Искатель. 1964. Выпуск №5, стр. 13
«Чрезвычайное происшествие» с шаром показало, что турбулентность присуща не только течению жидкостей, но и воздушному потоку. А раз так, значит полету самолета, ракеты, вертолета и даже планера. На примере парителя и познакомился с «сюрпризами» турбулентности наш известный авиаконструктор и большой поклонник планерного спорта Олег Константинович Антонов.
Летом двадцать седьмого года Антонов вместе с группой товарищей закончил постройку легкого планера собственной конструкции. В соответствии с традициями тех лет планер был назван инициалами автора — «ОКА-II» — и вытащен на «Жареный бугор» под Саратовом для испытаний. Конструктор, летные доспехи которого в ту пору состояли из трусов и тапочек, занял место пилота, шестеро крепких ребят дружно взялись за веревки, заменяющие буксировочный трос, и со всей прытью молодых ног кинулись вниз по склону бугра.
По всем расчетам конструктора, планер должен был полететь. Конечно, он мог летать и плохо и хорошо — опыта пока было маловато. Но планер упорно не хотел покидать надежную землю. Все усилия молодых авиаторов кончались тем, что паритель отрывался от земли и тут же грузно плюхался обратно. Неудачей закончились и все последующие попытки загнать «бессовестную птицу» в небо. Ни сильный ветер, ни различные ухищрения пилота, ни самоотверженные усилия «стартовой команды» — ничто не могло заставить планер взлететь. Каникулы подходили к концу, пора было отправляться в институт, и Олег Константинович покинул Саратов, так и не испытав собственного планера. Но его товарищи не сдались. Весной следующего года они снова вытащили «ОКА-II» на тот же бугор, предварительно покрыв тонкую полотняную обшивку планера раствором крахмала. Подобную операцию пробовали проделать и в прошлом году, но бросили: по выражению самого конструктора, полотно провисало между деталями каркаса, «как на ребрах худой лошади».
Снова веревки в руки и опять, памятуя о прошлогодней неудаче, со всех ног вниз по склону. И тут свершилось невероятное: с первых же метров разбега планер легко взмыл в воздух и поплыл, слегка покачивая крыльями, в долину. Планер полетел, а конструктору оставалось только ломать голову над странной загадкой: почему не летал раньше и почему полетел теперь?
В аэродинамике есть такое понятие — «пограничный слой». Так называют тонкий слой воздуха, текущий в непосредственной близости от поверхности обтекаемого предмета — фюзеляжа, оперения и, конечно, крыла. И от того, как ведут себя частицы воздуха в этом слое, зависит очень многое. В частности, поведение частиц в пограничном слое крыла оказывает существенное влияние и на создаваемую им подъемную силу и на неизменно сопутствующую полету силу сопротивления.
Попав на крыло, частицы сначала ведут себя вполне благопристойно — неподалеку от носка профиля крыла поток сохраняет столь приятный авиаторам «полосатый» вид. Но по мере того как частицы удаляются от носка, их поведение начинает меняться. Трущийся о крыло слой воздуха постепенно теряет скорость, а вместе с ним теряют скорость и частицы. Наконец, наступает момент, когда они, словно снаряд на излете, перестают выдерживать прежнее направление полета и начинают двигаться хаотически — ламинарный поток превращается в турбулентный. В этом месте пограничный слой сразу становится толще, как говорят аэродинамики, «набухает». А сопротивление крыла резко увеличивается, словно за счет выросшего пограничного слоя крыло стало толще.
Но и на этом сюрпризы турбулентности не оканчиваются: потерявшие скорость частицы начинали вращаться в набухшем пограничном слое. Вспыхнувшие на крыле вихри постепенно раскручиваются все сильнее и, наконец, словно камень из пращи, отрываются от крыла и улетают прочь. Срыв потока… Когда в авиации кто-нибудь произносит это сочетание слов, ясно: крыло или его часть перестали «нести» — создавать необходимую подъемную силу. И здесь можно ждать любых неприятностей, начиная от резких провалов летящей машины вниз и кончая сваливаниями на крыло или в штопор.
На долю будущего генерального конструктора и его «ОКА-II» выпал наименее опасный из фокусов пограничного слоя — крыло отказалось создавать нужную подъемную силу. И всему виной была реденькая обшивка планера: она пропускала воздух, который заставлял набухать этот самый коварный пограничный слой. Когда же клейстер из крахмала закупорил отверстия между нитями, все пошло как по маслу. «Так, — писал впоследствии в увлекательной книжке своих воспоминаний Олег Константинович, — из-за неуважения к пограничному слою я лишился удовольствия первым испытать свой планер…»
Трудно сказать, предопределило ли это первое знакомство с пограничным слоем дальнейшую судьбу конструктора, но только потом ему еще много раз приходилось уделять этому слою особое внимание. И именно тогда, когда речь шла о взлете и, конечно, посадке. Но это было значительно позднее. А пока…
ВОТ ОН, ФЛАТТЕР!
Авиационный 1934 год ознаменовался большим количеством удивительных на первый взгляд сенсаций. Началось с того, что в многодневном перелете Англия — Австралия первое место неожиданно для всех занял английский самолет «Комета» фирмы «Де-Хевиленд», который по своим характеристикам, казалось бы, явно уступал лучшим военным самолетам-истребителям тех лет. Не остыли еще страсти после первой сенсации, как поклонникам авиации вновь пришлось удивляться… В соревнованиях на кубок Дейч-де-ля-Мер побеждает пилот Арну на самолете «Кондор-450», также, казалось бы, уступающем лучшим самолетам того времени. Но своеобразным триумфом был рекорд в классе гоночных гидросамолетов, установленный итальянским летчиком Аджелло: его «Макки-Кастольди» пролетел три километра с невиданной по тем временам скоростью — 709 километров в час. В чем дело?..
У английской «Кометы» мощность мотора действительно была почти в два раза меньше, чем у истребителей того же веса. Но зато у нее… Впрочем, для того чтобы оценить это свойство, необходимо сказать о том, как выглядели самолеты двадцатых годов. А выглядели они, по нашим сегодняшним представлениям, не очень изящно. Толстое крыло или даже два крыла крепились к фюзеляжу многочисленными подкосами, расчалками и растяжками. Гофрированная металлическая обшивка машин была усеяна миллионами заклепочных головок. Трубчатые фермы подпирали фюзеляж — снизу к ним крепились колеса, сверкающие в полете своими велосипедными спицами. А спереди торчали ребристые головки цилиндров мотора и козырек кабины пилота. И вся эта ощетинившаяся армия деталей старательно превращала набегающий воздушный поток в турбулентный.
Иное дело «Комета». Ее фюзеляж имел благородную каплевидную форму, и над ним едва заметной надстройкой возвышался обтекаемый закрытый фонарь пилотской кабины. Исчезли расчалки и подкосы — тонкое крыло плавно уходило в стороны от закрывших стык с фюзеляжем зализов. Двигатели, установленные под крылом, оделись в обтекаемые гондолы с маленькими отверстиями для доступа охлаждающего воздуха. И в эти же гондолы в полете убирались колеса шасси самолета. Весь облик машины, казалось, говорил только об одном — вот что такое совершенная аэродинамика!
Еще ощутимей могущество аэродинамики проявлялось при взгляде на гоночный гидроплан «Макки-Кастольди». Его узкий фюзеляж походил на вытянутое веретено корпуса ракеты. В машине все было подчинено одной цели — скорость, скорость, скорость!..
Конечно, всеми этими победами авиация была обязана не только успехам аэродинамики: двигателисты создали к этому времени новые, легкие и мощные моторы, способные работать без остановки длительное время, а конструкторы самолетов — они разработали совершенные и технологичные конструкции, позволяющие сочетать в одной машине сразу целый ряд необходимых качеств. И если аэродинамика сказала решающее слово в борьбе за скорость, то конструкторы самолетов и двигателей открыли авиации дальние маршруты.
«Рекорд дальности» — так была названа построенная в 1933 году новая советская машина, конструкцию которой разработал П. О. Сухой под руководством А. Н. Туполева. Под маркой «АНТ-25» она навечно вошла в историю, как образец незаурядной «летучести». Длинные крылья этого самолета были способны покрыть без посадки расстояние в десять тысяч с лишним километров — цифра достаточно внушительная даже для наших дней. Именно на этом самолете и совершили позднее свои знаменитые перелеты по маршруту СССР — Северный полюс — США экипажи Чкалова и Громова.