Vzpomeňme si, ne tak vzdálená minulost - konec XIX století. Ulicemi hlavních měst běžela neohrabaná auta. Koně a dokonce i chodci je předběhli. První kontrolované balóny vzlétly. Vypálili a rozbili se téměř na každém letu. Odvážný pokus švédského inženýra Andree dosáhnout severního pólu v horkovzdušném balónu stálo životy jeho i společníků. Slavné lety Lilienthalu na kluzáku skončily smrtí statečného stoupání …
To vše bylo na pokraji moderní fáze letectví. Odvážní vynálezci zahynuli a vydlážděli cestu pro lidstvo ve vzduchu. Jejich zkušenost však zůstala, nashromážděna a na začátku XX. Století. člověk dosáhl velkého vítězství: vytvořil křídla pro sebe, vybavená motorem.
V roce 1903 vzali Američané, bratři Wrightů, motorové vozidlo a vydrželi asi minutu. Jejich lety se pokaždé prodlužovaly. Již v roce 1905 vydrželi ve vzduchu 38 minut a létali asi 40 km.
V prvních deseti letech existence letadel konstruktéři vytvořili svá letadla dotekem, nevěděli, jak se budou chovat ve vzduchu. První letadla byla jako krabicoví draci, jako létající whatnots. Během imperialistické války byla letadla široce používána. Několik let byly studovány základní zákony aerodynamiky. Konstrukce letadel byly neustále vylepšovány. Brzy letadlo dostalo moderní, uzavřený, zefektivněný tvar.
Již v roce 1935 letadlo začalo dosahovat rychlosti až 400 km za hodinu, vyšplhalo se do nadmořské výšky 10 000 km, letělo v přímé linii bez přistání až do 8 000 km, zvedlo se s nimi až 10 tun.
Člověk by si mohl myslet, že vše bylo převzato z letectví, že nastal čas vyvinout několik standardních návrhů letadel pro různé účely, takže v budoucnu by se v nich provedly jen malé změny.
Samozřejmě to tak není. Lidstvo dnes dokončuje pouze první fázi vývoje letectví. Je možné, že svět je již na pokraji vytváření kvalitativně nových létajících strojů.
Zkusme si představit, jak budou vypadat letadla budoucnosti. Je nepravděpodobné, že se budou podobat i těm nejmodernějším moderním modelům.
Propagační video:
Takzvaná „létající křídla“se již objevují. Auta byla osvobozena od ocasu, jako by byla zbytečná zátěž. Je pravda, že ocas dává letadlu stabilitu, ale zvětšuje velikost letadla, vytváří další odpor a snižuje manévrovatelnost a pohyblivost. Tailless letadla jsou už několik let. Všichni mají stále výraznou nevýhodu: nejsou příliš stabilní za letu.
Moderní vysokorychlostní jednosedadlová letadla. Pozoruhodné jsou malé rozměry letadel a ocasu. Letadlo bylo „pokryto“svými limity. Toto letadlo dosahuje rychlosti 550 km za hodinu.
Někteří návrháři se snaží ocas opatrněji zbavit: postupně zkracují trup a přibližují ocas blíže k křídlu. Jeden z těchto letadel Fokker byl uveden na Pařížské letecké výstavě v roce 1936. U tohoto letadla byl trup nahrazen dvěma úzkými paprsky, které nesly ocas. Letadlo se vyznačovalo tenkým profilem a malými křídly. Zatížení na 1 sq. m nosné plochy křídel dosáhlo u tohoto letadla 140 kg - jeden a půlkrát více než u konvenčních strojů. Toto letadlo mohlo létat rychlostí 506 km za hodinu.
Člověk si musí myslet, že se konstruktéři postupně zbavují trupu a konečně najdou poměrně stabilní formu bezmotorových letadel. Některé firmy v Americe již začaly navrhovat výkonná „létající křídla“pro cestující, která mají pojmout až 100 cestujících.
Masivní vzhled takových letadel by mohl zahájit druhou etapu letectví: tailless letadla budou létat ve vzduchu. Tyto stroje budou vyžadovat nové zjednodušení. Ukazuje se, že pro rychlosti 700 - 800 km za hodinu mají moderní "tupé" formy příliš velký odpor. Návrháři létajících křídel se budou snažit co nejvíce zaostřit trup a profil křídla. Motor bude zřejmě stažen zpět. V moderních letadlech proudí vzduch vytvořený vrtulí v rovině letadla a vytváří další odpor. Tah vrtule z nošení zpět se výrazně zlepší. Kormidla budou na zadní straně křídla, stejně jako křidélka. Kormidla budou umístěna na koncích křídel ve formě speciálních podložek. Letadlo nebude mít žádné vyčnívající části. Dokonce i hledí kabiny se vyrovná s povrchem. Jak ukazují přibližné výpočty, rychlost takového dvousedadlového bezmotorového letounu s motorem 2 000 litrů. z. lze přenést až 800 km za hodinu. Zatížení na 1 sq. m křídlo dosahuje 200 kg - dvakrát tolik jako u moderních strojů.
Konstrukce letadel Tailless mohou vzdušný prostor dobýt dlouhou dobu. Nyní však rychlost letadla začne dosahovat 1 000 km za hodinu. Přiblíží se k rychlosti, zvuku a přeroste ho. S výskytem takových „nadzvukových rychlostí“se vrtule musí vzdát dalšího pohonného zařízení. Pokud se vrtule otáčí příliš rychle, většina vzduchu jednoduše sklouzne z lopatek a vrtule již nemůže zvýšit svůj výkon. Návrháři budou čelit dalšímu problému: jak vyměnit vrtule, která po desetiletí poctivě pracuje v letectví? Je možné, že ve více či méně vzdálené budoucnosti se objeví nový typ pohonného zařízení, pracující například na principu odstředivého.
Dvou paprsková letadla, která byla předvedena na výstavě v Paříži. Ocasní jednotka je blízko k křídlu. Toto letadlo - přechodný krok k bezchybnému „létajícímu křídlu“.
Představte si velký, vydutý, vyrovnávací disk s otvorem ve středu. Tato díra neprobíhá. V určité hloubce se dělí na několik „šachet“, které se rozprostírají od středu v radiálním směru a vyčnívají ven na okrajích disku. Pokud začneme otáčet takový disk, pak pod vlivem odstředivé síly bude vzduch v jeho radiálních hřídelích hozen k okrajům a vybuchne. Na jeho místo bude nová část vzduchu nasávána otvorem ve středu. Vodicí lopatka může být umístěna na okraji disku tak, že proud vzduchu je hozen v jednom směru, v pravém úhlu k radiálním hřídelím. Tento tok tlačí disk v opačném směru. Otáčením takového disku obrovskou rychlostí lze vytvořit silný tah.
Kromě odstředivého je možné si představit i jiný typ pohonného systému založeného na principu letu hmyzu, který svými křídly popisuje uzavřenou postavu připomínající osm. Listy takové vrtule udeří vzduch do celé své oblasti, takže bude odstraněn prokluz vzduchu.
Pro další rozvoj letectví se může ukázat jako zbytečná zátěž nejen ocas, ale také křídla. Budou uloženy pouze pro vzlet a přistání.
Zřejmě k smrti křídel dojde postupně, stejně jako ke smrti ocasu. Objeví se letadlo se zatahovacími křídly, které se po vzletu stáhnou, jako nyní, zatahovací podvozek. Kromě toho se motor společně s vrtulí otočí na speciální rám. Bude tedy možné změnit směr tahu nahoru nebo dolů, v závislosti na tom, kde se otočí rám s motorovou jednotkou.
Takže začne další fáze letectví. Rovina znovu změní svůj tvar. Začne to připomínat létající projektil, nebo spíše leteckou bombu. Z jeho křídel zůstanou jen malé výrůstky, podobné stabilizátorům bomb. Ve vzduchu se objeví letadla-projektily. Jejich rychlost přesáhne 1 000 km za hodinu. Aerodynamika letadla se přiblíží k dělostřelecké balistice.
Uplynou desítky let a letadlo nakonec ztratí křídla a stane se jako moderní projekt ve tvaru doutníku. Ocas této střely bude obklopen množstvím děr, kterými může být nasměrován vysokorychlostní proud vzduchu. Regulováním tohoto toku, jeho nasměrováním do jedné nebo druhé díry, můžete zvednout nebo snížit nos letadla, řídit vozidlo vodorovně nebo podél nakloněných čar a otáčet se v jednom nebo druhém směru.
Létající projektil poháněný odstředivou vrtulí. V zadní části střely je viditelný děrový pás. Tyto díry slouží jako kormidla. Jejich zavřením a otevřením je možné regulovat vysokorychlostní proudění vzduchu kolem letadla a změnit směr letu.
Vzlet takového projektilního letadla nebude představovat žádné zvláštní potíže. Za tímto účelem je možné upravit podvozek se čtyřmi koly, na kterém je letadlo namontováno před vzletem. Jakmile je dosaženo dostatečné rychlosti, projektil sklouzne z vozíku a zvedne se do vzduchu. Přistávací zařízení zůstane na letišti. Bude možné přistát pomocí speciálních dolů. Letí do takové hřídele zvláštním rohem, projektil uvolní po celém obvodu řadu brzdných tlapek. V dole se dostává do silného protijedoucího proudu vzduchu, který rychle „uhasí“rychlost střely. V případě nehody nebo nuceného přistání může řidič oddělit těžké palivové nádrže a turbínovou jednotku otočením rukojeti a sklopením dolů. V kokpitu s lidmi půjde padák.
Je těžké říci, jaké záznamy se takové letadlo budoucnosti může vyvinout. Je možné, že dosáhne rychlosti až 2 000 km za hodinu a letové výšky až 100 km. Boj o rychlost, o velké výšky v této fázi letectví výrazně urychlí vývoj ještě daleko od dokonalých proudových motorů. Takové motory budou instalovány na mnoha projektilech.
Je však možné, že tato fáze letectví nebude poslední. Lidé budou chtít naplnit svůj starý sen - dostat se z sféry gravitace Země. Návrháři budou čelit úkolu porazit odpor vzduchu, což platí zejména při vysokých rychlostech.
Na fotografiích letu střely je vidět, že díra ve skle prorazí ještě předtím, než se kulka dotkne. Sklo je rozbito stlačeným vzduchem, který se nahromadil kolem nosu střely. Ihned kolem každého létajícího těla, ať už se jedná o projektil nebo letadlo, se objeví hustá skořápka vzduchu, nazývaná mezní vrstva. Tloušťka této mezní vrstvy závisí na velikosti létajícího těla. Hraniční vrstva se pohybuje s tělem a chrání povrch těla před příliš silným třením vzduchu
Tato pozorování naznačují, zda naše atmosféra, tj. Vzduch obklopující Zemi, je stejnou hraniční vrstvou pro naši planetu. Nejnovější výzkumy dokazují, že celý vesmír je naplněn hmotou, ale pouze různou hustotou. Meziplanetární prostor je také naplněn hmotou, i když velmi vzácně. Proto se kolem planet objevuje stlačený vzduchový polštář. Protože hmota je v meziplanetárním prostoru extrémně vzácná, Země potřebovala rychlost 30 km za sekundu, aby získala mezní vrstvu s hustotou pouze jedné atmosféry. Kolem projektilu létajícího v tomto již zhutněném prostředí se vytváří mezní vrstva s hustotou stovek atmosfér, i když projektil letí ve vzduchu mnohokrát pomaleji než Země ve vesmíru.
Hraniční vrstva střely dosahuje obrovské hustoty pouze v její přední, nosní části. To také způsobuje velký odpor vzduchu během letu střely. Zeměkoule nezažívá žádný takový odpor. Atmosféra Země je rovnoměrně rozložena po celém povrchu. Rotace Země kolem její osy hraje v tom nesmírně důležitou roli. Pokud se Země netočí, vytvoří se před míčem silně stlačený vzduchový polštář a na druhé polokouli bude atmosféra velmi vzácná. Ale Země, rotující, soustavně staví všechny své strany pod tlak. Částice vzduchu nemají čas se odtrhnout od zemského povrchu a znovu se dostat pod tlak, jako by je porazily na Zemi.
Potrubí pro přistání budoucích projektilů. Letí do tohoto rohu, letadlo padá pod vlivem silného přicházejícího proudu vzduchu, který rychle "tlumí" jeho rychlost.
Tento jev lze snadno ověřit pomocí modelu. Postavte disk, na jehož okraji se může koule otáčet podél své osy. Pokud uvedete disk do pohybu a současně necháte kuličku otáčet, budete mít hrubý model Země, otáčející se současně kolem své osy a na oběžné dráze. Přilepte po obvodu koule podél jejího „rovníku“hedvábné nitě. Pokud se otočí pouze jeden disk, tato hedvábí se natáhnou v jednom směru jako „ocas“komety. Toto je forma proudu vzduchu vytvořeného kolem kulky nebo střely. Pokud se otočí pouze jedna koule a disk zůstane nehybný, potom hedvábí pod vlivem odstředivé síly rozkvetne ve všech směrech podél poloměrů. Pokud se disk při otáčení koule uvede do pohybu současně, hedvábné nitě se ze všech stran rovnoměrně přitlačí na kouli. Totéž se s nimi staneco se stane s částicemi vzduchu kolem Země.
Letadlo vzdálené budoucnosti - "Létající planeta". Na této létající kouli budou lidé schopni překonat gravitaci.
Analogie s pohybem planet tedy naznačuje, že je možné eliminovat odpor zhuštěné mezní vrstvy, která se hromadí v přední části létajícího těla. Pokud uděláme toto těleso kulovité a uděláme mu rotaci kolem osy během letu, bude mezní vrstva rovnoměrně rozložena po celé ploše. V důsledku toho zmizí kolosální odpor vzduchu, který se objeví během rychlého letu.
Takže lidé budou možná jednou schopni vytvořit malé „létající planety“sférického tvaru.
Zkusme si představit jeden z těchto létajících míčků.
Vnější skořepina létající koule je pohyblivá. Může se otáčet podél osy pouze jedním směrem - shora dolů. Uvnitř je druhá skořepina, zavěšená na stejné ose, ale pod vlivem gravitace zůstává během letu nehybná vzhledem k ose. Je rozdělena na několik pater. Ve spodní části jsou náklad a zásoby potravin. Nahoře je podlaha s kapalným tryskovým palivem (kyslík, tekutý uhlík). Vyšší jsou stále vědecké laboratoře, posádky, dílny a další technické místnosti.
Jak se pohybuje taková koule?
Ve vnitřním plášti koule je uspořádán tzv. Proudový pás: komory jsou umístěny kolem obvodu v prstenci, ve kterém dochází ke spalování paliva. Ve vnějším rotačním plášti koule tento reaktivní pás odpovídá pásu s tryskami, skrze které mohou plyny vytvořené v komorách unikat ven. Tento vnější pás je pevně přitlačen k vnitřní straně, takže posuvné vnější pouzdro nevytváří žádné překážky pro provoz proudových komor. V závislosti na tom, který sektor tryskových komor funguje, se může míč při jakémkoli sklonu pohybovat dopředu nebo dozadu, nahoru nebo dolů. K provedení otočení míče je také k dispozici několik postranních komor.
Před zvedáním se míček otáčí po zemi, dokud nezvedne dostatečnou rychlost pro vzlet. Poté se reakční komory zapnou, takže tah nasměruje míč směrem nahoru v požadovaném úhlu. Přistání je přibližně stejné. Ale tah se přenáší dopředu a brzdí míč.
Rychlost odtoku plynů tryskovými tryskami může být zvýšena na 2 000 metrů za sekundu. V důsledku rotace vnějšího pláště bude odpor vzduchu relativně zanedbatelný.
Na takovém létajícím balónu lidé dosáhnou neslýchané rychlosti - více než 100 tisíc kilometrů za hodinu. Za šest až sedm hodin bude možné letět na Měsíc a vrátit se zpět. Člověk na takovém projektilu může snadno překonat gravitaci Země a uvolnit se do rozlehlosti vesmíru.
Autor: P. GROKHOVSKY. Kresby A. PREOBRAZHENSKY a S. LODYGIN. „Technologie pro mládež“1938