Содержание
Вертолет без мотора: невероятное изобретение
Когда мы слышим слово «планер», мы представляем себе крылатый летательный аппарат, лишенный двигателя. Разгоняется планер, будучи прицепленным к самолету или грузовику, а затем летит по инерции. А теперь подумайте: можно ли построить безмоторный планер, создающий подъемную силу не с помощью крыла, а с помощью винта, как вертолет?
Тим Скоренко
Оказывается, можно. Только взлетать он будет не как вертолет, а как автожир. Винт автожира в полете находится в состоянии авторотации, создавая подъемную силу; вперед же автожир движется за счет тянущего или толкающего пропеллера. А во время Второй мировой конструкторам немецкой фирмы Focke-Achgelis & Co пришло в голову снять с автожира двигатель, тем самым заставив его работать по принципу планера. Впрочем, обо всем по порядку.
Крутящиеся змеи
В русской авиационной терминологии нет устоявшегося обозначения безмоторного автожира — его именуют гиропланом (так иногда называют и оснащенные двигателем машины), винтовым змеем, гироглайдером.
Последний термин, как менее всего пересекающийся с названиями других конструкций, будем использовать и мы.
Идея гироглайдера появилась задолго до того, как Хуан де ля Сиерва поднял в воздух первый автожир. Более того, испанский изобретатель еще не родился, когда в 1891 году шотландец Томас Энсборо получил патент US464412 на конструкцию, которую он сам назвал просто kite, «воздушный змей». Позже схожие патенты стали именоваться revolving kite, то есть «вращающийся воздушный змей». Система Энсборо представляла собой шестигранную конструкцию из реек, на которые была натянута парусина. Рейки располагались в несколько «этажей», насаженных на общую ось, и каждый слой мог вращаться относительно других. К основанию змея крепился канат. В воздухе парусиновые поверхности начинали крутиться, удерживая змей в полете за счет авторотации. Энсборо вдохновлялся ветряной мельницей: если ветер вращает ее огромные лопасти, почему он не может таким же образом удерживать в воздухе более легкую конструкцию? Принцип вертолета в конце XIX века уже был известен, хотя практической реализации еще не получил, а Энсборо случайно построил первый «пред-автожир» — гироглайдер.
Впоследствии конструкции, продолжающие идею Энсборо, появлялись в патентных ведомствах разных государств.
Сумрачный немецкий гений
В Германии 1930−1940-х годов практически каждая интересная техническая идея реализовывалась или как минимум исследовалась. В 1942 году перед разработчиками ряда немецких авиастроительных компаний была поставлена задача повысить радиус разведки подводных лодок за счет легких летательных аппаратов. Идея заключалась в следующем: на подлодке должен был находиться в сложенном состоянии планер или самолет, который мог бы взлететь с палубы, «осмотреться» и вернуться обратно.
Специалисты Arado Flugzeugwerke сфокусировались на легком самолете — получился Arado Ar 231, оказавшийся по результатам испытаний слишком большим, неудобным, маломощным и плохо управляемым. А вот в Focke-Achgelis пошли другим путем и представили миру гироглайдер Focke-Achgelis Fa 330, получивший прозвище «Трясогузка».
У Focke-Achgelis, а точнее — у самого Генриха Фокке, уже был опыт конструирования гироглайдеров. Первым полноразмерным гироглайдером в истории стал построенный годом ранее в единственном экземпляре десантный Focke-Achgelis Fa 225. В его конструкции Фокке использовал фюзеляж от серийного десантного планера DFS 230, установив на него автожирный ротор, — машина была сконструирована всего за семь недель и совершила первый полет в начале 1943 года, но в серию не пошла из-за отсутствия видимых преимуществ перед обычным планером.
А вот Fa 330 представлял собой сверхлегкий (68−75 кг в зависимости от модификации) одноместный открытый автожир без двигателя и тянущего пропеллера. Подъемная сила создавалась за счет 7,32-метрового трехлопастного ротора, а минимальная скорость «Трясогузки», при которой глайдер был стабилен, составляла всего 27 км/ч. Принцип действия гироглайдера предполагался следующий. Два члена команды вытаскивали сложенную машину из специального отсека рубки на палубу подлодки, собирали ее (это занимало порядка 20 минут, а при участии третьего человека 10) и пристегивали к 150-метровому тросу.
Ротору задавали первоначальное вращение с помощью шкива, за счет набегающего во время движения лодки потока воздуха ротор раскручивался, гироглайдер взлетал, и его отпускали в полет на привязи. Машина поднималась до высоты порядка 120 м, что позволяло «видеть» на расстояние до 35 км (с верхней точки рубки — максимум 8−10 км). По окончании разведки кабель сматывали, и гироглайдер притягивался прямо на палубу или на воду рядом с лодкой. Длина леера могла достигать 300 м — при подъеме гироглайдера на 200−220 м и скорости 80 км/ч пилот имел обзор до 50 км вокруг!
Focke-Achgelis Fa 330 был признан удачной конструкцией и пошел в серию — было построено как минимум 110 экземпляров. Но тут же вскрылись недостатки. В частности, «летающий перископ» был прекрасно заметен, да и сама лодка во время его запуска должна была находиться на поверхности. Это сводило на нет все преимущества скрытности. В результате известен только один случай, когда «Трясогузка» принесла объективную пользу: 6 августа 1943 года на подлодке U-177 с нее был замечен, а затем и успешно потоплен двумя торпедами греческий торговый корабль Efthalia Mari.
Правь, Британия!
Параллельно с немцами над боевыми автожирами работали и британцы. Эмигрант из Австрии инженер Рауль Хафнер, будучи фанатом автожиров, в 1940—1941 годах создавал для Британского военного ведомства различные схемы одноместных гироглайдеров для непосредственной доставки солдата на поле боя или заброски десантника в стан врага и тогда же разработал свой первый полноразмерный гироглайдер Hafner H.8 Rotachute.
К сентябрю 1941 года первая разновидность «роташюта» была готова — он представлял собой компактный аппарат длиной 3 м, массой 34 кг и диаметром двухлопастного ротора 4,6 м. Конструкция держалась на трубчатой раме, обтянутой парусиной; лопасти были деревянными. В январе 1942-го начались испытания Rotachute, 11 февраля машина совершила первый полет. Ее разгоняли по земле по специальным полозьям, но уже ко второй модели была разработана система старта с движущегося на высокой скорости военного джипа.
К концу 1943 года Хафнер построил несколько «роташютов», доведя систему почти до совершенства, но армия так и не приняла на вооружение странный одноместный планер-вертолет. К слову, зафиксированный рекорд скорости гироглайдера составил 174 км/ч!
Самое смешное, что Хафнер не сдался: старт с джипа подкинул ему новую идею — разработать «насадку» на автомобиль, чтобы весь он превращался в гироглайдер! Ныне эта странная конструкция известна как Hafner Rotabuggy — она представляла собой массивную хвостовую часть и трехлопастный ротор размахом 14,22 м, укреплявшиеся на типовом шасси Willys MB. Многочисленные испытания, проводившиеся вплоть до сентября 1944 года, показали, что система жизнеспособна: летающий багги вполне успешно буксировался самолетом, а также взлетал (для этого нужно было достигнуть скорости в 72 км/ч), но появление десантных планеров, способных перевозить военную технику вплоть до танков, свело все усилия Хафнера на нет: его конструкция проигрывала более традиционным машинам как по удобству эксплуатации, так и по скорости.
Ротабагги отправился в утиль, а мечты Хафнера о «ротатанке» остались мечтами.
В мирное время
Но идея безмоторного автожира не могла не расцвести и в мирное время — строятся же спортивные планеры! Инициатором и пионером этой схемы в невоенном применении стал Игорь Бенсен (неанглифицированная фамилия звучала как Бензин) — уроженец Ростова-на-Дону, во время гражданской вoйны увезенный родителями в Европу, а затем уже в сознательном возрасте перебравшийся в США. Поработав авиационным инженером в ряде компаний, в том числе в известных Kellett Autogiro Corporation и Kaman Aircraft, Бенсен в 1952 году — на тот момент ему было 35 лет — основал собственную фирму Bensen Aircraft, планируя заниматься производством вертолетов и автожиров.
Компания Бенсена разорилась в 1987 году, но его чертежи для домашнего изготовления легких автожиров разошлись по рукам (поскольку компания исповедовала принципы «открытых источников») и доступны в интернете по сей день — множество любителей строят автожиры-копии Bensen B-8, самой, видимо, удачной из моделей компании.
Сверхлегкие, экстремально простые разработки Бенсена были достаточно популярны среди любителей воздушного спорта. Его компания стала первой в истории авиации, поставлявшей летательные аппараты в форме кит-комплектов для домашней сборки.
Изучив разработки немцев и Хафнера, Бенсен, работая в General Electric, еще в 1946 году построил свой первый гироглайдер B-1, очень напоминающий Focke-Achgelis Fa 330. Первые три модели, выпущенные его собственной компанией, B-5, B-6 и B-7, также были именно гироглайдерами. B-5 начал поставляться в виде кит-комплекта в 1953 году — собрать его из алюминиевых трубок мог в гараже любой подросток. Разгонять гироглайдер нужно было с помощью автомобиля. Модель B-6 имела еще более минималистский дизайн: рама, сиденье, рукоять управления, ротор диаметром 6,1 м — и все. Машина взлетала на скорости 31 км/ч при буксировке автомобилем и могла разогнаться почти до 100 км/ч (впрочем, отцеплять ее от автомобиля не рекомендовалось). Последним гироглайдером Бенсена стал B-8 — чуть увеличенная версия предыдущих.
Впоследствии Бенсен разрабатывал сугубо моторизированные модели (а также предлагал модификации гироглайдеров с мотором — они получали индекс «М», например B-7M), но гироглайдеры B-7 и B-8 оставались в серии вплоть до начала 1980-х.
Всего лишь игрушка
Сегодня гироглайдеры в натуральную величину делают лишь энтузиасты, причем в основном по непревзойденным чертежам Бенсена — его B-8 в варианте как планера, так и автожира разошлись по миру тысячными сериями, а количество самопальных копий и вовсе не поддается подсчету. Зато целый ряд компаний производит игрушки, работающие по принципу гироглайдера, например Air Zone Gyro Glider — крошечный автожир, выстреливаемый из детского пистолета и летящий благодаря авторотации довольно далеко.
Поставил ли Игорь Бенсен точку в разработке гироглайдеров? Кто знает. Возможно, вам придет в голову идея, как сделать эту машину еще более простой, надежной и безопасной.
И ей найдется еще какая-либо сфера применения, помимо развлекательной.
Как полетать без мотора? Легко! | Физкультура и спорт
Но это если летать на самолете. А если на планере? Вся подготовка к полету, включая подробный инструктаж, займет около получаса. За это время вы пройдете обязательный медицинский осмотр, потом инструктор объяснит правила техники безопасности в воздухе, научит «дергать за кольцо» в парашюте, и — можно взлетать. Обычно летают в безветренную облачную погоду.
У планера нет своего мотора. Есть только крылья, шасси, гондола, фюзеляж и киль. И все это построено из легчайших фанеры, дюралюминия, стекловолокна и пластика, так как планер должен быть очень легким, чтобы как можно дольше парить в высоте.
Естественно, что без мотора планер самостоятельно взлететь не может.
На земле планеры транспортируются в демонтированном виде на специальных трейлерах. Взлететь же он может несколькими способами.
Если планер будет буксировать автомобиль или тянущая лебедка по плоской и ровной площадке, он сможет набрать высоту до 600 м. Особый планер с фюзеляжем-лодкой или на поплавках может взлетать прямо с поверхности водоема, если его будет буксировать достаточно мощный катер.
На заре зарождения планерного спорта планеры взлетали, скользя в долину с вершины горы. При подобном скольжении в спокойном воздухе скорость довольно быстро терялась. Долго удерживаться в воздухе планер может, только если скорость его снижения была сопоставима со скоростью подъема воздушных масс. В этом случае можно направить парящий планер навстречу ветру, а также лететь вдоль наветренного склона зигзагообразно.
При этом можно пролетать довольно большие расстояния. В восходящих потоках планер (как и птицы) может описывать круги или спираль без потери высоты, иногда даже с набором.
Планеристу нужно «чувствовать» в полете все встречающиеся на пути полезные для него воздушные потоки. Подобные полеты требуют не только высокого уровня навигационного мастерства, но и глубокого и четкого понимания метеорологических явлений.
В последнее время все чаще планеру подниматься в небо помогает небольшой одномоторный самолет (чаще всего — советский «кукурузник»). Самолет и планер соединяют специальным стальным тросом, пеньковым или нейлоновым канатом или кабелем длиной 50−150 м.
Когда высота набрана, планер «отцепляют» от поднявшего его самолета и он свободно парит в воздухе. Длительность полета зависит от умения инструктора поймать воздушный поток.
Но в любом случае первый полет обычно длится только 10−15 минут на высоте 200−250 метров. В первый раз проверяется, как организм реагирует на полетные перегрузки. Хотя в хорошую погоду, да с опытным летчиком можно парить на планере до нескольких часов на высоте 450−550 м. Понятно, что в этом случае вы пролетите не только над территорией аэродрома и можно будет полюбоваться всей красотой пейзажа с высоты птичьего полета.
Однако у этого современного спорта есть некоторые ограничения. Не стоит заниматься полетами, если у вас есть сейчас или были проблемы в прошлом с ушами (разрывы барабанной перепонки, лабиринтит, отит и другие), или же есть заболевания сердца или сосудов головного мозга.
Это обусловлено тем, что на высоте давление снижено и с ослабленными сосудами могут возникнуть серьезные проблемы.
Фото: Depositphotos
Если через некоторое время вы почувствуете себя морально готовым к самостоятельным полетам, без инструктора, можно пройти специальный обучающий курс от трех дней до нескольких недель (в зависимости от интенсивности). При обучении используют обычно двухместный планер. При этом инструктор сидит вместе с учеником, объясняя ему все действия, которые совершаются при буксировке планера, в свободном полете и при посадке. Обязательно рассматривается выход из аварийных ситуаций. Инструктор все время внимательно наблюдает за учеником, исправляя его ошибки. Но все же главным при обучении искусству пилотирования, безусловно, является практический опыт.
Свободно паря в полной тишине над землей на высоте птичьего полета, вы испытаете ощущения, которые ни за что не сравнятся с теми, которые вы испытываете в обычном самолете.
Ощущения от такого полета — это нечто большее, чем просто мощный заряд адреналина и море позитивных эмоций. Люди, которые умеют не только работать, но и отдыхать, знают, как важен такой качественно новый отдых!
Теги:
хобби,
самолет,
небо,
полет,
спорт,
планер,
современный спорт
Как далеко может пролететь самолет, если его двигатели отказали?
В современных самолетах оба двигателя редко перестают работать, но это может произойти по трем причинам. Вот почему мы решили взглянуть и посмотреть, как далеко может улететь самолет, когда его двигатели отказали.
Столкновение с птицами может привести к отказу двигателей
Первая и самая распространенная причина, по которой самолет может потерять оба двигателя, — это столкновение с птицей.
Подобный инцидент, скорее всего, произойдет, когда самолет взлетает или садится, и часто происходит из-за крупных птиц, таких как гуси и чайки.
Как только птицы попадают в двигатели, вентиляторы заклинивают, и двигатели мгновенно выходят из строя. Теперь, без прямой тяги, то, что когда-то было быстрым реактивным двигателем, превратилось в планер.
Самолеты
также оснащены напорной воздушной турбиной (RAT). Когда самолет обнаруживает отказ двигателя, турбина падает из-под живота и вырабатывает энергию из воздуха, проходящего под ним.
Где приземлиться?
Капитан немедленно попросит второго пилота оценить повреждения и посмотрит на свои приборы, чтобы убедиться, что вентиляторы не вращаются. Если это так, то капитан не стал бы тратить время на перезапуск двигателей, а искал бы лучшее место для посадки. Чаще всего это будет аэропорт, из которого вы только что вылетели, или тот, в котором вы приземлились.
Столкновения с птицами являются основной причиной отказа двигателя.
Фото: Гетти Изображений
Первомайский вызов будет передан по радио, и будет сделан запрос на немедленную посадку и вызов экстренных служб. Как только это будет сделано, пилот сообщит бортпроводникам об аварийной ситуации «нет времени». Затем капитан попросит первого офицера снова включить электричество, как только оно станет доступным, и запустить глиссаду в аэропорт.
Самолет должен приземлиться на малой скорости
После того, как взлетно-посадочная полоса выбрана, капитан быстро оценивает глиссаду до аэропорта, используя систему посадки по приборам (ILS). Пилот также рано выпустит шасси, чтобы создать сопротивление.
Finnair входит в число авиакомпаний, уже смягчивших ограничения. Фото: Getty Images
Теперь цель состоит в том, чтобы посадить самолет на минимально возможной скорости, чтобы помочь с торможением и полностью остановить самолет.
Коэффициент планирования
Когда дело доходит до качества планирования, все самолеты разные, то есть они будут терять высоту с разной скоростью.
Этот расчет определит, как далеко самолет может пролететь без тяги двигателей.
Например, если у самолета отношение подъемной силы к лобовому сопротивлению 10:1, это означает, что каждые десять миль полета он теряет одну милю высоты. Если бы самолет находился на высоте 36 000 футов (семь миль), он мог бы пролететь 70 миль, прежде чем коснуться земли. Такой сценарий мог бы произойти, если бы мощность двигателя была потеряна по двум причинам, которые мы еще не упомянули. Они летят сквозь вулканический пепел или у них заканчивается топливо.
Рейс 1549 US Airways приземлился на реке Гудзон в Нью-Йорке. Фото: Эдди Мэлони через Wikimedia
Возвращаясь к инциденту со столкновением с птицей, мы говорили о том, что большинство отказов двигателей происходит на гораздо более низкой высоте при взлете и посадке. В случае капитана US Airways Чесли Салленбергера его Airbus A320 столкнулся со стаей канадских гусей на высоте чуть менее 3000 футов. Слишком далеко, чтобы вернуться в Ла-Гуардиа или аэропорт Тетерборо в Нью-Джерси, у Салли не было возможности посадить самолет на реку Гудзон.
Чудом все 155 человек на борту были спасены соседними лодками.
Это доказательство для пассажиров, что если оба двигателя выйдут из строя, есть большая вероятность, что даже если самолет не сможет долететь до аэропорта, все равно все может закончиться хорошо!
Рейс 143 Air Canada
Как мы указывали ранее в плане качества, чем выше вы находитесь, когда двигатели отказывают, тем дальше вы можете планировать. Два инцидента, которые приходят на ум, произошли из-за того, что закончилось топливо. Первый из двух произошел летом 1983 года, когда из-за неправильного расчета у рейса 143 Air Canada закончилось топливо на высоте 41 000 футов (12 000 м).
Рейс 143 Air Canada благополучно приземлился на старой базе ВВС. Фото: Aero Icarus через Wikimedia
Самолет Боинг 767 следовал из Монреаля в Эдмонтон, когда в середине полета они поняли, что у них недостаточно топлива для полета. Причина заключалась в том, что Канада переходила на метрическую систему, и наземная команда заправляла самолет в фунтах, а не в килограммах, что давало им половину топлива, необходимого для полета.
Теперь, когда закончилось топливо и слишком далеко, чтобы добраться до ближайшего аэропорта (Виннипег), капитан решил посадить самолет на бывшей базе Королевских ВВС Канады в Гимли, Манитоба. Самолет благополучно приземлился после того, как пролетел 45 миль, пассажиры и экипаж не пострадали.
Рейс Air Transat 236
Второй инцидент произошел с рейсом 236 Air Transat из Торонто в Лиссабон в Португалии в 2001 году. На этот раз причиной стал не просчет топлива, а неправильное техническое обслуживание Airbus A330-200.
Когда самолет преодолел половину Атлантического океана, начали звучать предупреждения о нехватке топлива, что побудило капитана Пише отклониться на авиабазу Лажеш на Азорских островах. Теперь примерно в 65 морских милях (120 км; 75 миль) от авиабазы Лажеш самолет потерял тягу на высоте 33 000 футов (10 000 м).
Пише подсчитал, что при скорости снижения около 2000 футов (600 метров) в минуту им, возможно, придется броситься в океан, прежде чем вручную обнаружить аэропорт.
Теперь, чтобы сбросить высоту, он выполнил серию маневров, прежде чем благополучно приземлиться на Азорских островах. В общей сложности самолет пролетел без двигателя почти 100 миль.
Вы когда-нибудь были на коммерческом авиалайнере, который должен был совершить аварийную посадку без двигателя? Если это так, мы будем рады прочитать о вашем опыте в комментариях.
Что произойдет, если в пассажирском самолете откажут все двигатели?
Если у самолета откажут все двигатели, самолет все равно полетит или упадет с неба?
Пассажирский самолет будет прекрасно планировать, даже если у него отказали все двигатели, он не просто упадет с неба. Фактически, он может пролететь около 60 миль, если у него отключатся двигатели на типичной крейсерской высоте 36 000 футов. Самолеты спроектированы таким образом, что позволяют им планировать по воздуху даже без тяги двигателей. Скорее всего, если вы летали на самолете, он будет планировать во время снижения, когда пилоты дают команду двигателю производить очень небольшую тягу/мощность.
На протяжении большей части снижения двигатель работает на «холостом ходу» (минимальная тяга) — он поддерживает свою поступательную воздушную скорость при снижении.
Как самолеты продолжают летать без мощности двигателя?
Самолеты могут летать благодаря движению воздуха, проходящего через крылья, и пока этот процесс продолжается (т. е. самолет движется вперед с подходящей скоростью), самолет будет продолжать летать. Если оба двигателя выходят из строя, самолет больше не толкается вперед за счет тяги, поэтому, чтобы воздух продолжал обтекать крылья, самолет должен обмениваться энергией за счет потери высоты (снижения), чтобы поддерживать скорость полета вперед. Если бы самолет попытался удержать высоту без тяги, он бы свалился (что привело бы к его падению с неба). Тем не менее, пилоты подготовлены к таким случаям и будут поддерживать подходящую воздушную скорость, чтобы самолет продолжал летать.
Самолету не нужно особенно быстро терять высоту, чтобы продолжать полет, поэтому, если оба двигателя откажут на большой высоте, у самолета может быть до 20–30 минут полета, чтобы найти место для посадки до того, как он достигнет земля.
Как далеко сможет пролететь пассажирский самолет, если у него отказали все двигатели?
Пассажирский самолет может пролететь до 60 миль, если у него полностью выйдет из строя двигатель на крейсерской высоте. Вот пример. Типичный коммерческий самолет имеет отношение подъемной силы к лобовому сопротивлению около 10:1. Это означает, что на каждые 10 миль пути вперед он теряет 1 милю высоты. Если самолет находится на типичной крейсерской высоте 36 000 (что составляет 6 миль) и теряет оба двигателя, он может пройти вперед 60 миль, прежде чем достигнет земли. Следовательно, если такой инцидент произойдет в пределах 60 миль от взлетно-посадочной полосы, самолет потенциально может быть благополучно приземлен.
Рейс US Airways 1459
Будьте уверены, отказы двух двигателей практически невозможны. Все мы знаем об истории с посадкой рейса 1459 US Airways в реку Гудзон в Нью-Йорке после того, как оба его двигателя были уничтожены птицами, но это действительно было исключительным – и все выжили благодаря быстрым действиям действий пилотов капитана Чесли.