Юный техник, 2013 № 09 [Журнал «Юный техник»] (fb2) читать постранично, страница - 4

механики и оптики, Уральского федерального университета и Московского физико-технического института были их коллеги из высших учебных заведений Китая.

За 5 часов команды решили около десятка задач различной сложности, которые к этим соревнованиям придумали специалисты ведущих университетов Польши. Жюри присудило победу нашим программистам.

Этот турнир, прошедший в Уральском федеральном университете, назвали репетицией чемпионата мира по программированию, который вскоре состоится в Санкт-Петербурге.

НОВАЯ ЖИЗНЬ СТАРЫХ ИДЕЙ Возвращение биплана

Бипланами, как известно, назывались аэропланы, имевшие по две пары крыльев.

В начале ХХ века считалось, что такие летательные аппараты устойчивее держатся в воздухе и обладают лучшей маневренностью.

Мода на бипланы продержалась до начала Второй мировой войны, когда на первый план вышли самолеты не столько маневренные, сколько скоростные и высотные. А им лишняя пара плоскостей была уже ни к чему. Основную роль в авиации стали играть монопланы.

С появлением реактивных двигателей крылья монопланов стали еще и стреловидными. Никто уж, казалось, не помышлял о возвращении к бипланам.

Однако недавно исследователи Стэнфордского университета и Массачусетского технологического института смоделировали с помощью компьютера полет летательного аппарата с крылом Буземана и удивились тому, что увидели. Оказалось, что крыло, теоретически разработанное в середине ХХ века, может оказаться вполне востребованным к середине нынешнего столетия. Компьютер показал, что сверхзвуковой самолет с таким крылом не будет создавать ударную волну при преодолении звукового барьера.

Здесь самое время, видимо, внести необходимые пояснения. В 50-х годах ХХ века, когда к звуковому барьеру стали приближаться первые реактивные самолеты, немецкий аэродинамик Адольф Буземан предложил решить проблему преодоления звукового барьера с помощью двойного крыла. Он рассчитал, что при таком крыле происходит наложение ударных волн, образующихся от нижней и верхней плоскости, и их взаимное гашение. Кроме того, пограничный слой воздуха, обтекающий такое крыло, отличается меньшей температурой и давлением, что положительно сказывается на экономичности летательного аппарата.

Однако те же расчеты показали, что такое крыло должно иметь очень тонкий профиль, иначе его сопротивление будет очень большим. А столь тонкое крыло не обладает необходимой прочностью.

В итоге все пошло как пошло. И люди, живущие близ аэродромов, стали страдать от раскатов грома при ясном небе. Громкие хлопки, а то и громовые раскаты стали раздаваться всякий раз, как только очередной истребитель или бомбардировщик переходил звуковой барьер. Что же касается сверхзвуковых пассажирских самолетов типа «Конкорда», то им предписывалось переходить на сверхзвуковой режим уже над Атлантикой, удалившись от населенных территорий.

Теперь же, когда появились сверхпрочные материалы, оказывается, что этот недостаток сверхзвуковой авиации можно преодолеть, используя крыло Буземана. Аэродинамики с удвоенной энергией взялись за работу, но. Оказалось, что такое крыло необходимо настраивать, словно скрипку. То есть, говоря иначе, оно показывает свои замечательные качества лишь при строго определенной скорости полета. А если скорость чуть изменится, то крыло начинает давать сбои. Но ведь до выхода на крейсерский режим летательный аппарат должен еще взлететь и набрать высоту. На малых же скоростях полета подъемная сила крыла падала столь стремительно, что самолет мог попросту упасть. Поток воздуха, проходя через узкий зазор между парами плоскостей, резко тормозился, крыло как бы «задыхалось»!

Положение удалось исправить Жу Ху, сотруднику Стэнфордского университета. В 2009 году он написал диссертацию, где показал, как можно математически оптимизировать аэродинамические профили биплана Буземана. Еще три года работы понадобилось, чтобы Жу Ху вместе с Ци Ци Ваном выяснили, какую точно форму должны иметь крылья, чтобы самолет можно было построить на практике.

Ученые заметили, что для создания достаточной подъемной силы крыльев Буземана на дозвуке и трансзвуке нужно отполировать внутренние поверхности крыла до предела гладкости. Кроме того, необходимо изогнуть переднюю кромку каждой плоскости так, чтобы она слегка уходила вниз для нижней пары плоскостей и вверх — для верхней пары. Это приводит к засасыванию большого потока воздуха на несущие поверхности. Крылья получают подъемную силу, свойственную обычным самолетам. Сопротивление же на крейсерской скорости упало сразу вдвое.

Работа Жу Ху и Ци Ци Вана открывает дорогу в небо самолетам, которые будут скользить в облаках практически неслышно, расходуя, по крайней мере, вдвое меньше горючего, чем нынешние лайнеры.

Так выглядит прототип самолета с крылом