Главная > Разное > Аэродинамика. Избранные темы в их историческом развитии
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Глава VI. От воздушного винта к космической ракете

Сильное желание человечества летать явилось силой, которая заставила изобретателей и ученых разобраться, как летать. Еще одно психологическое стремление, даже еще более общее и древнее, чем желание летать, но наиболее очевидное в истории полета за последние пятьдесят лет, — это страстное стремление человечества к скорости. Мы часто слышим о новых рекордах скорости, но редко слышим, чтобы кто-то задавал вопрос: почему необходимо так быстро передвигаться? Кто знает, не будет ли мир счастливее без больших скоростей, на которых мы сейчас перемещаемся? Но, по-видимому, эта жажда больших скоростей заложена в человеческой природе. Несмотря на то, что на это желание большой скорости в некоторой степени могут повлиять экономические факторы, основной стимулирующий фактор — по-видимому, психологический, — возможно, просто любовь к постановке новых рекордов. Молодые студенты с атлетическими способностями могут иметь блестящие научные умы и все же верить, что прыгнуть на два дюйма выше, чем другие — важный вклад в достижения человечества!

Какова цена скорости?

Прежде чем перейти к теме этой главы, а именно, истории наших знаний о воздушных двигателях, мне бы хотелось рассказать об исследовании, которое я провел несколько лет назад, отчасти забавы ради, отчасти из-за научного интереса [1]. Вместе с Джузеппе Габриелли, известным конструктором самолетов и директором авиационных заводов «Фиат», я провел нечто вроде фактического, не теоретического, обзора существующих средств передвижения, включая наземные, водные и подводные, а также воздушные, с точки зрения того, какой мощностью они располагают на единицу веса. Исследование называлось «Какова цена скорости?». Для сравнения мы построили графики удельной мощности как функции максимальной скорости транспортного средства,

Рис. 65. Удельная мощность, определенная как отношение максимально располагаемой мощности к массе брутто транспортного средства, построенная как график функции ее максимальной скорости. (Из обзора Дж. Габриелли и Т. фон Кармана в Mechanical Engineering, 72 [1950], 776, с разрешения Американского общества ииженеров-механиков.)

при этом она была определена как соотношение максимально располагаемой мощности к массе брутто транспортного средства. Мы нашли нечто вроде ограничительной линии, прямой линии на графике с логарифмическим масштабом, такой, что все известные в настоящее время одиночные транспортные средства оказались с левой стороны.

(В качестве «транспортных средств» мы включили также пешехода, лошадь и велосипедиста, но не стали включать рыбу или птицу.) Если какая-либо точка находится высоко над прямой линией, это означает, что это средство не так экономично, как могло бы быть при той же максимальной скорости. Например, мы видим, как экономичны торговые суда, до тех пор пока они не развивают определенную скорость, — в этой точке удельная мощность внезапно возрастает. Представленные на графике данные являются не средними, а оптимальными значениями; следовательно, мощность, обозначенная каждой кривой, представляет минимальное значение, необходимое для данного вида транспортного средства. Пешеход, лошадь и велосипедист оценены на основании некоторых научных расчетов. У меня нет объяснения, почему скаковая лошадь, скорость которой примерно 40 миль в час, имеет точно такую же удельную мощность, что и хороший линкор.

У диаграммы есть еще одна интересная особенность. Если удельная мощность пропорциональна скорости, то общая работа, необходимая для перевозки на заданное расстояние, одинакова. Это условие соответствует прямым с наклоном 45° на графике с логарифмическим масштабом. Поэтому можно сказать, что любое транспортное средство функционирует оптимально, если кривая имеет наклон 45°. Если наклон меньше 45°, то функционирование транспортного средства улучшается с увеличением его скорости. Если наклон больше 45°, то это показатель того, что транспортное средство превысило свои оптимальные характеристики. Например, если мы возьмем кривую для гражданских самолетов, то увидим, что между 200 и 300 милями в час наклон составляет примерно 45° или немного меньше. И действительно, это правда, что более скоростные «Констеллейшн» (Constellation) намного экономичнее более медленных DC-3, если экономичность измеряется в лошадиных силах-часах, необходимых для перевозки груза на заданное расстояпис.

Кривая реактивных истребителей имеет более крутой наклон; конечно, их нельзя назвать экономичными. Существуют две причины использования менее экономичных транспортных средств; одна заключается в том, что на большей скорости данное средство передвижения можно использовать больше. Если количество часов в месяц одинаково, то пройденное расстояние становится больше. Именно этот принцип способствует использованию самолетов с реактивным приводом в гражданской авиации. Они могут преодолеть значительно большее

количество пассажиро-миль в год при условии, что авиакомпании могут летать на них то же количество часов, т. е. они не требуют большего времени на техническое обслуживание. Во-вторых, использование неэкономичных транспортных средств, безусловно, может быть продиктовано военными целями, где необходимо быть быстрее своего противника.

Я бы сделал вывод, что если мы хотим вынести суждение относительно различных технологий двигательных установок для обеспечения скорости, то мы должны учитывать несколько моментов. Во-первых, основную систему потребности в мощности; во-вторых, практическую дешевизну ее использования при перевозке; в-третьих, все остальные точки зрения: психологическую, политическую и тому подобное. Очень трудно предугадать, чем человек должен заплатить за скорость. Сколько средний человек заплатит за пятичасовую поездку, которая в противном случае заняла бы десять часов? Я адресую этот вопрос, как заслуживающий изучения, к экономистам, психологам и другим представителям общественных наук.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление