Урок онлайн. Вирусы 22 декабря 2018 | 0 комментариев
Урок онлайн. Вирусы
Вирусы - неклеточные формы жизни. Урок онлайн. Презентация к уроку в 9 (10) классе Ви́рус (лат. virus — яд) — неклеточный инфекционный агент, который может воспроизводиться...
Подробнее
Урок онлайн. Отряды насекомых с неполным превращением 25 ноября 2018 | 0 комментариев
Урок онлайн. Отряды насекомых с неполным превращением
Таракановые, Прямокрылые, Поденки, Уховертки, Стрекозы
Подробнее
Урок онлайн. Сравнение клеток разных царств 20 ноября 2018 | 0 комментариев
Урок онлайн. Сравнение клеток разных царств
Сравнение клеток разных царств. Презентация к уроку
Подробнее
Урок онлайн. Генетика пола 7 ноября 2018 | 0 комментариев
Урок онлайн. Генетика пола
Определе́ние по́ла, или детермина́ция по́ла, — биологический процесс, в ходе которого развиваются половые характеристики организма. Большинство видов организмов имеет два пола. Иногда...
Подробнее
Урок онлайн. Скелет человека 13 октября 2018 | 0 комментариев
Урок онлайн. Скелет человека
Скелет человека. Презентация к уроку биологии в 8 классе. Скеле́т челове́ка (др.-греч. σκελετος —...
Подробнее
Регистрация

Всем известный Карлсон, который живет на крыше - с точки зрения авиационного инженера

Автор
Опубликовано: 203 дня назад (31 декабря 2018)
Редактировалось: 12 раз — последний вчера в 16:17
+1
Голосов: 1
Астрид Линдгрен в далеком 1955 году создала литературного персонажа, который весьма необычен.
С виду Карлсон толстенький человечек невысокого роста, говорящий о себе как о "слегка упитанном мужчине, в самом расцвете сил". Он хулиган, шалопай, выдумщик, обожает шкодничать. Его проделки вполне вписываются в поведение подростка. Однако у Карлсона есть одно свойство, которое разительно отличает его от других сказочных персонажей. Он летает, используя аэродинамику!

Писательница упоминает, что у Карслона есть мотор с пропеллером, а вместо одной из пуговиц - небольшая кнопка. Нажав на кнопку, Карлсон включает мотор, который позволяет ему выписывать разные фигуры высшего пилотажа.

Давайте оставим в стороне такие аспекты человеческой психики, как непреодолимая тяга подростков к проделкам. Психологи скажут нам, что растущий человек изучает мир. Он еще не научился задаваться вопросом "огорчатся ли родители, если я разрисую обои". Он хочет видеть, как выглядят разрисованные им обои.

Тема этой заметки другая. Я хочу рассказать читателям, мог ли Карлсон действительно летать. Признаюсь, я в детстве, зачитываясь этой сказкой, тоже мечтал о моторчике с пропеллером за спиной. Почему я так тоже не могу? Но лишь став авиационным инженером, и осознав принципы полета летательных аппаратов тяжелее воздуха, я смог ответить на этот вопрос.

Хвостовой винт

Каждый, кто видел распространенный вертолет Ми-8, наверняка заметил, что кроме большого несущего винта, на вертолете еще есть небольшой хвостовой винт. Этот винт служит двум целям сразу.
Всем известный Карлсон, который живет на крыше - с точки зрения авиационного инженера


Во-первых, он компенсирует реактивный момент несущего винта. Несущий винт, когда вращается в воздухе, испытывает сопротивление. То есть двигатели вертолета тратят свою мощность именно на преодоление этого сопротивления. Каждый, кто сверлил стенку, замечал, что дрель стремится вырваться из рук. И у дрели, и у несущего винта вертолета возникает реактивный момент, направленный против направления вращения.

Во-вторых, хвостовой винт служит для управления по рысканию. Так называется в авиации угол, лежащий в горизонтальной проскости. В картографии этот угол называется "азимут". Перемещая педали, пилот вертолета управляет хвостовым винтом, и момент этого винта становится больше или меньше реактивного момента несущего винта. Таким образом, нос вертолета поворачивается либо вправо, либо влево.

Замечу, что кроме хвостового винта на вертолетах применяется и другие способы компенсации реактивного момента несущего винта. Например, на вертолете Ка-26 этих винтов два, и они вращаются в противоположенных направлениях, компенсируя реактивный момент друг друга. На некоторых зарубежных вертолетах применяется вентилятор (или воздушный винт в кольце). Есть и очень хитрые экспериментальные вертолеты, где для компенсации реактивного момента используется эффект Коанда. То есть все вертолеты так или иначе этот реактивный момент компенсируют.

Теперь вернемся к Карлсону. Писательница не упоминает ни одного из перечисленных способов компенсации реактивного момента. Следовательно, Карлсон, если бы нажал на известную кнопочку на животе, немедленно стал бы крутиться в другую сторону!

Несущий винт

На Ми-8 несущий винт достаточно велик. Почему? Потому что вертолету приходится "опираться" на воздух. Несущий винт должен уметь создавать тягу, уж никак не меньшую, чем суммарный вес самой конструкции вертолета, экипажа, топлива, груза или пассажиров, который вертолет перевозит.

Но как несущий винт создает тягу? Вращаясь в воздухе, винт как бы вкручивается в него (примерно, как шуруп в дерево). Отличие в том, что воздух не дерево. То есть он представляет из себя довольно разреженную среду. Поэтому ни один воздушный винт не сможет развить бесконечно большую тягу, какую мощность к нему не подводи. Конструкторы авиационной техники давным-давно знают о всех физических процессах, происходящих на лопастях несущего винта. И одно правило действует безотказно: хочешь получить воздушный винт с большей тягой - увеличивай диаметр винта!

Но давайте посмотрим на Карлсона. У него в районе пояса крепится крохотный вентилятор. Он настолько маленький, что Карлсон возит Малыша на загривке, ничуть не опасаясь повредить своего пассажира лопастями.

Такое явное противоречие заставляет, как минимум, насторожиться. А если не "как минимум", то нам следует признать, что Карлсон летать не может.

Пилотаж и маневрирование

Несущий винт вертолета служит не только для того, чтобы вертолет "висел". Вертолет - это летательный аппарат, который не только висит, но и летает. Каким образом вертолету удается лететь по горизонтали?

Вся хитрость заключена в очень сложной конструкции несущего винта. Каждая лопасть снабжена тремя шарнирами. Это осевой, горизонтальный и вертикальный шарниры. Вертикальный служит для того, чтобы лопасть свободно колебалась в полете по азимуту. Тем самым снижаются напряжения, возникающие в материале лопасти. Но нас сейчас интересуют два шарнира, позволяющие управлять "конусом" несущего винта.

Этот конус образуется в результате действия на лопасти двух сил: центробежной и подъемной. Если центробежная сила стремится выстроить все лопасти в горизонтальной плоскости, то подъемная сила тянет лопасти вверх. Горизонтальный шарнир как раз для того и нужен, чтобы дать лопасти найти новое положение.

Теперь, если наклонить этот конус вперед, на несущем винте возникнет, кроме вертикальной, еще и горизонтальная составляющая силы тяги. Вертолет не только будет висеть в воздухе, но еще и начнет перемещаться вперед. То есть полетит, куда нужно.

На самом деле, конус можно наклонить не только вперед, но и назад, и вбок. Наклоняя конус назад, мы можем погасить горизонтальную скорость и даже полететь "хвостом вперед". Если наклонить конус вбок, мы введем вертолет в вираж.

У Карлсона нет никаких таких сложных механизмов. Следовательно, он и летать не может.
403 просмотра
Комментарии (1)
Елена Шишловская # 20 января 2019 в 12:41 0
Человек хочет летать. Как птица. Желательно без механизмов. Или с пропеллером или антигравитационным чемоданчиком (постоянно забываю автора рассказа "Белый шум, кажется). А статья - шикарная - спасибо!
Добавить комментарий RSS-лента RSS-лента комментариев