«Обучение полетам в армии США»

УЧЕНИЕ ПО ПОЛЕТАМ В АРМИИ США

Издательство МакГроу-Хилл

ИЗДАТЕЛИ КНИГ ДЛЯ

Coal Age Electric Railway Journal Electrical World Engineering News-Record American Machinist The Contractor Engineering & Mining Journal Power Metallurgical & Chemical Engineering Electrical Merchandising

Группа курсантов-авиаторов Армии США.

Фронтиспис

УЧЕНИЕ ПО ПОЛЕТАМ В АРМИИ США РУКОВОДСТВО ПО АВИАЦИОННОЙ ПРАКТИКЕ СОСТАВИЛ Э. Н. ФЕЙЛС БЫВШИЙ ПОМОЩНИК ПРОФЕССОРА МЕХАНИЧЕСКОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ АЭРОНАВТИКИ ИЛЛИНОЙСКОГО УНИВЕРСИТЕТА Первое издание Второй тираж КОМПАНИЯ МАКГРОУ-ХИЛЛ, ИНК. 239 УЭСТ 39-Я УЛИЦА, НЬЮ-ЙОРК

ЛОНДОН: ИЗДАТЕЛЬСКАЯ КОМПАНИЯ ХИЛЛ, ЛТД. 6 и 8 БАУВЕРИ-СТРИТ, И. С. 1917

Авторское право, 1917 г., компания МакГроу-Хилл, Инк. ТИПОГРАФИЯ МЭПЛ, ЙОРК, ПЕНСИЛЬВАНИЯ

ПРЕДИСЛОВИЕ

Эта книга предназначена в первую очередь для неспециалистов; а также для курсантов-авиаторов, которые, будучи призваны из нетехнических сфер деятельности, должны в короткий срок усвоить суть пилотирования аэроплана и которым необходимо опустить все, кроме самых выдающихся основ.

Железобетонные основы изложены здесь без принесения точности в жертву краткости. Было необходимо опустить многие технические детали, представляющие интерес для инженера-авиатора, для нужд которого приспособлены другие, более крупные учебники в качестве полного обзора технической аэронавтики. Кратко говоря, в книге изложены главные принципы авиации, которые должен знать авиатор, чтобы должным образом понимать свой аэроплан, содержать его в исправности и управлять им как в полетах пересеченной местности, так и на летном поле.

Из 2000 существующих ныне книг по аэронавтике лишь немногие приспособлены для использования в качестве учебников для нынешних нужд, но ни одна из них не дает конкретной и сокращенной информации в том сжатом виде, который необходимо принять для наилучшей экономии времени этих курсантов.

Благодаря любезному разрешению профессора Э. А. Холбрука, мистера О. С. Бейера и мистера К. М. Хебберта были включены главы с VI по XI. Им следует выразить признательность и отдать полную должное как соавторам. Гл. VI, VII и часть гл. XI подготовлены проф. Э. А. Холбруком; гл. IX, X, стр. 152–157 гл. VIII и стр. 173–177 гл. XI подготовлены мистером О. С. Бейером; гл. VIII, стр. 133–152, подготовлена мистером К. М. Хеббертом.

В главе «История авиации» рассматриваются лишь те эксперименты, которые имеют отношение к полетам сегодняшнего дня; эту главу следует использовать в сочетании с главой «Принципы полета», особенно в том, что касается управления аэропланом.

Вопрос об авиационных моторах не затронут, поскольку справедливое отношение к нему чрезмерно увеличило бы объем этого тома, а также потому, что имеются адекватные трактаты на эту тему.

12 декабря 1917 г.

CONTENTS

Page

Preface vii

Chapter

I. History of Aviation 1

II. Types of Military Airplanes and Uses 18

III. Principles of Flight 39

IV. Flying the Airplane 80

V. Cross-country Flying 89

VI. The Rigging of Airplanes—Nomenclature 113

VII. Materials of Construction 120

VIII. Erecting Airplanes 133

IX. Truing up the Fuselage 158

X. Handling of Airplanes in the Field and at the Bases Previous to and After Flights 166

XI. Inspection of Airplanes 173

УЧЕНИЕ ПО ПОЛЕТАМ В АРМИИ США

РУКОВОДСТВО ПО АВИАЦИОННОЙ ПРАКТИКЕ

ГЛАВА I ИСТОРИЯ АВИАЦИИ

Та часть истории авиации, которая представляет особый интерес для авиаторов, имеет недавнее происхождение и насчитывает всего два десятка лет. Разумеется, попытки полета человека предпринимались со времен раннего XVI века, когда Леонардо да Винчи изобрел парашют и стал первым покровителем аэронавтики; между эпохой этого знаменитого художника и сегодняшним днем многие экспериментаторы уделяли внимание данной проблеме, однако до последнего десятилетия XIX века не было достигнуто ничего практического. Затем, с усовершенствованием паровой машины и разработкой бензинового двигателя, появился стимул к надежному экспериментированию, выдвинувший таких известных деятелей, как Максим, Лэнгли, Лилиенталь и Шанют.

Работа каждого из этих людей представляет собой интересную историю в себе, особенно работа Лэнгли, который подошел к делу с чисто научной точки зрения, создал испытательную аппаратуру и построил успешные самоходные паровые модели за годы до того, как братья Райт сообщили о своих независимых успехах. Он воспроизвел свои модели в натуральную величину с полным ожидания успеха, но потерпел неудачу из-за истощения своего капитала.

Эксперименты Лэнгли в области воздухоплавания. — Во всей истории воздухоплавания одним из самых романтических рассказов является тот, который описывает научные изыскания, начатые в 1887 году Лэнгли и завершившиеся в 1896 году первым по-настоящему успешным случаем механического полета с использованием первичного двигателя; продолжавшиеся вплоть до 1903 года, когда эта первая успешная машина, модель с размахом крыла 12 футов, была воспроизведена в натуральную величину и пилотировалась человеком-пилотом для своего испытательного полета; и закончившиеся уничтожением этой полноразмерной машины при запуске, так что Лэнгли упустил славу быть истинным первооткрывателем полета человека лишь на волосок, скончавшись вскоре после этого от разрыва сердца, как признают те, кто знал его. Если бы эта полноразмерная машина показала себя в 1903 году столь же успешно, как она фактически показала после того, как была перестроена и частично модифицирована десятилетие спустя компанией Кертисс, Лэнгли опередил бы первый успешный полет, совершенный братьями Райт, с небольшим отрывом примерно в 2 месяца.

(При содействии компании С. С. МакКлюр)

Рис. 1. — Паровая летающая модель машины Лэнгли.

Она пролетела милю в 1896 году, став первым успешным аэропланом, полетевшим с первичным двигателем.

Лилиенталь (Германия, 1894). — Но опуская подробности относительно ранних экспериментаторов, мы рассмотрим лишь ту часть истории авиации, которая наиболее важна для будущего авиатора. Мы ограничимся последовательностью экспериментов по планированию и с мотором, начатых Лилиенталем, продолженных Шанютом и доведенных до завершения братьями Райт.

(При содействии «Аэронавигационного ежегодника» Джаса. Минса)

Рис. 2. — Планер-биплан Лилиенталя в полете, 1894 г.

Примечание.—(a) Арочные крылья; (b) фиксированный хвост; (c) метод балансировки путем раскачивания ног.

(При содействии «Аэронавигационного ежегодника» Джаса. Минса)

Рис. 3. — Планер-биплан Шанюта, 1896 г.

Примечание: улучшение жесткости за счет ферменной раскосной системы мостового типа.

Лилиенталь был первым человеком, совершившим успешные полеты по воздуху с помощью искусственных поверхностей крыльев. После многих лет экспериментов и изучения парящих птиц он сконструировал жесткие крылья, которые удерживал на своих плечах и которые после приобретения им значительной скорости при беге вперед под уклон подхватывали воздух и полностью отрывали его вес от земли. Крылья были арочными, поскольку он заметил, что это свойственно всем птицам; плоские крылья оказались бесполезными в полете и подсказали причину неудачи предыдущих экспериментаторов. К этим жестким крыльям Лилиенталь прикрепил жесткий хвост; крылья и хвост составляли его «планер». Никаких рычагов управления не было, и единственным способом руления для пилота было смещение баланса путем раскачивания ног в ту или иную сторону. Лилиенталь построил искусственный холм для своих планирующих полетов, чтобы иметь возможность скатываться вниз на некоторое расстояние без удара о землю, и смог совершить множество планирующих спусков длиной в пару сотен ярдов.

Шанут (Чикаго, 1896). — Эксперименты Шанюта в планировании были весьма схожи с экспериментами Лилиенталя и проводились на песчаных дюнах вдоль озера Мичиган за пределами Чикаго. Его аппарат был более прочным по конструкции, представляя собой бипланную систему с раскосами, каковая конструкция была подсказана ему опытом мостостроения и сохраняется поныне в качестве основы прочности наших нынешних военных бипланов.

Братья Райт, 1901. — Лилиенталь погиб при планировании, потеряв управление своим аппаратом на некоторой высоте над землей. Братья Райт прочитали о его смерти и начали размышлять над всей проблемой. Метод Лилиенталя по балансировке своего крупного аппарата посредством одного лишь эффекта раскачивания ног казался им крайне несовершенным средством управления. Они пришли к выводу, что немедленной проблемой в искусственном полете является проблема устойчивости, которая, по их мнению, должна была решаться совершенно иными средствами, нежели те, что применялись Лилиенталем и Шанютом. Проделанная работа уже несомненно доказала, что поддержка в воздухе была установлена; с добавлением управляемости братья Райт рассчитывали сделать нечто стоящее на пути искусственного полета.

Чтобы усовершенствовать метод Лилиенталя по смещению веса, они задумали оставить пилота в неподвижном положении в планере и вместо того, чтобы принуждать его смещать свой вес туда и сюда, предложили манипулировать поверхностями самих крыльев с помощью рычагов под управлением пилота, так чтобы тот же результат балансировки достигался совершенно иным и превосходящим методом.

Поэтому они намеренно приступили к решению всего вопроса устойчивости аэроплана. Существовала продольная или горизонтальная устойчивость, для которой Лилиенталь раскачивал ноги вперед и назад; существовала помимо этого боковая или поперечная устойчивость, для которой Лилиенталь раскачивал ноги влево и вправо. Фундаментальные требования, которым следовало удовлетворять, заключались в том, чтобы во время полета планер сохранялся в своем правильном положении без ныряния или взмывания и без крена в положение, при котором один кончик крыла выше другого, т. е. машина должна была удерживаться горизонтально в обоих направлениях.

First Wright glider. Final Wright glider.

With front elevator, shown flying empty as a kite. With rudder and elevator. Note right wing warped downward to raise right wing tip. A successful downhill glide. Pilot lies prone on bottom wing.

Рис. 4.

Продольное управление. — После некоторых предварительных испытаний братья Райт обнаружили, что продольным балансом можно управлять с помощью руля высоты или горизонтального руля, поддерживаемого на выступающих фермах в передней части аэроплана и приводимого в действие рычагом. Если пилот обнаруживал, что планер слишком сильно клюет носом вниз и стремится перейти в пике, он отклонял руль высоты вверх движением рычага, возвращая тем самым планер в правильное положение. Этот руль высоты в современных машинах находится позади аэроплана — это лучшее место для него, чем то, которое выбрали братья Райт. Можно сказать, что их главная причина сначала поместить его спереди заключалась в том, что они могли видеть его там и наблюдать его действие. Они вскоре осознали, что заднее расположение обеспечивает более легкое управление, и поступили соответственно.

Поперечное управление. — Убедившись в отношении продольного управления, братья Райт занялись поперечным управлением. Их задачей было разработать средство для поддержания размаха крыльев в горизонтальном положении, так чтобы при опускании по какой-либо причине кончика одного крыла ниже другого его можно было немедленно поднять обратно в надлежащее положение. Лилиенталь пытался делать это, раскачивая ноги в сторону приподнятой стороны; смещенный вес восстанавливал положение. Братья Райт, чтобы обойти этот неадекватный метод, задумали восстанавливать равновесие с помощью самого ветра, а не за счет силы тяжести. Они наблюдали интересный маневр, выполняемый голубем, который, казалось, обеспечивал свою поперечную устойчивость ровно тем способом, который им требовался: было замечено, что эта птица придает обоим своим крыльям разный угол атаки, благодаря чему одно крыло поднимается с большей силой, чем другое, тем самым поворачивая птицу целиком на любую желаемую величину или в любом направлении относительно линии полета как оси. Чтобы скопировать этот птичий аппарат в планере Райтов, оказалось достаточным изменить угол лишь законцовок крыльев, оставив главную часть несущей поверхности в ее первоначальном жестком положении. Иными словами, законцовки крыльев подвергались перекашиванию: одна создавала больший угол атаки, другая — меньший угол, точно так же, как в случае с голубем. Предположим, что аэроплан получает крен налево, причем крыло с этой стороны опускается; пилот должен увеличить угол законцовки этого левого крыла с помощью рычага перекашивания и одновременно уменьшить угол правого крыла тем же рычагом. Он должен был удерживать это положение до тех пор, пока аэроплан не выровняется и не вернется в горизонтальное положение.

Это устройство на практике оказало ожидаемое действие и легко поддерживало устойчивость на планере, гораздо более крупном, чем все, которыми Лилиенталь когда-либо управлял с помощью своего метода раскачивания ног.

Управление в путевом отношении. — Теперь мы проследили развитие управления аэропланом братьями Райт в отношении:

1. Продольного или «тангажного» движения, осуществляемого рулем высоты, управляемым рычагом.

2. Поперечного или «кренового» движения, осуществляемого перекашиванием крыльев, управляемым вторым рычагом.

Такие элементы управления использовались в самых ранних планерах. Остается рассмотреть третий элемент управления, а именно:

3. Путевое управление или управление «рысканием», которое осуществляется обычным вертикальным рулем направления, управляемым третьим рычагом.

Братья Райт обнаружили, что перекашивание оказывает весь ожидаемый эффект, но имеет также определенные побочные и нежелательные последствия. Когда бы они ни применяли рычаг перекашивания для исправления движения крена, планер реагировал в части управления креном, но в то же время «рыскал» или отклонялся от своего курса вправо или влево. Это было серьезным осложнением. Ибо в момент отклонения высокое крыло, которое они желали опустить, продвигалось вперед быстрее низкого крыла и исключительно за счет своей более высокой скорости стремилось развить большую подъемную силу и тем самым нейтрализовать благотворный эффект перекашивания. Во многих их ранних планирующих полетах из-за выраженного отклонения с курса эффект перекашивания полностью нивелировался и не возвращал планер в горизонтальное положение, в результате чего кончик одного крыла опускался, одновременно раскачиваясь назад, пока машина не опускалась на землю. Никакое управление не могло предотвратить этого.

После долгих недоумений по этому поводу братья Райт заметили, что всякий раз, когда законцовка крыла перекашивалась на большой угол, ее сопротивление становилось относительно большим и она замедляла ход, в то время как противоположная сторона шла вперед. Они тотчас пришли к идее руля направления, ранее считавшегося ненужным, который, по их мнению, можно было поворачивать в каждом случае рыскания ровно настолько, чтобы создать новую и противоположную силу рыскания равной величины.

Поэтому они прикрепили руль направления сзади, соединив его тросы управления с рычагом № 2 и придавши этому рычагу сложное движение, так что одна рука могла управлять либо перекашиванием, либо рулем направления независимо (или одновременно в надлежащей пропорции для устранения упомянутой выше тенденции к рысканию). Эта комбинация составляет основу патентов Райтов и является обязательной в современных аэропланах.

В их планерных экспериментах наступил огромный успех; машина находилась всегда под идеальным управлением; ею можно было манипулировать любым желаемым образом, поворачивать вправо или влево либо благополучно спускать на землю.

Таким образом, три элемента управления были применены братьями Райт к их планеру, и проблема, проявившаяся в гибели Лилиенталя, была решена. Следующим шагом была установка силовой установки, способной поддерживать поступательную скорость без прибегания к планированию вниз под действием силы тяжести и, следовательно, способной производить горизонтальный полет.

При разработке летательного аппарата с мотором, помимо вопроса управления, надлежащая конструкция была получена следующим образом:

Эффективность крыльев. — Братья Райт знали от Лэнгли и Шанюта, что плоские крылья неэффективны и бесполезны, а изогнутые крылья необходимы; они не знали, имеет ли большое значение величина кривизны. Выяснить это путем экспериментов в планировании было бы долго и дорого. Они приняли лучший путь — метод аэродинамической трубы, в которой модели в уменьшенном масштабе испытывались и сравнивались на эффективность в потоке воздуха. Они сделали свою аэродинамическую трубу диаметром 16 дюймов и создали через нее мощный поток воздуха с помощью вентилятора с приводом от двигателя. Маленькие модели крыльев помещались в центр этого ограниченного воздушного потока, будучи установленными на балансирном рычаге, который выступал в трубу снаружи. Таким образом измерялись аэродинамические силы и эффективность моделей. Было испытано большое разнообразие форм, и одна была выбрана как лучшая из всех с точки зрения кривизны и закругленных законцовок крыльев. Эта форма была принята в их флаере и, хотя и в гораздо больших масштабах, оправдала предсказания, сделанные относительно ее эффективности в закрытых испытаниях в аэродинамической трубе.

Планер Райтов был, разумеется, бипланной моделью. Они испытали небольшую 6-дюймовую модель биплана и обнаружили, что оба крыла вместе менее эффективны, чем каждое крыло в отдельности. Тем не менее, другие соображения, такие как жесткость ферменной конструкции, побудили их принять бипланную схему, а не монопланную.

Низкое сопротивление поступательному движению. — Братья Райт использовали свою аэродинамическую трубу также при выборе для стоек своего аэроплана формы, которая оказывала бы наименьшее лобовое сопротивление поступательному движению. Они обнаружили, что квадратная стойка имеет сопротивление, которое можно уменьшить, изменив форму так, чтобы она напоминала рыбу. Сопротивление самого пилота было уменьшено за счет того, что его заставили лежать ничком, лицом вниз на нижнем крыле.

Эффективность пропеллера. — Хотя в распоряжении братьев Райт было мало данных по вопросу эффективности пропеллера, они смогли прийти к весьма достойной конструкции, в которой использовались два пропеллера, приводимые от одного мотора и вращающиеся по одному с каждой стороны от пилота. Механические трудности, которые с тех пор затрудняли использование двух пропеллеров, были меньше у братьев Райт, поскольку они имели дело с меньшими лошадиными силами, чем те, что используются сегодня; поэтому они смогли реализовать очень высокую эффективность пропеллера.

Мотор. — Когда братья Райт были готовы установить мотор на свой планер, они сочли невозможным найти достаточно легкий и должны были приступить к его самостоятельной постройке. Они приняли четырехцилиндровый тип с водяным охлаждением, и их целью было сберечь вес и уменьшить сложность везде, где это возможно. Их первый мотор выдавал около 12 л. с., что было поднято до все более высоких значений последующими усовершенствованиями, пока не достигло 20 л. с. На своих ранних этапах он был способен выдавать достаточную мощность для коротких горизонтальных полетов.

Средства запуска и посадки. — Одной из причин, почему братья Райт могли использовать столь малые лошадиные силы, было то, что они применяли вспомогательное пусковое устройство для набора первоначальной скорости. Они знали, что для полета аэроплана после того, как он уже в воздухе, требуется меньше лошадиных сил, чем для его подъема в воздух на старте, и поэтому они снарядили катапульту, которая с большой силой выбрасывала их аэроплан вперед на колесной тележке при старте, так что все, что должен был делать мотор — это поддерживать полет в воздухе. Аэроплан Райтов сначала не имел посадочных колес и снабжался лишь легкими полозьями, на которые он мог совершить пристойную посадку. Современные аэропланы, разумеется, имеют колеса, на которых они катятся как при старте, так и при посадке, а их моторы достаточно мощные, чтобы исключить необходимость в пусковой катапульте.

(При содействии Американского технического общества и издания «Scientific American Supplement»)

Рис. 5. — Детали моноплана Блерио XI.

Вклад Блерио в авиацию. — Блерио экспериментировал множество лет, прежде чем добился успеха, и делал это спустя годы после того, как братья Райт успешно летали. Но когда он добился успеха, его великая изобретательность породила конструктивные особенности, которые стали решительным шагом вперед. Он добавил к аэроплану фюзеляж и создал машину, которая вместо того, чтобы быть парой крыльев с различными придатками, представляла собой корпус, к которому крепились крылья, давая более обтекаемое и удобное расположение. Мотор вместо того, чтобы располагаться рядом с пилотом, как на машине Райтов, был помещен в самом носу корпуса впереди пилота, где он в случае аварии не мог упасть на него. Такое расположение мотора влекло за собой использование одного пропеллера спереди — так называемого «тянущего» винта, менее эффективного, чем сдвоенный пропеллер Райтов, но лучшего с точки зрения механического удобства. Корпус Блерио, который был весьма похож на корпус любой птицы по своему общему расположению, выступал назад в сужающейся форме и нес сзади руль направления и руль высоты. Мотор, пилот и баки были таким образом заключены внутри корпуса и защищены от ветра. Таким образом, вкладами Блерио являлись: лучшее расположение мотора, адаптация корпуса или «фюзеляжа», устранение переднего руля высоты и замена его задним рулем высоты.

Вклад Ньюпора и Фоккера в авиацию. — Дальнейшее продвижение по сравнению с конструкцией Блерио было сделано Ньюпором, а позже Фоккером. Первый использовал принцип фюзеляжа Блерио и заключил весь каркас, спереди и сзади, для придания обтекаемой формы, и даже зашел так далеко, что провел испытания в аэродинамической трубе, благодаря чему смог выбрать весьма эффективную форму фюзеляжа, а также эффективность крыльев и стоек.

(Из книги Хейварда «Практическая аэронавтика»)

Рис. 6. — Моноплан Ньюпор.

Представляющий прогресс в скорости благодаря закрытому обтекаемому корпусу.

ГЛАВА II ТИПЫ ВОЕННЫХ АЭРОПЛАНОВ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

Современные аэропланы, сочетающие лучшие черты предыдущих экспериментов. — Современный аэроплан, типичным представителем которого является учебная машина Кертисса, используемая в авиационных школах США, представляет собой комбинацию лучших упомянутых выше особенностей. Он выполнен по схеме биплана, поскольку, как показал Шанут, при этом возможна жесткая раскосная система — преимущество, достаточное для компенсации небольшой потери эффективности, существующей у биплана. Шасси состоит из двух колес, снабженных амортизаторами; корпус имеет общую обтекаемую форму, закрытую спереди и сзади, содержит удобные сиденья для пассажиров и заключает мотор и баки в защите от ветра. Мотор находится спереди, где при аварии он не окажется поверх пилота. Эффект перекашивания достигается подвешиванием на шарнирах закрылков на законцовках крыльев, причем тот же эффект достигается при одновременном сохранении всей структуры крыла жесткой и прочной, а не гибкой и слабой, как это было в случае ранних машин с перекашивающимся типом.

Военные аэропланы сегодняшнего дня. — Таким образом, в современном аэроплане мы видим, что вопросы эффективности, которым братья Райт уделяли большое внимание, были принесены в жертву в пользу удобства, в особенности в пользу мощности и скорости. Это результат военных требований к аэропланам, где мощность, скорость и способность быстро набирать высоту являются жизненно важными требованиями. Чтобы уйти от противника или уничтожить его, высокая скорость и способность к быстрому набору высоты, безусловно, являются предпосылками. Более того, с точки зрения безопасности при маневрировании желательно иметь запас мощности и скорости. Поэтому конструкция военных машин до настоящего времени развивалась в определенном направлении.

По этой причине возникли новые соображения, такие как, например, вопрос посадки. Быстрые машины в целом совершают высокоскоростные посадки и по этой причине опасны. Первоначальные машины Райтов строились так, чтобы приземляться на столь малой скорости, что обычных полозьев было достаточно для восприятия толчков. Нынче высокомощный аэроплан скорее потерпит крушение при посадке, чем в любое другое время. Вопрос устойчивости в полете в последние годы рассматривался математически и экспериментально, используя, разумеется, фундаментальную систему «управления по трем осям», впервые примененную братьями Райт. Было обнаружено, что путем правильного пропорционирования хвостовых поверхностей и правильного расположения крыльев и центра тяжести может быть достигнута любая желаемая степень устойчивости, такая, что машину можно сделать почти самолетающей или, если предпочтительнее, весьма чувствительной.

Все вышеперечисленные конструктивные особенности учитывались в новейших типах военных аэропланов. Обратите внимание на высокую скорость новейших скоростных разведчиков, где мощность сосредоточена исключительно на скорости и скороподъемности, а посадочная скорость опасновлажна (опасной высока). Мы наблюдаем появление триплана-разведчика, который представляет собой попытку обеспечить низкую посадочную скорость в сочетании с высокой летной скоростью. Мы видим машины с мотором и пропеллером сзади или с двумя моторами, по одному с каждой стороны корпуса на крыльях, причем целью является избежание помех пропеллера зоне обстрела пулемета. Короче говоря, мы видим влияние многих военных соображений на конструкцию аэроплана. В данном месте будет интересно рассмотреть,ковыковы (каковы) эти военные применения аэроплана.

Воздушный бой. — Воздушный бой — это самое зрелищное применение, для которого использовались военные аэропланы. Первыми требованиями к боевому аэроплану являются скорость и скороподъемность, и они должны быть получены любой ценой, поскольку скорость и подъем являются средствами защиты и нападения, уступающими по ценности лишь самому пулемету. Концентрация движущей силы для скорости и набора высоты требует использования как можно меньшего веса; поэтому самые быстрые истребители спроектированы для перевозки только одного человека и очень легки и, конечно, очень малы. Обычно имеется один пулемет, закрепленный на корпусе и стреляющий через пропеллер в случае тянущей машины, и второй регулируемый прицельный пулемет, направленный вверх над верхним крылом. Это дает пилоту шанс выпустить очередь по врагу, «сидя у него на хвосте» или преследуя сзади; а затем при пикировании под врага второй пулемет доступен для стрельбы вверх. Эти сверхскоростные истребители трудно сажать из-за их скорости, и они пригодны лишь для наиболее подготовленных пилотов.

Корректировка артиллерийского огня. — Дружественный аэроплан отправляется над позициями противника, парит над целью, передает по радио сигналы дружественной батарее относительно результатов огня, практически диктуя успех артиллерийских операций.

Разведка. — Дружественные аэропланы вылетают, обычно эскадрильями ради защиты, и наблюдают с помощью фотографирования или визуально размер войск противника, батареи, траншеи, линии связи и т. д.; докладывают обстановку в штаб в качестве источника ежедневной фоторегистрации операций противника до такой степени, что любое изменение позиции противника может быть проанализировано. Разумеется, ценность разведки снижается, когда противник маскирует свои орудийные позиции и т. д. На разведывательных машинах важно иметь двух человек: одного для руления, а другого для осмотра местности. Разведывательная машина является поэтому двухместным типом, который может иметь или не иметь вооружение. Ей не обязательно быть столь быстрой, особенно когда ее конвоируют боевые скоростные разведчики. Двухместные машины часто используются для боя, и в этом случае пилот имеет пулемет, закрепленный на корпусе и стреляющий через пропеллер, а пассажир, особенно на немецких машинах, имеет также пулемет, смонтированный в турели так, что он может обстреливаться пассажиром в самых разных направлениях.

Бомбометание. — Этот маневр требует эскадрильных полетов для высокой ценности. Фундаментальной характеристикой бомбардировочного аэроплана является его способность нести большой вес. Такие машины имеют сравнительно большие размеры и не особенно быстры. Переноска веса, разумеется, несовместима со скоростью и скороподъемностью, и поэтому бомбардировочная машина должна быть компромиссом, если она должна обладать какой-либо разумной скоростью. Можно сказать, что аэропланы крайне неблагоприятно сравниваются с дирижаблями для бомбовых налетов, поскольку последние способны нести несколько тонн бомб против четверти тонны у аэроплана.

Обнаружение подводных лодок. — Для патрулирования побережья или обнаружения подводных лодок аэроплан является важным фактором, поскольку с аэроплана можно видеть на значительную глубину в воду и обнаруживать вражеские подводные лодки.

Обучение курсантов-авиаторов. — Учебную машину, на которой будущие авиаторы получают летную подготовку, можно рассматривать как тип, в котором великая скорость и мощность не существенны, но в котором желательны надежность и легкость управления. Типичный военный учебный аэроплан в нашей стране представляет собой одномоторный тянущий аппарат умеренной мощности (около 100 л. с.), имеющий, разумеется, сиденья расположенными друг за другом (тандем) и снабженный двойным управлением, так что пилотирование может осуществляться либо с сиденья пилота, либо с сиденья пассажира. Преобладающая в нашей стране система обучения с двойным управлением отличается от французского метода запуска ученика в одиночный полет для пробы своих крыльев; она позволяет пилоту постоянно следить за манипуляциями ученика с управлением и мгновенно исправлять их всякий раз, когда они ошибочны, до того, как будет причинен какой-либо ущерб. Возможным усовершенствованием учебно-тренировочного аэроплана с двойным управлением станет замена тандемных сидений на сиденья, расположенные бок о бок. В настоящее время связь затруднена из-за сильного шума мотора; но с принятием сидений бок о бок, подобных тем, что используются в военно-морских учебных школах, пилот и ученик смогут общаться с большей выгодой.

Рис. 7. — Учебный аэроплан США с двойным управлением (Curtiss JN-4).

Speed 43 to 72 mi. per hr.; climbing ability 300 ft. per min.; 90 h.p.; weight fully loaded 1,890 lbs.

Типы аэропланов. — Для соответствия вышеуказанным целям летательные аппараты существуют в настоящее время в семи отчетливо различающихся формах, а именно: монопланы, бипланы, трипланы, одномоторные тянущие аппараты, одномоторные толкающие аппараты, двухмоторные машины и морские аэропланы. Последние четыре типа могут быть либо монопланами, бипланами, либо трипланами. Чтобы понять принятие того или иного типа для военного использования, полезно пробежаться по характеристикам упомянутых семи типов.

Монопланы. — Простейшей формой аэроплана является моноплан, который скроен по подобию птицы (см. рис. 34). В пользу моноплана можно сказать две вещи: во-первых, пассажиры имеют беспрепятственный обзор вперед и зону обстрела пулемета вверх, поскольку над ними нет крыла; во-вторых, аэродинамическая эффективность моноплана превосходит любой другой тип. Но когда птичья конструкция применяется к аппарату для перевозки людей, становится непрактичным строить лонжероны на замену костям птичьего крыла; и поэтому для придания крыльям надлежащей прочности становится необходимым раскреплять их многочисленными расчалками, тянущимися от шасси к различным частям крыльев. Имеются также тросы, идущие от вертикальной мачты над корпусом к точке на верхней части крыла; эти тросы, хотя и не придают крылу дополнительной прочности во время полета, необходимы для того, чтобы удар при посадке не отломил крылья под корень. Для конструкции моноплана характерно, что от точки под корпусом, а также от точки над корпусом наружу к различным точкам на крыльях тянется ряд тяжелых тросов; и можно сказать, что прочность, получаемая от этой конструкции, не вполне такова, какой хотелось бы.

Бипланы. — Биплан является улучшением по сравнению с монопланом с последней точки зрения; в биплане имеются две параллельные поверхности, разделенные вертикальными палками или стойками, образуя тем самым параллелограммы, которые поддаются раскреплению с помощью диагональных натяжных тросов способом, привычным и хорошо понятным в случае мостов. С помощью этой системы можно строить бипланные крылья великой жесткости и прочности гораздо проще, чем в случае монопланов. Однако бипланный тип с точки зрения эффективности уступает моноплану. Это обусловлено тем фактом, что разряжение воздуха над нижним крылом, столь необходимое для высокой нагрузки, в некоторой степени нарушается верхним крылом; таким образом, хотя в биплане верхнее крыло работает примерно так же эффективно, как оно работало бы в моноплане, эффективность нижнего крыла существенно снижается, и результирующая общая эффективность биплана по сравнению площадь к площади с монопланом составляет около 85 процентов. Тем не менее, недавние разработки аэроплана более или менее отодвинули эффективность на второй план, и в результате сегодня биплан популярнее моноплана. Вдобавок к большей прочности крыльев биплана их размах может быть меньше, чем у моноплана при той же несущей площади. Это делает их менее громоздкими. Более того, по определенным причинам высокоскоростной биплан может приземляться на меньшей скорости, чем эквивалентные монопланы.

Трипланы. — То, что справедливо для биплана, еще в большей степени справедливо почти для каждого элемента триплана, то есть он сравнительно прочен, компактен и имеет низкую посадочную скорость, но сниженную эффективность.

Рис. 8. — Скоростной триплан-разведчик США, одноместный.

(Curtiss Model S3), 55 to 115 mi. per hr.; climbing ability 900 ft. per min.; 100 h.p.; weight fully loaded 1,320 lbs.

Одномоторные тянущие аппараты. — Одномоторный тянущий аппарат получил свое название просто потому, что пропеллер находится спереди и тянет машину вперед; но такое расположение пропеллера требует особого типа аэроплана, в котором силовая установка расположена в самом носу машины. У тянущего типа пилот и пассажир располагаются в крыльях или позади них, чтобы их вес балансировал вес мотора. Это означает, что обзор и зона обстрела пассажиров заграждены впереди крыльями, и на таких машинах, как учебная машина США, пассажир, находящийся практически в центре крыльев, не может смотреть прямо вверх или прямо вниз. Более того, что касается пулеметного огня, пропеллер тянущей машины заграждает зону обстрела прямо по ходу движения. В тянущем аппарате хвост поддерживается сзади и на том же корпусе, который вмещает мотор и пассажиров; этот корпус образует обтекаемый кожух для механизмов, сидений и т. д. и поэтому имеет малое сопротивление воздуху. Тянущий аппарат имеет весьма элегантную конструкцию, компактен и прост и в настоящее время является преобладающим типом на Европейском фронте войны. Однако он имеет недостатки, которые преодолеваются лишь в других типах. Одним из таких недостатков является, разумеется, помеха зоне обстрела пулемета. Нынешняя практика на боевых аэропланах заключается просто в стрельбе из пулемета прямо через окружность вращения пропеллера в расчете на то, что большинство пуль пройдет сквозь него, а те, что попадут в тело лопасти пропеллера, будут отклонены надлежащим бронированием. Предпринимается попытка обеспечить пролет всех выстрелов путем механического соединения пулеметного механизма с валом мотора таким образом, чтобы пули выпускались только в тот момент, когда их траектория не заграждена лопастью пропеллера. Эта практика возможна, разумеется, только в пулеметах, жестко закрепленных на аэроплане.

Рис. 9. — Схема фюзеляжа разведывательного биплана Curtiss «R4».

Speed 48 to 90 mi. per hr.; climbing ability 400 ft. per min.; 200 h.p.; weight fully loaded 3,245 lbs.

Рис. 10. — Конструкция американского толкающего биплана.

Экипаж спереди, мотор и пропеллер сзади, хвостовая опора на фермах.

Одномоторные толкающие аэропланы. — Толкающий тип популярен потому, что пропеллер и мотор вращаются позади пассажира, который занимает место в самом носу корпуса и имеет открытую зону обзора и пулеметного огня вниз, вверх и в стороны. Другим доводом в пользу толкающего аппарата является то, что масло и испарения мотора не задуваются ему в лицо, как в случае тянущего аппарата. Недостаток толкающего аппарата заключается в том, что мотор, располагаясь позади пилота, при падении окажется сверху на нем. Другим недостатком является то, что корпусу нельзя придать его изящную обтекаемую форму, поскольку это помешает вращению пропеллера. Поэтому корпус резко обрывается сразу позади крыльев и делается ровно настолько длинным, чтобы вместить пассажира и мотор, причем пропеллер торчит сзади. Хвостовые поверхности затем крепятся к аэроплану с помощью длинных ферм, отходящих от балок крыльев в точках, достаточно удаленных от оси пропеллера, чтобы не мешать пропеллеру.

Рис. 11. — Боевой аэроплан Армии США.

Два мотора по 100 л. с.; скорость 85 миль в час.

Двухмоторные машины. — Чтобы объединить преимущества тянущего и толкающего типов и устранить их недостатки, были разработаны двухмоторные машины. В них нет никаких механизмов в корпусе ни спереди, ни сзади, и пассажиры могут занимать места на самом носу, как и желательно. Корпус затем сужается кзади в обтекаемой форме и поддерживает хвостовые поверхности. Силовые установки выполнены сдвоенными, и одна расположена с каждой стороны корпуса на крыльях. Обычным делом является заключение каждого из этих двух моторов в кожух, так что вся силовая установка представляет ветру более или менее обтекаемую форму, а пропеллеры выступают спереди или сзади этих обтекаемых тел. Можно сказать, что в двухмоторном аэроплане имеет очень малое значение, находится ли пропеллер спереди или сзади, так что хотя «двухмоторная» машина может более точно определяться как «двухмоторный толкающий аппарат» или «двухмоторный тянущий аппарат», для указания характеристик машины обычно достаточно назвать ее двухмоторной машиной.

Принятие этой двухмоторной формы порождает новые недостатки. Один из них обусловлен тем фактом, что тяжелые моторы теперь располагаются на некотором расстоянии от центра тяжести машины. Это требует более прочных силовых элементов между мотором и корпусом. Это также делает поперечное управление сравнительно вялым, поскольку теперь тяжелые массы находятся далеко от центра тяжести, сопротивляясь усилиям пилота по использованию поперечного управления. Второй недостаток двухмоторного типа проистекает из возможной остановки любого из моторов. В этом случае, разумеется, движущая сила оказывается смещенной от центра и к тому же уменьшается наполовину, требуя энергичного владения штурвалом для поддержания равновесия. Сообщают, однако, что спарки могут продолжать лететь и даже набирать высоту при работающем только одном моторе. В нашей стране двухмоторный тип не получил такого развития, как надеялись сначала, а на европейских линиях фронта он не столь многочислен, как одномоторный тянущий тип.

Морские аэропланы. — После того как возможность механического полета была установлена и к аэроплану были приспособлены колеса, чтобы он мог взлетать с земли и приземляться на нее, логичным следующим шагом была замена колес какой-либо формой лодки, чтобы полеты могли совершаться над водой.

Эксперименты в этом направлении проводились во Франции господином Фабром, а в нашей стране — Г. Х. Кертиссом. Последний во время своего полета вниз по Гудзону из Олбани в Нью-Йорк оснастил свой аэроплан легким поплавком на случай вынужденной посадки в реку. Следуя этой общей идее, он провел несколько экспериментов под эгидой Ассоциации воздушных экспериментов Александра Грейама Белла, в которых каноэ было заменено колесами и была предпринята попытка взлететь с поверхности воды. Успех пришел не сразу, и этот план не дал удовлетворения. Кертисс обратил свое внимание на тип лодки-гидроплана и провел серию экспериментов в Сан-Диего. Гидроплан показался гораздо лучше приспособленным для его целей, чем каноэ, и он смог добиться успеха.

Рис. 12. — Гидросамолет Thomas типа H.S. Двойные поплавки.

Speed 47 to 82 mi. per hr.; climbing ability 270 ft. per min.; 135 h.p.; weight, fully loaded 2,600 lbs.

Рис. 13. — Летающая лодка Curtiss модели F.

Speed 45 to 65 mi. per hr.; climbing ability 150 ft. per min.; 90 h.p.; weight fully loaded 2,100 lbs.

Гидроаэроплан (или «гидросамолет»). — По аналогии с аэропланом можно сначала вообразить, что подходящий гидроплан должен иметь широкий размах и продольную длину; но такие пропорции обеспечивали бы очень плохую устойчивость на воде и потребовали бы вспомогательных гидропланов точно так же, как аэроплан требует вспомогательных поверхностей управления. Поэтому Кертисс со своей неизменной склонностью к простоте и удобству принял тип гидроплана, имевший общие пропорции обычной лодки, т. е. был длинным и узким, устраняя тем самым необходимость во вспомогательных гидропланах на хвосте машины. Чтобы предотвратить опрокидывание машины боком, к законцовкам нижнего крыла крепились «крыльевые поплавки» для предотвращения переворачивания.

Рис. 14. — Постройка корпуса летающей лодки.

Примечание: корневые части крыльев и глиссерные кили (плавники гидроплана).

Рис. 15. — Способ подъема морского аэроплана на борт корабля.

Летающая лодка. — В раннем гидроаэроплане, который был разработан таким образом, мотор и пилот находились наверху в обычном положении на крыльях, в то время как сам гидроплан находился на значительном расстоянии ниже крыльев. Таким образом, имелось немало лобового сопротивления. Кертисс приступил к снижению этого лобового сопротивления до минимума и попытался объединить сиденье пилота с поплавком гидроплана. Итогом его усилий стала разработка лодки с сужающейся кормой. Пилот, бензобаки и т. д. располагаются внутри корпуса; сужающаяся корма образует киль, к которому легко крепить хвостовые поверхности; крылья закреплены по бокам корпуса способом, аналогичным креплениям крыльев современного военного аэроплана; и один лишь мотор остается открытым ветру. Это летающая лодка; ее движение по воде аналогично движению гидроплана, поскольку днище корпуса этой лодки выполнено в форме гидроплана; во всяком случае, в новейших типах летающих лодок площадь гидроплана увеличена за счет продления его вправо и влево от корпуса лодки. Летающая лодка представляет собой остроумную комбинацию, в которой характеристики гидроплана совмещены с мореходностью обычной лодки, и в то же время воздушное сопротивление сведено к минимуму.

Гидроаэроплан, однако, остается в употреблении, будучи предпочтительнее летающей лодки для определенных целей, и часто называется гидросамолетом.

Будущее аэроплана. — Чтобы иметь коммерческий успех и коммерческое будущее после войны, следующие слабые места в конструкции аэроплана должны быть исправлены.

1. Мотор. — Авиационные моторы в настоящее время несовершенны и ненадежны, и должен быть достигнут значительный прогресс, прежде чем этот тип мотора, очень легкий и хрупкий, можно будет считать надежным или производить в достаточно больших количествах для снижения стоимости.

2. Посадка. — Необходимость посадки на значительной скорости, скажем от 40 до 50 миль в час, требует широкого ровного пространства, какое нелегко найти, и если нынешний тип аэроплана должен стать коммерчески многочисленным, по всей стране должно быть обустроено множество посадочных площадок.

3. Опасность. — Аэроплан вовсе не так опасен, как общественность была склонна думать по подвигам лихих цирковых артистов последних 10 лет; при осторожном обращении он будет совершать поездки день за днем без каких-либо повреждений. Тем не менее, это не дуракоустойчивая машина, и по этой причине остается элемент опасности, который, как надеются, однажды будет устранен.

Будущее применение аэроплана. — После окончания войны у аэроплана будет множество будущих применений. Почтовые службы нескольких правительств рассматривают это средство доставки почты; спортивное использование, как и в прошлом, продолжит процветать; можно ожидать экспресс-перевозок в труднодоступных странах, где железные дороги и дороги не дают доступа и где доставка на высокой скорости бесчисленными аэропланами существенно поможет в развитии вновь открываемых стран. Ибо транспорт на аэропланах не потребует дорогостоящих полос отчуждения, обновлений резиновых шин и т. д. Второстепенными применениями аэропланов являются такие обязанности, как патрулирование лесных пожаров, работа на спасательных станциях и т. д.

Авиационная промышленность Америки. Масштабы авиационной промышленности в этой стране велики, хотя и не столь значительны, как в Европе. Ведущие деловые люди инвестировали в эту отрасль с твердой уверенностью в том, что она станет прибыльной, независимо от войны. Мы видим, как ряд ведущих банкиров, а также производителей автомобилей в различных частях страны вкладывают свои средства в эту новую отрасль. Теперь, когда на нашей стороне океана возник огромный спрос на самолеты, следует ожидать, что эта отрасль будет расти еще быстрее. Единственным результатом, учитывая весь интерес и значение, придаваемые авиации, может быть то, что после окончания войны разовьются крупные коммерческие направления, которые предложат рабочие места тем, кто сейчас занимается этой работой по военным причинам. Никто не может точно предсказать, какой оборот примет ситуация, но есть все основания полагать, что авиация вышла из начального класса экспериментальных работ и теперь должна рассматриваться как отрасль наряду с автомобильным бизнесом, производством моторных лодок и т. д.

ГЛАВА III ПРИНЦИПЫ ПОЛЕТА

Поддержка самолета крыльями. Самолет поддерживается так же определенно, как если бы он находился на вершине столба, и по тому же закону, а именно — по закону реакции. Если вы попытаетесь сместить воздух вниз крылом, удерживаемым под небольшим углом, воздух непосредственно перед ним «соглашается» быть вытесненным вниз, создавая мгновенную реакцию, направленную вверх. Если у вас в руке мешок с воздухом, он, конечно, не оказывает давления вверх; но как только вы быстро толкаете его вниз, он сопротивляется из-за своей инерции, тем самым создавая направленную вверх «реакцию» против вашей руки.

Всякий раз, когда вы приводите что-либо в движение, оно реагирует силой, в точности равной силе, которая его перемещает; если вы выпускаете пулю из ружья, непосредственно перед началом движения пуля реагирует, и вы ощущаете «отдачу». Если бы вы выстрелили из тысячи ружей вниз, реакция была бы значительной и на мгновение могла бы оказаться достаточной, чтобы поддержать большой вес.

Самолет — это устройство для отбрасывания вниз миллионов маленьких «пуль», состоящих из воздуха, чрезвычайно мелких и легких. Крыло самолета проносится сквозь эти «пули», или молекулы воздуха, подобно горизонтальному плугу, клином направляя частицы вниз в огромных количествах и непрерывным потоком, компенсируя количеством то, чего не хватает в весе, так что до тех пор, пока самолет несется вперед, тысячи кубических футов воздуха принудительно направляются под его крылья, создавая реакцию, которая приводит к полной поддержке аппарата. Эта реакция столь же определенна и надежна, как если бы машина опиралась на землю на колесах, но она полностью исчезает, когда самолет находится в покое. Часть гула учебного аппарата при планировании обратно на землю создается воздухом, отбрасываемым вниз от крыльев; то же явление можно заметить, когда летучая мышь пролетает близко к вашим ушам ночью, и если бы вы находились в нескольких футах под самолетом во время его полета, вы бы почувствовали поток воздуха, отбрасываемый вниз от его крыльев (см. рис. 16).

Итоговым результатом всех реактивных толчков от этого воздуха является подъемная сила. Она может составлять несколько фунтов на каждый квадратный фут поверхности крыла.

Это все, что нужно сказать о том, почему воздух поддерживает самолет; все, что вам нужно помнить, это то, что до тех пор, пока у вас есть движение вперед, у вас будет подъемная сила.

Однако движение вперед абсолютно необходимо, и для его поддержания требуется много лошадиных сил и бензина. Ибо именно с помощью двигателя и пропеллера поддерживается это движение вперед. Двигатель — это устройство для создания движения вперед; пропеллер движет машину вперед точно так же, как это происходит в случае с торпедой или пароходом.

Рис. 16. Относительная траектория частиц воздуха при обтекании самолета.

На этой схеме показано общее направление движения вниз слоя воздуха, встречаемого крыльями.

Подъемная сила. Предполагая, что у нас есть все необходимое движение вперед, давайте теперь исследуем возникающую подъемную силу. Экспериментаторы, такие как братья Райт и другие, выяснили, как получить эту подъемную силу наиболее удобным способом. Подъемная сила зависит от четырех следующих факторов:

1. Площадь. 2. Плотность воздуха. 3. Угол атаки. 4. Скорость движения.

1. Отношение площади крыльев к поддержке. Рассмотрим небольшое крыло; предположим, что его держат рукой за окном поезда в определенном положении, при этом его площадь составляет 1 кв. фут. Оно стремится поднять определенный вес, скажем, 5 фунтов. Теперь увеличим его размер до 2 кв. футов, и оно будет поднимать с силой 10 фунтов, стремясь вырваться из вашей хватки. Правило: когда изменяется только площадь крыла, его подъемная сила изменяется пропорционально площади. Если, как упоминалось выше, вы можете получить 5 фунтов подъемной силы с каждого квадратного фута поверхности крыла, то по той же логике вы можете получить 10 фунтов подъемной силы с 2 кв. футов. А если у вас 500 кв. футов поверхности, вы можете получить 2500 фунтов подъемной силы.

Рис. 17. Схема, показывающая, что у быстрых самолетов крылья маленькие; у медленных самолетов крылья большие.

(Вверху) Маленькие крылья; скорость 115 миль в час; для боя. Одноместный.

(Внизу) Большие крылья; скорость 80 миль в час; для разведки. Двухместный.

Что касается площади поверхности крыла, пилоту не нужно беспокоиться во время полета, поскольку он все равно ничего не может сделать, чтобы изменить ее. Все, что ему нужно знать, это то, что в разных самолетах малая площадь крыла сопутствует высокой скорости и малой грузоподъемности, как в случае со скоростными разведчиками «Фоккер» и «Сопвич» (см. рис. 17). И наоборот, большие площади крыльев используются для перевозки тяжелых грузов и низкой скорости (см. рис. 18). Таким образом, скорость и грузоподъемность кажутся антагонистичными и не могут быть достигнуты одновременно с эффективностью, а только ценой огромной мощности. Несовместимость между высокой скоростью и грузоподъемностью заставляет конструктора постоянно искать пути к их примирению.

Рис. 18. Схема, показывающая использование больших крыльев для тяжелых самолетов и маленьких крыльев для легких самолетов.

2. Плотность. Вторым фактором, влияющим на подъемную силу, является характер самого воздуха. Я имею в виду плотность воздуха. Чем тяжелее становится каждая частица воздуха, тем большую реакцию она может обеспечить крылу, которое толкает ее вниз; поэтому в дни, когда барометр высок, крыло будет создавать большую подъемную силу, чем в другие дни. Воздух наиболее тяжел, или наиболее плотен, непосредственно у земли; поскольку, поддерживая около 50 миль воздуха над собой, он сжимается и имеет больший вес на кубический фут. Следовательно, крыло получает большую подъемную силу на малой высоте, чем на большой. Некоторые самолеты летают на малой высоте, но совсем не летают на большой. В Мексике, например, когда карательная экспедиция начала свой путь, они уже находились на высоте нескольких тысяч футов над уровнем моря. Самолеты были построены для использования в таких местах, как Нью-Йорк и Англия, близко к уровню моря, и когда наши армейские офицеры пытались летать на них в Мексике, они не летали должным образом, и заводу пришлось их перепроектировать.

Что касается плотности, пилот должен знать, что при низкой плотности он теоретически должен получать высокую скорость. По мере уменьшения плотности, высоко в воздухе, скорость имеет тенденцию к увеличению, и, кроме того, он получает большую скорость при том же расходе бензина. К сожалению, на высоте мощность двигателя падает, так что в наши дни скорость на высоте не выше, чем у земли; но когда моторостроителям удастся спроектировать свои двигатели так, чтобы они выдавали ту же мощность на высоте 20 000 футов, что и на земле, самолеты смогут развивать колоссальную скорость, выполняя свою работу над облаками.

Найдено целесообразным давать большие крылья самолетам, которые будут летать на больших высотах, чтобы компенсировать недостаток плотности увеличением площади, тем самым оставляя диапазон углов — то есть диапазон скоростей — как можно более широким. Армейским самолетам в Мексике, упомянутым выше, просто установили новый комплект больших крыльев, чтобы компенсировать более низкую плотность воздуха в Мексике, и после этого они летали лучше.

3. Угол атаки. Угол атаки определяется как угол между хордой крыла и линией полета. Линия полета — это направление движения самолета, и она отличается от оси самолета, которая соответствует линии полета только для одного угла атаки. Если линия полета горизонтальна, самолет может лететь с задранным хвостом, с хвостом на уровне или с опущенным хвостом; то есть его ось может иметь различные положения для данной линии полета. Это верно, если линия полета наклонена, как при наборе высоты. Ошибочно путать линию полета с осью машины.

Угол атаки крыльев учебного аппарата Армии США может иметь любое значение до 15°. Когда угол меньше, подъемная сила крыльев меньше. Рассмотрим модель крыла, удерживаемую за окном поезда; если его передняя кромка наклонена вверх под углом 15° к линии движения, оно будет поднимать, скажем, 1 фунт; если уменьшить угол до 10°, оно будет поднимать меньше, скажем, 2/3 фунта. Модель крыла учебного аппарата можно было бы наклонить вниз на угол на несколько градусов меньше нуля, прежде чем его подъемная сила исчезнет, потому что это изогнутое, а не плоское крыло; этот угол был бы углом «нейтральной подъемной силы»; заметьте, что 0° не является углом нейтральной подъемной силы, и поэтому может использоваться в полете.

Если бы модель крыла была наклонена вверх на угол более 15°, подъемная сила больше не увеличивалась бы, а, как выяснилось, начала бы уменьшаться. Для этого крыла 15° называется критическим углом, или углом «сваливания», за пределы которого выходить неразумно.

4. Скорость. Если модель крыла, которую мы представляем себе удерживаемой за окном вагона, теперь удерживается в фиксированном положении под заданным углом атаки, любое изменение скорости поезда приведет к изменению подъемной силы; если скорость возрастет с 30 миль в час до двойного значения, подъемная сила увеличится колоссально, фактически в четыре раза.

Подъемная сила изменяется пропорционально квадрату скорости. Таким образом, любое увеличение или уменьшение скорости приводит к значительному увеличению или уменьшению подъемной силы.

Взаимозависимость угла атаки и скорости. Четыре вышеупомянутых фактора способствуют созданию подъемной силы; если в крыле самолета каждому фактору присвоить определенное значение, результирующая подъемная сила определяется по формуле: