Труба, в которой лечат «болезни» самолета

В начале 20-х гг. в СССР была предпринята попытка создать первый истребитель собственной конструкции — «И-1» («Ил-400»). Проектирование нового самолета поручили авиаконструктору Н.Н. Поликарпову. Первый же полет самолета закончился неудачей — аппарат после взлета упал на хвост. Специалистам ЦАГИ после длительных исследований удалось найти «болезнь», которой болел новый самолет — у истребителя центр парусности не совпадал с центром тяжести. Сделать такой вывод ученым позволили эксперименты, проведенные при использовании аппарата, получившего название «аэродинамическая труба».

Аэродинамическая трубя — установка, в которой создается воздушный поток для экспериментального изучения явлений, возникающих при обтекании воздухом твердых тел, главным образом летательных аппаратов и их частей. В аэродинамической трубе исследуют модели, а иногда и полноразмерные объекты, определяя силы, возникающие, например, при полете самолетов, ракет, и отыскивают их оптимальные формы.

Н.Е. Жуковский родился в семье инженера путей сообщения 5 января 1847 г. В 1858 г. будущий ученый поступил в 4-ю московскую мужскую гимназию. Уже к третьему классу он зарекомендовал себя как лучший ученик по алгебре, геометрии и естественным наукам. В 1864 г. Н.Е. Жуковский окончил гимназию и в том же голу поступил на физико-математический факультет Московского университета, который окончил в 1868 г. по специальности «прикладная математика». В 1870 г. он стал преподавателем физики во 2-й московской женской гимназии, а с 1872 г. — преподавателем математики Московского технического училища — позднее МВТУ, где проработал до конца жизни (сейчас Московский государственный технический университет им. Н.Ю. Баумана).

Из истории абсолютных мировых рекордов высоты полета. 1910 г. стал в истории авиации самым «урожайным» на рекорды высоты полета. 3 сентября 1910 г. франиуз Леон Моран на своем «Bleriot» поднялся на 2 582 м. Через пять дней другой французский пилот Ж. Шавез увеличил этот рекорд еще на пять метров. Следующее повышение рекорда было более существенным. 1 октября 1910 г. француз А. Винмалан, управляя самолетом фирмы «Farman», поднялся на 2 780 м.

Первая в России аэродинамическая труба была,изготовлена еще в 1902 г. при механическом кабинете Московского университета. Работа над ее созданием шла под руководством известного российского ученого, основоположника современной аэродинамики Николая Егоровича Жуковского.

Кстати, создание аэродинамической трубы — не единственная заслуга Н.Е. Жуковского в области авиации. В 1914 г. под его руководством в поселке Кучино под Москвой был создан первый в Европе аэродинамический институт. В том же году Н.Е. Жуковский организовал воздухоплавательную секцию при Московском обществе любителей естествознания, антропологии и этнографии. А в 1910 г. при его непосредственном участии была открыта аэродинамическая лаборатория в Московском техническом училище.

После Октябрьской революции 1917 г. Н.Е. Жуковский вместе с руководимыми им молодыми учеными активно включился в работу по созданию новой советской авиации. В декабре 1918 г. правительственным постановлением был учрежден Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ), руководителем которого и был назначен Н.Е. Жуковский. Созданные им теоретические курсы для военных летчиков были реорганизованы в Московский авиационный техникум, на базе которого в 1920 г. был создан Институт инженеров Красного Воздушного Флота, преобразованный в 1922 г. в Военно-воздушную инженерную академию им. Н.Е. Жуковского.

Аэродинамическая труба представляла собой длинный короб прямоугольного сечения. В одном конце короба был установлен мощный вентилятор, винт которого при работе высасывал из трубы воздух. Другой конец короба был открыт и воздух беспрепятственно проникал внутрь трубы. Говоря привычным для нас языком, при включенном вентиляторе в коробе создавался жуткий сквозняк.

Примерно посередине короба было сделано отверстие, которое закрывалось герметичным люком. Через него в аэродинамическую трубу опускали исследуемую часть летательного аппарата, например крыло. При включении вентилятора воздушные массы в коробе проносятся с огромной скоростью и обтекают исследуемый предмет. Таким образом, в лаборатории создаются условия как бы полета наоборот — не самолет пролетает сквозь неподвижный воздух, а воздушные массы проносятся мимо неподвижного крыла. Однако измерительные приборы, установленные на неподвижном исследуемом объекте, регистрируют те же показания, как если бы предмет находился в полете.

Преимущества такого прибора очевидны. Нет необходимости выстраивать дорогостоящий аппарат, поднимать его в воздух, рисковать жизнью пилота-испытателя для того, чтобы убедиться в правильности расчетов и надежности конструкции того или иного узла летательного аппарата. Получив в свое распоряжение такой универсальный инструмент, Н.Е. Жуковский приступил к исследованиям. Многие из перечисленных выше трудов ученого были написаны на основе результатов экспериментов и измерений, проведенных с использованием аэродинамической трубы. И это несмотря на то, что первая в России аэродинамическая труба имела довольно скромные размеры.

Современные трубы вместе с исследовательскими лабораториями занимают целое здание, по размерам превышающее пятиэтажный жилой дом, и позволяют разместить в коробе не только отдельные части летательного аппарата, но и весь аппарат целиком. Есть даже трубы, позволяющие развивать очень большую скорость воздушного потока, при этом измерительные приборы дают возможность быстро и точно измерить силы, которые действуют на модель. Обтекание предмета воздушными массами можно даже сфотографировать. При этом используют изменение оптических свойств воздуха при изменении давления. А можно поступить еще проще — нанести на поверхность исследуемого предмета легкие ленточки, которые будут струиться вместе с потоком воздуха.

Из истории абсолютных мировых рекордов высоты полета. 8 июля 1911 г. французский пилот М. Лорилан на самолете «Farman» поднялся на отметку 3 177 м. Очередные рекорды были установлены под флагами Франции и фирмы «Bleriot». 9 августа 1911 г. капитан Феликс достиг высоты 3 190 м. А пилот Ролан Гарро дважды, с интервалом в год, практически на целый километр увеличивал рекордную высоту: 4 сентября 1911 г. — 3910 м., 6сентября 1912 г.—4900 м.