При одинаковой плотности воздуха подъемная
1 Если крыло двояковыпуклое, линия проводится внутри крыла от задней кромки к передней. —Ред.
и
сила, как сказано выше, меняется со скоростью движения крыльев. На рис. 9 показано, что если крыло А движется со скоростью v км/час и дает подъемную силу 25 кг на каждый квадратный метр своей поверхности, то то же самое крыло при удвоенной скорости (2v) имеет при том же угле атаки и той же плотности воздуха подъемную силу в 100 кг на 1 кв. м. Подъемная сила, как и лобовое сопротивление, увеличивается прямо пропорционально увеличению плотности воздуха (рис. 10). Это значит, что если крыло продолжает двигаться с той же скоростью и при том же угле атаки, тогда как плотность воздуха уменьшилась, скажем, вдвое, то подъемная сила, как и сила сопротивления, уменьшается наполовину. С другой стороны, мы можем сохранить ту же подъемную силу при уменьшенной плотности воздуха, если увеличим скорость движения или произведем одновременно увеличение скорости и угла атаки.
На рис. 11, А показаны три профиля крыла, от очень тонкого скоростного до толстого, способного носить больший вес на 1 кв. м. Существенная разница состоит в величине лобового сопротивления. При одинаковых условиях тонкое крыло дает минимальное лобовое сопротивление, но в то же время имеет минимальную подъемную силу.
Большинство крыльев современных самолетов имеет на каждый килограмм силы лобового сопротивления до 18 кг подъемной силы. Это отношение опять-таки меняется в зависимости от профиля крыла и угла атаки.
Разделив полетный вес самолета на число квадратных метров площади его крыла (рис. 12), мы получим нагрузку на единицу поверхности крыла. Практика показывает, что нагрузка крыла должна быть не слишком малой, но и не слишком большой. Практически нагрузка на крыло принята от 4.0 до 100 кг на 1 кв. м. Нагрузка крыла оказывает определенное влияние на устойчивость самолета в воздухе, особенно когда полет происходит при плохой погоде, в неспокойном воздухе, кроме того, она влияет на посадочную скорость: чем больше нагрузка крыла, тем больше посадочная скорость.
Сила сопротивления, оказываемая воздухом на тело, движущееся в нем, зависит не только от скорости и плотности воздуха, но и от формы тела. На рис. 13—17 максимальное поперечное сечение тел одинаково. Представим себе, что все они двигаются справа налево с одинаковой скоростью в воздухе одинаковой плотности.
Плоская пластинка (рис. 13) вызывает наибольшее лобовое сопротивление. Почему? Потому что воздух, проходя острое ребро плоской поверхно — Рис. сти, образует завихрения <3 вокруг и позади нее, постоянно стремясь заполнить пространство за задней стороной пластинки, где давление значительно меньше атмосферного. При движении круглого тела tv? (рис. 14) уменьшение давления позади шара, ввиду его округленной формы, не так велико, как при движении плоской пластинки. Воздух обтекает контур шара более плав — рис. но, и поэтому лобовое сопротивление его не так велико. Если мы прибавим к шару конус, то получим форму, изображенную на рис. 15, причем сила сопротивления уменьшится. Если мы возьмем то же is. тело и будем двигать его круглым концом вперед (рис. 16), лобовое сопротивление еще уменьшится; но самые лучшие результаты мы получим с телом, Рис. имеющим обтекаемую фор — 17 му, показанную нарис. 17; в данном случае мы сможем довести лобовое сопротивление до минимума. В этом последнем примере частицы воздуха постепенно раздвигаются передним концом тела; они следуют близ по-
верхности тела и плавно обтекают его.
Сумма веса различных частей самолета: крыльев, мотора, фюзеляжа, хвоста, колес, баков с горючим и груза, представлена одной силой, называемой силой тяжести; точка ее прило- жения называется центром тяжести. На рис. 18 самолет находится в положении прямолинейного и горизонтального полета, и четыре силы—тяга, подъемная сила, лобовое сопротивление и сила тяжести — взаимно уравнове — шиваются. Подъемная сила равна силе тяжести, а лобовое сопротивление равно тяге винта. Все эти четыре силы измеряются в килограммах. Если мы увеличим угол всего самолета по отношению к земле, как показано на рис. 49, и ^ захотим сохранить равновесие наших четырех сил и ту же скорость, придется увеличить тягу, так как при этих условиях лобовое сопротивление увеличилось. Но если имеет место обратное явление, вследствие опускания носа Рш;, самолета (рис. 20) зна — 21′ чительно ниже линии горизонтального положения, то сила тяги создается не только винтом, но и силой тяжести. Сумма этих двух сил станет достаточной, чтобы заставить самолет двигаться вперед
с большей скоростью. Поэтому, если мы захотим сохранить ту же скорость поступательного движе — ния, как и в предыдущих случаях, надо силу тяги винта уменьшить, и тогда при определенном угле самолета по отношению к земле мы будем иметь силу тяги, равную лобовому сопротивлению, созданную, как и в предыдущих случаях, силой тяжести. При этом условии подъемная сила станет меньше, чем вес самолета, и результатом явится медленный спуск.
Если нос самолета поднять значительно выше горизонтальной плоскости, то для данного мотора, дающего определенную мощность, и с данным винтом максимум силы тяги может оказаться меньшим лобового сопротивления (рис. 21). В этом положении самолет не может остаться, так как его нос сразу получит тенденцию к понижению и будет стремиться стать в положение, при котором достигается равновесие между силой тяги и лобовым сопротивлением.
Самолет может вращаться вокруг своего центра давления в трех направлениях. Вращением вокруг продольной оси (рис. 22) управляют посредством элеронов, представляющих собой подвижные по —
верхностн на концах крыльев; элероны соединены с управлением в кабине. Это движение называется креном. Если мы накреним самолет, не поворачивая его в сторону, то указатель крена покажет, на какой угол самолет накренен. Но мы заинтересованы в том, чтобы крен был правильный, а правильный крен всегда сопровождается поворотом в сторону; в этом случае стальной шарик, плавающий в жидкости указателя крена, должен показывать на шкале прибора нуль.
На рис. 23 показано кабрирование и клевание самолета. Раз* личные углы, образованные между продольной осью и горизонтом, оказывают определенное влияние на скорость самолета. Этим движением управляют посредством руля высоты, который представляет собой горизонтальную подвижную плоскость на конце хвоста, соединенную с ручкой управления в кабине.
Рис. 24 показывает рысканье самолета слева направо или наоборот. Этим движением управляют посредством руля поворотов, который представляет собой вертикальную подвижную плоскость на конце киля. Киль — неподвижная вертикальная плоскость, служащая для придания самолету большей устойчивости пути. Руль соединен с рулевыми педалями в кабине.
До сих пор мы описывали положение самолета относительно земли, но самолет имеет также три направления возможных перемещений. Рис. 25 показывает вертикальное перемещение, т. е., попросту говоря, подъем или спуск самолета; это движение измеряется мерой вертикальной скорости, т. е. метрами в секунду.
Горизонтальное перемещение самолета есть поступательное движение вперед относительно воздуха. Оно измеряется скоростью в километрах в час. Боковое перемещение самолета имеет место, когда мы накреняем его, не делая поворота (рис. 27); в этом случае возникает скольжение в сторону, что заставляет шарик указателя крена отойти в сторону опущенного крыла.
Рисунок на стр. 20 показывает устройство двойного рулевого управления, которым мы будем пользоваться во время тренировочных полетов. Я сижу в передней кабине, а вы в задней. Каждое движение вашего управления заставит мое управление двигаться вслед за вашим, а кроме того, я могу разговаривать с вами и учить вас в полете.
Позднее мы используем закрытый самолет, где оба комплекта рулевого управления будут рядом.
2*