Я познаю мир. Авиация и воздухоплавание - Зигуненко Станислав Николаевич (читать полные книги онлайн бесплатно TXT) 📗
Из катапульты — хоть на луну
Как ускорить взлет самолета, сэкономить десятки, а то и сотни метров разбега по полосе? Над этим вопросом конструкторы стали задумываться еще в начале века, когда попытались устроить аэродром на палубе корабля. Да и на суше ускорители взлета тоже не помешали бы...
И инженеры обратили свои взоры к катапульте. Сама по себе катапульта — устройство весьма старинное: его использовали еще древние греки и римляне. Так они называли метательные машины, бросавшие на сотни метров тяжелые камни при осаде городов-крепостей.
Авиационные инженеры усовершенствовали эту машину, приспособили для своих нужд. И в настоящее время катапульт развелось изрядное количество. Только уж, конечно, сегодня никто не использует в них упругую силу тетивы, свитой из бычьих жил. По принципу использования энергии нынешние катапульты подразделяются на пороховые, гидравлические, пневматические, паровые, электромагнитные...
Наибольшее распространение имеют паровые катапульты. Каждая из них состоит из двух цилиндров с поршнями, жестко соединенными с челноком, выступающим над палубой. Длина цилиндра достигает 70—90 м. После открытия стартового клапана в цилиндры поступает пар высокого давления. Он срывает кольцо задержника и начинает резко двигаться по каналу, увлекая за собой летательный аппарат с помощью буксировочного троса, прикрепленного к челноку. В конце пути челнок останавливается тормозным устройством, буксировочный трос отделяется от самолета, и тот взлетает, поскольку к концу разгона его скорость может достигать 250 км/ч и более.
Кроме самолетов таким же образом можно разгонять и иные летательные аппараты, например крылатые ракеты, беспилотные разведчики и т. д.
Стометровка для магнита
По-своему решают проблему отечественные изобретатели. Сотрудники ЦАГИ имени Н.Е. Жуковского, НТК имени А.М. Микояна и Института высоких температур РАН предлагают перевести работу аэропорта на иные рельсы. В буквальном смысле слова. Вспомним: сегодня железнодорожники всерьез говорят об использовании на вверенном им транспорте электромагнитной подвески. В ее основу положена идея левитации — «подвешивания» подвижного объекта над полотном дороги, когда и объект и дорога суть магниты, одноименными полюсами повернутые навстречу друг другу, в модернизированном варианте эту идею намереваются внедрить на аэродроме. Для разгона и посадки летательных аппаратов предлагается тележка на электромагнитной подушке. «Впрягут» в нее линейный электродвигатель, он же, только уже в режиме генератора, будет тормозить приземлившийся лайнер.
Обкатывают идею на нескольких моделях. Одна — лабораторная — позволила уточнить расчетные режимы левитации при разгоне и торможении, а также отработать систему, позволяющую без промаха опускаться точно на транспортную тележку. (В этом случае собственное шасси летательному аппарату не нужно, что заметно уменьшает взлетный вес и соответственно расход топлива.) Другая модель работает на полигоне. На специальной дорожке-стометровке отрабатываются отдельные узлы прототипа новой аэродромной системы.
Катимся по желобу
Проект Дж. Стари из штата Коннектикут на редкость прост, но весьма оригинален. Для разгона и торможения самолетов изобретатель предлагает использовать помимо тяги двигателей еще и силу тяжести.
Согласно его замыслу авиалайнеры должны стартовать с крыши 20-этажного здания аэровокзала и разгоняться по наклонной полосе: будто санки с горки. Разумеется, в таком случае летательный аппарат наберет скорость быстрее, чем при горизонтальном старте, и оторвется от взлетной дорожки, пробежав меньшее расстояние. Посадка же производится в обратном направлении— «в горку».
Для более удобного взлета и посадки полоса должна быть внизу широкой, кверху — суживающейся. И ко всему прочему — слегка вогнутой, дабы самолет «поневоле» придерживался ее середины. Крутизна подъема этого своеобразного «желоба» такова, что скорость садящегося лайнера гасится не полностью — в противном случае он может скатиться назад, не добравшись до верха.
А чтобы остановить машину в конце ее пути — на крыше, Дж. Стари предлагает использовать тормозную систему наподобие применяемой на современных авианосцах. С той существенной разницей, что выделяемая в ней энергия не пропадает втуне, но преобразуется в электрическую. Запасенная в аккумуляторах,
она затем используется для заруливания авиалайнеров на стоянку с помощью электротягачей. Так что пилот может выключать двигатели самолета, как только тот коснется полосы.
Если учесть, что «Боинг-747» расходует на рулежку после посадки около 200 л топлива, то уже только за счет его экономии аэродром по проекту Стари сулит немалые выгоды. В целом же эксплуатация крупного аэропорта подобного типа позволит снизить расход горючего примерно на 1,2 млн т в год.
«Выбирайтесь своей колеей...»
Примет ли подобные новшества потребитель? Летчикам не привыкать к перегрузкам, служащие аэродрома получат надбавку за работу в условиях «пересеченной местности». А пассажиры? Захотят ли они летать на самолетах, приземляющихся «в горку»? И как отразится такая посадка на их самочувствии? Опыт эксплуатации аэродромов с полосой на пологом склоне показывает: «отклонения от генеральной линии» — горизонтали — не мешают нормальному функционированию воздушного порта.
Что касается электромагнитной дорожки, то опробовать ее имеет смысл прежде всего на плавучих аэродромах. На авианосцах и авианесущих крейсерах есть все условия для ее размещения и грамотного использования. К тому же пилотов морской авиации особо не удивишь техническими новинками — будь то навигационные системы, обеспечивающие точную посадку на палубу, или «обыкновенные» катапульты и аэрофинишеры.
Как бы там ни было, идти по накатанному пути — то бишь катиться по стандартному аэродрому на привычных колесах — не лучший вариант. Когда чаще всего случаются аварии и катастрофы? При взлете и посадке. Ахиллесова пята богатыря-авиалайнера — шасси. Отказ от него не только существенная экономия взлетного веса, но и повышение безопасности полета: не может выйти из строя то, чего нет. Правда, есть более радикальный выход — не летать вовсе. Но это уже чистой воды фантастика...
Какие нужны «ноги»?
Раз уж разговор зашел о шасси, давайте подумаем: а какие «ноги» вообще нужны самолету? Первые авиаторы отвечали на этот вопрос весьма просто: летом они ставили на самолеты велосипедные колеса, зимой — «переобували» их, ставили на лыжи. Если же самолет вдруг хотели использовать на море, вместо лыж прикрепляли поплавки.
Нынешние авиалайнеры просто так не «переобуешь». Тележки тяжелых самолетов насчитывают порою несколько десятков колес. И поставить такую громадину на лыжи никак нельзя — она попросту не стронется с места. Вот и приходится расчищать для них в зимнее время многокилометровые полосы.
