Ricordiamo, un passato non così lontano - la fine del XIX secolo. Macchine goffe correvano per le strade delle capitali. I cavalli e persino i pedoni li superarono. I primi palloncini controllati sono decollati. Bruciavano e si frantumavano su quasi ogni volo. L'audace tentativo dell'ingegnere svedese Andre di raggiungere il Polo Nord in mongolfiera costò la vita a quella dei suoi compagni. I famosi voli di Lilienthal su un aliante si sono conclusi con la morte di un coraggioso volo …
Tutto questo era sull'orlo della fase moderna dell'aviazione. Inventori coraggiosi sono morti, aprendo la strada all'umanità nell'aria. Ma la loro esperienza è rimasta, accumulata e all'inizio del XX secolo. l'uomo ha ottenuto una grande vittoria: ha creato le ali per se stesso, dotato di un motore.
Nel 1903, gli americani, i fratelli Wright, decollarono su un veicolo a motore e resistettero per circa un minuto. I loro voli si allungavano ogni volta. Già nel 1905 resistettero in aria per 38 minuti, volando per circa 40 km.
Nei primi dieci anni di esistenza degli aerei, i progettisti hanno creato i loro aerei al tatto, non sapendo come si sarebbero comportati nell'aria. I primi aerei erano come gli aquiloni, come le cose che volano. Durante la guerra imperialista, gli aerei furono ampiamente utilizzati. Per diversi anni sono state studiate le leggi fondamentali dell'aerodinamica. I progetti degli aeromobili sono stati continuamente migliorati. Ben presto l'aereo ha ricevuto una forma moderna, chiusa e aerodinamica.
Già nel 1935, l'aereo iniziò a raggiungere velocità fino a 400 km all'ora, salì a un'altitudine di 10mila km, volò in linea retta senza atterrare fino a 8mila km, sollevò fino a 10 tonnellate con loro.
Si potrebbe pensare che tutto sia stato preso dall'aviazione, che fosse giunto il momento di sviluppare diversi progetti di aeromobili standard per vari scopi, in modo che in futuro sarebbero stati apportati solo piccoli cambiamenti.
Ovviamente non lo è. Oggi l'umanità sta completando solo la prima fase dello sviluppo dell'aviazione. È possibile che il mondo sia già sul punto di creare macchine volanti qualitativamente nuove.
Proviamo a immaginare come saranno gli aerei del futuro. È improbabile che assomiglino anche ai modelli moderni più avanzati.
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Le cosiddette "ali volanti" stanno già comparendo. Le macchine furono liberate dalla coda, come da inutili zavorre. È vero, la coda conferisce stabilità all'aereo, ma aumenta le dimensioni dell'aereo, crea ulteriore resistenza e riduce la manovrabilità e la mobilità. Gli aerei senza coda esistono da alcuni anni. Tutti hanno ancora un inconveniente significativo: non sono molto stabili in volo.
Moderni aeromobili monoposto ad alta velocità. Degni di nota sono le piccole dimensioni degli aerei e della coda. L'aereo è stato "coperto" fino ai suoi limiti. Un tale aereo raggiunge una velocità di 550 km all'ora.
Alcuni progettisti stanno cercando di sbarazzarsi della coda con maggiore attenzione: accorciano gradualmente la fusoliera, avvicinando l'unità di coda all'ala. Uno di questi aerei Fokker fu mostrato al Paris Air Show nel 1936. Per questo velivolo, la fusoliera fu sostituita da due travi strette che sostenevano la coda. L'aereo si distingueva per un profilo sottile e piccole dimensioni alari. Carico per 1 mq m della superficie di appoggio delle ali ha raggiunto 140 kg per questo aereo, una volta e mezza in più rispetto a quella delle macchine convenzionali. Questo aereo potrebbe volare a una velocità di 506 km all'ora.
Bisogna pensare che, sbarazzandosi gradualmente della fusoliera, i progettisti troveranno finalmente una forma abbastanza stabile di velivolo senza coda. Alcune aziende americane hanno già iniziato a progettare potenti "ali volanti" per passeggeri progettate per trasportare fino a 100 passeggeri.
L'aspetto imponente di tali velivoli potrebbe avviare la seconda fase dell'aviazione: gli aerei senza coda voleranno in aria. Queste macchine richiederanno nuove linee di flusso. Risulta che per velocità di 700-800 km all'ora, le moderne forme "smussate" hanno troppa resistenza. I progettisti di ali volanti cercheranno di affilare il più possibile la fusoliera e il profilo delle ali. Il motore apparentemente verrà tirato indietro. Negli aerei moderni, il flusso d'aria creato dall'elica colpisce il piano dell'aereo e crea una resistenza aggiuntiva. La spinta dell'elica dal riportarla indietro sarà notevolmente migliorata. I timoni saranno sul bordo d'uscita dell'ala, così come gli alettoni. I timoni saranno posizionati alle estremità delle ali sotto forma di rondelle speciali. L'aereo non avrà parti sporgenti. Anche la visiera della cabina sarà a livello della superficie. Come mostrano i calcoli approssimativi, la velocità di un tale velivolo senza coda a due posti con un motore di 2 mila litri. a partire dal. può essere portato fino a 800 km all'ora. Carico per 1 mq L'ala m raggiunge i 200 kg, il doppio rispetto alle macchine moderne.
I progetti di aeromobili senza coda possono conquistare lo spazio aereo per molto tempo. Ma ora la velocità dell'aereo inizierà a raggiungere i 1.000 km orari. Si avvicinerà alla velocità, al suono e poi diventerà troppo grande. Con la comparsa di tali "velocità supersoniche" l'elica dovrà cedere il passo a un altro dispositivo di propulsione. Se l'elica gira troppo velocemente, la maggior parte dell'aria scivola semplicemente via dalle pale e l'elica non può più aumentare la sua potenza. I progettisti dovranno affrontare un altro problema: come sostituire l'elica, che onestamente ha funzionato nel settore dell'aviazione per decenni? È possibile che in un futuro più o meno lontano apparirà un nuovo tipo di dispositivo di propulsione, funzionante, ad esempio, sul principio centrifugo.
Aereo a due raggi ", che è stato dimostrato alla mostra di Parigi. L'unità di coda è vicino all'ala. Questo aereo - passaggio di transizione a "ali volanti" senza coda.
Immagina un disco grande, sporgente, simile a un tampone con un foro al centro. Questo buco non è attraverso. Ad una certa profondità, è diviso in diversi "alberi" che si estendono dal centro in direzione radiale e si estendono verso l'esterno ai bordi del disco. Se iniziamo a ruotare un tale disco, quindi sotto l'influenza della forza centrifuga, l'aria nei suoi alberi radiali verrà lanciata ai bordi ed esplode. Al suo posto verrà aspirata una nuova porzione d'aria attraverso il foro al centro. Una pala di guida può essere posizionata sul bordo del disco in modo che il flusso d'aria venga proiettato in una direzione, ad angolo retto rispetto agli alberi radiali. Questo flusso spingerà il disco nella direzione opposta. Ruotando un disco di questo tipo a una velocità incredibile, è possibile creare una spinta potente.
Oltre a quello centrifugo, si può immaginare un altro tipo di sistema di propulsione basato sul principio del volo degli insetti, che descrivono con le loro ali una figura chiusa simile a un otto. Le pale di un'elica di questo tipo colpiranno l'aria con tutta la loro area, quindi lo scivolamento dell'aria verrà eliminato.
Per l'ulteriore sviluppo dell'aviazione, non solo la coda, ma anche le ali potrebbero rivelarsi zavorra non necessaria. Verranno conservati solo per il decollo e l'atterraggio.
Apparentemente, la morte delle ali avverrà gradualmente, così come la morte della coda. Appariranno aeromobili con ali retrattili che, dopo il decollo, ritrarranno, come adesso, il carrello retrattile. Oltre a ciò, il motore, insieme all'elica, accenderà un telaio speciale. Pertanto, sarà possibile cambiare la direzione della spinta verso l'alto o verso il basso, a seconda di dove viene ruotato il telaio con l'unità motore.
Quindi inizierà la prossima fase dell'aviazione. L'aereo cambierà di nuovo la sua forma. Inizierà ad assomigliare a un proiettile volante, o meglio a una bomba aerea. Dalle sue ali rimarranno solo piccole escrescenze, simili agli stabilizzatori di bombe. Aerei-proiettili appariranno nell'aria. La loro velocità supererà i 1.000 km orari. L'aerodinamica degli aerei si avvicinerà alla balistica dell'artiglieria.
Passeranno dozzine di anni e l'aereo perderà finalmente le ali e diventerà come un moderno proiettile a forma di sigaro. La coda di questo proiettile sarà circondata da una serie di fori attraverso i quali può essere diretto un flusso d'aria ad alta velocità. Regolando questo flusso, dirigendolo verso l'uno o l'altro foro, è possibile alzare o abbassare il muso dell'aereo, guidare la macchina orizzontalmente o lungo linee inclinate e girare in una direzione o nell'altra.
Proiettile volante azionato da un'elica centrifuga. Una cintura bucata è visibile nella parte posteriore del proiettile. Questi fori servono come timoni. Chiudendoli e aprendoli, è possibile regolare il flusso d'aria ad alta velocità attorno all'aereo e cambiare la direzione del volo.
Il decollo di un simile velivolo proiettile non presenterà particolari difficoltà. A tale scopo è possibile adattare un carrello di atterraggio a quattro ruote, sul quale l'aereo è montato prima del decollo. Una volta raggiunta una velocità sufficiente, il proiettile scivolerà fuori dal carrello e salirà in aria. Il carrello di atterraggio rimarrà all'aeroporto. Sarà possibile atterrare utilizzando mine speciali. Volando in un tale albero attraverso un corno speciale, il proiettile rilascerà una serie di zampe frenanti attorno alla sua circonferenza. Nella miniera, entra in un potente flusso d'aria in arrivo, che "spegnerà" rapidamente la velocità del proiettile. In caso di incidente o atterraggio forzato, il conducente può staccare i serbatoi di carburante pesante e il gruppo turbina ruotando la maniglia, facendoli cadere. Il pozzetto con le persone scenderà con il paracadute.
È difficile dire quali record possa sviluppare un tale velivolo del futuro. È possibile che raggiunga una velocità fino a 2 mila km all'ora e un'altitudine di volo fino a 100 km. La lotta per la velocità, per grandi altezze in questa fase dell'aviazione accelererà notevolmente lo sviluppo di motori a reazione ancora lontani dall'essere perfetti. Tali motori saranno installati su molti velivoli a proiettile.
Ma è possibile che questa fase dell'aviazione non sarà l'ultima. Le persone vorranno realizzare il loro vecchio sogno: uscire dalla sfera di gravità della Terra. I progettisti dovranno affrontare il compito di sconfiggere la resistenza dell'aria, il che è particolarmente vero alle alte velocità.
Nelle fotografie del volo del proiettile, si può vedere che un foro nel vetro si rompe anche prima che il proiettile lo tocchi. Il vetro viene frantumato dall'aria compattata che si è accumulata attorno al naso del proiettile. Immediatamente intorno a ciascun corpo volante, sia esso un proiettile o un aeroplano, appare un denso guscio d'aria, chiamato strato limite. Lo spessore di questo strato limite dipende dalle dimensioni del corpo volante. Lo strato limite si muove con il corpo e protegge la superficie del corpo da un attrito d'aria troppo forte
Queste osservazioni suggeriscono se la nostra atmosfera, cioè l'aria che circonda la Terra, sia lo stesso strato limite per il nostro globo. L'ultima ricerca dimostra che l'intero universo è pieno di materia, ma solo di densità diverse. Anche lo spazio interplanetario è pieno di materia, sebbene molto rarefatta. Questo è il motivo per cui un cuscino d'aria compatto appare intorno ai pianeti. Poiché la materia è estremamente rarefatta nello spazio interplanetario, la Terra necessitava di una velocità di 30 km al secondo per ottenere uno strato limite con una densità di una sola atmosfera. Intorno al proiettile che vola in questo ambiente già compattato, si crea uno strato limite con una densità di centinaia di atmosfere, sebbene il proiettile voli nell'aria molte volte più lentamente della Terra nello spazio.
Lo strato limite del proiettile raggiunge un'enorme densità solo nella sua parte anteriore, naso. Ciò causa anche molta resistenza dell'aria durante il volo del proiettile. Il globo non sperimenta tale resistenza. L'atmosfera terrestre è distribuita uniformemente su tutta la superficie. La rotazione della Terra attorno al suo asse gioca un ruolo estremamente importante in questo. Se la Terra non ruotasse, si creerebbe un cuscino d'aria fortemente compattato nella parte anteriore della sfera e nell'altro emisfero l'atmosfera sarebbe estremamente rarefatta. Ma la Terra, ruotando, mette costantemente sotto pressione tutti i suoi lati. Le particelle d'aria non hanno il tempo di staccarsi dalla superficie terrestre e vengono nuovamente sotto pressione, come se le spingessero verso la Terra.
Tubo per l'atterraggio di futuri velivoli a proiettile. Volando in questo corno, l'aereo cade sotto l'influenza di un potente flusso d'aria in arrivo, che "smorza" rapidamente la sua velocità.
Questo fenomeno può essere facilmente verificato con un modello. Costruisci un disco sul bordo del quale una palla può ruotare lungo il suo asse. Se metti in movimento il disco e allo stesso tempo fai ruotare la palla, avrai un modello approssimativo della Terra, ruotante simultaneamente attorno al suo asse e in orbita. Incollate attorno alla circonferenza della palla, lungo il suo, per così dire, "l'equatore" del filo di seta. Se un solo disco viene portato in rotazione, queste sete si allungheranno in una direzione come la "coda" di una cometa. Questa è la forma di un flusso d'aria creato attorno a un proiettile o proiettile. Se viene ruotata solo una palla, lasciando il disco immobile, le sete sotto l'influenza della forza centrifuga fioriranno in tutte le direzioni lungo i raggi. Se, durante la rotazione della palla, il disco viene messo in movimento contemporaneamente, i fili di seta verranno premuti uniformemente contro la palla da tutti i lati. Lo stesso accadrà a lorocosa succede alle particelle d'aria intorno alla Terra.
L'aereo del lontano futuro - "Pianeta volante". Su questa palla volante, le persone saranno in grado di superare la gravità.
Quindi l'analogia con il moto dei pianeti suggerisce che è possibile eliminare la resistenza dello strato limite compattato che si accumula nella parte anteriore del corpo volante. Se rendiamo questo corpo sferico e gli diamo rotazione attorno ad un asse durante il volo, lo strato limite sarà distribuito uniformemente su tutta la superficie, di conseguenza, la colossale resistenza dell'aria che appare durante il volo veloce scomparirà.
Quindi le persone, forse, un giorno saranno in grado di creare piccoli "pianeti volanti" di forma sferica.
Proviamo a immaginare una di queste palle volanti.
Il guscio esterno della palla volante è mobile. Può ruotare lungo l'asse in una sola direzione, dall'alto verso il basso. All'interno c'è un secondo guscio, sospeso dallo stesso asse, ma sotto l'influenza della gravità, rimane fermo rispetto all'asse durante il volo. È suddiviso su più piani. Nella sua parte inferiore ci sono carichi e rifornimenti di cibo. Sopra c'è un pavimento con carburante liquido per jet (ossigeno, carbonio liquido). Ancora più in alto sono i laboratori scientifici, gli alloggi dell'equipaggio, le officine e altri locali di servizio.
Come si muove un simile pianeta palla?
Nel guscio interno della palla è disposta la cosiddetta cintura a getto: le camere si trovano attorno alla circonferenza in un anello, in cui viene bruciato il carburante. Nel guscio rotante esterno della sfera, questo nastro reattivo corrisponde ad un nastro con ugelli attraverso i quali i gas formati nelle camere possono fuoriuscire verso l'esterno. Questa cintura esterna è premuta saldamente contro l'interno in modo che lo scorrimento del guscio esterno non crei alcun ostacolo per il funzionamento delle camere a getto. A seconda di quale settore delle camere a getto funziona, la palla può muoversi in avanti o indietro, su o giù a qualsiasi inclinazione. Per eseguire i giri della palla sono previste anche diverse camere laterali.
Prima di sollevare, la palla rotola sul terreno fino a raggiungere una velocità sufficiente per decollare. Successivamente, le camere di reazione vengono accese in modo che la spinta diriga la palla verso l'alto all'angolo desiderato. L'atterraggio è più o meno lo stesso. Ma la spinta viene trasferita in avanti e frena la palla.
La velocità del deflusso dei gas attraverso gli ugelli a getto può essere aumentata a 2 mila metri al secondo. Come risultato della rotazione del guscio esterno, la resistenza dell'aria sarà relativamente trascurabile.
Su un tale pallone volante, le persone raggiungeranno una velocità inaudita: oltre 100 mila chilometri all'ora. Tra sei o sette ore sarà possibile volare sulla luna e tornare indietro. Un uomo su un simile proiettile può facilmente superare la gravità della Terra e liberarsi nella vastità dell'universo.
Autore: P. GROKHOVSKY. Disegni di A. PREOBRAZHENSKY e S. LODYGIN. "Tecnologia per i giovani" 1938
