Sjetimo se, ne tako daleke prošlosti - kraja XIX stoljeća. Nespretni automobili trčali su ulicama prijestolnica. Konji, pa čak i pješaci, nadvladali su ih. Polijetali su prvi kontrolirani baloni. Palile su se i raspadale gotovo svaki let. Hrabar pokušaj švedskog inženjera Andrea da dosegne Sjeverni pol balonom s vrućim zrakom koštao je života njegovih i njegovih drugova. Poznati letovi Lilienthala na jedrilici završili su smrću hrabre obale …
Sve je to bilo na rubu moderne faze zrakoplovstva. Hrabri izumitelji propali su i utrli put čovječanstvu u zrak. Ali njihovo je iskustvo ostalo, akumulirano i početkom XX. Stoljeća. čovjek je postigao veliku pobjedu: stvorio je krila za sebe, opremljen motorom.
Godine 1903. Amerikanci, braća Wright, ukrcali su se u motorno vozilo i izdržali se oko minutu. Njihovi su se letovi svaki put produžavali. Već 1905. održali su se u zraku 38 minuta, preletjeli oko 40 km.
U prvih deset godina postojanja zrakoplova dizajneri su stvorili svoje zrakoplove dodirom, ne znajući kako će se ponašati u zraku. Prvi zrakoplovi bili su poput kutijskih zmajeva, poput letećih sitnica. Za vrijeme imperijalističkog rata zrakoplovi su se široko koristili. Nekoliko godina proučavali su se osnovni zakoni aerodinamike. Dizajni zrakoplova kontinuirano se poboljšavaju. Ubrzo je zrakoplov dobio moderan, zatvoren, modernog oblika.
Već 1935. zrakoplov je počeo dostizati brzinu do 400 km na sat, popeo se na nadmorsku visinu od 10 tisuća km, letio je ravnom linijom bez slijetanja do 8 tisuća km, podizao se s njima do 10 tona.
Moglo bi se pomisliti da je sve uzeto iz zrakoplovstva, da je došlo vrijeme da se razviju nekoliko standardnih dizajna zrakoplova za različite svrhe, tako da će im se ubuduće učiniti samo manje promjene.
Naravno da nije. Danas čovječanstvo završava tek prvu fazu razvoja zrakoplovstva. Moguće je da je svijet već na rubu stvaranja kvalitativno novih letećih strojeva.
Pokušajmo zamisliti kako će izgledati planovi budućnosti. Malo je vjerojatno da će nalikovati čak i najnaprednijim modernim modelima.
Promotivni video:
Već se pojavljuju takozvana "leteća krila". Automobili su oslobođeni repa, kao da su nepotrebni balast. Istina, rep zrakoplovu daje stabilnost, ali povećava veličinu zrakoplova, stvara dodatno povlačenje i smanjuje upravljivost i pokretljivost. Letjelice bez remena su već nekoliko godina. Svi oni još uvijek imaju značajan nedostatak: nisu baš stabilni u letu.
Moderni brzi jednosjedni zrakoplov. Primjećuju se male dimenzije ravnina i repa. Zrakoplov je "pokriven" do svojih granica. Takav zrakoplov postiže brzinu od 550 km na sat.
Neki dizajneri pokušavaju pažljivije riješiti rep: postupno skraćuju trup, dovodeći repnu jedinicu bliže krilu. Jedan od tih Fokkerovih zrakoplova prikazan je na sajmu zraka u Parizu 1936. Za ovaj zrakoplov trup je zamijenjen s dvije uske grede koje podupiru rep. Zrakoplov se odlikovao tankim profilom i malim veličinama krila. Opterećenje po 1 sq. m nosive površine krila dosegao je 140 kg za ovaj zrakoplov, što je jedan i pol puta više nego kod uobičajenih strojeva. Ovaj je zrakoplov mogao letjeti brzinom od 506 km na sat.
Morate pomisliti da će, postupno uzimajući osloboditi od trupa, dizajneri napokon pronaći prilično stabilan oblik letjelica bez repa. Već su neke tvrtke u Americi počele dizajnirati snažna putnička "leteća krila" dizajnirana za prijevoz do 100 putnika.
Masivna pojava takvih zrakoplova mogla bi pokrenuti drugu fazu zrakoplovstva: letjelice bez repa letjet će u zraku. Za ove će strojeve biti potrebna nova strujanja. Ispada da za brzine od 700-800 km na sat, moderni "tupi" oblici imaju preveliki otpor. Dizajneri letećih krila pokušat će što više izoštriti trup i profil krila. Motor će se očito povući natrag. U modernim letjelicama zračni tok stvoren propelerom udara u ravninu zrakoplova i stvara dodatno povlačenje. Pritisak propelera s njegovog nošenja natrag bit će znatno poboljšan. Kormila će biti na zadnjem rubu krila, kao i eleronovi. Kormila će biti smještena na krajevima krila u obliku posebnih podmetača. Zrakoplov neće imati izbočene dijelove. Čak se i vizir kabine izravnava s površinom. Kao što pokazuju približni izračuni, brzina takvog dvosjeda zrakoplova bez repa s motorom od 2 tisuće litara. iz. može se dovesti do 800 km na sat. Opterećenje po 1 sq. m krilo doseže 200 kg - dvostruko više nego u modernim strojevima.
Dizajni zrakoplova bez repa mogu dugo osvajati zračni prostor. Ali sada će brzina zrakoplova početi dosezati 1.000 km na sat. Približit će se brzini, zvuku, a potom će je nadmašiti. Pojavom takvih "nadzvučnih brzina", propeler će morati ustupiti mjesto drugom pogonskom uređaju. Ako se propeler okrene prebrzo, veći dio zraka jednostavno klizi s lopatica, a propeler više ne može povećati svoju snagu. Dizajneri će se suočiti s drugim problemom: kako zamijeniti propeler, koji je desetljećima pošteno radio u zrakoplovstvu? Moguće je da će se u više ili manje dalekoj budućnosti pojaviti novi tip pogonskog uređaja, koji djeluje, na primjer, na centrifugalnom principu.
Zrakoplov s dvije zrake “, što je demonstrirano na izložbi u Parizu. Repna jedinica je blizu krila. Ova ravnina - prijelazni korak do bezličnih "letećih krila".
Zamislite veliki, ispupčeni disk nalik na tampon s rupom u sredini. Ova rupa nije probušena. Na nekoj dubini dijeli se na nekoliko "osovina" koje se protežu od središta u radijalnom smjeru i pružaju prema van na rubovima diska. Ako počnemo okretati takav disk, tada ćemo se pod utjecajem centrifugalne sile zrak u njegovim radijalnim osovinama baciti na rubove i rasprsnuti. Umjesto toga, kroz otvor u sredini usitnit će se novi dio zraka. Na rubu diska može se postaviti vodilica tako da se struja zraka baci u jednom smjeru, pod pravim kutom u odnosu na radijalne osovine. Taj protok će gurnuti disk u suprotnom smjeru. Rotiranjem takvog diska ogromnom brzinom, može se stvoriti snažan potisak.
Osim centrifugalnog, možemo zamisliti još jedan tip pogonskog uređaja koji se temelji na principu leta insekata, a koji svojim krilima opisuju zatvorenu figuru koja sliči na osmicu. Lopatice takvog propelera udarat će u zrak cijelim njihovim područjem, tako da će se eliminirati proklizavanje zraka.
Za daljnji razvoj zrakoplovstva, ne samo rep, već i krila mogu se pokazati nepotrebnim balastom. Spremit će se samo za polijetanje i slijetanje.
Očito će se smrt krila dogoditi postupno, kao i smrt repa. Pojavit će se zrakoplovi s podesivim krilima, koji će se nakon polijetanja povući, kao i sada, uvučeni prizemni mehanizam. Pored ovoga, motor će se zajedno s propelerom uključiti na poseban okvir. Tako će biti moguće mijenjati smjer potiska prema gore ili prema dolje, ovisno o mjestu gdje je okrenut okvir s motornom jedinicom.
Tako će započeti sljedeća faza zrakoplovstva. Avion će opet promijeniti svoj oblik. Počet će nalikovati letećem projektilu, točnije zračnoj bombi. Od njegovih krila ostat će samo mali izrastci, slični stabilizatorima bombi. U zraku će se pojaviti avioni-projektili. Njihova brzina premašit će 1.000 km na sat. Aerodinamika zrakoplova približit će se topničkoj balisti.
Proći će deseci godina i avion će konačno izgubiti krila i postati poput modernog projektila u obliku cigara. Rep ovog projektila bit će okružen brojnim rupama kroz koje se može usmjeriti struja zraka velike brzine. Reguliranjem ovog protoka, usmjeravanjem ga u jednu ili drugu rupu, možete podići ili spustiti nos zrakoplova, voziti automobil vodoravno ili duž nagnutih linija i skretati u jednom ili drugom smjeru.
Leteći projektil pokretan centrifugalnim propelerom. Na stražnjem dijelu projektila vidi se otvor za rupe. Te rupe služe kao kormilo. Njihovim zatvaranjem i otvaranjem moguće je regulirati protok zraka velike brzine oko zrakoplova i promijeniti smjer leta.
Polijetanje takvog projektila neće predstavljati posebne poteškoće. U tu je svrhu moguće prilagoditi prijenosnik s četiri kotača, na koji je zrakoplov postavljen prije polijetanja. Jednom kada postigne dovoljnu brzinu, projektil će se skliznuti s kolica i podići u zrak. Slijetanje će ostati na aerodromu. Moguće je slijetanje pomoću posebnih mina. Uleti u takvu osovinu kroz poseban rog, projektil će pustiti niz kočionih šapa po svom obodu. U rudniku on upada u snažni protok zraka nadolazećeg zraka koji će brzo "ugasiti" brzinu projektila. U slučaju nesreće ili prisilnog slijetanja, vozač može odvojiti teške spremnike goriva i turbinsku jedinicu okrećući ručicu i spuštajući ih dolje. Kokpit s ljudima spuštat će se padobranom.
Teško je reći na osnovu čega se mogu razvijati takvi zrakoplovi budućnosti. Moguće je da će dostići brzinu do 2.000 km na sat, a visinu leta do 100 km. Borba za brzinu, za velike visine u ovoj fazi zrakoplovstva uvelike će ubrzati razvoj još uvijek daleko od savršenih mlaznih motora. Takvi će se motori instalirati na mnogim projektilnim zrakoplovima.
No moguće je da ova zrakoplovna faza neće biti zadnja. Ljudi će htjeti ispuniti svoj stari san - izaći iz sfere gravitacije Zemlje. Dizajneri će se suočiti sa zadatkom poraza otpora zraka, što posebno vrijedi pri velikim brzinama.
Na fotografijama leta metka može se vidjeti kako se rupa u čaši probija još prije nego što metak dotakne. Staklo se razbija komprimiranim zrakom koji se nakupio oko nosa metka. Neposredno oko svakog letećeg tijela, bilo da je to projektil ili avion, pojavljuje se gusta školjka zraka, nazvana granični sloj. Debljina ovog graničnog sloja ovisi o veličini letećeg tijela. Granični sloj kreće se tijelom i štiti površinu tijela od prejakog trenja zraka
Ova zapažanja sugeriraju je li naša atmosfera, odnosno zrak koji okružuje Zemlju, isti granični sloj za naš globus. Najnovija istraživanja dokazuju da je čitav svemir ispunjen materijom, ali samo različite gustoće. Međuplanetarni prostor je također ispunjen materijom, iako vrlo rijetkom. Zbog toga se oko planeta pojavljuje zbijeni zračni jastuk. Budući da je materija u međuplanetarnom prostoru izuzetno rijetka, Zemlji je bila potrebna brzina od 30 km u sekundi da bi dobila granični sloj sa gustoćom samo jedne atmosfere. Oko projektila koji leti u ovom već zbijenom okolišu stvara se granični sloj s gustoćom stotina atmosfera, iako projektil leti u zraku mnogo sporije od Zemlje u svemiru.
Granični sloj projektila dostiže ogromnu gustoću samo u njegovom prednjem, nosnom dijelu. To uzrokuje i velik otpor zraka tijekom leta projektila. Globe ne pruža takav otpor. Atmosfera Zemlje raspoređena je ravnomjerno po cijeloj površini. Rotacija Zemlje oko svoje osi igra izuzetno važnu ulogu u tome. Da se Zemlja ne rotira, tada bi se u prednjem dijelu kugle stvorio snažno zbijeni zračni jastuk, a na drugoj hemisferi atmosfera bi bila izuzetno razrijeđena. Ali Zemlja, rotirajući, dosljedno stavlja sve svoje strane pod pritisak. Čestice zraka nemaju vremena odvojiti se od zemljine površine i opet dolaze pod pritiskom, kao da ih udaraju na Zemlju.
Cijev za slijetanje budućih zrakoplova projektila. Letjeći u ovaj rog, avion pada pod utjecaj snažnog zraka za nadolazeći zrak koji brzo "prigušuje" njegovu brzinu.
Ovaj se fenomen može lako potvrditi modelom. Na kraju sačvrstite disk na kojem se kugla može zakretati duž svoje osi. Ako postavite disk u pokret i istovremeno natjerate da se kugla rotira, imat ćete grubi model Zemlje, koji se istovremeno okreće oko njegove osi i u orbiti. Zalijepite oko opsega kuglice, duž njenog, da tako kažem, "ekvatora" svilene niti. Ako se u rotaciju dovede samo jedan disk, ove će se svile protezati u jednom smjeru poput "repa" komete. To je oblik struje zraka stvorene oko metka ili projektila. Ako se rotira samo jedna kugla, a disk ostaje nepomičan, svile pod utjecajem centrifugalne sile cvjetaju u svim smjerovima duž polumjera. Ako se disk okreće u isto vrijeme, dok se disk okreće, svilene niti će se ravnomjerno pritisnuti na loptu sa svih strana. Isto će im se dogoditišto se događa s česticama zraka oko Zemlje.
Ravnina daleke budućnosti - "Leteća planeta". Na ovoj letećoj kugli ljudi će moći svladati gravitaciju.
Dakle, analogija s kretanjem planeta sugerira da je moguće eliminirati otpor zbijenog graničnog sloja koji se nakuplja u prednjem dijelu letećeg tijela. Ako ovo tijelo učinimo sferičnim i dajemo mu rotaciju oko osi tijekom leta, tada će se granični sloj ravnomjerno rasporediti po cijeloj površini, pa će nestati kolosalni otpor zraka koji se pojavljuje za vrijeme brzog leta.
Pa će ljudi možda jednog dana moći stvoriti male „leteće planete“sferičnog oblika.
Pokušajmo zamisliti jednu od ovih letećih kuglica.
Vanjska ljuska leteće kuglice je pomična. Može se zakretati duž osi u samo jednom smjeru - od vrha do dna. Unutar se nalazi druga školjka, ovješena s iste osi, ali pod utjecajem gravitacije, ona ostaje nepomična u odnosu na os tijekom leta. Podijeljen je na nekoliko katova. U njegovom donjem dijelu nalaze se teret i hrana. Iznad je pod s tekućim mlaznim gorivom (kisik, tekući ugljik). Još uvijek su znanstveni laboratoriji, četvrti za posade, radionice i ostale pomoćne prostorije.
Kako se takav planet planeta kreće?
U unutarnjoj ljusci kugle postavljen je takozvani mlazni pojas: komore su smještene oko oboda u prstenu, u kojem gori gorivo. U vanjskoj, rotirajućoj ljusci kuglice, ovaj reaktivni pojas odgovara pojasu sa mlaznicama kroz koji plinovi formirani u komorama mogu izlaziti prema van. Taj vanjski pojas čvrsto je pritisnut na unutarnji tako da klizanje vanjske školjke ne stvara prepreke za rad mlaznih komora. Ovisno o tome koji sektor mlaznih komora djeluje, lopta se može pomicati naprijed ili natrag, gore ili dolje u bilo kojem nagibu. Za provođenje okreta lopte predviđeno je i nekoliko bočnih komora.
Prije podizanja lopta se kotrlja po zemlji sve dok ne pokupi dovoljnu brzinu za polijetanje. Nakon toga se uključuju reakcijske komore tako da potisak usmjeri loptu gore prema željenom kutu. Slijetanje je približno isto. Ali potisak se prenosi naprijed i koči loptu.
Brzina odljeva plinova kroz mlazne mlaznice može se povećati na 2 tisuće metara u sekundi. Kao rezultat rotacije vanjske ljuske, otpor zraka će biti relativno zanemariv.
Na takvom letećem balonu ljudi će dostići nečuvenu brzinu - više od 100 tisuća kilometara na sat. Za šest do sedam sati moći će letjeti na Mjesec i vraćati se natrag. Čovjek na takvom projektilu lako može svladati gravitaciju Zemlje i probiti se u prostranstvo svemira.
Autor: P. GROKHOVSKY Crteži A. PREOBRAZHENSKY i S. LODYGIN. „Tehnologija za mlade“1938