Страница 16 из 47
Большинству пассажиров Аэрофлота хорошо знаком высотный полет — они отлично чувствуют себя в герметизированных салонах «ТУ», «ИЛов», «АНов», бороздящих небо в нескольких километрах от земли.
Но как только скорость полета вырастет до сверхзвуковой, пассажирские машины уйдут по границе «теплового пола» все выше и выше, туда, где меньше лобовое сопротивление и кинетический нагрев конструкции.
Атмосферное давление быстро падает с высотой. И для того чтобы обеспечить нормальные условия для пассажиров, высотные машины снабжают специальными устройствами, поддерживающими в салонах если не земное, то, во всяком случае, близкое к нему давление, а сами салоны делают герметическими. Проблема герметизации встает перед конструкторами сверхзвуковых машин во всей своей остроте.
Стоит нарушить герметичность, как воздух со страшной силой устремляется в разреженное пространство за бортом. В практике одной из зарубежных авиалиний известен даже такой случай. В полете был поврежден иллюминатор. Поток воздуха, вырвавшийся наружу, увлек за собой пассажира, сидевшего вблизи иллюминатора, и выбросил его за борт. Конечно, подобные происшествия — исключение. Да и не в них главная опасность. В случае нарушения герметизации резко упадет давление в кабинах и перед пассажирами возникнет угроза «кислородного голода».
Правда, случись подобное происшествие сегодня, ничего особенного не произойдет: пилоты немедленно начнут снижаться до безопасной для жизни и здоровья пассажиров высоты. Дозвуковые машины позволяют это сделать без особого труда: уменьшаются обороты двигателей, навстречу потоку уходят воздушные тормоза, и, теряя скорость, самолет быстро планирует к земле. А в те короткие минуты, что тратятся на этот маневр, на помощь пассажирам приходят аварийные кислородные приборы.
Сегодня все просто. Но когда разговор заходит о сверхзвуковом полете, эта простота оборачивается невероятными трудностями. Мало того, что быстро погасить большую скорость машины достаточно сложно: резкого торможения при снижении не перенесут сами пассажиры. А при медленном торможении снижающийся самолет неизбежно упрется в «тепловой пол». Выход один — обеспечить максимальную надежность герметизации кабин. Но как это сделать? И взоры конструкторов вот уже в который раз обращаются к потенциальным источникам разгерметизации — отверстиям в фюзеляже: как уменьшить их количество? От дверных проемов, конечно, освободиться не удастся. А от окон?..
Как часто пассажиры пользуются окнами? Пожалуй, только тогда, когда самолет стоит или движется по земле. А в полете в лучшем случае заглянут раз-другой, чтобы удостовериться в сохранности крыльев и моторов. Словом, окна пассажирских салонов — это скорее дань комфорту. Так само собой напрашивается решение — отказаться от окон.
Ученые и инженеры предлагают заменить окна экранами телевизоров. Эксперимент с установкой телевизоров недавно был проведен в Японии. А те расчетные исследования, которые выполнены в США, показывают, что только экономия в весе конструкции за счет отказа от оконных проемов окупит установку телевизионных экранов для каждого пассажира. Если один из членов экипажа будет время от времени управлять приемочной телевизионной камерой, сопровождая показ комментариями, то это даст пассажирам гораздо лучшее представление о том, что происходит в полете или во время стоянки на земле, чем любое сочетание окон.
Кстати сказать, телевизор не единственная возможность заменить окна. Дело в том, что полет в сверхзвуковом самолете будет продолжаться сравнительно недолго — максимум два-три часа. И это время можно использовать для демонстрации кинофильмов. У нас в стране, пожалуй, впервые в мире проводилась опытная демонстрация кинофильмов в самолете «АН-10» — его просторный салон с приподнятыми задними рядами кресел как нельзя лучше подходит на роль зрительного зала. Конечно, все это пока отдельные эксперименты.
Проблема герметизации, бесспорно, очень важна, но ее решение и при сохранении окон в принципе уже есть. А вот целый ряд других проблем сверхзвукового пассажирского сообщения — здесь вопрос пока еще остается открытым. Вот одна из таких проблем и… новый барьер на пути авиации.
ШУМ И КРЫЛЬЯ…
Эта сенсация стоила Канаде ровно миллион долларов. Сверхзвуковой истребитель «F-104» пролетел над столицей страны, после чего опытное строящееся здание уменьшилось на величину, которую в обтекаемых газетных формулировках называют «сильными повреждениями». Эти-то повреждения и были оценены в звенящий круглый миллион.
Происшествие в Оттаве, возможно, скоро бы и забылось, если бы не причины, которые его вызвали. А эти причины были достаточно серьезными. Особенно для тех, кто работает сегодня над проектами сверхзвуковых пассажирских самолетов. И не случайно в опубликованной вскоре статье Флойда, главного инженера группы перспективного проектирования английской фирмы «Хоукер-Сиддли», говорилось:
«Полеты сверхзвуковых гражданских самолетов над странами с большой плотностью населения вызовут серьезные возражения, поскольку они отразятся на менее здоровых людях. Многие из них перебрались бы в более спокойные районы страны, но назвать такое место, в будущем свободное от частых звуковых ударов, просто невозможно…»
Итак, звуковой удар. Прежде чем сверхзвуковая пассажирская авиация получит право на жизнь, нужно научиться бороться с ним. Но чтобы бороться, надо прежде всего познать его природу, законы, поведение. Именно эту серьезную задачу в упорном поиске решают ученые и инженеры многих стран мира.
Рассекая воздух своим носом или крылом, самолет заставляет колебаться его частицы. И эти колебания распространяются во все стороны со скоростью звука. Если скорость самолета меньше звуковой, то колебания, естественно, обгоняют его и как бы подготавливают воздушный поток к встрече с машиной. Вот почему воздух так плавно обтекает формы дозвуковых самолетов. Иное дело сверхзвуковые скорости. Колеблющиеся частицы уже не успевают обогнать самолет и накапливаются перед носом фюзеляжа или крыла, образуя плотную стену — ударную волну. У этой волны есть и другое название — «скачок уплотнения». А появилось оно вот почему: если перед волной воздух имеет обычное, атмосферное давление, то за ней это давление может быть в десятки раз больше.
Вот этому-то повышенному давлению за ударной волной и обязан своим рождением новый барьер авиации — «шумовой».
Наше ухо очень чутко реагирует на малейшие изменения давления, но еще более чувствительно оно к скорости, с которой это давление изменяется. У человека, попавшего под тянущийся по земле шлейф ударной волны от сверхзвукового самолета, ухо воспринимает повышение давления в принципе так же, как удары грома. Все дело осложняется тем, что переход от нормального давления к повышенному здесь происходит мгновенно, а удару грома обычно предшествует молния, которая как бы подготавливает: внимание, ждите удара!
Да, у ударной волны нет предупредительных сигналов. Возможно, поэтому разные люди и реагируют на звуковой удар по-разному. Так, в разных местах в Соединенных Штатах реакция людей на звуковой удар была различной, хотя экспериментальный самолет все время летел на одной высоте и с постоянной скоростью.
Все это невероятно усложняет работу исследователей: очень трудно по таким отзывам установить допустимую величину звукового удара. А ведь им нужно учесть не только реакцию людей. Птицы, животные и даже… оконные стекла — как отразится на них звуковой удар?
Вряд ли кто-нибудь придет в восторг, если от пролетающего над домом самолета вылетит стекло в окне, а посуда в шкафу будет выбивать барабанную дробь. Необходимо оградить население от неприятных воздействий. Пока тщательные исследования позволили установить четыре основные причины, определяющие интенсивность звукового удара: это скорость самолета, его вес, форма и высота полета.
Скорость полета мало влияет на интенсивность звукового удара, если, конечно, ее не свести до минимума — сделать всего на десять-двадцать процентов больше скорости звука. Но при этом самолет будет вынужден все время преодолевать тот самый «бугорок» сопротивления, в который превратился «звуковой барьер». А кроме того, обладая такой сравнительно небольшой скоростью, сверхзвуковой самолет не будет иметь никаких преимуществ перед дозвуковыми машинами.