Atcerēsimies, ne tik tālo pagātni - XIX gadsimta beigas. Neveiklas automašīnas brauca pa galvaspilsētu ielām. Viņus apdzina zirgi un pat gājēji. Pirmie kontrolētie baloni pacēlās. Viņi gandrīz katrā lidojumā dega un sabruka. Zviedrijas inženiera Andre drosmīgais mēģinājums karstā gaisa balonā sasniegt ziemeļpolu maksāja viņa un viņa pavadoņu dzīvības. Slavenie Lilienthal lidojumi ar planieri beidzās ar drosmīgā planēta nāvi …
Tas viss atradās uz modernās aviācijas skatuves robežas. Drosmīgie izgudrotāji gāja bojā, paverot gaisā ceļu cilvēcei. Bet viņu pieredze palika, uzkrāta un XX gadsimta sākumā. cilvēks sasniedza lielisku uzvaru: pats sev izveidoja spārnus, aprīkotus ar motoru.
1903. gadā amerikāņi, brāļi Wright, izkāpa ar motorizētu transportlīdzekli un turējās apmēram minūti. Viņu lidojumi katru reizi pagarinājās. Jau 1905. gadā viņi 38 minūtes pacēlās gaisā, lidojot apmēram 40 km.
Pirmajos desmit gaisa kuģu pastāvēšanas gados dizaineri savus gaisa kuģus izveidoja ar pieskārienu, nezinot, kā viņi izturēsies gaisā. Pirmās lidmašīnas bija kā kastes pūķi, piemēram, lidoja kas. Imperiālistiskā kara laikā lidmašīnas tika plaši izmantotas. Vairākus gadus tika pētīti aerodinamikas pamatlikumi. Gaisa kuģu dizains ir nepārtraukti pilnveidots. Drīz lidmašīna ieguva modernu, slēgtu, pilnveidotu formu.
Jau 1935. gadā lidmašīnas sāka sasniegt ātrumu līdz 400 km stundā, uzkāpa līdz 10 tūkstošu km augstumam, lidoja taisnā līnijā, nenolaižoties līdz 8 tūkstošiem km, ar tām pacēla līdz 10 tonnām.
Varētu domāt, ka viss tika ņemts no aviācijas, ka bija pienācis laiks izstrādāt vairākus standarta gaisa kuģu dizainus dažādiem mērķiem, lai nākotnē tajos tiktu veiktas tikai nelielas izmaiņas.
Protams, ka nav. Mūsdienās cilvēce pabeidz tikai pirmo aviācijas attīstības posmu. Iespējams, ka pasaule jau atrodas uz robežas, lai izveidotu kvalitatīvi jaunas lidojošas mašīnas.
Mēģināsim iedomāties, kā izskatīsies nākotnes lidmašīnas. Maz ticams, ka tie atgādinās pat vismodernākos modernos modeļus.
Reklāmas video:
Tā saucamie "lidojošie spārni" jau parādās. Automašīnas tika atbrīvotas no astes, it kā no nevajadzīga balasta. Tiesa, aste piešķir lidmašīnai stabilitāti, bet tā palielina lidmašīnas izmēru, rada papildu vilkmi un samazina manevrēšanas spējas un mobilitāti. Neierobežoti lidaparāti atradās dažus gadus. Viņiem visiem joprojām ir ievērojams trūkums: tie nav ļoti stabili lidojumā.
Mūsdienīgas ātrgaitas vienvietīgas lidmašīnas. Ievērības cienīgi ir mazie plakņu un astes izmēri. Lidaparāts ir "pārklāts" līdz tā ierobežojumiem. Šāds gaisa kuģis sasniedz ātrumu 550 km stundā.
Daži dizaineri mēģina rūpīgāk atbrīvoties no astes: tie pakāpeniski saīsina fizelāžu, tuvinot astes vienību spārnam. Viens no šiem Fokker lidaparātiem tika parādīts Parīzes gaisa izstādē 1936. gadā. Šim lidaparātam fizelāža tika aizstāta ar divām šaurām sijām, kas atbalstīja asti. Lidmašīna izcēlās ar plānu profilu un maziem spārnu izmēriem. Slodze uz 1 kv. m no spārnu nesošās virsmas šai lidmašīnai sasniedza 140 kg - pusotras reizes vairāk nekā parastajām mašīnām. Šī lidmašīna varēja lidot ar ātrumu 506 km stundā.
Ir jādomā, ka, pakāpeniski atbrīvojoties no fizelām, dizaineri beidzot atradīs diezgan stabilu bezdibena gaisa kuģa formu. Jau dažas firmas Amerikā ir sākušas projektēt jaudīgus pasažieru "lidojošos spārnus", kas paredzēti līdz 100 pasažieru pārvadāšanai.
Šādu gaisa kuģu masveida parādīšanās varētu sākt aviācijas otro posmu: gaisā lidos bezspēcīgas lidmašīnas. Šīm mašīnām būs nepieciešama jauna racionalizēšana. Izrādās, ka ātrumam 700-800 km stundā mūsdienu "strupās" formas ir pārāk lielas pretestības. Lidojošo spārnu dizaineri centīsies pēc iespējas asāku fizelāžas un spārna profilu. Acīmredzot motors tiks vilkts atpakaļ. Mūsdienu lidmašīnās dzenskrūves radītā gaisa plūsma ietriecas lidmašīnas plaknē un rada papildu vilkmi. Propellera vilkme, to nēsājot, tiks ievērojami uzlabota. Stūres atradīsies spārna aizmugurējā malā, tāpat kā piekabes. Stūres atradīsies spārnu galos speciālu paplāksņu veidā. Lidmašīnā nebūs izvirzītu daļu. Pat kabīnes vizieris ir vienāds ar virsmu. Kā rāda aptuvenie aprēķini, šāda divvietīga bezspēcīga lidaparāta, kura dzinējs ir 2 tūkstoši litru, ātrums. no plkst. var nobraukt līdz 800 km stundā. Slodze uz 1 kv. m spārns sasniedz 200 kg - divreiz vairāk nekā mūsdienu mašīnās.
Bezsaistes lidmašīnu konstrukcijas var ilgstoši iekarot gaisa telpu. Bet tagad lidmašīnas ātrums sāks sasniegt 1000 km stundā. Tas tuvosies ātrumam, skaņai un pēc tam to pāraugs. Parādoties šādiem "virsskaņas ātrumiem", dzenskrūvei būs jādod ceļš uz citu vilces ierīci. Ja dzenskrūve pagriežas pārāk ātri, lielākā daļa gaisa vienkārši izslīd no asmeņiem, un dzenskrūve vairs nevar palielināt savu jaudu. Dizaineri saskarsies ar vēl vienu problēmu: kā nomainīt dzenskrūvi, kas gadu desmitiem godīgi strādājusi aviācijā? Iespējams, ka vairāk vai mazāk tālā nākotnē parādīsies jauna veida vilces ierīces, kas darbojas, piemēram, pēc centrbēdzes principa.
Divu staru lidmašīnas, kas tika demonstrētas Parīzes izstādē. Astes vienība ir tuvu spārnam. Šī lidmašīna - pārejas posms uz nepārprotamiem "lidojošiem spārniem".
Iedomājieties lielu, izliektu, buferim līdzīgu disku ar caurumu centrā. Šis caurums nav cauri. Zināmā dziļumā tas ir sadalīts vairākās "šahtās", kas stiepjas no centra radiālā virzienā un iziet uz āru diska malās. Ja mēs sākam pagriezt šādu disku, tad centrbēdzes spēka ietekmē gaiss tā radiālajās šahtā tiks izmests uz malām un eksplodēs. Tā vietā caur centrā esošo caurumu tiks iesūknēta jauna gaisa daļa. Diska malā var novietot virzošo lāpstiņu, lai gaisa plūsma tiktu izmesta vienā virzienā taisnā leņķī pret radiālajām vārpstām. Šī plūsma spiedīs disku pretējā virzienā. Pagriežot šādu disku ar milzīgu ātrumu, var radīt jaudīgu vilci.
Papildus centrbēdzes var iedomāties cita veida vilces ierīces, kuru pamatā ir kukaiņu lidojuma princips un kuras ar spārniem apraksta slēgtu figūru, kas atgādina astoņu. Šāda dzenskrūves asmeņi sitīs gaisu pa visu laukumu, tāpēc gaisa slīdēšana tiks novērsta.
Aviācijas turpmākai attīstībai ne tikai aste, bet arī spārni var izrādīties nevajadzīgs balasts. Tie tiks glabāti tikai pacelšanās un nosēšanās laikā.
Acīmredzot spārnu nāve notiks pakāpeniski, kā arī astes nāve. Parādīsies lidaparāts ar paceļamiem spārniem, kurš pēc pacelšanās, tāpat kā tagad, ievilksies, tāpat kā tagad, ievelkamo kravas mašīnu. Papildus tam motors kopā ar dzenskrūvi ieslēgs īpašu rāmi. Tādējādi būs iespējams mainīt vilces virzienu uz augšu vai uz leju, atkarībā no tā, kur tiek pagriezts rāmis ar motoru.
Tātad sāksies nākamais aviācijas posms. Lidmašīna atkal mainīs savu formu. Tas sāks līdzināties lidojošai šāviņai vai drīzāk gaisa bumbai. No tā spārniem paliks tikai nelieli izaugumi, līdzīgi kā bumbas stabilizatori. Gaisā parādīsies lidmašīnas-šāviņi. Viņu ātrums pārsniegs 1000 km stundā. Lidaparātu aerodinamika tuvosies artilērijas ballistikai.
Paies desmitiem gadu vairak, un lidmašīna beidzot zaudēs spārnus un kļūs par mūsdienīgu cigāra formas šāviņu. Šī šāviņa asti apņem vairāki caurumi, caur kuriem var virzīt ātrgaitas gaisa plūsmu. Regulējot šo plūsmu, novirzot to uz vienu vai otru caurumu, jūs varat pacelt vai nolaist lidmašīnas degunu, vadīt automašīnu horizontāli vai pa slīpām līnijām un pagriezties vienā vai otrā virzienā.
Lidojošs šāviņš, ko dzen centrbēdzes dzenskrūve. Šāviņa aizmugurē ir redzama caurums josta. Šie caurumi kalpo kā stūri. Aizverot un atverot tos, ir iespējams regulēt ātrgaitas gaisa plūsmu ap lidmašīnu un mainīt lidojuma virzienu.
Šāda lādiņa lidaparāta pacelšana neradīs īpašas grūtības. Šim nolūkam ir iespējams pielāgot četrriteņu nolaišanās rīku, uz kura gaisa kuģis ir uzstādīts pirms pacelšanās. Kad ir sasniegts pietiekams ātrums, šāviņš izslīd no ratiņiem un paceļas gaisā. Nosēšanās rīks paliks lidlaukā. Nolaisties būs iespējams, izmantojot īpašas mīnas. Lidojot šādā ass caur speciālu ragu, šāviņš ap tā apkārtmēru atbrīvos vairākas bremzēšanas ķepas. Raktuvē viņš nonāk spēcīgā pretimbraucošajā gaisa plūsmā, kas ātri "izdzēsīs" šāviņa ātrumu. Negadījuma vai piespiedu nosēšanās gadījumā vadītājs var atvienot smagās degvielas tvertnes un turbīnas bloku, pagriežot rokturi, nolaižot tos lejā. Pilotu kabīne ar cilvēkiem lejā ar izpletni.
Grūti pateikt, kādi ieraksti var radīt šādu nākotnes lidmašīnu. Iespējams, ka tas sasniegs ātrumu līdz 2000 tūkstošiem km stundā un lidojuma augstumu līdz 100 km. Cīņa par ātrumu un lielu augstumu šajā aviācijas posmā ievērojami paātrinās to, ka joprojām ir tālu no perfektiem reaktīviem dzinējiem. Šādi dzinēji tiks uzstādīti daudzās šāviņu lidmašīnās.
Bet iespējams, ka šis aviācijas posms nebūs pēdējais. Cilvēki vēlēsies piepildīt savu veco sapni - izkļūt no Zemes gravitācijas sfēras. Projektētājiem nāksies uzveikt gaisa pretestību, kas jo īpaši attiecas uz lielu ātrumu.
Lodes lidojuma fotogrāfijās redzams, ka caurums stiklā iziet cauri vēl pirms lode pieskaras tai. Stiklu satricina sablīvētais gaiss, kas uzkrājies ap lodes degunu. Tūlīt ap katru lidojošo ķermeni, neatkarīgi no tā, vai tas ir šāviņš vai lidmašīna, parādās blīvs gaisa apvalks, ko sauc par robežslāni. Šī robežslāņa biezums ir atkarīgs no lidojošā korpusa lieluma. Robežslānis pārvietojas kopā ar ķermeni un aizsargā ķermeņa virsmu no pārāk spēcīgas gaisa berzes
Šie novērojumi liecina, vai mūsu atmosfēra, tas ir, gaiss, kas ieskauj Zemi, ir tāds pats robežas slānis mūsu zemeslodei. Jaunākie pētījumi pierāda, ka viss Visums ir piepildīts ar matēriju, bet tikai ar dažādu blīvumu. Starpplanētu telpa ir arī piepildīta ar matēriju, kaut arī ļoti reti. Tāpēc ap planētām parādās sablīvēts gaisa spilvens. Tā kā starpplanētu telpā matērija ir ļoti reti sastopama, Zemei bija nepieciešams ātrums 30 km sekundē, lai iegūtu robežslāni ar blīvumu tikai vienā atmosfērā. Ap lādiņu, kas peld šajā jau sablīvētajā vidē, tiek izveidots robežslānis ar blīvumu simtiem atmosfēru, lai gan šāviņš gaisā lido daudz reizes lēnāk nekā Zeme kosmosā.
Šāviņa robežslānis sasniedz milzīgu blīvumu tikai tā priekšējā, deguna daļā. Tas arī rada lielu gaisa pretestību šāviņa lidojuma laikā. Zemei nav tik lielas pretestības. Zemes atmosfēra ir vienmērīgi sadalīta pa visu virsmu. Šajā ziņā ārkārtīgi nozīmīga loma ir Zemes rotācijai ap savu asi. Ja Zeme negrieztos, tad bumbiņas priekšpusē tiktu izveidots stipri sablīvēts gaisa spilvens, un otrā puslodē atmosfēra būtu ārkārtīgi reti. Bet Zeme, rotējot, pastāvīgi izdara spiedienu uz visām savām pusēm. Gaisa daļiņām nav laika atrauties no zemes virsmas un atkal nonākt zem spiediena, it kā sitot tās pret Zemi.
Caurule nākotnes šāviņu lidaparāta nolaišanai. Lidojot šajā ragā, lidmašīna nonāk spēcīgas pretimbraucošas gaisa plūsmas ietekmē, kas ātri "slāpē" tās ātrumu.
Šo parādību var viegli pārbaudīt, izmantojot modeli. Izveidojiet disku, kura malā bumba var pagriezties pa savu asi. Ja jūs iestatāt disku kustībā un tajā pašā laikā veicat lodes pagriešanos, jums būs aptuvens Zemes modelis, kas vienlaikus rotēs ap savu asi un orbītā. Līme ap lodītes apkārtmēru, tā sakot, zīda "ekvatoram". Ja griežas tikai viens disks, šie zīdi izstiepsies vienā virzienā tāpat kā komētas "aste". Šī ir gaisa plūsmas forma, kas izveidota ap lodi vai šāviņu. Ja tiek pagriezta tikai viena bumba, atstājot disku nekustīgu, tad zīdaiņi centrbēdzes spēka ietekmē ziedēs visos virzienos pa rādiusu. Ja, pagriežot bumbiņu, disks vienlaikus tiek kustināts, tad zīda diegi vienmērīgi tiks nospiesti pret bumbiņu no visām pusēm. Tas pats notiks ar viņiemkas notiek ar gaisa daļiņām ap Zemi.
Tālas nākotnes plakne - "Lidojošā planēta". Šajā lidojošajā bumbiņā cilvēki spēs pārvarēt smagumu.
Tātad analoģija ar planētu kustību liek domāt, ka ir iespējams novērst sablīvētā robežas slāņa pretestību, kas uzkrājas lidojošā ķermeņa priekšpusē. Ja mēs padarīsim šo ķermeni sfērisku un piešķirsim tam rotāciju ap asi lidojuma laikā, tad robežslānis tiks vienmērīgi sadalīts pa visu virsmu, kā rezultātā pazudīs kolosālā gaisa pretestība, kas parādās ātra lidojuma laikā.
Tātad cilvēki, iespējams, kādu dienu varēs izveidot nelielas sfēriskas "lidojošas planētas".
Mēģināsim iedomāties kādu no šīm lidojošajām bumbiņām.
Lidojošās bumbas ārējais apvalks ir pārvietojams. Tas var griezties pa asi tikai vienā virzienā - no augšas uz leju. Iekšpusē ir otrs apvalks, kas ir apturēts no tās pašas ass, bet gravitācijas ietekmē tas paliek nekustīgs attiecībā pret asi lidojuma laikā. Tas ir sadalīts vairākos stāvos. Tās apakšējā daļā ir kravas un pārtikas preces. Augšpusē ir grīda ar šķidro reaktīvo degvielu (skābekli, šķidro oglekli). Augstāks joprojām ir zinātnes laboratorijas, apkalpes telpas, darbnīcas un citas saimniecības telpas.
Kā pārvietojas šāda bumbiņu planēta?
Lodes iekšējā apvalkā ir sakārtota tā saucamā strūklas josta: kameras atrodas ap riņķa līniju gredzenā, kurā notiek degvielas sadegšana. Lodes ārējā, rotējošā apvalkā šī reaktīvā josta atbilst jostai ar sprauslām, caur kuru kamerās izveidotās gāzes var izplūst uz āru. Šī ārējā josta ir cieši piespiesta pie iekšējās, tā, lai ārējā apvalka slīdēšana neradītu šķēršļus strūklas kameru darbībai. Atkarībā no tā, kurš strūklas kameru sektors darbojas, bumba var virzīties uz priekšu vai atpakaļ, uz augšu vai uz leju jebkurā slīpumā. Lai veiktu lodes pagriezienus, ir paredzētas arī vairākas sānu kameras.
Pirms pacelšanas bumba ripo gar zemi, līdz tā uzņem pietiekamu ātrumu, lai paceltos. Pēc tam tiek ieslēgtas reakcijas kameras tā, lai vilce virzītu bumbu uz augšu vēlamajā leņķī. Nosēšanās ir aptuveni vienāda. Bet vilce tiek nodota uz priekšu un bremzē bumbu.
Gāzu aizplūšanas ātrumu caur strūklas sprauslām var palielināt līdz 2 tūkstošiem metru sekundē. Ārējā apvalka rotācijas rezultātā gaisa pretestība būs salīdzinoši nenozīmīga.
Ar šādu lidojošu balonu cilvēki sasniegs nedzirdētu ātrumu - vairāk nekā 100 tūkstošus kilometru stundā. Sešās līdz septiņās stundās būs iespējams lidot uz Mēness un atgriezties atpakaļ. Cilvēks, kas atrodas uz šāviņa, var viegli pārvarēt Zemes gravitāciju un atbrīvoties no Visuma plašumiem.
Autors: P. GROKHOVSKY. A. PREOBRAZHENSKY un S. LODYGIN zīmējumi. "Tehnoloģija jaunatnei" 1938. gads