Бипланы

Доброго вторника.

Чудесный друг, блестящая подруга и те, кто не определился. Рад видеть.

Аристарх Бояров — шестой том подходит к финалу, осталась последняя неделя экспериментальной книги, которую я написал в соавторстве с замечательным человеком.

А сегодня хочу поговорить о другом эксперименте, правда, уже в реальности.

Привет, бипланы. 

Самолёты с двумя крыльями, нелепые этажерки из тросов и ткани, забавные и неуклюжие.
Примерно сто лет назад они были основой авиации, а сейчас их удел — сельское хозяйство. Зачем такое нужно, какие плюсы имеют бипланы, я попробовал разобраться.
А всё потому, что:
а) как и все советские дети, хотел быть пилотом;
б) в посредственной главе Саня Серый будет лететь на такой машине, и мне надо было освежить знания.

Илья Муромец, нет, не тот, которого демоны собираются продать в Британский музей.

Рождение и золотой век авиации.

Всё началось с наблюдения за птицами. Полёт был недостижимой мечтой и зафиксировался в легендах об Икаре и Дедале. У греков, скорее всего, были планеры, вполне достаточно, чтоб сбежать со стен крепости, хоть и с очевидным исходом.

Вань Ху в 15 веке попробовал сделать реактивный самолёт из воздушного змея и пороховых ракет. Взорвался на старте. Разрушители мифов повторили легенду, манекен также получил тяжёлые ожоги, то есть миф подтверждён.

Вань благословляет людей не повторять опыты с реактивной авиацией до 20 века.

В целом мотивации, знаний и ресурсов человечество накопило только к финалу 19 века.

Тут и летающий снаряд Александра Можайского, плохо управляемый, в результате испытания пострадал пилот, аж в 1882 году. У машины была проблема с управлением, но это был полноценный моноплан и предок тяжёлой авиации.

И братья Райт из Северной Каролины — 1903 год. Комплексный подход и готовность продолжить дело после неудачи занесли Орвила и Уилбера в зал славы авиации.

Альберто Сантос-Дюмон, взлетевший в 1906 году, забыт совершенно незаслуженно. Во-первых, он изобрёл элероны, во-вторых, его самолёт был с аэродинамической схемой «утка», в-третьих, в отличие от хитрованов северо-каролинцев, бразилец взлетал без катапульты и удачного ветра. Так что именно его я считаю первым настоящим пилотом, а 14-bis — первым настоящим самолётом.

Две из трёх первых взлетевших машин были бипланы.

Почему?

Виновата физика, беспощадная сука. 

Ты можешь попирать законы любого государства, и если будешь делать это особенно нагло - то достигнешь вершин пищевой пирамиды. 

В праве нарушать божественные законы. Давно ли ты забивал камнями детей которые перечат родителям? Ни разу? Еретик и грешник.

Но вот законы физики, не удалось отменить никому, ибо бьёт за это, госпожа Природа с трёх ног сразу, как Дьюк Нюкем.

Ближе к тделу.

Двигатели были хилыми на единицу веса, и материалы — слабыми и ненадёжными. Чтоб из верёвок, ткани и деревянных реечек собрать полноценное крыло — это надо было ещё постараться, но в результате конструкция или разваливалась под собственным весом, тут вам не «Майнкрафт» с псевдофизикой. Или, что чаще, разрушалась от непредсказуемой вибрации. Если посмотреть на крыло самолёта в воздухе — ты поймёшь, о чём я.

Ещё одна причина — два замечательных эксперта аэродинамики, Николай Жуковский и Мартин Кутт из Германии, к 1904 году уже сформулировали идею правильного крыла, но до инжей не донесли.

То есть единственный вариант взлёта — увеличить площадь, но так, чтоб крыло оставалось маленьким, ибо сопромат. Обязательно изучи эту замечательную дисциплину, она позволяет трезво глядеть на мир и девочек-волшебниц в панцу и с мечом больше себя.

Выглядит как задача, противоречащая сама себе. Но есть сразу два направления для её реализации: а) Сделать крыло в форме круга — фигура с максимальным соотношением значения площадь/максимальная длина; б) Прикрепить сразу несколько крыльев максимально возможного для материалов тех лет размеров.

Пошли по второму направлению, так как круглое крыло имеет свои нюансы, и рассчитывать и сделать его ещё сложнее, чем обычное. Не забывай, что мы ещё в начале пути.

Этажерка.

Из нескольких крыльев, соединённых между собой, — это же ферма. И чем ферма прочнее обычной палки, так же рассказывают в курсе сопромата. 

Несколько крыльев разом становятся суммарно больше по площади и к тому же прочнее. Именно эта гениальная идея породила би-, три-, квадро- и вплоть до 20-плана, и я не шучу.

Много крыльев — это не про клоунаду, это ответ на особенности технологий эпохи, и это гениальный ответ.

Плюсы бипланов:

Высокая подъёмная сила. Даже на очень маленьких скоростях можно взлетать и садиться. К примеру, «братцы» летали аж на 48 км/ч. А первый настоящий самолёт 14-bis спокойно летал на 40 км/ч.

Маневренность. Низкая скорость и большие суммарные крылья позволяли буквально крутиться на месте.

Прочность и жёсткость. Коробка очень крепка для своих размеров. Крылья, в отличие от монопланов тех лет, не отваливаются. А если одно и отвалится, то на оставшихся можно почти не больно приземлиться.

Компактность. При той же площади крыльев и массе биплан уже в поперечном сечении, а значит наземное обслуживание и хранение в ангарах стоит меньше.

Как и у всего в мире.

Плюсы сами по себе содержат минусы.

И у бишек они тоже были.

Что будет, если лист бумаги узкой стороной тащить через воздух? Верно, небольшая, но сила трения.

А если тот же лист бумаги разрезать пополам и одновременно две половинки тянуть сквозь ту же атмосферу? Точно, сила трения вырастет вдвое, а то и больше.

Кроме того, стойки, тросы-расчалки дают дополнительное сопротивление. Воздух не хочет плавно идти сквозь паутину.

Трение и плохая аэродинамика — главная боль бипланов. А значит, им надо больше топлива, и при прочих равных бишки летят медленнее.

Интерференция. Воздушные потоки от двух крыльев накладывались друг на друга и мешали друг другу. Поэтому суммарная подъёмная сила меньше, чем у одного крыла той же площади.

Плохой обзор. В два раза больше крыльев — в два раза больше пространства они загораживают пилоту. Радаров тогда не было, а значит, посадка и воздушный бой становились большими проблемами.

По итогам первая и вторая проблема ограничивали скорость примерно 200-250 км/ч, что, конечно, неплохо для автомобиля, но для воздуха — так себе.

А можно больше крыльев?

Ну чтоб усугубить проблемы и улучшить бенефиты? Конечно.

Fokker Dr.I — машина легендарного Красного Барона. Ещё больше маневренности, ещё легче набирать высоту, грамотное расположение крыльев парадоксально сделало обзор лучше, чем у бипланов, в результате Манфред фон Рихтгофен умудрился сбить минимум 73 самолёта + 7 случаев, не подтверждённых документально. Самый результативный ас 1МВ.

Его тактикой была воздушная засада, я не угораю. Он заходил со стороны солнца, то есть был невидим для вражеского пилота, наносил удар и стремительно взлетал, пользуясь преимуществами чудесной машины.

Я СКАЗАЛ — БОЛЬШЕ КРЫЛЬЕВ!

Конечно.

Четыре, пять, десять, и рекордсменом была летающая этажерка Хорэйса Филипса — целых двадцать узеньких, словно жалюзи, крылышек, пропорционально увеличили плюсы и минусы полипланов.

Ещё больше маневренность, скорость изменения высоты, узенькие, словно и вовсе без крыльев.

Ещё больше трения, интерференции и слепых зон.

Тупик авиации.

Моё мнение:

Посмотрите на птиц и насекомых. Одно-два крыла — эволюционно лучший вариант, в зависимости от того, стремишься ли ты к взлёту с маломощным движком или к высокой скорости.

Почему бипланов почти не стало?

Good night, sweet prince.

Дюраль. Наконец позволил сделать крыло нормального размера и прочности.

Мощные движки.

Инженеры прокачали навыки расчётов, в том числе экспериментируя с бипланами.

Моноплан с чистым крылом летает быстрее, выше и дальше, потребляя меньше топлива.

Однако Ан-2 до сих пор ценится в сельском хозяйстве из-за способности взлетать с пятачка и практически зависать на месте, словно вертолёт.

Воздушным акробатам высокая скорость не важна, а вот манёвренность весьма.

И подозреваю, что летающие автомобили, если не пойдут чисто в вертолётную схему, будут как раз полипланами, и, скорее всего, бипланами, ибо площадки для взлёта-посадки в городах дорогие.

Время покажет