 'быть также и грузовым. Общая схема буксирного полета дана на фиг. 159. Буксирный стальной трос имеет в длину 100—120 л, а толщина его зависит от грузоподъемности буксируемого планера; при буксировке одноместнюго планера трос берется толщиной около Змм. Для того чтобы трос был лучпге вэден в воздухе, к нему привязывают по всей длине несколько цветных матерчатых лент,--• Где и как прикрепляется буксирный трос у само- згета и планера? х Если вы видели буксирный пароход (или катер), 0 де то, вероятно, знаете, что буксирный канат зацепляется не на корме парохода, а примерно в середине его, лютому что в противном случае пароход не «мог бы поворачиваться; чтобы канат не задевал эа постройки на кормовой палубе 'Сделаны дуги, поверх которых и ходит канат при изменении пароходом курса. Верхние растяМи Нижние жтяЖЬи Фиг. 161. Схема установки предохранительных растяжек на хвостовом оперении самолета для буксирного полета. И при буксировке планера трос нельзя зацепить за хвост самолета, ибо в противном случае летчик не смог бы управлять самолетом. Лучше всего прикрепить трос в центре тяжести, вокруг которого, как мы знаем, вращается самолет. На практике трос прикрепляется если и не в центре тяжести, то во всяком случае вблизи него. На нашей схеме трос как будто прикреплен к фюзеляжу, на самом же деле, как мы сейчас увидим, это не так. На фит. 160 показаны сиюсоб и место прикрепления так называемой уздечки, за которую и зацепляется уже буксирный трос. Уздечка сделана из сдшгьного троса, причем каждый конец ее оканчивается петлей; этими петашии уздечку прикрепляют 190 •i < к верхним концам задних етое-к шасси. Таким образом уздечка охватывает фюзеляж с обоих боков и вы-ходит на фюзеляж сзади сиденья наблюдателя, заканчиваясь (кольцом. К последнему прикрепляется специальный замок, запирающий ушко на [конце буксирного троса. В качестве такого замка у нас иногда применяют пряжку от пилотюшго ремня. Та- ТросиН, дернув за Который, пилот отпирает НрючеН Стартодый НрнзчеН ч*-—. „---------—-—•^^''''^^ КрючеН, за Который ^—•—•-------•—"~~ зацепляется кольцо Пннсирного троса Фиг. 162. Буксирный крючок на носу планера. тсая пряжка имеет изогнутый рычажок; если повернуть этот рычажок, замок пряжки отпирается, ушко освобождается, и трос отцепляется. Говоря о буксирном пароходе, мы упомянули о предохранительных дугах на его кормовой палубе. На еаднем конце фюзеляжа самолета находится хво-йоюовюе оперение, состоящее из стабилизатора, руля высоты, киля и руля поворотов. Ясно, что буксирный трос не должен задевать за эти органы управления. Для этого делаются тж называемые предохранительные растяжки из стальной проволоки (фиг. 161 и 166), на которые ложится и по которым ходит буксирный трос. Конец буксирного троса, который ищет к- планеру, оканчишаетоя кольцом. Этим кольцом трос зацепляется за специальный буксирный крючок, находящийся на носу планера, ниже стартового крючка (фиг, 162). В п|ют:-шщрложнретъ последнему бужсир- IV ный крючок устроен так, что кольцо буксирного троса само не может с него опадать. Когда нужно произвести отцепление, пилот тянет за тросик-, идущий к нему от крючка, и последний раскрывается, освобождая этим кольцо буксирного троса. Принцип устройства буксирного крючка тот же, что и самопуска для запуска планеров», который был рассмотрен в гл. :VI. v ВЗЛЕТ ПЛАНЕРА НА БУКСИРЕ У САМОЛЕТА Взлет плшшра на буксире производится с ровного аэродрома, площадь которого должна быть не менее 400 X 400 м. Взлет делается обязательно стрО'Го против ветра. Перед взлетом самолет и планер 'ставятся один за другим в направлении взлета на (расстоянии, немного меньшем длины буксирного троса, потому что планер ставится не в «затылок» самолету, а метрш на 10—15 в сторону от линии, составляющей продолжение продольной оси самолета (фит. 168), обычно вправо от нее. Планер ставится в сторону от самолета для того, чтобы он не попадал в сгпрую от винта. Но, как видно из схемы, продольные оси самолета и планера параллельны. Установка самолета и планера делается в таком порядке: сначала ставится на нужном месте аэродрома планер, затем от него растягивается по земле буксирный трос, к другому концу которого подруливает самолет и встает на свое место. Затем производится зацепление буксирного троса; конец, крепящийся к планеру, имеет, как сказано, кольцо; это кольцо зацепляется за буксирный крючок,, и он запирается; конец, крепящийся к самолету, имеет, как сказано, ушко; это ушко вставляется в пряжку на конце уздечки, и замок пряжки; запирается (поворотом рычажка). Таким образом зацепление сделано, и буксирный трос не задевает рулей самолета, так как лежит на верхней предохранительной растяжке, именно на правой. Когда все готово, и стартер, взмахнув белым флаж- Ю-15м ком, дал разрешение на взлет, легчит самолета поднимает руку, спрашивал этим, готов ли пилот планера. Если пилот планера готов, он тоже поднимает руку. Тогда летчик самолета немного прибавляет обороты мотора и выбирает слабину троса, т. е. заставляет самолет немного продвинуться вперед и тем натягивает трос, который был растянут по земле. Вслед за тем летчик самолета плавно дает! полный газ, и взлет начинается. Планер, как и при запуске амортизатором, поддерживают за концы крыльев два человека (или один — за одно крыло); когда планер начинает двигаться эти люди бегут десяток — два шагов рядом с планером, продолжая поддерживать крылья до тех пор, пока скорость планера не станет такой, что поперечное равновесие пилот сможет уже сам сохранять с помощью элеронов. Как управляет пилот планером на взлете? В начале взлета пилот держит ручку в нейтральном положении, т. е. руль высоты не отклонен ни вверх, ни вниз. Так как планер взлетает не в «затылок» самолету, а правее него, то естественно, что он будет стремиться слегка завернуть влево; поэтому пилот чуть-чуть придерживает его правой ногой, т. е. чуть-чуть отклоняет руль поворотов вправо. Поперечное равновесие, как сказано, пилот сохраняет элеронами, т. е. путем маленьких отклонений ручки влево и вправо, смотря по тому, в кш-ую сторону кренитоя планер. Фиг. 163. Схема взаимного расположения самолета-буксировщика и планера перед взлетом. Мы знаем, что планер летает на значительно меньших скоростях, чем самолет, поэтому подъемная сила крыльев планера станет равной его весу значительно раньше, чем подъемная сила крыльев самолета уравновесит его вес. Иными словами, планер оторвется от земли первым. Как только он оторвется, пилот его -:—^---^^Тг~1вгй«^>>^^ *Т~'1л'«--«3 ^у^=~г?-->> ~f?fj>^~ ——ь^^::~^-^ 7Г* L^4_^-iTT" ' — Щ^^ё^^^^^^^^Щ^ \ - •• * ~~~"*" Фиг. 164. Перспективная схема буксирного полета планера. чуть-чуть берет ручку на себя л забирает 20—30 л высрты — так называемое превышение над самолетом. ' Как только пилот планера заберет нужное превышение (зачем оно нужно, скажем дальше), Ьн переводит планер в пологое планирование, чтобы ослабить трос и тем облегчить самолету отрыв от земли. Когда последний оторвется и начнет пологий подъем, пилот планера снова чуть-чуть борет -ручку на се;бя и устанавливает такой же угол подъема, с каким поднимается самолет, но оставаясь все время выше самолета (фиг. 164) и попрежнему правее него. Буксировка одним самолетом двух планеров производится помощью двух тросов, причем для взлета один планер ставится правее самолета, а другой — левее; для буксировки трех планеров требуется три троса, причем для взлета один планер ставится по одну сторону самолета, второй по другую, а третий ?*> между нимя; трос для этого планера борется несколько длиннее (фиг. 165). В остальном взлет двух и трех планеров на буксире у самолзета в общем таков же, как и одного планера. ПОЛЕТ НА БУКСИРЕ После взлета пилот планера вюе время сохраняет взятое превышение иад самолетом (40—30 м). Это превышение необходимо потому, что при полете на одной высоте струя от винта самолета будет мешать управлению планером. Кроме того превышение облегчает маневрирование планера, что особенно важно при неспокойном воздухе. Большое превышение планера над самолетом невыгодно, так как тогда заметно возрастает лобовое сопротивле- Фиг. 165. Схема взаимного расположения самолета-буксировщика и трех планеров перед взлетом. ние троса. Одновременно с превыше • нием пилот держит курс все время несколько в стороне от самолета, сохраняя таким образом то положение, которое он занимал по отношению к самолету. Во время полету (фиг. 164 и 166) буксирный трос к? туго натянут, а немного провисает. Это нужно для того, чтобы планер не испытывал резких рывков. Если трос сильно натянется, пилот слшка дает ручку от себя, окоросггь планера увеличивается, и натяжение троса уменьшается. Если, наоборот, ярое олиш- 201 \.y»>i9»B№»ftJ*9*8e?-vi Фиг. 166. Полет планера на буксире у самолета. Хорошо видны предохранительные растяжки (ромб) у хвостового г - -^ ., оперения самодета. ком провиснет, пилот планера чуть-чуть увеличивает превышение, т. е. берет слегка ручку на себя, скорость планера уменьшается, и трос натягивается. Во время полета летчик самолета старается вести машину плавно, не наменять резко ее скорость и направление. Главная же задала пилота план-эра во время полета на буксир© — сохранить <все врем'я правильное поло- Ш&ЁШЯййЗ«& Фиг. 167. Полет трех планеров на буксире у одного самолета. женив относительно самолета и следить за натяжением троса. Кроме того он следит за сигналами с самолета, подавать которые лежит на обязанности наблюдателя. Иногда между самолетом и планером устанавливается телефонная связь (телефонный шнур протягиваемая вдоль троса), и тогда сигналы не нужны. Телефонная связь может быть односторонней и двухсторонней; в первом случае говорить может только наблюдатель с самшита, во втором — и пилот планера,. Двухсторонняя связь, конечно, удобнее. Телефонная -связь или сигналы нужны для согласования действий пилотов самолета и планера в по-лете и особенно в момент отцепления. Для отцепления пилот планера дергает за маленькое кольцо, к которому привязал тросик, идущий к 203 буксирному крючку, и тем раскрывает последний, вследствие чего кольцо буксирного троса, с него спадает, и буксирный трос швисает за самолетом. После отцепки самолет и планер, расходясь друг от друга, идут на посадку. Когда самолет снизится над местом1 посадки, летчик делает вираж, и наблюдатель, отцепив трос, сбрасывает его на землю, заметив место, чтобы потом легче было найти трос. В экстренных случаях пилот планера может отцепиться, не дожидаясь сигнала. То же самое может сделать и 'наблюдатель самолета, если не успеет почему-либо предупредить пилота планера. Если это 'Случится, пилот планера, как только увидит, что самолет произвел отцепление, тотчас же сбрасывает трос. Полет двух и особенно трех планеров на буксире за одним самолетом (фиг. 167), разумеется, сложнее и требует от пилотов планеров 'много искусства и опыта. V