Полезно знать: Хорошие добрые видео приколы повышают настроение и способствуют улучшению умственной деятельности.

У графика, который изображен на картинке, двоякое назначение. Первое — удовлетворить любопытство тех, кого занимают вопрос экономичности, энергетики и других показателей полета тел тяжелее воздуха, созданных как природой, так и человеком,— от бабочки до тяжелого скоростного самолета. И второе — сообщить некую сугубо практическую информацию тем, кто вознамерился спроектировать и построить мускeлолет либо махолет, а также, возможно, летательный аппарат или модель какого-нибудь другого ныне еще неизвестного типа.

Даже беглый взгляд на график позволяет обнаружить, что у него не две, а четыре оси координат и, выходит, что каждой точке на графике соответствуют не две, а четыре характеристики.

Такое совмещение позволяет получить одновременно зависимость экономической скорости и нагрузки на мощность от нагрузки на площадь крыла. Одновременно с нагрузкой на мощность можно определить и значение индуктивной скорости.

Нельзя не обратить внимание на другую необычность графика: характеристика каждого объекта представлена не точкой, а прямой линией, отрезком. Верхняя часть отрезка соответствует минимуму потребной для равномерного полета мощности, а нижний — ее максимальном у — взлетному значению. В том, что на взлете необходима действительно максимальная мощность, можно убедиться, вспомнив, как напрягается тяжелая птица 98 секунду перед началом полета или как ревут, находясь на форсированном режиме, двигатели самолета в момент разбега.

Теперь о показателях по осям координат.

Левая вертикальная шкала — это нагрузка на мощность крыла: масса летящего тела в килограммах, поделенная на мощность в лошадиных силах.
Нижняя горизонтальная шкала — это нагрузка на площадь крыла: масса летательного аппарата в килограммах, поделенная на площадь крыльев в квадратных метрах.

Здесь надо, однако, оговориться, что применительно к вертолету, птицам и насекомым, неподвижно висящим в воздухе, в расчетах берется не площадь крыла, а так называемая ометаемая площадь. У вертолета это площадь круга, образованного концами вращающегося винта. А у птиц, насекомых и махолетов площадь секторов, в которых движется махающее крыло.

На правой вертикальной шкале отложены значения индуктивной скорости. Это параметр, обратный нагрузке на мощность, иначе говоря — мощность на единицу силы, или удельная мощность. Значение индуктивной скорости близко к скорости воздуха, отбрасываемого летящим телом вниз.

Верхняя шкала — скорость летательного аппарата. Она связана с величиной нагрузки на площадь крыла: давление скоростного напора равно величине нагрузки на площадь. У самолетов такой режим полета соответствует минимуму затрат мощности. Поэтому скорость и названа экономической. Ее уменьшение или увеличение вызывает увеличение потребной мощности.

Разобьем график для большей наглядности и удобства пользования на пять зон — границы между зонами соответствуют определенным значениям аэродинамического качества К и коэффициента полезного действия. Эти линии построены по формулам, выявляющим соотношение между нагрузкой на мощность G/N и нагрузкой на площадь G/S.

В формуле, характеризующей полет, присутствуют еще F — площадь крыла, К — аэродинамическое качество и кпд. В формуле, характеризующей висение, введен показатель S — ометаемая площадь. Приведены и две схемы — полета (самолет) и висения (вертолет), где буквой Р обозначено направление силы тяги, G — вес, X — сила сопротивления, Y — подъемная сила.

Таким образом, полеты всего, что летает, укладываются, как легко можно видеть из графика, в сравнительно узкую полосу основных параметров, от которых зависят параметры и сама возможность полета. Зона I практически принадлежит только планерам, летающим в основном без мотора, они используют энергию восходящих потоков воздуха. Самое большое значение аэродинамического качества (К-51) достигнуто у планера «Нимбус», созданного в 1970 году специалистами ФРГ.

Зону II назовем зоной аппаратов с хорошими аэродинамическими характеристиками — с К от 10 до 30 и кпд от 0,5 до 0,8.

Зона III соответствует аппаратам с низкими характеристиками — К меньше 10, а кпд ниже 0,5.
Зона IV — это специфическая «вертолетная» зона, в ней могут находиться все, кто способен к неподвижному полету. И, наконец, V - это зона аппаратов с низкой эффективностью несущей системы. В принципе возможно существование аппаратов, пребывающих в этой зоне, но их создание просто нецелесообразно ввиду ее крайне низкой эффективности.

Параметры приведенных аппаратов легко оценить, спроектировав их на координатные оси.

Для наглядности возьмем самый элементарный вариант: человек решил смастерить крылья, подобные ангельским, и поставил для начала относительно скромную задачу: подняться на них в воздух и, «помахивая крыльями», зависнуть не месте. Если размах крыльев составляет 3 метра, то ометаемая площадь составит около 7 квадратных метров. При взлетной массе около 80 килограммов (70 килограммов весит человек плюс 10 килограммов — крылья) получим, что нагрузка на площадь составляет 114 килограмма на квадратный метр. Находим соответствующее деление на нижней оси и выводим показатель в «вертолетную зону» (неподвижное зависание в воздухе). Смотрим на левой вертикальной оси: потребная нагрузка на мощность в этом случае должна составить чуть менее 6 килограммов на лошадиную силу. Делим полезную массу — 80 килограммов на 6 и получаем: чтобы реализовать поставленную задачу, человек должен обладать мощностью 13 лошадиных сил. Фактически его мощность в 40 раз меньше.

Как видим, задача явно нереальная — никакие самые упорные физические упражнения не восполнят нехватку мощности. Таковы, увы, непреложные законы природы. Убедившись в невозможности вертикального взлета, многие строители крыльев пытаются взлететь как тяжелые птицы с разбега или прыгнуть вниз с возвышения. Рассмотрим и этот случай. Крыло при размахе 3 метра и ширине 1 метр (то есть площадью 3 квадратных метра) будет иметь нагрузку на площадь около 27 кг/л. с., а потребная мощность — 8 лошадиных сил. Это в 24 раза превышает возможности человека.

Остается только пожалеть, что такого графика не было у Икара, у сотен изобретателей, на протяжении веков упорно цеплявших к рукам крылья разных конструкции и бросавших вызов природе.

С помощью этого графика самодеятельные конструкторы могут определить множество параметров летательных аппаратов, очень важных и даже необходимых. Например, предельный вес мотодельтапланов и махолетов.