Должны ли самолеты быть похожими на птиц?

Разработчики из Калифорнии и Южной Африки представляют более топливосберегающий дизайн.

Самолеты, если разобраться, не так уж и сильно похожи на птиц. Если, конечно, не представить себе уж слишком странную птицу. Но так ли это подобие необходимо на самом деле?

На этот вопрос неожиданно для самих себя ответили двое инженеров из Калифорнии и Южной Африки, когда они приступили к пересмотру бытующего мнения об архитектуре самолета с непременными трубой и крыльями, с целью добиться более энергоэффективного дизайна.

Современные самолеты, на которые иногда не купить авиабилеты, функционируют хорошо, но с точки зрения эффективного расхода топлива они могли бы быть более аэродинамическими. Джеффри Спеддинг из университета Южной Калифорнии и Джоаким Хьюссен из Северо-западного университета Южной Африки теоретически это уже подтвердили, но не хватало экспериментальных данных. Теперь появились и они.

Спеддинг и Хьюссен сконструировали простой модульный самолет в трех конфигурациях: только крыло, крылья и корпус, и, наконец, крылья-корпус-хвост.

Результаты эксперимента, в том числе имеющие мало общего с формой птицы, будут представлены на конференции Американского физического общества Отделения гидрогазодинамики, которая пройдет в Лонг-Бич, Калифорния.

Итак, ученые начали с конфигурации, когда весь самолет — одно большое крыло. Затем они добавили корпус, разработанный специально для уменьшения сопротивления, и, наконец, маленький хвост, который служит для снятия аэродинамических помех, создаваемых корпусом.

Спеддинг и Хьюссен проанализировали воздушные потоки под разными углами относительно крыльев, корпуса и хвоста, разыскивая способ достичь более высокой подъемной силы (лучше для перевозки грузов) и более низкого сопротивления (для высокой топливной эффективности). Ученые согласились, что для любой миссии лучшим будет тот самолет, который создает меньше лобового сопротивления.

Одни только летящие крылья обеспечивают идеальный, но непрактичный базис, поскольку с такой формой сложно перевозить грузы или людей. Наличие корпуса сразу же сокращает подъемную силу и увеличивает сопротивление. Зато если добавить еще и хвост, он позволяет восстановить подъемную силу и сократить сопротивление почти до уровня, доступного для первой формы.

Несколько лет назад планер с особым дизайном хвоста совершил успешный пробный полет, однако до больших и коммерческих тестовых опытных образцов дело еще не дошло. Спеддинг признает, что проект настоящих самолетов непременно должен являть собой некое идеальное среднее множества инженерных, экономических и психологических ограничений. Как бы то ни было, ученый верит, что для улучшения топливной эффективности самолетов в будущем сделать можно многое.

«Самое важное — это, пожалуй, то, что мы, вполне возможно, тратим слишком много топлива, летая на самолетах далекой от идеальной проектировки», сказал Спеддинг. «По крайней мере, мы можем показать, что существует альтернативный проект, который обладает лучшими аэродинамическими свойствами».

23.11.2010