Крылья Родины
Шрифт:
К нынешним скоростям авиация пришла, то накапливая терпеливо по нескольку километров, то вдруг делая скачок, сразу увеличивавший скорость на несколько десятков километров в час. Такой резкий скачок по скорости и сделал самолет «СБ», спроектированный и построенный в бригаде А. А. Архангельского в 1934 году.
«СБ» сразу дал скорость на 70–100 километров больше достигнутой в то время самолетами. Замечательно при этом, что резкое увеличение скорости было сделано не по классу истребителей, а по классу бомбардировщиков. Скорость «СБ», достигавшая 400 километров в час, особенно поразительна, если напомнить, что бомбардировщики того времени
На естественный вопрос, в чем же заключается секрет этой машины, так резко вырвавшейся вперед по скорости и остававшейся очень долго передовой среди всех европейских машин этого класса, следует ответить, что это была первая наша машина, получившая полное и строгое развитие в процессе проектирования и постройки. Ни по одному самолету не было произведено в таком объеме аэродинамических испытаний, как по этой машине. Самолет по модели строился, по модели доводился. Размах произведенных в аэродинамических трубах испытаний был необычайно велик по тому времени. И вот этим-то тщательным изучением самолета в процессе проектирования и постройки и объясняется резкое увеличение его скорости. Скорость набиралась по каплям: ее получили на правильном сочетании крыла с фюзеляжем, на убирающихся шасси, на радиаторах охлаждения, на множестве вещей, которые останавливали на себе внимание коллектива практиков и теоретиков дела.
А. А. Архангельский и А. Н. Туполев.
Когда впервые появились двухмоторные самолеты с нижним расположением крыла, остро стал вопрос о наивыгоднейшем сочетании крыла с фюзеляжем и моторной гондолой. Правильное, с точки зрения аэродинамики самолета, сочетание этих элементов увеличивает подъемную силу самолета на больших углах атаки и уменьшает лобовое сопротивление на малых углах.
Исследование этого вопроса и было проведено в аэродинамических трубах.
Большая работа была проведена и по устойчивости нового самолета. Переход к большим нагрузкам на квадратный метр площади крыла создал ряд конструктивных трудностей. Меры к устранению их можно было найти также, только произведя ряд опытов в аэродинамической трубе.
Наконец, был применен профиль крыла с лучшими, чем раньше, аэродинамическими характеристиками.
Самолет «СБ».
«СБ» вышел на лётные испытания осенью 1935 года в двух вариантах. На гражданском варианте самолета в 1936 году М. М. Громов установил рекорд скоростного перелета Москва — Ленинград — Москва, проделанного со средней скоростью в 360 километров в час.
В этом же году летом бригада А. А. Архангельского пришла на серийный завод для внедрения в производство «СБ», ставшего вскоре одним из основных бомбардировщиков наших Военно-воздушных сил. Впервые при освоении этого объекта серийное самолетостроение перешло на поточный способ производства.
Разрешение проблемы скорости при создании «СБ» было одним из самых значительных достижений, которым в полной мере и воспользовалось наше самолетостроение.
Из теоретических работ, сделанных в связи с постройкой самолетов «РД» и «СБ», особенно интересными и значительными представляются работы по вибрациям самолета.
Для получения наибольшей дальности, как уже говорилось, необходимо делать у самолета крылья возможно большего удлинения. До «РД» самолетов с такими необычайно узкими и длинными крыльями не существовало.
Но в мировой литературе по самолетостроению имелись отдельные указания на то, что при больших удлинениях в полете у крыльев возникают вибрации, причем колебания крыла нарастают настолько быстро и с такой силой, что крыло разрушается. Разрушается самолет так неожиданно, что наблюдателям с земли кажется, будто самолет взорвался в воздухе.
Такого типа нарастающие вибрации крыла получили название «флаттер».
Флаттер, как выяснилось затем, возникает в том случае, если скорость полета превысит некоторую определенную для данной конструкции величину, так называемую «критическую скорость».
Строители самолета «РД», естественно, опасались, что вследствие большого удлинения крыла критическая скорость «РД» будет очень небольшой — может быть, даже меньшей, чем его нормальная максимальная скорость. Если бы это было так, то каким образом можно ее увеличить до такой степени, чтобы данный самолет никогда не мог ее достигнуть?
Для решения поставленной задачи и была создана в экспериментально-аэродинамическом отделе ЦАГИ специальная группа флаттера.
Положение было трудным. Метода расчета, позволяющего определить критическую скорость, не существовало. Способа определить ее опытным путем также не знали. Не был даже установлен закон подобия для моделирования этого явления.
Никто не знал, в какой именно зависимости от свойств самолета находится критическая скорость, без чего трудно придумать средства для ее увеличения. Более того, даже понятий «флаттер» и «критическая скорость» в то время не существовало: считалось, что между флаттером и другими типами вибраций, происходящих от иных причин, а стало быть, и по-разному устраняемых, нет никакого различия.
К решению очень трудной задачи могли вести два пути. Можно было опытным путем исследовать только частный случай — крыло «РД» — и указать для него меры к предотвращению флаттера. Но возможно было подойти к решению задачи, проникнув сначала в физическую природу явления, создав общую теорию флаттера и на основании ее расчетный метод, годный для любого частного случая.
Самолет «Ар-2», конструкции А. А. Архангельского.
М. В. Келдыш и его сотрудники не были бы русскими аэродинамиками школы Жуковского, если бы они пошли первым путем. Нет, они предпочли более трудный путь — путь создания общей теории, чтобы раз навсегда решить проблему флаттера, которая, очевидно, должна была при возрастающих скоростях становиться все более и более острой для всех новых машин.
Так оно и оказалось в действительности.
Уже в процессе работы над проблемой выяснилось, что критические скорости крыльев тогдашних самолетов не очень велики, и в ближайшем будущем самолетостроению предстояло столкнуться с проблемой флаттера не только для крыльев с большим удлинением, но и вообще для любого крыла.