ПОЧЕМУ И КАК ЛЕТАЕТ САМОЛЕТ

ВИРАЖИ И ФИГУРЫ В ПОЛЕТЕ

Почему самолет может делать виражи[13]) и фигуры?

Какие силы заставляют тяжелую машину легко ку­выркаться в воздухе? Как летчик управляет этими сила­ми в криволинейном полете?

Конечно, это все те же аэродинамические силы. И в криволинейном полете опять-таки главную роль играет подъемная сила крыла.

Известно, что всякое тело по инерции стремится дви­гаться прямолинейно. Чтобы заставить его двигаться по кривой, нужна так называемая центростремительная сила. Вот пример.

Если привязать нитку к камню и вращать его, то нитка натянется и, удерживая камень, заставит его опи­сывать круги. Движение камня по окружности будет про­исходить под действием силы вашей руки. Передаваясь через нитку, эта сила не позволяет камню удалиться от центра вращения. Если нитка оборвется, то действие этой силы прекратится и камень по инерции полетит прямо­линейно. Сила, с которой ваша рука действует на камень и заставляет его вращаться вокруг некоторого центра, и называется центростремительной (она направлена от окружности к центру).

При движении велосипедиста по кривой линии центро­стремительной силой служит слагаемая силы веса, так как велосипедист наклоняет машину в сторону поворота. При движении самолета по криволинейной траектории роль центростремительной силы обычно выполняет ела - гаемая подъемной силы крыла (рис. 29, а). Когда летчик наклоняет самолет на некоторый угол в сторону желае­мого разворота, то на такой же угол отклоняется от вер­тикали и подъемная сила (рис. 29, б). И если разложить ее на две слагаемые — по вертикали и горизонтали, то становится ясно, что слагаемая П поддерживает само­лет в воздухе, а слагаемая П2, направленная к центру

Виража, служит центростремительной силой (ей всегда сопутствует центробежная сила Цу направленная в про­тивоположную сторону).

Чтобы подъемной силы крыла хватило и на то и на другое, летчик при вводе самолета в вираж увеличивает угол атаки (или скорость полета).

Накреняя самолет элеронами в сторону виража, лет­чик одновременно отклоняет в ту же сторону и руль на­правления (действующий подобно рулю лодки). Благо­даря этому самолет разворачивается «охотнее».

На самолете можно делать виражи различных ра­диусов. Особенно важны виражи малых радиусов (например, при фигурных полетах или в воздушном бою, когда нужно быстро развернуться). Для уменьшения ра­диуса виража приходится увеличивать крен — ведь при этом растет центростремительная сила.

Радиус виража сильно зависит от скорости полета.

Вы знаете, что при быстром беге, быстрой езде на ве­лосипеде, мотоцикле, автомобиле трудно сделать кру­той поворот, для поворота приходится уменьшать ско­рость. Так и на самолете: если летчик желает уменьшить радиус виража, то он должен уменьшить скорость по­лета.

По этой причине тихоходный самолет может делать виражи малых радиусов, а истребитель — только боль­ших радиусов. Например, самолет ПО-2 может сделать вираж с радиусом всего в 60 метров, тогда как истре­битель делает вираж с радиусом самое меньшее 350— 400 метров. Именно поэтому во время Великой Оте­чественной войны самолеты ПО-2 нередко спасались от нападения фашистских истребителей: в опасный момент советский летчик делал крутой вираж и самолет против­ника, не имея возможности так же круто развернуться, проскакивал мимо.

Очень интересен быстрый вираж с одновременным подъемом, который называют боевым разворотом (рис. 30, а).

Для боевого разворота летчик накреняет машину эле­ронами и одновременно сильно увеличивает угол атаки. Самолет с креном круто взмывает вверх, причем по мере подъема крен увеличивается, а радиус разворота умень­шается. Затем летчик выравнивает самолет и берет нуж­ное направление полета.

Самая эффектная фигура — петля Нестерова (рис. 30, б). Первым в мире ее выполнил замечательный русский летчик П. Н. Нестеров в 1913 году. В прежние времена в цирках показывали очень интересный номер. Акробат на велосипеде или на тележке съезжал по кру­тому настилу, изгибавшемуся затем в виде вертикальной петли. Вершину петли акробат проезжал вниз головой. Этот номер именовался «мертвой петлей».

Подобием ее и является петля, выполняемая на са­молете,— с той лишь разницей, что разгон самолета до­стигается тягой силовой установки.

Для выполнения петли летчик в горизонтальном по­лете энергично берет ручку рулевого управления на себя.

Поэтому угол атаки крыла сильно увеличивается, подъем­ная сила резко возрастает и становится больше силы веса, то есть появляется некоторый излишек подъемной силы. Под действием излишка подъемной силы траекто­рия полета круто изгибается вверх. Самолет описывает

Первую половину петли при работе двигателя на полном газе. На вершине петли машина оказывается вверх коле­сами, а летчик — вниз головой. Всегда сопутствующая центростремительной силе центробежная сила как бы прижимает самолет к воздуху, находящемуся выше его, а летчика — к сидению. Когда самолет переходит за вер­шину петли, летчик уменьшает тягу винта до самой ма­лой и ставит ручку управления в среднее положение, а за­тем выбирает ее на себя, чтобы перевести самолет из пи­кирования в нормальный полет.

Действие центростремительной и центробежной сил можно легко проверить на опыте с вращением камня, если последний заменить ведерком с водой. При вращении во­круг некоторого центра ведерко будет описывать «мерт­вую петлю» и вода из него не выльется. Центробежная сила будет отбрасывать ведерко от центра к окружности, прижимать воду к донышку, как прижимает и летчика к сидению.

Форма петли, выполняемой на самолете, получается не круглой, а несколько вытянутой вверх. Это объяс­няется тем, что при подъеме на вершину петли скорость падает, и радиус кривизны траектории уменьшается. Во второй половине петли (при пикировании) скорость снова нарастает, и радиус опять увеличивается.

Кроме петли Нестерова и боевого разворота, на само­лете можно выполнять и другие фигуры —так называе­мую горку, переворот через крыло, двойной переворот, называемый «бочкой» и т. д.

Фигурный (высший) пилотаж играет большую роль в подготовке летчиков. Цель его — научить летчика ма­неврировать в полете и развивать в нем уверенность в своих силах, выносливость, самообладание, бесстрашие.

Эту цель и ставил себе основоположник высшего пи­лотажа П. Н. Нестеров. Советские летчики — его достой­ные последователи.