Што е воздушен џеб? Лет со авион. Авијација на иднината: патнички дронови, суперсонични и биодизајн

Авторско право на сликатаЕрбасНаслов на сликата Пример за тоа како може да изгледа погонскиот агрегат на Ербас во иднина. Наместо вообичаениот „скелет“ од рамки, стрингери и спојки - лесна мрежа со сложена форма

Дали е можно самиот концепт на летот да е целосно изменет? Можно е тоа да биде случај и во иднина. Благодарение на новите материјали и технологии, може да се појават патнички дронови, а на небото ќе се вратат суперсонични авиони. Рускиот сервис на Би-Би-Си анализираше информации за најновите проекти на Ербас, Убер, Тојота и други компании за да утврди во која насока ќе се развива авијацијата во иднина.

• Дали сте подготвени да летате со дронови?
• Во Сингапур започнуваат пробите за самоуправувачки такси
• Дали би сакале да летате во авион без екипаж?

урбано небо

Сега, прилично голем слој од атмосферата висок до километар останува релативно слободен над градовите. Овој простор го користат специјална авијација, хеликоптери, како и индивидуални приватни или корпоративни авиони.

Но, во овој слој веќе почнува да се развива нов тип на воздушен транспорт. Има многу имиња - урбана или лична авијација, систем за воздушен транспорт на иднината, скај такси и така натаму. Но, неговата суштина беше формулирана на почетокот на 19 век од футуролозите: секој ќе има можност да користи мал авион за летови на кратки растојанија.

• На какви проекти работат дизајнерите на авиони ширум светот

Инженерите никогаш не се разделија со овој сон. Но, досега се мешаа недостатокот на силни и лесни материјали и несовршената електроника, без која е невозможно да се лансираат многу мали уреди. Со доаѓањето на јаглеродни влакна со висока јачина и лесна тежина и развојот на преносливи компјутери, сè се промени.

Сегашната фаза во создавањето на урбаниот воздушен транспорт донекаде потсетува на 1910-тите, самиот почеток на историјата на изградбата на авиони. Тогаш дизајнерите не ја најдоа веднаш оптималната форма на авионот и смело експериментираа, создавајќи бизарни дизајни.

Сега вообичаената задача - да се направи авион за урбана средина - исто така ви овозможува да изградите широк спектар на уреди.

Корпорацијата „Ербас“, на пример, развива три големи проекти одеднаш - „Вахана“ со екипаж со едно седиште, која, според плановите на корпорацијата, ќе може да лета следната година, а до 2021 година ќе биде подготвена за комерцијални летови. Два други проекти: CityAirbus, беспилотно такси со квадкоптер со повеќе лица и Pop.Up, кои корпорацијата ги развива со Italdesign. Ова е модул без екипаж со едно седиште, кој може да се користи на шасија на тркала за патување низ градот, како и суспендиран од квадкоптер за летови.

Airbus Pop.Up и CityAirbus користат принцип на квадкоптер, а Вахана е тилтротор (односно апарат кој полетува како хеликоптер, а потоа ги врти моторите и се движи како авион).

Шемите со квадкоптери и тилтротор сега се главни за патнички дронови. Квадкоптерите се многу постабилни додека летаат. И конвертипланите ви дозволуваат да развиете поголема брзина. Но, и двете шеми ви дозволуваат да полетувате и слетувате вертикално. Ова е клучен услов за урбаната авијација, бидејќи на конвенционалните авиони им е потребна писта. А тоа значи дека ќе се бара изградба на дополнителна инфраструктура за градот.

Други значајни проекти вклучуваат Volocopter на германската компанија eVolo, кој е мултикоптер со 18 пропелери. Ова е најуспешниот проект за воздушно такси досега, а во есента 2017 година Дубаи веќе почна да го тестира. Во јуни, компанијата за управување со транспорт во Дубаи разговараше за тоа со eVolo.

Друг проект од Германија - Лилиум - е интересен по својот необичен распоред. Ова е електричен тилтротор за 36 мали турбини, инсталиран во два блока покрај крилото и со уште два блока пред уредот. Компанијата веќе започна со пробни летови во беспилотен режим.

Јапонскиот производител на автомобили Тојота инвестира во проектот Картиватор.

И онлајн такси-сервисот Uber исто така го развива својот беспилотен систем, во овој проект тесно соработува со НАСА за развој на технологија и софтвер за сервисирање во градови со голема густина на население.

Меѓу воздухопловните експерти, има многу поддржувачи на беспилотниот градски превоз на патници и скептици.

Меѓу последните е и главниот уредник на Avia.ru Роман Гусаров. Главниот проблем, според него, е малата моќност на електромоторите и батериите. А ефективни патнички беспилотни летала веројатно нема да се појават во догледна иднина, и покрај фактот што се вложуваат многу пари во нивниот развој.

„Технологиите сè уште се прилично груби и системите создадени со нивната употреба се предмет на технички дефекти“, рече Денис Федутинов, главен уредник на порталот uav.ru, во интервју за Би-Би-Си.

Според него, ваквите проекти можат да бидат само убав трик за публицитет и можност да се покаже дека компанијата се занимава со најсовремени истражувања. Тој, исто така, не исклучува дека наспроти позадината на ентузијастичките публикации во печатот, може да се појават многу стартапи, кои, откако најдоа пари на инвеститорите, нема да можат да создадат летечки патнички дрон.

Извршниот директор на Infomost Consulting (компанија која се занимава со консалтинг во областа на транспортот) Борис Рибак смета дека стравот е најголемиот проблем во оваа област досега. Луѓето уште долго ќе се плашат да ги доверат своите животи на авион без пилот.

„Кога се појавија првите самоодни бензински колички, тие се возеа со испарувања, чад и рикање покрај коњите, а луѓето се распрснаа. Но, ова е нормално, тогаш беше страшно, а сега е страшно“, рече Рибак.

Помеѓу куќатаамии птицитеами

НАСА и Федералната управа за авијација на САД во моментов работат на програмата за управување со сообраќајот (UTM) на системот за беспилотни авиони (UAS). Токму во рамките на оваа програма Uber соработува со НАСА и FAA.

Развојот на технологиите во оваа област е далеку понапред од развојот на правила за нивно регулирање. Американската програма почна да се развива во 2015 година, но во патоказот за нејзин развој не е ни наведен рокот за креирање правила за летови во густо населените урбани области.

Ова се однесува на летовите на беспилотни летала за испорака на пошта и видео снимање на вести. А за превозот на патници засега ништо не е кажано во програмата.

Според презентациите што ги проучува руската служба на Би-Би-Си, во иднина летовите на патнички дронови во градовите ќе се регулираат преку градење рути во воздушните коридори. Истиот принцип функционира и во современото цивилно воздухопловство. Во исто време, беспилотните летала активно ќе комуницираат едни со други и ќе го следат воздушниот простор наоколу со цел да се избегнат судири со други дронови и други објекти во воздухот (на пример, со птици).

Сепак, како што смета Борис Рибак, многу поефективен би бил системот изграден на принципот на слободен лет, каде рутите би биле наредени со компјутери, земајќи ја предвид локацијата на сите уреди во воздухот.

• Британија започнува со тестирање на камиони без екипаж
• Движењата на кенгурите ги збунија беспилотните возила

Дали Русија ќе остане настрана?

Во Русија, властите исто така се обидуваат да преземат внимателни чекори за регулирање на летовите со беспилотни летала во урбани средини. Значи, Ростелеком долго време се интересира за дронови. Станува збор за изведувач на руските вселенски системи, кој во ноември 2015 година победи на натпреварот од 723 милиони рубљи (12,3 милиони долари) од Роскосмос за изградба на инфраструктурата на Федералниот оператор на мрежата.

Оваа инфраструктура ќе треба да обезбеди мониторинг на транспортни и беспилотни возила (вклучувајќи авиони), копнени и водени и беспилотни возила, железнички транспорт, објасни претставникот на Ростелеком. Операторот создава прототип на инфраструктура која ќе го контролира сообраќајот, првенствено дронови, и е подготвен да потроши околу 100 милиони рубљи (1,7 милиони долари) на подизведувачи.

Андреј Тихонов, заменик-шеф на Одделот за наука, индустриска политика и претприемништво во Москва, за Би-Би-Си изјави дека сè уште нема услови за појава на патнички дронови во руската престолнина.

„Прво, регулаторната рамка за беспилотни летала и копнени возила не е целосно развиена. Второ, московската инфраструктура сè уште не е прилагодена за масовен транспорт на стоки и патници на беспилотни возила. стоките се уште се во фаза на тестирање и мора да добијат соодветната документација за работа во урбани услови.Повторно има прашања за задолжително осигурување на патниците и многу други“, појасни тој.

Точно, според него, овие проблеми не се толку запрени од градските власти колку што се принудени да бараат начини за нивно решавање.

побрзо од звукот

Друга област на која работат многу корпорации за авиони е суперсоничен превоз на патници.

Оваа идеја воопшто не е нова. На 22 ноември се навршуваат 40 години од почетокот на редовните комерцијални летови меѓу Њујорк, Париз и Лондон со авиони Конкорд. Во 1970-тите, идејата за суперсоничен транспорт беше спроведена од British Airways заедно со Air France, како и од Aeroflot на Ту-144. Но, во пракса се покажа дека технологиите од тоа време не биле погодни за цивилното воздухопловство.

Како резултат на тоа, советскиот проект беше откажан по седум месеци работа, а британско-францускиот по 27 години.

Главната причина зошто проектите Конкорд и Ту-144 беа скратени се обично финансиите. Овие авиони беа скапи.

Моторите на таквите уреди трошат многу повеќе гориво. За такви авиони беше неопходно да се создаде сопствена инфраструктура. Ту-144, на пример, користеше свој тип на воздухопловно гориво, кој беше многу покомплексен по состав, му требаше посебно одржување, потемелно и поскапо. За овој авион мораше да се чуваат дури и посебни скали.

Друг голем проблем, покрај сложеноста и трошоците за одржување, беше бучавата. За време на летот со суперсонична брзина, на сите предни рабови на елементите на авионот се појавува силно воздушно заптивка, што генерира ударен бран. Се протега зад авионот во форма на огромен конус, а кога ќе стигне до земјата, личноста низ која поминува слуша заглушувачки звук, сличен на експлозија. Токму поради тоа беа забранети летовите на Конкорд над САД со суперсонична брзина.

И токму со вревата сега, пред сè, дизајнерите се обидуваат да се борат.

По прекинот на летовите на Конкорд, обидите за изградба на нов, поефикасен суперсоничен патнички авион не престанаа. И со доаѓањето на новите технологии во областа на материјалите, изградбата на мотори и аеродинамиката, за нив почна да се зборува се почесто.

Во светот одеднаш се развиваат неколку големи проекти во областа на суперсоничното цивилно воздухопловство. Во основа, ова се деловни авиони. Односно, дизајнерите првично се обидуваат да го таргетираат сегментот на пазарот каде што цената на билетите и услугите игра помала улога отколку во транспортот на пат.

НАСА работи со Локхид Мартин за развој на суперсоничен авион во обид да го реши проблемот со звучната бариера на прво место. Технологијата QueSST вклучува пронаоѓање на специјален аеродинамичен облик на авионот, кој би ја „размачкал“ тврдиот звучен ѕид, правејќи го заматен и помалку бучен. Во моментов, НАСА веќе го разви изгледот на авионот, а неговите летни тестови може да започнат во 2021 година.

Друг значаен проект е AS2, кој го развива Aerion во партнерство со Airbus.

Ербас работи и на проектот Конкорд 2.0. Планирано е овој авион да биде опремен со три типа мотори - ракета во делот на опашката и два конвенционални млазници, со кои леталото ќе може да полета речиси вертикално, како и еден рам-џет, кој веќе ќе го забрза уредот до брзина од 4,5 мах.

Навистина, во Ербас со вакви проекти се работи доста претпазливо.

„Ербас продолжува со истражување на суперсонични/хиперсонични технологии, ние исто така го проучуваме пазарот за да видиме дали ваквите проекти се остварливи и остварливи“, рече Ербас во официјалниот коментар за руската служба на Би-Би-Си. „Не гледаме пазар за такви авиони сега и во догледна иднина поради високите трошоци на таквите системи. Ова може да се промени со доаѓањето на новите технологии или со промените во економското или социјалното опкружување. Општо земено, засега ова е повеќе од областа на студија, а не приоритет“.

Репродукцијата на медиуми не е поддржана на вашиот уред

Навистина е тешко да се предвиди дали ќе има побарувачка за вакви авиони. Борис Рибак забележува дека паралелно со авијацијата, се развиле и информатичките технологии, а сега бизнисмен кој треба брзо да реши прашање од другата страна на Атлантикот често може да го направи тоа не лично, туку преку Интернет.

„Летањето во бизнис класа или бизнис џет трае шест часа од Лондон до Њујорк. Во спротивно, технички ќе потрошите четири, добро, три четириесет. Дали оваа [играва] вреди свеќата? Рибак рече за суперсонични летови.

Според искуството на Ту-144

Меѓутоа, други руски воздухопловни експерти мислат поинаку. Суперсонични авиони ќе можат да го заземат своето место на пазарот, вели Михаил Погосјан, ректор на Московскиот авијациски институт, поранешен шеф на Обединетата корпорација за авиони.

"Суперсоничен авион овозможува да се достигне квалитативно различно ниво, ви овозможува да заштедите глобално време - еден ден. Пазарните прогнози укажуваат дека воведувањето на такви технологии и такви проекти ќе бидат поврзани со трошоците за таков лет. трошокот е прифатлив и нема да биде во времиња поинакви од трошоците за лет на субсоничен авион, тогаш ве уверувам дека има пазар“, изјави тој за рускиот сервис на Би-Би-Си.

Погосјан зборуваше на форумот Недела на воздушната наука во Московскиот авијациски институт, каде што, особено, зборуваше за изгледите за создавање суперсоничен авион со учество на руски специјалисти. Руските претпријатија (TsAGI, MAI, UAC) учествуваат во големата европска истражувачка програма Хоризонт 2020, чија една од областите е развој на суперсоничен патнички авион.

Погосјан ги наведе главните својства на таквиот авион - ниско ниво на звучен бум (во спротивно авионот нема да може да лета над населени места), мотор со променлив циклус (треба да работи добро при субсонични и суперсонични брзини), нова топлина -отпорни материјали (при суперсонична брзина авионот многу се вжештува), вештачка интелигенција, како и фактот дека еден пилот може да лета со таков авион.

Во исто време, ректорот на Московскиот авијациски институт е убеден дека проектот на суперсоничен авион може да се создаде само на меѓународно ниво.

Шефот на Централниот аерохидродинамички институт именуван по професорот Н.Е. Жуковски (ЦАГИ) Сергеј Чернишев на форумот рече дека руски специјалисти се вклучени во три меѓународни проекти во областа на суперсоничното патничко воздухопловство - Хисак, Хексафлај и Румбл. Сите три проекти немаат за цел да создадат финален комерцијален производ. Нивната главна задача е да ги истражат својствата на суперсонични и хиперсонични возила. Според него, сега производителите на авиони само го креираат концептот на таков авион.

Во интервју за Би-Би-Си, Сергеј Чернишев рече дека силата на руските производители на авиони е искуството во создавањето на суперсонични авиони и нивното работење. Според него, ова е силна аеродинамична школа, долгогодишно искуство во тестирање, вклучително и во екстремни услови. Русија, исто така, има „традиционално силна школа на научници за материјали“, додаде тој.

„Мојата субјективна прогноза: [деловен млаз] ќе се појави на хоризонтот 2030-35 година. Академик Погосјан верува дека меѓу 2020 и 2030 година. Тој им даде десет години. Ова е точно, но сепак поблиску до 2030 година“, рече Сергеј Чернишев.

„Обични“ необични облоги

Главната задача на дизајнерите на авиони денес е да постигнат зголемување на ефикасноста на горивото на авионот, притоа намалувајќи ги штетните емисии и бучавата. Втората задача е да се развијат нови контролни системи, каде што компјутерот ќе извршува се повеќе и повеќе задачи.

Сега никој не може да биде изненаден од системот за контрола на авионот лета по жица, кога сигналите од контролниот стап или воланот, педалите и другите органи се пренесуваат до кормилата и другите елементи на механизацијата во форма на електрични сигнали. Таквиот систем му овозможува на вградениот компјутер да ги контролира дејствата на пилотот, да прави прилагодувања и да ги коригира грешките. Сепак, овој систем е веќе вчера.

• Последниот суперсоничен „Конкорд“ е предаден на музејот
• Првиот патнички авион во светот со погон на фузија: колку наскоро?
• Зошто авионските корпорации прават идентични авиони?

Кирил Будаев, потпретседател за маркетинг и продажба во корпорацијата Иркут, изјави за Би-Би-Си дека руската компанија работи на систем каде што само еден пилот ќе управува со авионот, а специјално обучена виша стјуардеса ќе ги извршува функциите на втората за време на полетувањето. и слетување. За време на летот на авион на ниво на летот, доволен е еден пилот, според Иркут.

Според законите на природата

Друга голема иновација што се појави во последната деценија се композитните материјали. Развојот на лесна и силна пластика може да се спореди со употребата на алуминиум во повоената авијација. Овој материјал, заедно со појавата на ефикасните турбомлазни мотори, го променија ликот на авионите. Сега точно истата револуција се случува со композитот, кој постепено го заменува металот од конструкциите на авионите.

Дизајнот на авиони сè повеќе користи 3D печатење, што овозможува создавање посложени форми со висока прецизност. И да се намали потрошувачката на гориво.

Ербас и Боинг, на пример, ги користат најновите LEAP мотори од CFM International. Инјекторите во овие мотори се 3D печатени. И ова овозможи да се зголеми ефикасноста на горивото за 15%.

Покрај тоа, сега воздухопловната индустрија почна активно да развива бионички дизајн.

Биониката е применета наука која ги проучува можностите за практична примена во различни технички уреди на принципите и структурите кои се појавиле во природата поради еволуцијата.

Еве едноставен пример - на сликата погоре е прикажана заграда слична на онаа што се користи во авион на Ербас. Обрнете внимание на неговата форма - обично таков елемент е цврсто парче триаголен метал. Меѓутоа, со пресметување на компјутер на силите што би се примениле на неговите различни делови, инженерите сфатиле кои делови би можеле да се отстранат и кои делови може да се модифицираат на таков начин што не само да ја олеснат, туку и да ја зајакнат таквата компонента. .

Многу покомплексна работа беше спроведена од група научници предводени од професорот на Техничкиот универзитет во Данска, Нилс Ајџ. Во октомври 2017 година, тие објавија извештај во списанието Nature, во кој зборуваа за тоа како ја пресметале силата на авионското крило на Боинг 777 - сложена структура од прилично тенки џемпери и потпори - на францускиот суперкомпјутер Кири.

Како резултат на тоа, според истражувачите, тежината на двете крила на авионот може да се намали за 2-5% без губење на силата. Имајќи предвид дека двете крила тежат вкупно 20 тони, тоа би овозможило заштеда до 1 тон, што одговара на проценето намалување на потрошувачката на гориво од 40-200 тони годишно. Но, ова е од суштинско значење, нели?

Во исто време, бионичкиот дизајн во иднина, според корпорациите за производство на авиони, ќе се користи се повеќе и повеќе. Авионот во првата илустрација на овој текст е само скица на инженерите на Ербас, но веќе го покажува принципот по кој ќе се создаде снагата на авионите на иднината.

Електрична енергија

Моторот е најважниот и најскапиот дел од авионот. И токму тој ја одредува конфигурацијата на кој било авион. Во моментов, повеќето мотори на авиони се или генератори на гас или мотори со внатрешно согорување, бензин или дизел. Само најмал дел од нив работи на струја.

Според Борис Рибак, развојот на фундаментално нови авионски мотори не е спроведен за сите децении од постоењето на млазната авијација. Тој го гледа ова како манифестација на лобито на нафтените корпорации. Сакале или не, но за целиот повоен период не се појави ефикасен мотор што нема да согорува јаглеводородно гориво. Иако дури и атомските беа тестирани.

Сега во глобалната воздухопловна индустрија, односот кон електричната енергија драматично се менува. Во светската авијација се појави концептот „Повеќе електрични авиони“. Тоа подразбира поголема електрификација на единиците и механизмите на апаратот во споредба со современите.

Во Русија, технологиите во рамките на овој концепт се ракуваат од холдингот Технодинамика, кој е дел од Ростек. Компанијата развива електрични рикверц за идниот руски мотор PD-14, погони за системот за гориво, повлекување и продолжување на опремата за слетување.

„Долгорочно, секако размислуваме за проекти за големи комерцијални авиони. И во овие големи авиони, најверојатно ќе користиме хибриден погонски систем пред целосно да се префрлиме на електричен погон“, рече Ербас во коментарот. Моќ до тежина соодносот во модерните батерии е сè уште многу далеку од она што ни треба, но ние се подготвуваме за иднина каде што тоа е можно“.

Малите беспилотни летала стануваат се почести секоја година - тие се користат за снимање ТВ емисии и музички спотови, за патролирање на територии или само за забава. Дроновите не бараат посебна дозвола, а нивната цена постојано се намалува. Како резултат на тоа, воздухопловните власти на некои земји одлучија да проучат дали овие уреди претставуваат опасност за патничките авиони. Резултатите од првите студии се покажаа како контрадикторни, но генерално, регулаторите дојдоа до заклучок дека летовите на приватните дронови треба да се стават под контрола.

Во јули 2015 година, авион на Луфтханза кој слета на аеродромот во Варшава за малку ќе се судри со мултикоптер кој леташе на растојание од помалку од сто метри од него. Во април 2016 година, пилотите на патничкиот авион на „Бритиш ервејс“ што слета на лондонскиот аеродром им пријавиле на контролорите на летање дека при слетувањето се судриле со дрон. Подоцна, сепак, истрагата заклучила дека немало никаков дрон, а она што пилотите го земале за него е најверојатно обичен пакет подигнат од ветрот од земја. Меѓутоа, веќе во јули 2017 година, на британскиот аеродром Гетвик, авионот за малку ќе се судрил со дрон, по што контролорите биле принудени да затворат една писта за слетување и да пренасочат пет летови во резервни ленти.

Според британската истражувачка организација UK Airprox Board, во 2016 година во Велика Британија имало 71 случај на опасна близина на патнички авиони со дронови. Во воздухопловството, за непосредна близина се смета авион кој се приближува до друг авион на растојание помало од 150 метри. Од почетокот на оваа година, веќе има 64 случаи на беспилотни летала кои се приближуваат кон авиони во Велика Британија.Во САД, воздухопловните власти минатата година регистрирале нешто помалку од 200 случаи на опасна близина. Во исто време, воздухопловните власти сè уште имаат лоша претстава за тоа колку малите беспилотни летала можат да бидат опасни за патничките авиони. Некои експерти претходно сугерираа дека судир со дрон за патнички брод не би бил поопасен од редовен судир со птици.

Според Aviation Week & Space Technology, од 1998 година, 219 луѓе загинале ширум светот поради судир во воздух меѓу патнички летови и птици, а значителен број од нив летале со мали приватни авиони. Во исто време, авиокомпаниите ширум светот трошат вкупно 625-650 милиони долари годишно за поправка на штетите на патничките авиони поради удари на птици. Патем, генерално, патничките бродови се сметаат за отпорни на директен удар од птици. За време на развојот и тестирањето на новите летала, дури се вршат посебни проверки - се пука врз авионот со трупови на разни птици (патки, гуски, кокошки) за да се утврди неговата отпорност на такво оштетување. Проверката на моторите за фрлање птици во нив е генерално задолжителна.

Кон средината на март минатата година, истражувачите од американскиот универзитет Џорџ Мејсон, во кој објавија дека заканата од беспилотни летала за авијацијата е многу претерана. Тие ја проучувале статистиката за напади на авиони со птици од 1990 до 2014 година, вклучително и епизоди кои завршиле со човечки жртви. Како резултат на тоа, научниците дојдоа до заклучок дека реалната веројатност за опасен судир на дрон со авион не е толку голема: само еден случај во 187 милиони години треба да заврши со катастрофа од големи размери.

Со цел да се утврди дали беспилотните летала навистина се закана за патничките авиони, во 2016 година беа нарачани две независни студии од воздухопловните власти во Европската унија и Велика Британија. Инженерите кои ги спроведуваат овие студии бомбардираат различни фрагменти од авиони со дронови со различен дизајн или нивни делови со цел да предизвикаат вистинска штета што патничките авиони можат да ја добијат при судир. Паралелно се врши и математичко моделирање на ваквите судири. Истражувањето се врши во неколку фази, од кои првата е веќе завршена, а резултатите им се презентираат на клиентите. Очекувано, по завршувањето на работата, воздухопловните власти ќе развијат нови правила за регистрација и работа на дронови од приватни лица.

Дрон удри во шофершајбната на патнички авион за време на тестирање во Велика Британија

Денес, во различни земји не постојат единствени правила за летање на дронови. На пример, во ОК не се бара регистрација и лиценцирање на дронови со тежина помала од 20 килограми. Во исто време, овие уреди мора да вршат летови на гледна точка на операторот. Приватните дронови со камери не можат да летаат до луѓе, згради и автомобили на оддалеченост поблиску од 50 метри. Во Италија практично нема посебни правила за беспилотните летала, освен една работа - со дронови не може да управува голема толпа луѓе. А во Ирска, на пример, сите беспилотни летала тежат повеќе од еден килограм мора да бидат регистрирани во Управата за цивилно воздухопловство на земјата. Инаку, во Европската унија Ирска е еден од жестоките поддржувачи на заострување на правилата за користење на дронови.

Во меѓувреме, додека во Европа планираат да ги затегнат шрафовите, во САД, напротив, имаат намера да ги направат послободни летовите со дронови. Така, на почетокот на оваа година, американската Федерална управа за авијација дојде до заклучок дека лесните квадрокоптери за потрошувачка не претставуваат голема закана за авионите, иако нивните летови во близина на аеродромите се неприфатливи. Во февруари, американските компании 3DR, Autodesk и Atkins веќе добија дозвола да летаат со беспилотни летала на најпрометниот аеродром во светот, меѓународниот аеродром Хартсфилд-Џексон Атланта, кој опслужува околу сто милиони патници годишно. Овде се користеа квадкоптери за производство на 3Д мапи на аеродромот со висока резолуција. Тие летале во линијата на видот на операторот и под контрола на контролорите на летање.

Резултатите од студијата првпат беа објавени од работна група на Европската агенција за воздухопловна безбедност во октомври минатата година. Овие истражувачи заклучија дека аматерските беспилотни летала не претставуваат сериозна закана за патничките авиони. Членовите на работната група во текот на својата работа се фокусираа на проучување на последиците од воздушните судири меѓу патнички авиони и беспилотни летала со тежина до 25 килограми. За студијата, беспилотните летала беа поделени во четири категории: големи (со тежина од повеќе од 3,5 килограми), средни (до 1,5 килограми), мали (до 0,5 килограми) и „безопасни“ (до 250 грама). За секоја категорија, експертите го утврдија степенот на опасност, кој беше оценет на скала од пет точки: 1-2 - висок, 3-5 - низок. Уредите што добиле четири или пет поени се сметале за безбедни.

За да го утврдат степенот на опасност, истражувачите користеле податоци за висината на летот на возилата по категории, ја земале предвид веројатноста за нивно појавување во истиот воздушен простор со авионите, како и резултатите од компјутерските и целосни тестови на судирот. на дронови и авиони. Дополнително, индивидуалниот степен на опасност беше проценет за секое беспилотно возило на четири точки: оштетување на трупот, закана по животот на патниците, закана по животот на екипажот, закана од прекршување на распоредот на летање. За да се поедностави проценката, истражувачите спроведоа пресметки за авиони кои летаат со брзина од 340 јазли (630 километри на час) на височина од три илјади метри или повеќе и со брзина од 250 јазли на помала височина.

Врз основа на резултатите од сите пресметки, учесниците на европската работна група дојдоа до заклучок дека малите дронови на височина до три илјади метри практично не претставуваат закана за патничките авиони. Факт е дека таквите уреди на голема висина, каде што можат да се судрат со авион, се исклучително ретки. Покрај тоа, тие имаат многу мала маса. Средните беспилотни летала, според експертите, не претставуваат сериозна закана за патничките авиони. Само ако уред тежок 1,5 килограми (повеќето аматерски дронови имаат таква маса) се судри со авион на надморска височина од три илјади метри, може да ја загрози безбедноста на летот. Големите уреди се препознаваат како опасни за патничките авиони на сите височини на летот.

Според резултатите од целосните тестови, се покажа дека во случај на судир со беспилотни летала, шофершајбната на авионите, конусите на носот, предните рабови на крилата и моторите можат да добијат најголема штета. Генерално, штетата од беспилотните летала со тежина до 1,5 килограми може да се спореди со штетата од птиците со кои авионите редовно се среќаваат во воздухот. Сега европските експерти се подготвуваат за проширена студија. Овојпат ќе се проучи штетата што може да ја предизвикаат дроновите на моторите на патничките авиони, како и веројатноста батериите да паднат во технолошки дупки.

Патем, претходните научници од Политехничкиот универзитет во Вирџинија спроведоа компјутерски симулации на ситуации во кои разни дронови паѓаат во работен мотор на авион. Истражувачите заклучиле дека возилата со тежина поголема од 3,6 килограми претставуваат сериозна опасност за моторите. Откако ќе влезат во моторот, тие ќе ги уништат лопатките на вентилаторот и самите ќе се срушат. Тогаш фрагментите од лопатките на вентилаторот и дронот ќе паднат во надворешното воздушно коло, од каде ќе бидат исфрлени, како и во внатрешното коло - компресорот, комората за согорување и зоната на турбината. Брзината на ѓубрето во моторот може да достигне 1150 километри на час. Така, при судир при полетување со дрон тежок 3,6 килограми, моторот целосно ќе престане да работи за помалку од секунда.

Во меѓувреме, резултатите од британската студија беа сумирани во средината на оваа година - во јули компанијата QinetiQ, која ја изврши работата, го предаде извештајот на Националната служба за контрола на воздушниот сообраќај на Велика Британија. Студијата, спроведена од британска компанија, користела специјално дизајниран воздушен пиштол кој пукал со беспилотни летала и нивните делови со однапред одредена брзина на предниот дел на деактивираните авиони и хеликоптери. За гаѓање користени се квадрокоптери со тежина од 0,4, 1,2 и 4 килограми, како и дронови од типот на авиони со тежина до 3,5 килограми. Врз основа на резултатите од пукањето, експертите дојдоа до заклучок дека сите беспилотни летала се опасни за лесни авиони и хеликоптери кои немаат посебен сертификат за заштита од удари на птици.

Патнички авиони отпорни на птици може да бидат сериозно оштетени од беспилотни летала кога летаат со брзини на крстарење кои се движат од 700 до 890 километри на час. Истражувачите го припишуваат уништувањето на шофершајбната при судир со тешки делови од дронови - метални делови од телото, камера и батерија - на сериозно оштетување. Овие делови, пробивајќи го шофершајбната, можат да летаат во пилотската кабина, да ги оштетат контролните табли и да ги повредат пилотите. Опасни за облогите се сметаа за уреди со тежина од два до четири килограми. Треба да се напомене дека патничките авиони развиваат брзина на крстарење веќе на голема височина (обично околу десет илјади метри), на која аматерските беспилотни летала едноставно не можат да се искачат.

Според QinetiQ, беспилотните летала со тежина од четири килограми можат да бидат опасни за патничките авиони при мали брзини на летот, како на пример при слетување. Во исто време, сериозноста на оштетувањето на авионот во голема мера зависи од дизајнот на дронот. Така, за време на тестовите се покажа дека дронови со камера поставена на суспензија под телото имаат мали шанси да го пробијат шофершајбната на патнички авион. Факт е дека при судир со стакло прво ќе удри камерата на суспензијата, а потоа и телото на дронот. Во овој случај, камерата и нејзината суспензија ќе ја играат улогата на еден вид амортизер, земајќи дел од енергијата на ударот. Воздухопловните власти на Велика Британија, кои се залагаат за драстично заострување на регулативите за беспилотни летала, се очекува да нарачаат дополнителна студија.

Некои од беспилотните летала кои денес се масовно се произведуваат веќе имаат функција на гео-оградување. Тоа значи дека уредот постојано ја ажурира базата на податоци за областите затворени за летови со беспилотни летала. Во таква зона, дронот едноставно нема да полета. Сепак, покрај сериските уреди, постојат и домашни дронови кои можат да летаат во воздушниот простор на аеродромите. А ги има доста. Генерално, досега не е регистриран ниту еден случај на судир на авион и дрон, но ова е само прашање на време. И дури и ако малите беспилотни летала не претставуваат сериозна закана за патничките авиони, тие сепак можат да имаат негативно влијание врз воздухопловството, зголемувајќи ги и онака значителните трошоци за компаниите за поправка на патнички бродови.

Василиј Сичев

Неверојатна глетка е конусот од пареа кој се појавува околу авион кој лета со транссонична брзина. Овој неверојатен ефект, познат како ефектот Прандтл-Глоерт, предизвикува широко отворање на очите и паѓање на вилицата. Но, која е нејзината суштина?

(Вкупно 12 фотографии)

1. Спротивно на популарното верување, овој ефект не се појавува кога авионот ќе ја пробие звучната бариера. Ефектот Прандл-Глоерт исто така често се поврзува со суперсонично пукање, што исто така не е точно. Моторите на авионите со ултра висок бајпас можат да го создадат овој ефект при брзина на полетување бидејќи влезот на моторот е низок притисок и самите лопатки на вентилаторот работат со трансзвучни брзини.

2. Причината за нејзиното појавување е тоа што авион кој лета со голема брзина создава област со висок воздушен притисок пред себе и област со низок притисок зад себе. По летот на авионот, областа на низок притисок почнува да се полни со амбиентален воздух. Во овој случај, поради прилично високата инерција на воздушните маси, целата област со низок притисок прво се полни со воздух од блиските области во непосредна близина на областа со низок притисок.

3. Замислете објект кој се движи со транссонична брзина. Трансоничната брзина е различна од брзината на звукот. Звучната бариера се надминува со брзина од 1235 km/h. Трансоничната брзина е под, над или блиску до брзината на звукот и може да варира од 965 до 1448 km/h. Затоа, овој ефект може да се појави кога авионот се движи со брзина помала или еднаква на брзината на звукот.

4. А сепак, се е до звукот - токму од него зависи „видливоста“ на овој конус на пареа зад авионот. Обликот на конусот е формиран од силата на звукот (во случај на авион) што патува побрзо од звучните бранови што ги произведува. Ефектот Прандтл-Глоерт се јавува како резултат на брановата природа на звуците.

5. Повторно, замислете го авионот како извор, а звукот како сртот на бранот. Овие врвови на звучни бранови се серија или обвивка од кругови кои се преклопуваат. Кога брановите се надредени еден на друг, се создава форма на конус, а нејзиниот врв е изворот на звукот. Засега невидлив.

6. За ефектот да стане видлив за човечкото око, потребна е уште една работа - влажност. Кога влажноста е доволно висока, воздухот околу конусот се кондензира и го формира облакот што го гледаме. Штом воздушниот притисок се нормализира, облакот исчезнува. Ефектот речиси секогаш се случува со авиони кои летаат над океанот во лето - комбинацијата на вода и топлина го произведува вистинското ниво на влажност.

7. Овде можете да уништите уште еден. Некои веруваат дека ефектот Прандл-Глоерт се јавува како резултат на согорување на горивото.

8. Веројатно можете да разберете ако мислите дека овој ефект е контраил, односно неприроден облак кој се појавува од кондензирана водена пареа, која се создава од издувните гасови на моторот. Сепак, тие не се исти. Водената пареа е веќе таму - веќе е во воздухот пред авионот да помине низ него.

9. Вреди да се спомене и воздушниот притисок. Кога авионот се движи со транссонична брзина, воздушниот притисок околу него се нарекува N-бран, бидејќи кога притисокот зависи од времето, резултатот е како буквата N.

10. Кога би можеле да го забавиме експлозивниот бран што минува низ нас, ќе ја видиме водечката компонента за компресија. Ова е почеток на N. Хоризонталниот стап се јавува кога притисокот паѓа, а кога нормалниот притисок на атмосферата ќе се врати до крајната точка, се создава буквата N.

11. Ефектот е именуван по двајца истакнати научници кои го откриле овој феномен. Лудвиг Прандтл (1875 – 1953) бил германски научник кој го проучувал развојот на систематската математичка анализа во аеродинамиката. Херман Глоерт (1892 – 1934) бил британски аеродинамички научник.

12. Верувале или не, овој ефект можете сами да го создадете. Потребни ви се само две работи: стап и ден на висока влажност. Ако можете да го камшикувате камшикот како Индијана Џонс, ќе видите сличен ефект. Сепак, не треба да го пробате дома.

Ја помина звучната бариера :-) ...

Пред да скокнеме во разговори на темата, ајде да донесеме малку јасност на прашањето за точноста на концептите (што ми се допаѓа :-)). Постојат два термина во вообичаена употреба денес: звучна бариераИ суперсонична бариера. Звучат слично, но сепак не се исти. Сепак, нема смисла да се разредува со посебна строгост: всушност, ова е една и иста работа. Дефиницијата за звучна бариера најчесто ја користат луѓе кои се поупатени и поблиски до авијацијата. И втората дефиниција е обично сите останати.

Мислам дека од гледна точка на физиката (и рускиот јазик :-)) е поправилно да се каже звучната бариера. Тука има едноставна логика. На крајот на краиштата, постои концепт за брзина на звукот, но не постои фиксен концепт за брзината на суперсоничното, строго кажано. Гледајќи малку напред, ќе кажам дека кога авион лета на суперсоничен, тој веќе ја поминал оваа бариера, а кога ќе ја помине (надмине), тогаш поминува одредена праг вредност на брзина еднаква на брзината на звукот (и не суперсоничен).

Така нешто:-). Покрај тоа, првиот концепт се користи многу поретко од вториот. Ова е очигледно затоа што зборот суперсоничен звучи поегзотично и попривлечно. А во суперсоничното летот, егзотичното секако е присутно и, се разбира, привлекува многумина. Сепак, не сите луѓе кои ги сакаат зборовите „ суперсонична бариера„Навистина разбирам што е тоа. Повеќе од еднаш бев убеден во ова, гледајќи ги форумите, читајќи статии, дури и гледајќи телевизија.

Ова прашање е всушност прилично комплицирано од гледна точка на физиката. Но, ние, се разбира, нема да се искачиме во сложеност. Ние само ќе се обидеме, како и обично, да ја разјасниме ситуацијата користејќи го принципот на „објаснување на аеродинамиката на прстите“ :-).

Значи, до бариерата (звучен :-))!... Авионот во лет, дејствувајќи на таков еластичен медиум како воздухот, станува моќен извор на звучни бранови. Мислам дека секој знае што се звучните бранови во воздухот :-).

Звучни бранови (камертон).

Ова е алтернација на области на компресија и реткост, кои се шират во различни насоки од изворот на звук. Приближно како кругови на водата, кои исто така се само бранови (но не и звук :-)). Токму овие области, кои дејствуваат на тапанчето, ни овозможуваат да ги слушнеме сите звуци на овој свет, од човечки шепоти до татнежот на млазните мотори.

Пример за звучни бранови.

Точките на ширење на звучните бранови можат да бидат различни јазли на авионот. На пример, мотор (неговиот звук е познат на секој :-)), или делови од телото (на пример, носот), кои, набивајќи го воздухот пред него при движење, создаваат одреден тип на притисок (компресија ) бран трча напред.

Сите овие звучни бранови се шират во воздухот со брзината на звукот што веќе ја знаеме. Односно, ако авионот е субсоничен, па дури и лета со мала брзина, тогаш изгледа дека бегаат од него. Како резултат на тоа, кога ќе се приближи таков авион, прво го слушаме неговиот звук, а потоа тој самиот лета.

Сепак, ќе направам резервација дека тоа е точно ако авионот не лета многу високо. На крајот на краиштата, брзината на звукот не е брзината на светлината :-). Неговата големина не е толку голема и на звучните бранови им треба време да стигнат до слушателот. Затоа, редоследот на изгледот на звукот за слушателот и авионот, доколку лета на голема височина, може да се промени.

И бидејќи звукот не е толку брз, тогаш со зголемување на сопствената брзина, авионот почнува да се израмнува со брановите што ги емитуваат. Тоа е, ако тој беше неподвижен, тогаш брановите ќе се оддалечат од него во форма концентрични круговикако кругови на водата од фрлен камен. И бидејќи авионот се движи, тогаш во секторот на овие кругови, што одговара на насоката на летот, границите на брановите (нивните фронтови) почнуваат да се приближуваат еден кон друг.

Субсонично движење на телото.

Според тоа, јазот помеѓу авионот (неговиот нос) и предниот дел на првиот (глава) бран (односно, ова е областа каде постепено, до одреден степен, сопирањето претстојниот текпри средба со носот на авионот (крило, опашка) и, како резултат на тоа, зголемување на притисокот и температурата) почнува да се намалува и колку побрзо, толку е поголема брзината на летот.

Доаѓа момент кога оваа празнина практично исчезнува (или станува минимална), претворајќи се во посебен вид област, која се нарекува ударен бран. Ова се случува кога брзината на летот ја достигнува брзината на звукот, односно леталото се движи со иста брзина како и брановите што ги емитуваат. Маховиот број во овој случај е еднаков на еден (M=1).

Звучно движење на телото (М=1).

ударен бран, е многу тесна област на медиумот (од редот од 10 -4 мм), при минување низ кое веќе нема постепена, туку остра (како скокачка) промена на параметрите на овој медиум - брзина, притисок, температура, густина. Во нашиот случај, брзината паѓа, притисокот, температурата и густината се зголемуваат. Оттука и името - ударниот бран.

Некако поедноставено, ова би го кажал за сето ова. Невозможно е нагло да се забави суперсоничен проток, но тоа мора да се направи, бидејќи веќе не постои можност за постепено забавување на брзината на протокот пред самиот нос на авионот, како при умерени субсонични брзини. Се чини дека се сопнува на дел од субсонично пред носот на авионот (или палецот на крилото) и пропаѓа во тесен скок, пренесувајќи му ја големата енергија на движење што ја поседува.

Патем, може да се каже и обратно дека авионот префрла дел од својата енергија на формирање на ударни бранови со цел да го забави суперсоничното струење.

Суперсонично движење на телото.

Има друго име за ударниот бран. Движејќи се заедно со авионот во вселената, тоа е, всушност, предниот дел на острата промена на горенаведените параметри на животната средина (т.е. протокот на воздух). И ова е суштината на ударниот бран.

ударен брани ударниот бран, генерално, се еднакви дефиниции, но во аеродинамиката почесто се користи првиот.

Ударниот бран (или ударниот бран) може да биде речиси нормален на правецот на летот, во тој случај тие заземаат приближно кружна форма во просторот и се нарекуваат прави линии. Ова обично се случува во режими блиску до M=1.

Начини на движење на телото. ! - субсоничен, 2 - М=1, суперсоничен, 4 - ударен бран (шок).

Кај броевите M > 1, тие веќе се под агол на насоката на летот. Односно, авионот веќе го претекнува сопствениот звук. Во овој случај, тие се нарекуваат коси и во просторот добиваат форма на конус, кој, патем, се нарекува Мах конус, според научникот кој ги проучувал суперсоничните текови (тој го спомнал во едно од).

Мах конус.

Обликот на овој конус (неговата „тенкост“, така да се каже) зависи само од бројот M и е поврзан со него со релацијата: M = 1 / sin α, каде α е аголот помеѓу оската на конусот и неговата генератрикс. И конусната површина ги допира предните делови на сите звучни бранови, чиј извор беше авионот и кој го „престигна“, достигнувајќи суперсонична брзина.

Покрај тоа ударни брановиисто така може да биде поврзани, кога се во непосредна близина на површината на телото што се движи со суперсонична брзина или се повлекуваат ако не го допрат телото.

Видови ударни бранови во суперсоничен тек околу тела со различни форми.

Вообичаено, ударите се прикачуваат ако суперзвучниот тек тече околу која било зашилена површина. За авион, на пример, ова може да биде зашилен нос, PVD, остар раб на доводот за воздух. Во исто време, тие велат „скок седи“, на пример, на носот.

А повлекувачкиот удар може да се добие кога тече околу заоблени површини, на пример, предниот заоблен раб на дебел аеродинамичен профил на крилата.

Различни компоненти на телото на авионот создаваат прилично сложен систем на ударни бранови при лет. Сепак, најинтензивни од нив се две. Едната глава на лакот, а втората опашка на елементите на опашката единица. На одредено растојание од авионот, средните скокови или го престигнуваат главниот и се спојуваат со него, или опашката ги престигнува.

Ударните бранови на моделот на авионот при дување во ветерен тунел (М=2).

Како резултат на тоа, остануваат два скока, кои, генерално, земниот набљудувач ги перцепира како еден поради малата големина на авионот во споредба со висината на летот и, соодветно, краток временски интервал меѓу нив.

Интензитетот (со други зборови, енергијата) на ударниот бран (шок на компресија) зависи од различни параметри (брзината на авионот, неговите карактеристики на дизајнот, условите на животната средина итн.) и се одредува со падот на притисокот на неговиот преден дел.

Како што растојанието од врвот на конусот Мах, односно од авионот, како извор на пертурбации, ударниот бран слабее, постепено се претвора во обичен звучен бран и на крајот целосно исчезнува.

И на кој степен на интензитет ќе има ударен бран(или ударен бран) што ќе стигне до земјата зависи од ефектот што може да го произведе таму. Не е тајна дека добро познатиот Конкорд леташе суперсонично само над Атлантикот, а воените суперсонични авиони одат суперсонични на големи височини или во области каде што нема населени места (барем изгледа дека треба да го направат тоа :-)).

Овие ограничувања се многу оправдани. За мене, на пример, самата дефиниција за ударен бран е поврзана со експлозија. А работите што може да ги направи доволно интензивен ударен бран може да зависи од тоа. Барем стаклото од прозорците може лесно да излета надвор. Има доволно докази за тоа (особено во историјата на советската авијација, кога таа беше доста бројна, а летовите беа интензивни). Но, можете да направите полоши работи. Само треба да летате пониско :-) ...

Сепак, во најголем дел, она што останува од ударните бранови кога ќе стигнат до земјата повеќе не е опасно. Само надворешен набљудувач на земјата може во исто време да слушне звук сличен на татнеж или експлозија. Токму со овој факт се поврзува една вообичаена и прилично упорна заблуда.

Луѓето кои не се премногу искусни во воздухопловната наука, слушајќи таков звук, велат дека овој авион победил звучна бариера (суперсонична бариера). Всушност не е. Оваа изјава нема никаква врска со реалноста од најмалку две причини.

Шок бран (шок на компресија).

Прво, ако некое лице на земја слушне бум рика високо на небото, тогаш ова само значи (повторувам :-)) дека неговите уши стигнале предниот дел од ударниот бран(или ударен бран) од авион кој лета некаде. Овој авион веќе лета со суперсонична брзина, а не само префрлен на него.

И ако истата личност одеднаш би можела да биде неколку километри пред леталото, тогаш повторно би го слушнал истиот звук од истиот авион, бидејќи би бил погоден од истиот ударен бран што се движи заедно со авионот.

Се движи со суперсонични брзини и затоа се приближува тивко. И откако ќе го има својот не секогаш пријатен ефект врз тапанчето (добро, кога само на нив :-)) и безбедно ќе помине, татнежот на моторите што работат станува чуен.

Приближна шема на летот на авион за различни вредности на бројот М на примерот на ловецот Saab 35 "Draken". Јазикот, за жал, е германски, но шемата е генерално разбирлива.

Покрај тоа, самата транзиција кон суперсонично не е придружена со некакви еднократни „бумови“, пукања, експлозии итн. На модерен суперсоничен авион, пилотот најчесто дознава за таквата транзиција само од читањата на инструментите. Во овој случај, сепак, се случува одреден процес, но тој практично не е забележлив за него, подлежи на одредени правила за пилотирање.

Но, тоа не е сè :-). Ќе кажам повеќе. во форма на само некаква опиплива, тешка, тешко минлива пречка, против која лежи авионот и која треба да се „пробие“ (имам слушнато такви пресуди :-)) не постои.

Строго кажано, воопшто нема бариера. Некогаш, во зората на развојот на големите брзини во авијацијата, овој концепт беше формиран како психолошко верување за тешкотијата да се префрли на суперсонична брзина и да се лета со неа. Имаше дури и изјави дека тоа е воопшто невозможно, особено што предусловите за такви верувања и изјави беа доста конкретни.

Сепак, првите работи прво…

Во аеродинамиката, постои уште еден термин кој сосема точно го опишува процесот на интеракција со протокот на воздух на телото што се движи во овој проток и се стреми да се префрли на суперсонично. Ова бран криза. Токму тој прави некои од лошите работи кои традиционално се поврзуваат со концептот звучна бариера.

Значи нешто за кризата :-). Секој авион се состои од делови, протокот на воздух околу кој при лет можеби не е ист. Земете, на пример, крило, поточно обична класика субсоничен профил.

Од основите на знаењето за тоа како се формира силата на подигање, добро ни е познато дека брзината на проток во соседниот слој на горната крива површина на профилот е различна. Онаму каде што профилот е поконвексен, тој е поголем од вкупната брзина на проток, а потоа кога профилот се израмнува се намалува.

Кога крилото се движи во протокот со брзини блиску до брзината на звукот, може да дојде момент кога, на пример, во таков конвексен регион, брзината на воздушниот слој, која е веќе поголема од вкупната брзина на проток, станува звучна. па дури и суперсоничен.

Локален шок што се јавува на трансоника за време на бранова криза.

Понатаму по профилот, оваа брзина се намалува и во одреден момент повторно станува субсонична. Но, како што рековме погоре, суперсоничниот тек не може брзо да забави, па појавата на ударен бран.

Ваквите удари се појавуваат во различни делови од рационализацијата на површините и првично тие се прилично слаби, но нивниот број може да биде голем, а со зголемување на вкупната брзина на проток, суперсоничните зони се зголемуваат, ударите се „зајакнуваат“ и се движат кон задниот раб. на воздушната фолија. Подоцна, истите ударни бранови се појавуваат на долната површина на профилот.

Целосен суперсоничен проток околу воздушната фолија на крилото.

Кој е ризикот од сето ова? Но што. Прво- е значајно зголемување на аеродинамичниот отпорво опсегот на транссонични брзини (околу M=1, повеќе или помалку). Овој отпор расте поради нагло зголемување на една од неговите компоненти - отпор на бранови. Истиот што не го земавме предвид кога размислувавме за летови со субсонични брзини.

За формирање на бројни ударни бранови (или ударни бранови) при забавување на суперсоничен тек, како што кажав погоре, се троши енергија, а таа се зема од кинетичката енергија на авионот. Тоа е, авионот едноставно успорува (и многу забележливо!). Тоа е она што е отпор на бранови.

Притоа, ударните бранови, поради наглото забавување на протокот во нив, придонесуваат за одвојување на граничниот слој по себе и негова трансформација од ламинарен во турбулентен. Ова дополнително го зголемува аеродинамичниот отпор.

Проток на воздушна фолија на различни броеви M. Шокови, локални суперсонични зони, турбулентни зони.

Второ. Поради појавата на локални суперсонични зони на профилот на крилото и нивното понатамошно поместување на опашката на профилот со зголемување на брзината на протокот и, со тоа, промена на шемата за распределба на притисокот на профилот, точката на примена на аеродинамичните сили (центар на притисок) исто така се префрлаат на задниот раб. Како резултат на тоа, се појавува нуркачки моментво однос на центарот на масата на авионот, предизвикувајќи го да го спушти носот.

Што резултира сето ова ... Поради прилично наглото зголемување на аеродинамичната отпорност, на авионот му треба значително резерва за моќност на моторотда се надмине трансонската зона и да се достигне, така да се каже, вистинската суперсонична.

Нагло зголемување на аеродинамичното влечење на трансоника (криза на бранови) поради зголемување на отпорот на брановите. Cd е коефициентот на влечење.

Понатаму. Поради појава на нуркачки момент, се јавуваат потешкотии во контролата на теренот. Покрај тоа, поради нарушување и нерамномерност на процесите поврзани со појавата на локални суперсонични зони со ударни бранови, исто така тешко да се управува. На пример, на ролна, поради различни процеси на левата и десната рамнина.

Да, плус појавата на вибрации, често доста силни поради локалните турбуленции.

Во принцип, комплетен сет на задоволства, кој го носи името бран криза. Но, точно, сите тие се одвиваат (имаше, специфични :-)) при користење на типични субсонични авиони (со дебел профил на директно крило) за да се постигнат суперсонични брзини.

Првично, кога сè уште немаше доволно знаење, а процесите на достигнување суперсоници не беа сеопфатно проучувани, токму овој сет се сметаше за речиси фатално несовладлив и беше наречен звучна бариера(или суперсонична бариера, ако сакаш:-)).

При обидот да се надмине брзината на звукот на конвенционалните клипни авиони, имаше многу трагични случаи. Силните вибрации понекогаш доведоа до уништување на структурата. Авионот немал доволно сила за потребното забрзување. При летање на ниво, тоа беше невозможно поради ефект од иста природа како бран криза.

Затоа, за забрзување се користеше нуркање. Но, многу добро може да биде фатално. Моментот на нуркање што се појави за време на брановидна криза го одолговлекуваше нуркањето, а понекогаш немаше излез од тоа. Навистина, за да се врати контролата и да се елиминира брановата криза, неопходно беше да се изгасне брзината. Но, да се направи ова при нуркање е исклучително тешко (ако не и невозможно).

Влечењето во нуркање од летање на ниво се смета за една од главните причини за катастрофата во СССР на 27 мај 1943 година на познатиот експериментален ловец БИ-1 со течен ракетен мотор. Извршени се тестови за максимална брзина на летот, а според дизајнерите постигнатата брзина била повеќе од 800 km/h. Потоа доцнеше врвот, од кој авионот не излезе.

Експериментален борец БИ-1.

Во наше време бран кризавеќе доволно добро проучен и надминат звучна бариера(ако е потребно :-)) не е тешко. На авиони кои се дизајнирани да летаат со доволно големи брзини, се применуваат одредени дизајнерски решенија и ограничувања за да се олесни нивното летање.

Како што е познато, брановата криза започнува кај броевите М блиску до единството. Затоа, скоро сите млазни субсонични облоги (особено патниците) имаат лет ограничување на бројот М. Обично тоа е во регионот од 0,8-0,9 М. На пилотот му е наложено да го следи ова. Покрај тоа, на многу авиони, кога ќе се достигне граничното ниво, по што брзината на воздухот мора да се намали.

Скоро сите авиони кои летаат со брзина од најмалку 800 km/h и повеќе имаат изметено крило(барем на предниот раб :-)). Тоа ви овозможува да го вратите почетокот на офанзивата бран кризадо брзини што одговараат на М=0,85-0,95.

Крило со стрела. Фундаментална акција.

Причината за овој ефект може да се објасни многу едноставно. На директно крило, протокот на воздух со брзина V тече речиси под прав агол, а на зафатеното крило (агол на метење χ) под одреден агол на лизгање β. Брзината V може векторски да се разложи на две струи: Vτ и Vn.

Протокот Vτ не влијае на распределбата на притисокот на крилото, но влијае на протокот Vn, што ги одредува носечките својства на крилото. И очигледно е помал по големина на вкупниот проток V. Затоа, на зафатеното крило, почетокот на брановата криза и растот отпор на брановисе јавува значително подоцна отколку на директно крило со иста брзина на слободен тек.

Експериментален ловец Е-2А (претходник на МИГ-21). Типично изметено крило.

Една од модификациите на изметеното крило беше крилото со суперкритичен профил(го спомна). Исто така, ви овозможува да го поместите почетокот на брановата криза со големи брзини, покрај тоа, ви овозможува да ја зголемите ефикасноста, што е важно за патничките бродови.

SuperJet 100. Суперкритично зафатено крило.

Доколку авионот е наменет за транзит звучна бариера(полагање и бран кризаисто така :-)) и суперсоничен лет, тогаш обично секогаш се разликува во одредени дизајнерски карактеристики. Особено, тоа обично има тенок профил на крилото и перја со остри рабови(вклучувајќи дијамантски или триаголен) и одредена форма на крилото во план (на пример, триаголен или трапезоиден со прилив итн.).

Суперсоничен МИГ-21. Следбеник Е-2А. Типично триаголно крило.

МИГ-25. Пример за типичен авион дизајниран за суперсоничен лет. Тенки профили на крилото и пердувите, остри рабови. Трапезоидно крило. профил

Поминувајќи го озлогласениот звучна бариера, односно, таквите авиони го вршат преминот кон суперсонична брзина на работа на моторот после согорувањепоради зголемувањето на аеродинамичкиот отпор и, се разбира, со цел брзо да се лизне низ зоната бран криза. И самиот момент на оваа транзиција најчесто никако не се чувствува (повторувам :-)) ниту од пилотот (може само да го намали нивото на звучен притисок во пилотската кабина), ниту од надворешен набљудувач, ако, се разбира , тој можеше да го набљудува ова :-).

Сепак, овде вреди да се спомене уште една заблуда, поврзана со надворешни набљудувачи. Сигурно многумина виделе вакви фотографии, натписите под кои пишуваат дека ова е моментот на совладување на авионот звучна бариератака да се каже, визуелно.

Прандтл-Глоерт ефект. Не е поврзано со минување на звучната бариера.

Прво, веќе знаеме дека не постои звучна бариера, како таква, а самиот премин кон суперсоничен не е придружен со ништо толку извонредно (вклучувајќи плескање или експлозија).

Второ. Она што го видовме на фотографијата е т.н Прандтл-Глоерт ефект. Веќе пишував за него. Тоа во никој случај не е директно поврзано со транзицијата кон суперсонично. Само што при големи брзини (патем субсоничен :-)) авионот, движејќи одредена маса воздух пред себе, создава некои област за реткост. Веднаш по преминот, оваа област почнува да се полни со воздух од блискиот простор со природни зголемување на волуменот и остар пад на температурата.

Ако влажност на воздухоте доволна и температурата паѓа под точката на росење на амбиенталниот воздух, тогаш кондензација на влагаод водена пареа во форма на магла, која ја гледаме. Штом условите се вратат на оригиналот, оваа магла веднаш исчезнува. Целиот овој процес е прилично краток.

Таквиот процес при високи трансонски брзини може да биде олеснет со локално пренапониЈас, понекогаш помагам да се формира нешто слично на нежен конус околу авионот.

Високите брзини го фаворизираат овој феномен, меѓутоа, ако влажноста на воздухот е доволна, тогаш таа може да се појави (и се јавува) при прилично мали брзини. На пример, над површината на водните тела. Инаку, повеќето прекрасни фотографии од оваа природа се направени од носачот на авиони, односно на прилично влажен воздух.

Така функционира. Кадрите, се разбира, се кул, спектаклот е спектакуларен :-), но тоа воопшто не е како што најчесто се нарекува. нема врска со тоа (и суперсонична бариераИсто:-)). И ова е добро, мислам, инаку набљудувачите кои прават ваква фотографија и видео можеби не се добри. ударен бран, Дали знаеш:-)…

Како заклучок, едно видео (веќе го користев претходно), чии автори го покажуваат ефектот на ударниот бран од авион што лета на мала висина со суперсонична брзина. Таму, се разбира, има одредено претерување :-), но генералниот принцип е јасен. И повторно, неверојатно е :-)

И тоа е се за денес. Ви благодариме што ја прочитавте статијата до крај :-). Додека не се сретнеме повторно…

Фотографиите може да се кликаат.

Многу луѓе се плашат од летање. Психолозите велат дека постои дури и такво нешто како „аерофобија“. Пациентите со оваа дијагноза доживуваат вистински ужас од самата помисла да излезат во воздух. Најсилните негативни емоции се предизвикани од воздушни џебови и турбуленции. Ваквите моменти се непријатни дури и за оние кои не доживуваат страв од летање. Сепак, пилотите тврдат дека всушност ова е прилично вообичаен природен феномен кој може да се објасни на научен јазик и нема да им донесе никакви проблеми на патниците на авионот. Денеска решивме да ви кажеме што всушност е воздушен џеб и дали вреди да се плашите.

Поим Објаснување

За обичен човек е доста тешко да разбере што всушност е воздушен џеб. Сите разбираат дека на небото нема автопати и тротоари и затоа не може да има дупки. На пример, кога станува збор за возење автомобил, секому му е апсолутно јасно дека може да има пречка или дупка на патот што искусен возач може да ја пресече. Но, што ако влезете во воздушен џеб? Дали може да се заобиколи? И колку е таа опасна? Ќе одговориме на сите овие прашања во следните делови од статијата. Но, да ја разбереме оваа тешка тема постепено.

Научниците одамна знаат дека воздушните струи не се униформни. Тие имаат различни насоки, температури, па дури и густини. Сето ова влијае на авионите кои следат одредени рути. Во случај кога авионот на патот ќе наиде на струи со пониска температура, се создава целосна илузија на краткотраен пад. Тогаш обично велиме дека бродот паднал во воздушен џеб. Меѓутоа, во реалноста ова е само илузија која лесно може да се објасни со помош на модерната наука.

Низводно и возводно

За да се разбере како се формираат воздушните џебови, неопходно е да се има целосно разбирање за движењето на воздушните струи. Според законите на физиката, загреаниот воздух секогаш се крева, а изладениот воздух паѓа надолу. Топлите струи се нарекуваат растечки, тие секогаш се стремат нагоре. А студениот воздух се смета дека се спушта и како инка влече надолу се што ќе му се најде на патот.

Поради движењето на овие текови, за време на летот се формираат воздушни џебови толку несакани од патниците. Тие ги тераат патниците да доживеат многу непријатни сензации што многумина не можат да ги заборават долго време.

Принципот на формирање на воздушни џебови

И покрај фактот што модерната авионска индустрија одамна ги опреми своите нови облоги со изобилство технолошки иновации дизајнирани да го направат летањето удобно и безбедно, досега никој не успеал да ги спаси патниците од непријатноста предизвикана од воздушните маси што се спуштаат. Така, авионот влезе во воздушен џеб. Што се случува со него во овој момент?

Дури и кога лета во добри временски услови, патничкиот авион може да наиде на студен воздух. Бидејќи се спушта, почнува значително да ја забавува стапката на искачување на авионот. Вреди да се одбележи дека во права линија оди со истите показатели, но малку губи висина. Ова обично трае само неколку моменти.

Авионот потоа се среќава со нагорниот проток, кој почнува да го турка нагоре. Ова му овозможува на авионот да се врати на претходната височина и да продолжи нормално да лета.

Чувствата на патниците

За оние кои никогаш не биле во воздушни џебови, доста е тешко да разберат како се чувствуваат патниците во авионот. Обично луѓето се жалат дека чувствуваат грчеви во стомакот, гадење што се крева до грлото, па дури и, што трае дел од секунда, бестежинска состојба. Сето ова е придружено со илузијата на паѓање, која се перципира што е можно пореална. Севкупноста на сензации доведува до неконтролиран страв, кој во иднина не им дозволува на повеќето луѓе мирно да ги издржат летовите и предизвикува аерофобија.

Дали вреди да се паничи?

За жал, ниту еден високопрофесионален пилот нема да може да го помине воздушниот џеб. Невозможно е да се лета околу него, па дури и марката и класата на авионот нема да можат да ги заштитат патниците од непријатни искуства.

Пилотите тврдат дека во моментот кога авионот удира во надолниот проток, тој на одредено време ја губи контролата. Но, не треба да паничите поради ова, таквата ситуација трае не повеќе од неколку секунди и, освен со непријатни сензации, со ништо не им се заканува на патниците.

Сепак, треба да знаете дека во воздушниот џеб авионот е под сериозен притисок. Во овој момент, авионот погодува „муабет“ или турбуленција, што, пак, ја зголемува непријатноста на преплашените патници.

Накратко за турбуленциите

Овој феномен им задава на патниците многу непријатности, но всушност не е опасен и не може да доведе до пад на авион. Се верува дека оптоварувањето на авион за време на турбуленции не е поголемо отколку на автомобил што се движи по нерамен пат.

Турбулентна зона се формира кога се среќаваат струи на воздух со различни брзини. Во овој момент се формираат вителски бранови, кои предизвикуваат „брборење“. За одбележување е тоа што на некои правци редовно има турбуленции. На пример, кога лета над планини, авионот секогаш се тресе. Таквите зони се прилично долги, а „муабетот“ може да трае од неколку минути до половина час.

Причини за турбуленции

Веќе зборувавме за најчестата причина за појавата на „бутните“, но, покрај оваа, може да ја предизвикаат и други фактори. На пример, воздушниот брод што лета напред често придонесува за формирање на вирови, а тие, пак, формираат зона на турбуленција.

Во близина на површината на земјата воздухот нерамномерно се загрева, поради што се создаваат вителски текови кои предизвикуваат турбуленции.

Вреди да се одбележи дека пилотите го споредуваат летањето во облаци со сообраќајот на автопат со дупки и дупки. Затоа, при облачно време, патниците најчесто ги доживуваат сите „шарм“ на летот во авион кој се тресе.

Опасностите од турбуленции

Повеќето патници сериозно веруваат дека турбуленциите можат да ја скршат херметичката состојба на кабината и да доведат до несреќа. Но, всушност, ова е најбезбедниот феномен од сите можни. Историјата на воздушниот транспорт не знае случај кога влегувањето во „судрат“ би довело до фатални последици.

Дизајнерите на авиони секогаш ставаат одредена маргина на безбедност во телото на авионот, што сосема мирно ќе ги издржи и турбуленциите и грмотевиците. Секако, ваквата појава предизвикува вознемиреност, непријатни емоции, па дури и паника кај патниците. Но, всушност, само треба мирно да го чекате овој момент, не подлегнувајќи на сопствениот страв.

Како да се однесувате за време на летот: неколку едноставни правила

Ако многу се плашите од летање, а размислувањата за воздушните џебови и турбуленциите прават да се чувствувате преплашено, тогаш обидете се да следите неколку едноставни правила кои во голема мера ќе ја олеснат вашата состојба:

• не пијте алкохол за време на летот, тоа само ќе ги влоши непријатните емоции;
• обидете се да пиете вода со лимон, ќе ги ублажи нападите на гадење кога ќе влезе во воздушните џебови;
• пред патувањето, поставете се на позитивен начин, инаку секогаш ќе ве измачуваат претчувство и негативни емоции;
• не заборавајте да ги врзете безбедносните појаси, патниците може да се повредат за време на минување на зоната на турбуленции;
• ако многу се плашите од летање, тогаш изберете поголеми модели на авиони кои се помалку чувствителни на сите видови тресење.

Се надеваме дека откако ќе ја прочитате нашата статија, вашиот страв од летање ќе стане помалку акутен, а вашето следно патување со авион ќе биде лесно и пријатно.