Літак – одна з найзагадковіших машин у світі. У ньому немає марних деталей, і кожна з них має свій сенс, у тому числі й форму носового обтічника. Між бойовими літаками, пасажирськими лайнерами і вантажівками є явна різниця: якщо перші обтічники мають загострену форму, то інші вони округлі.
Форма та швидкість
Авіалайнер Boeing 787./ Фото: pinterest.com
Якщо дивитися на пасажирський лайнер та винищувач, у вічі відразу впадає різниця у формі носа. В одного він округлий, майже куполоподібний, в іншого — витягнутий і гострий, як наконечник стріли. За цією різницею стоїть не естетика, а швидкість. Чим швидше летить літак, тим важливішим стає його обтічність. Аеродинаміка на дозвуку та надзвуку працює за різними законами, і носова частина тут – один із ключових елементів.
Ніс Су-57 гострий./ Фото: overclockers.ru
Коли літак летить повільно, скажімо, на швидкостях, характерних для цивільної авіації, опір повітря збільшується поступово. У таких умовах немає сенсу витягувати ніс, як у рапіри. Головне зробити так, щоб повітряний потік плавно обходив фюзеляж і не створював турбулентних завихрень. Округла форма з цим справляється добре: вона м'яко розсуває потік і не створює різких стрибків тиску. До того ж у носі пасажирського літака зазвичай встановлена громіздка антена радіолокатора, яка потрібна місцем. Вона краще працює, якщо закрита радіопрозорим обтічником, а той якраз і набуває такої обтічної форми — напівсфери або плавно витягнутої куполи.
Перехід на надзвук. Фото: telegra.ph
Швидкість у кілька разів вища за швидкість звуку — зовсім інша історія. На надзвуку повітря не встигає розійтись убік і стискається в щільний фронт перед носом. Це не просто опір – це ударна хвиля, свого роду стінка з повітря, яку потрібно “пробити”. І ось тут округла форма не просто марна, вона заважає. Чим тупіший ніс, тим сильніший опір. Тому у бойових літаків, які розганяються до 2–3 махів, ніс витягнутий у тонкий клин. Така форма буквально розщеплює повітря і відводить ударну хвилю подалі від корпусу, знижуючи навантаження на фюзеляж. Ніс ніби ріже повітря, поділяючи його, як криголам у льодах.
SR-71 Blackbird має найдовший обтічник. Фото: pinterest.com
Цікаво, що у надзвукових літаків важливим є не лише «гострота» носа, а й його довжина. Чим вище швидкість, тим більше витягнутим має бути носовий обтічник, щоб ударна хвиля не злилася з іншими ділянками корпусу. Це явище називається “хвильовим опором”, і якщо його не враховувати, літак просто не зможе досягти потрібної швидкості – занадто багато енергії витрачається на подолання повітряного бар'єру. Форма носа не тільки визначає, як літак поведеться на різних швидкостях, але і безпосередньо пов'язана з тим, які технології використовуються всередині. У бойових літаків у носовій частині часто ховаються рухомі конуси або радіопрозорі покриття з фазованими решітками. Це все має бути компактним, легким і не заважати аеродинаміці. Тому конструктори тягнуть носа вперед, роблячи його якомога тоншим, але при цьому залишаючи достатньо місця для всіх потрібних систем.
Округлий обтічник авіалайнера. Фото: sunhome.ru
Пасажирські лайнери йдуть зовсім іншою траєкторією. Їхнє завдання — стабільний, економічний політ на крейсерській швидкості. Тут важлива не максимальна швидкість, а плавність та надійність. Саме тому їх носова частина округла, з прицілом на комфорт та паливну ефективність, а не на прагнення звукового бар'єру. І поки ці дві категорії машин, що літають, не поміняються місцями по завданням, їх носи так і залишатимуться різними — кожен під свою швидкість.
Винятки із правил
Військово-транспортний літак./ Фото: uf.ru
Формула «гострий ніс — висока швидкість» працює майже завжди, але є й ті, хто до неї не вписується. Один із таких прикладів — важкі військові транспортники. Вони начебто військові, отже, мають літати швидко, але за швидкістю мало чим відрізняються від цивільних авіалайнерів. Причина в тому, що ці машини проектують під інші завдання, і не потрібно вириватися за звуковий бар'єр. Головне — перевезти якнайбільше вантажу на якомога більшу відстань, а для цього потрібен великий вантажний відсік, широкий фюзеляж і можливість сідати там, де звичайні лайнери не можуть приземлитися. Розганятися до надзвуку з таким багажем було б не лише невигідно, а й небезпечно. Крім того, при високих швидкостях навантаження на конструкцію зростає в рази, а у важкого літака з великою площею крила та фюзеляжу це перетворюється на серйозну проблему. Тому у таких літаків ніс широкий і округлий, як у цивільних, і більш ніж успішно справляється зі своїм завданням.
Остроносий Конкорд./ Фото: wikipedia.org
На іншому полюсі – пасажирські надзвукові лайнери. Їх спроектували та побудували у спробі об'єднати комфорт та швидкість в одному флаконі. Найвідоміший приклад – “Конкорд”. Вузький, витягнутий, з гострим, мов голка, носом. Все заради того, щоб летіти швидше за звук і при цьому зберігати керованість. Ніс у «Конкорду» навіть був рухливим — під час посадки його опускали вниз, щоб пілоти могли нормально бачити ЗПС. Здавалося б, майбутнє настало, але на практиці все виявилося не так райдужно. Надзвуковий політ вимагає величезної кількості палива, конструкція складніша і дорожча, квитки коштували нечуваних грошей, а шум від подолання звукового бар'єру не подобався жителям тих місць, над якими проходили маршрути. Тому такі лайнери літали переважно над океанами. Зрештою ідея не прижилася. Після кількох десятиліть експлуатації від надзвукових пасажирських перельотів відмовилися, і сьогодні усі великі авіакомпанії літають на дозвукових лайнерах із звично округлими носами.
Бойові літаки./ Фото: topwar.ru
У результаті практично всі існуючі літаки мають класичне компонування і ніс певної форми: носова частина бойових літаків гостра і допомагає проколоти звуковий бар'єр, а всі вантажопасажирські обходяться без прикраси. Винятки з'являються дуже рідко, і в основному це експериментальні літаки або спеціалізовані проекти.
Свого часу надзвуковий «Конкорд» був справжнім втіленням інженерної думки та чудес винахідливості технічного генія. Щоправда, він мав кілька серйозних недоліків, через які лайнер у результаті вивели з експлуатації та забули про його існування.
Sourse: novate.ru
