|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ІСТОРІЯ ТЕХНІКИ, ТЕХНОЛОГІЇ, ПРЕДМЕТІВ НАВКОЛО НАС
Літак Вояджер. Історія винаходу та виробництва
Довідник / Історія техніки, технології, предметів довкола нас "Вояджер", модель 76 - перший літак, який здійснив безпосадковий політ навколо земної кулі без дозаправки. Головний конструктор – Берт Рутан. Літак пілотувався Діком Рутаном (англ. Dick Rutan), старшим братом конструктора, та Джиною Ігер (англ. Jeana Yeager). Літак злетів з 4600-метрової смуги авіабази Едвардс у Мохаві 14 грудня 1986 року і благополучно приземлився на ній 23 грудня, через 9 днів, 3 хвилини і 44 секунди. Під час польоту літак подолав 42 км (ФАІ зарахувала дистанцію в 432 40 км) на висоті в середньому 212 км. Цей рекорд остаточно побив попередній, встановлений екіпажем ВПС США, який пілотував B-3,4 і подолав 52 12 миль (532 20 км) у 168 році. Цей літальний апарат був сконструйований для тривалої подорожі. Тому йому дали ім'я "Вояджер" - "мандрівник". Рекордний політ американських пілотів на "Вояджері" не може не викликати захоплення. Літаком керували льотчик-випробувач Дік Рутан та 34-річна льотчиця спортивної авіації Джина Йігер. Дев'ять діб та чотири хвилини вони перебували у повітрі, приземлившись на авіабазі Едвардс у США 23 грудня 1986 року, звідки й розпочинали свій переліт. За дев'ять діб "Вояджер" покрив відстань 40 тисяч кілометрів. Фахівці стверджували, що він міг пролетіти ще 500 км.
Людина за всіх часів прагнула підкорити нові рубежі. Перший у світі рекорд дальності польоту встановлено на початку XX століття бразильцем Альберто Сантос-Дюмоном, який пролетів на літальному апараті власної конструкції... 220 метрів. Своєрідним попередником "Вояджера" можна вважати АНТ-25, розроблений радянським авіаконструктором Андрієм Миколайовичем Туполєвим. На ньому були встановлені фантастичні на той час чкаловські рекорди, які дали потужний імпульс розвитку радянської науки. Радянським пілотам, які в 1937 році здійснили безпосадковий переліт з СРСР через Північний полюс в Америку, аплодував весь світ. Подорож "Вояджера" привернула увагу Пентагону. Його представник згадав, що попередній світовий рекорд польоту по прямій був встановлений у 1962 році на бомбардувальнику ВПС США B-52. Тоді американська "фортеця, що літає" злетіла в Токіо і приземлилася на базі ВПС США в Іспанії, пролетівши понад двадцять тисяч кілометрів. Найбільш яскравими представниками експериментальних літаків із композиційних матеріалів стали два літаки конструктора Берта Рутана: адміністративний літак фірми "Боїнг" Бічкрафт "Старшип-1" та рекордний далекий літак Рутан "Вояджер". Перший з цих літаків випуску 1983 року був спроектований за допомогою ЕОМ, при цьому як основний матеріал конструкції був використаний вуглепластик з підвищеними технічними показниками. За схемою літак Бічкрафт "Старшип-1" був дводвигунним літаком-"качкою", причому рознесене вертикальне оперення розташовувалося на кінцях крила, одночасно виконуючи функції кінцевих шайб. У 1981 році Рутан почав працювати над літаком "Вояджер", який призначався для навколосвітнього безпосадкового перельоту. Скромна вітальня будинку Берта Рутана в містечку Мохаві, штат Каліфорнія, перетворилася на штаб з підготовки польоту і служила цій меті цілих п'ять років. Разом з ним працювали його брат Дік та Джина Йігер, у минулому креслярка-конструктор. А в ангарі №77 на місцевому аеродромі весь цей час не було відбою від добровольців. Багато місцевих жителів виявили бажання допомогти у будівництві літального апарату. Предметом особливої гордості братів було те, що вони втілили в життя свою витівку на власні кошти, не отримавши від уряду жодного центу. Але було б помилкою підозрювати їх у повній безкорисливості. Створивши фірму "Вояджер ейркрафт інкорпорейтед", Рутани намітили програму повернення своїх грошей і навіть отримання прибутків за рахунок показових польотів та реклами. Так, наприклад, компанія "Мобіл ойл корпорейшн" надала для двигунів "Вояджера" нову синтетичну олію, натомість придбавши право використовувати зображення літака на рекламних проспектах своєї продукції. Перший випробувальний політ, виконаний у червні 1984 року Діком, тривав 30 хвилин. Максимальний розрахунковий час польоту літака без посадки був 14 діб, протяжність - 45060 кілометрів. Але абсолютний рекорд дальності – політ без посадки та без дозаправки – відбувся за два роки. Дальність польоту залежить насамперед від відношення ваги палива до злітної ваги літака. Маса порожнього літака "Вояджер" була всього 840 кілограмів при масі пального 4052 кілограми. Злітна маса складала 5137 кілограмів. 72 відсотки злітної ваги "Вояджера" становило паливо! Для порівняння, у сучасних далеких пасажирських літаків відносна вага палива сягає приблизно 40 відсотків, у АНТ-25, дива 1930-х років, він становив 52 відсотки. Недарма в американській пресі його охрестили "бензобаком, що літає". Підвищення запасу палива є особливо складною проблемою саме для невеликих літаків. Адже вони не вистачає внутрішнього обсягу для розміщення такого великого запасу пального. На "Вояджері" обсяги для палива вдалося збільшити за рахунок застосування двобалочної схеми компонування. Крім традиційних ємностей, насамперед у крилі, а також у фюзеляжі та горизонтальному оперенні, були використані додаткові ємності цих двох балок. Іншим найважливішим завданням було зниження ваги порожнього літака. Зменшенню ваги конструкції сприяло застосування нових композиційних матеріалів з високим показниками. Так, основний використаний вуглепластик у п'ять-десять разів міцніший від сталі і набагато легший за звичайні алюмінієві сплави. Застосоване двобалкове компонування також сприяло зменшенню ваги конструкції, так як ці балки, як кажуть, "розвантажували" крило (знижували згинальний момент по крилу від аеродинамічних сил за рахунок навантаження крила моментом у протилежний бік, вниз, від сил ваги балок із вмістом). Зменшилася вага силової установки, обладнання, спорядження. Все це сприяло і зменшенню потрібної тяги або потужності двигунів, а значить, їхньої ваги та витрати палива. Іншим способом збільшення дальності польоту є покращення аеродинаміки літака. Це дозволяє вибрати менш потужний і водночас легкий двигун з меншою витратою палива. Оскільки "Вояджер" тихохідний літак, то значну частку аеродинамічного опору становить так званий індуктивний опір, зумовлений вихреобразованием на кінцях крила і знижується зі збільшенням розмаху крила. Для боротьби з ним на літаку було встановлене надзвичайно довге крило з подовженням 33,8 (ставлення розмаху до середньої хорди - ширини), тоді як у сучасних пасажирських літаків подовження крила, як правило, не перевищує 10. Гондоли з кабіною екіпажу та двома поршневими двигунами розташовувалися на крилі. Передній двигун повітряного охолодження потужністю 130 кінських сил з гвинтом, що тягнув, працював на зльоті, а задній, рідинного охолодження, потужністю 110 кінських сил використовувався для маршового польоту. Двигуни були виготовлені фірмою "Теледайн континенталь" на замовлення Пентагону для безпілотних розвідувальних літаків. "...Найбільшою знахідкою конструктора Б. Рутана, - пише В.А. Кисельов у журналі "Техніка і наука", - є розробка та застосування на "Вояджері" концепції двох двигунів. Вже зазначалося, що для економії палива потрібно застосовувати двигун мінімальної потужності Але в процесі польоту на дальність вага літака знижується за рахунок вироблення палива У "Вояджера" це зниження теж рекордно - в 5 разів, отже, в ці 5 разів бажано зменшити і потужність силової установки. і зменшення кількості оборотів двигуна невигідно, питома витрата палива зростає, бажано здійснювати політ при оборотах, близьких до розрахункових. літака". В результаті витрата пального у "Вояджера" склала в середньому всього 91 грам на кілометр. Це приблизно стільки ж, скільки витрачають звичайні легкові машини типу "Жигулів". Адже літак у кілька разів важчий і до того ж не їхав, а летів із середньою швидкістю 185 кілометрів на годину. Два двигуни, це не тільки економія пального, а й підвищення безпеки. Вони також в екстреному випадку дозволяють збільшити потужність у разі необхідності подолання грозового фронту або гірських вершин. Очевидно, саме концепція двох двигунів стала останньою ланкою, що у результаті дозволило досягти успіху. "Розташувати два двигуни на крилі не можна, - продовжує Кисельов, - адже значну частину польоту працює тільки один і він створюватиме несиметричну тягу. Значить, обидва гвинти треба розташовувати по осі симетрії літака. Застосувати два співвісні гвинти, кожен з яких обертається своїм двигуном, погано: знадобиться довгий і важкий вал від заднього двигуна до гвинта, один зупинений гвинт знизить ефективність іншого, тоді, може, рознести гвинти і двигуни по кінцях фюзеляжу? , щоб цього не сталося, будуть потрібні довгі і важкі стійки шасі, що явно невигідно.Тоді зсунемо задній гвинт вперед, укоротивши фюзеляж, але не зрушуючи вперед горизонтального оперення (ГО), не вкорочуючи його плеча.Досягти цього можна, закріпивши ГО на двох додаткові балки фюзеляжу Отримане компонування вже задовольняє розглянутій концепції двох двигунів, але звернемо увагу на оптимальну форму.крила "Вояджера". Воно дуже довге та вузьке (з малою хордою). На такій малій хорді важко забезпечити жорсткість кріплення фюзеляжу та двох балок; відносні деформації ГО та крила будуть значні, що погіршить стійкість та керованість літака. Крім того, в потоці від гвинтів знаходиться ГО, що, хоча і може поліпшити керованість, проте знизить тягу гвинта. Остання обставина для наддальнього літака має більш істотне негативне значення. У цій ситуації Б. Рутан знаходить оригінальне рішення: поміняти місцями крило та ГО, тобто від звичайної аеродинамічної схеми з хвостовим оперенням перейти до схеми "качка", у якої ГО знаходиться попереду крила. Тепер переднє ГО пов'язує між собою балки та сам фюзеляж, тобто є додатковою опорою для балок фюзеляжу. Така схема забезпечує більшу жорсткість та меншу кутову деформацію ГО щодо крила. Тепер ніщо не гальмує потоку від основного гвинта заднього двигуна. Отже, рішення, знайдене Б. Рутаном, є найвигіднішим, найоптимальнішим». Коли з ангару № 77 на аеродромі в Мохаві вперше викотили літальний апарат, фахівці і журналісти, що зібралися, були вражені його дивною подібністю з гігантським викопним птахом - птеродактилем. 14 грудня 1986 року "Вояджер", розбігшись по злітній доріжці до швидкості 70 миль на годину (надалі швидкість польоту "Вояджера" коливалася від 90 до 150 миль на годину), якийсь час не міг злетіти. Крило, повністю завантажене пальним, незважаючи на підвищення його згинальної жорсткості, дало дуже великий прогин. Наприкінці розбігу літака, коли почалися сильні пружні згинальні коливання крила, сталося кілька ударів кінців, що коливаються, консолей об поверхню злітної смуги. Кінцеві щитки крила відірвалися: лівий – на землі, а правий – у повітрі. Однак через ці "дрібниці" політ вирішено було не переривати. В. Бірюков докладно розповів про політ "Вояджера" в журналі "Природа і людина": "...Перші дві доби польоту Дік провів за штурвалом "Вояджера" практично беззмінно. Він лише на короткі проміжки часу передавав керування Джині або включав автопілот. Якщо переліт над Тихим океаном не представив особливих труднощів, далі, над Малайзією, над Індійським океаном, а головне над територією Африки мандрівники зіткнулися з зонами сильних атмосферних заворушень... ...Екіпаж був змушений і різко змінювати курс (іноді до 90 градусів), і спішно йти вниз або вгору, рятуючись від підступних турбулентних потоків. На третій день шляху в районі Філіппінського архіпелагу настав рідкісний момент, коли на вимогу лікаря експедиції, що залишився на аеродромі в Мохаві, був включений автопілот. Дік та Джина отримали можливість відпочити. Кабіна літака настільки мала - 70x210x140 сантиметрів, що Дік дрімав, відкинувши голову на пілотське крісло, а Джина розміщувалася лежачи, правіше від нього, оточена численними приладами та необхідними у польоті предметами. Чого тільки не було в кабіні: перемикачі ємностей з пальним (їх було на борту всього 16), аварійна ручна помпа для пального, автоматичне та примусове заправлення двигунів маслом, рація, навігаційні прилади, дві каністри з питною водою (40 літрів), контейнер продуктом. І ще одна складність, яка супроводжувала мандрівників усі дев'ять днів польоту, - оглушливий шум двигунів. Наземні диспетчери польоту в Мохаві підтримували радіозв'язок з "Вояджером" через супутники або користувалися послугами ретрансляторів авіалайнерів, які безпосередньо наближалися до мандрівників. Вони повідомляли, що Дік та Джина далеко не одразу реагували на радіозапити. Нерідко проходило щонайменше п'ять хвилин, поки пілоти збиралися з думками. Коли "Вояджер" летів над центральною частиною Атлантичного океану, прямуючи до узбережжя Латинської Америки, на приладовій дошці кабіни раптово спалахнула червона лампочка. Задній двигун сильно нагрівся, впав тиск олії. А незабаром мотор, чхнувши кілька разів, затих. Наземні диспетчери передали на борт: "Увага! Готуйтеся до аварійної посадки", - і почали прикидати, на якому з бразильських аеродромів можна її зробити, Джина і Дік, яким попутний вітер над західною частиною Атлантики дозволив трохи перепочити, були пригнічені неприємною звісткою. Але за кілька хвилин екіпаж радісно повідомив на землю, що політ буде продовжено. Втомлені боротьбою зі стихією, льотчики забули вчасно долити олію у двигун. Помилка була виправлена, двигун вдалося запустити. На заключному етапі маршруту, коли "Вояджер" після того, як він майже добу буквально крався між циклонами вздовж західного узбережжя США та Мексики та наближався до бази ВПС Едвардс, раптово припинилося подання пального. Причому в той самий злощасний задній двигун. Джина по самий пояс влізла у праве крило, відключила автоматичну помпу і приступила до подачі пального за допомогою ручної. Але на цьому пригоди не скінчилися – відмовив стартер. Дік увімкнув автопілот і поліз у ліве крило, де знаходилися запобіжники електросистеми. Тільки тоді стартер заробив, а потім, трохи покапризувавши, запрацював і мотор. Потім увімкнувся автоматичний помпа пального, і Джина змогла повернутися в кабіну на своє місце. Зрештою, Дік та Джина витримали це важке дев'ятидобове випробування безперервним шумом, жорсткою балаканкою та незручностями малої кабіни літака і з честю закінчили цей історичний переліт на авіабазі Едвардс. Автор: Муський С.А.
▪ Календар
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Повнопривідний електромобіль Tesla з функціями автопілота ▪ Простий спосіб видобутку урану з морської води ▪ Зміна реальності та хибна пам'ять ▪ Сучасна вітроенергетика Європи
▪ І тут з'явився винахідник (ТРВЗ). Добірка статей ▪ стаття Увійти в плоть та кров. Крилатий вислів ▪ стаття Що викликає гикавку? Детальна відповідь ▪ стаття Багно болотне. Легенди, вирощування, способи застосування ▪ стаття Звук у телебаченні. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page