Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2002 № 04

Крыло самолета характеризуется аэродинамическим качеством — отношением подъемной силы к силе тяги винта. Например, у хорошего самолета на каждый кг тяги создается 15 и более кг подъемной силы.

У старинных парусников длинный киль создавал огромное сопротивление и на один кг тяги «вырабатывал» лишь 2–3 кг силы бокового упора. Потому создатели скоростных парусных судов стараются поднять как можно выше гидродинамическое качество киля, чем дополнительно уменьшают расход энергии на создание упора, и аэродинамическое качество паруса, который тоже можно рассматривать как самолетное крыло. Для повышения качества крыла, работает оно в воздухе или в воде, применяются одни и те же способы. Его делают узким, тонким и длинным. Потому, например, у быстроходных яхт применяют не киль, а шверт, по сути, это крыло с большим относительным удлинением. Все чаще вместо паруса на быстроходных спортивных судах ставят крылья, потому что у них аэродинамическое качество выше, чем у паруса.

Глиссирующую яхту-катамаран с жестким парусом предложил в начале прошлого века американский конструктор О. Херешофф. Модель такой яхты длиной 0,76 м развивала скорость 10 узлов (14 км/ч). Изобретатель ожидал, что судно длиной девять метров должно развить скорость 30 узлов, двигаясь в 1,5 раза быстрее ветра. Однако на воде таких скоростей удалось достичь лишь к концу века.

Внешне такие парусники выглядят непривычно (рис. 2).

Рис. 2

Они имеют два, три и более корпусов, систему подводных крыльев, которые за счет изменения наклона выполняют роль швертов.

Эта тенденция доведена до крайности в «плавательном аппарате» — судном его назвать трудно — «гидрокрыло» Б.Смита. Здесь все подчинено цели как можно сильнее обогнать ветер.

Гидрокрыло состоит из пустотелой продольной балки с парой несущих подводных крыльев по концам (рис. 3).

Рис. 3

Примечательно, что оба крыла расположены по одну сторону от балки. На ней расположена поворотная мачта-крыло, к которой крепится мягкий парус. Сбоку на шарнирно закрепленной балке установлено еще одно подводное крыло, служащее для сохранения устойчивости при боковом ветре. Управление аппаратом производится при помощи воздушного руля и стабилизатора, как на самолете.

Испытания радиоуправляемых моделей подтвердили возможность развить скорость 75 км/ч при ветре 28 км/ч.

Однако судно предназначено для достижения рекорда и сохраняет устойчивость только при ветре, дующем с одной стороны.

На рисунке 4 изображена модель парусника с жестким крылом, в которой чувствуется влияние идей Смита.

Рис. 4

Изобретатель надеялся получить устойчивое мореходное судно, способное перевозить груз в 25 т со скоростью около 60 км/ч.

Величина значительная, но до буеров этому паруснику далеко. Во всех этих случаях аэродинамическое качество крыла-паруса с учетом воздушного сопротивления корпуса судна не превышало десяти.

Увеличение скорости крылатых судов требует дальнейшего повышения качества их воздушных и подводных крыльев, но традиционный способ, основанный на улучшении профиля и повышении относительного удлинения, себя исчерпал. Возможно, сегодня в аэрогидродинамике происходит тихая революция. Появились компьютерные программы, позволяющие моделировать обтекание жидкостью или газом любых тел.

Московский изобретатель О.Г. Войцех обратился к старой идее решетчатого крыла, аналогичного птичьему. Оказалось, что при скоростях менее 150 км/ч аэродинамическое качество его на воздухе достигает 300! Продувки модели в аэродинамической трубе показали правильность выбранного пути. Если так, то ждите наступления эры крылатых судов! Тем же, кто не захочет сидеть сложа руки, для начала рекомендуем читать книги и статьи Ю.С. Крючкова, публиковавшиеся до 1991 года в известном ежеквартальном сборнике и журнале «Катера и яхты», и строить модели. Успехов вам!

А.ИЛЬИН

Рисунки автора

Обычно жидкость под влиянием силы тяжести принимает форму того сосуда, в который она налита. В состоянии невесомости вода собирается в одну большую шарообразную каплю. Это было можно видеть в кинофильме космонавта Серебрякова «Физика в космосе», снятом на борту станции «Мир».