От Коппа-Этчеллса до Прандтля-Глоерта. Физические явления, с которыми сталкиваются пилоты военной авиации

От Коппа-Этчеллса до Прандтля-Глоерта. Физические явления, с которыми сталкиваются пилоты военной авиации

Современное авиастроение базируется на целом комплексе физических законов, без знания которых человеку никогда не удалось бы поднять в воздух объекты из дерева и металла. Но полеты самолетов и вертолетов зачастую сопровождаются явлениями, которые возникают из-за других, не предусмотренных инженерами законов физики. «Лента.ру» предлагает читателям ознакомиться с наиболее интересными и относительно редкими физическими явлениями, с которыми сталкиваются пилоты гражданской и военной авиации.

Физические эффекты при эксплуатации военной или гражданской техники проявляются по-разному: иногда они ведут к ухудшению управляемости вертолетом, а иногда — к появлению свечения вокруг законцовок лопастей при выключенных габаритных огнях. Часть подобных явлений смотрится эффектно, но к потере управляемости не ведет. Другая же часть представляет определенную опасность для пилота и пассажиров летательного аппарата, и противостоять ей неопытному летчику бывает крайне непросто.

В современном мире вертолетная техника часто совершает полеты в условиях пустыни, при посадке и взлете поднимая в воздух клубы пыли и песка. При этом законцовки лопастей вертолетов начинают светиться, образуя своеобразный «нимб» над машиной. Так проявляется триболюминесценция — эффект свечения при раскалывании кристаллических тел, в данном случае песчинок. В большинстве случаев свечение объясняется электрическими разрядами, происходящими в кристалле при деформации. Например, раскалывание кристалла сахара дает синеватую вспышку, а обрабатываемый алмаз может начать светиться синим или зеленым светом. В США триболюминесценция, наблюдаемая при взлете и посадке вертолета в пустыне, получила название эффекта Коппа-Этчеллса — в честь американских солдат, погибших в июле 2009 года в Афганистане.


От Коппа-Этчеллса до Прандтля-Глоерта. Физические явления, с которыми сталкиваются пилоты военной авиации

Триболюминисценция на законцовках лопастей вертолета CH-47F Chinook


От Коппа-Этчеллса до Прандтля-Глоерта. Физические явления, с которыми сталкиваются пилоты военной авиации

Свечение вокруг законцовок лопастей вертолета UH-60L Black Hawk


Пилотам самолетов знакомо другое физическое явление, известное как огни святого Эльма. Первое документальное упоминание такого эффекта, получившего свое название в честь католического покровителя моряков, появилось в 1886 году. Это явление тогда наблюдали моряки во время грозы: на острых концах высоких мачтовых конструкций появлялись яркие светящиеся области. Речь идет о коронных разрядах, возникающих на высоких и относительно острых предметах из-за большой напряженности электрического поля в атмосфере, что чаще всего бывает перед грозой. Сегодня на флоте огни святого Эльма встречаются редко из-за конструкции кораблей, отличающихся от судов XIX века. В авиации огни святого Эльма появляются на стеклах, законцовках крыльев и статических разрядниках при пролете неподалеку от грозового фронта или через него.

От Коппа-Этчеллса до Прандтля-Глоерта. Физические явления, с которыми сталкиваются пилоты военной авиации

Огни святого Эльма на ветровом стекле кабины пилотов самолета-заправщика KC-10 Extender


От Коппа-Этчеллса до Прандтля-Глоерта. Физические явления, с которыми сталкиваются пилоты военной авиации

Огни святого Эльма на ветровом стекле самолета-заправщика KC-135 Stratotanker


Куда более распространенным физическим эффектом является образование облака позади самолета, летящего на большой, чаще всего околозвуковой, скорости во влажной атмосфере. Такое явление получило название эффекта Прандтля-Глоерта. Его суть заключается в том, что позади быстро летящего самолета возникает область пониженного давления. Температура воздуха в этой области понижается, и, когда она опускается ниже точки росы, пары воды конденсируются в мельчайшие капельки, образуя облако. Считается, что эффект Прандтля-Глоерта проявляется только в тот момент, когда самолет преодолевает звуковой барьер, однако это не так. Например, облако может образовываться и позади быстро едущего автомобиля в условиях высокой влажности. Эффект Прандтля-Глоерта возникает и при взрыве различных боеприпасов ─ конденсацию паров воды в капельки с образованием облака можно наблюдать позади ударной волны.

От Коппа-Этчеллса до Прандтля-Глоерта. Физические явления, с которыми сталкиваются пилоты военной авиации

Проявление эффекта Прандтля-Глоерта за истребителем F-22 Raptor


От Коппа-Этчеллса до Прандтля-Глоерта. Физические явления, с которыми сталкиваются пилоты военной авиации

Проявление эффекта Прандтля-Глоерта при взрыве атомной бомбы Baker


Нередко в авиации встречается и так называемый эффект экрана, при котором происходит плавное увеличение подъемной силы крыла и других аэродинамических характеристик самолета по мере приближения к поверхности земли. Такой эффект использовался при проектировании и создании экранопланов ─ аппаратов, способных перемещаться на больших скоростях над плоской поверхностью, как правило, над водой. При экранном эффекте низколетящий самолет начинает опираться на воздушную подушку, образуемую динамически набегающим потоком воздуха. Возмущения воздуха от крыла достигают земли, отражаются и возвращаются к крылу, в результате чего давление под аэродинамической поверхностью оказывается несколько большим, чем при обычном полете. При большой поверхности крыла крупных самолетов экранный эффект может мешать нормальной посадке.

От Коппа-Этчеллса до Прандтля-Глоерта. Физические явления, с которыми сталкиваются пилоты военной авиации

Экраноплан-ракетоносец «Лунь»


От Коппа-Этчеллса до Прандтля-Глоерта. Физические явления, с которыми сталкиваются пилоты военной авиации

Самолет дальнего радиолокационного обнаружения и управления А-50


А вот вихревое кольцо в авиации встречается реже, чем огни святого Эльма или эффект Прандтля-Глоерта. С таким физическим явлением иногда сталкиваются пилоты вертолетов. Вихревое кольцо вокруг вертолета образуется при быстром снижении с малой поступательной скоростью из-за образования турбулентных потоков воздуха, проходящего вниз через винт, отражающегося от земли обратно, а затем снова поступающего вниз через этот же винт. При попадании в вихревое кольцо резко снижается подъемная сила и увеличивается скорость снижения. Попытка же повышения мощности двигателя приводит к тому, что скорость течения воздушного потока от винта вниз только возрастает, усиливая вихревое кольцо. Считается, что именно из-за вихревого кольца «Морские котики» США в мае 2011 года потеряли один вертолет, проводя операцию по захвату лидера международной террористической сети «Аль-Каеда» Осамы бин Ладена.

От Коппа-Этчеллса до Прандтля-Глоерта. Физические явления, с которыми сталкиваются пилоты военной авиации

Американский вертолет, разбившийся при посадке во время операции по захвату Осамы бин Ладена


От Коппа-Этчеллса до Прандтля-Глоерта. Физические явления, с которыми сталкиваются пилоты военной авиации

Схема образования вихревого кольца вокруг вертолета


Еще одним занимательным явлением в авиации считается эффект Коанда. Он получил название в честь румынского ученого Анри Коанда. Эффект представляет собой прилипание струи газа или жидкости к близкорасположенной стенке. Прилипание газовой струи происходит из-за разности давления в самой струе и области, расположенной между ней и стенкой. В авиастроении эффект Коанда используется редко. Ярким примером применения этого эффекта является военно-транспортный самолет Ан-72, в котором реактивные двигатели расположены над плоскостью крыла. Реактивная струя, вырывающаяся из двигателей, прилипает к поверхности крыла и разгоняет воздушный поток над ним. Благодаря этому увеличивается подъемная сила крыла.

От Коппа-Этчеллса до Прандтля-Глоерта. Физические явления, с которыми сталкиваются пилоты военной авиации

Военно-транспортный самолет Ан-72


От Коппа-Этчеллса до Прандтля-Глоерта. Физические явления, с которыми сталкиваются пилоты военной авиации

Проект 1794


В середине 1950-х годов канадская авиастроительная компания Avro Aircraft вела в интересах ВВС США разработку летательного аппарата под шифром «Проект 1794». Он имел дискообразную форму, а летать должен был именно благодаря эффекту Коанда. В основе аппарата был двигатель с ротором, создающим подъемную силу, и компрессорами для создания реактивной тяги. Создаваемые двигателем реактивные струи обтекали куполообразный корпус, что должно было создавать дополнительную подъемную силу, устойчивость «летающей тарелки» и возможность набирать большую скорость. Из-за технической сложности проект закрылся в 1961 году, а некоторые его подробности были рассекречены только в 2012-м.
Автор: Василий Сычев
Первоисточник: http://lenta.ru/


Мнение редакции "Военного обозрения" может не совпадать с точкой зрения авторов публикаций

CtrlEnter
Если вы заметили ошибку в тексте, выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter
Читайте также
Комментарии 15
  1. w.ebdo.g 26 июля 2013 07:45
    какой-то маленький вертолет летал к Бен ладону, видимо беспилотник...
    один десантный, а второй разведчик (беспилотник)
    w.ebdo.g
    1. iGran 26 июля 2013 08:17
      Вы шутите? Это элемент хвостовой балки так то)
      1. Zerstorer 26 июля 2013 09:02
        Цитата: iGran
        Вы шутите? Это элемент хвостовой балки так то)

        А от какого это вертолета?
        1. Папакико 26 июля 2013 10:17
          Цитата: Zerstorer
          А от какого это вертолета?

          вариант первый: Хаус вершен АН-64А
          вариант второй: Артхаус вершен MH-60K Night Hawk

          Надеюсь найдётся осведомлённый комрад и просвятит нас более детально об "любопытной" спецлеталке.
          1. Пупырчатый 26 июля 2013 16:05
            Стелс-версия "Черного ястреба".
    2. Canep 26 июля 2013 08:25
      Цитата: w.ebdo.g
      какой-то маленький вертолет летал к Бен ладону

      Остальное вошло под землю, на поверхности только хвостовая балка laughing laughing laughing
      1. Комментарий был удален.
    3. Комментарий был удален.
    4. USNik 26 июля 2013 11:15
      По достоверным сведениям агенства ОБС, это был один из экспериментальных UH-60 Silent Hawk, у которого во время высадки котиков рассыпалась турбина winked
      USNik
      1. Папакико 26 июля 2013 11:54
        Цитата: USNik
        время высадки котиков рассыпалась турбина

        Спасибо товарищ.

        У них всегда боевые потери расписывают, как по техническим причинам.
        С другого ракурса и вид изнутри ещё есть.


        И Остатки куда то поехали.....
        1. Zerstorer 28 июля 2013 09:34
          Благодарю за ценную информацию.
  2. alex86 26 июля 2013 07:48
    Скорее забавно, чем содержательно. А вот кто бы из своей практики что сказал?...
    1. Stiletto 26 июля 2013 11:56
      Спасибо автору, объяснил все физическими принципами. А то американцы, поди, на полном серьезе думали, что это не оптическое явление, а нимб над вертолетами - от святости выполняемых ими миссий по демократизации народонаселения планеты Земля.
  3. Игарр 26 июля 2013 08:36
    Из своей практики.....
    Нет более надежного искателя кабеля, чем экскаватор, бара, шурфовочная машина.
    Если в пятницу, линейная бригада отправляется "на дальняк", в конце рабочего дня жди порыва кабеля в другую сторону от направления поездки бригады.
    А уж про эффект проверяющих - и говорить нечего.
    ..
    Мне увиделось, что эффект Коанда - тот же эффект Бернулли, но для открытой системы.
  4. lewerlin53rus 26 июля 2013 09:04
    Цитата: Игарр
    Из своей практики.....
    Нет более надежного искателя кабеля, чем экскаватор, бара, шурфовочная машина

    И из моей тоже, что только подтверждает истину. Особенно сильно эффект проявляется при наличии опто-волоконного кабеля или газопровода. Причем эффект усиливается в зависимости от степени опьянения экскаваторщика wassat
  5. Поле 26 июля 2013 09:09
    Цитата: Canep
    Остальное вошло под землю, на поверхности только хвостовая балка


    остальное "спрятали" за забором am
    Поле
  6. Сухов 26 июля 2013 11:13
    Схема образования вихревого кольца вокруг вертолета

    При попадании в вихревое кольцо резко снижается подъемная сила и увеличивается скорость снижения. Попытка же повышения мощности двигателя приводит к тому, что скорость течения воздушного потока от винта вниз только возрастает, усиливая вихревое кольцо.

    Вероятность образования вышеуказанного вихревого кольца увеличивается:
    - с ростом веса вертолета,
    - а так же, при уменьшении плотности воздуха, например, при увеличении высоты полета.
    Последнее проявляется, в частности, в горах.
    Для нейтрализации вышеуказанного эффекта был разработан взлет по самолетному. Это когда вертушка движется по земле в процессе взлета. Движение - разрушает нарождающееся вихревое кольцо.

    Был случай в Афганистане. Забирали с гор поисковую группу, которую преследовала превосходящая количеством группа душманов. Для спасения были направлены две транспортные вертушки в сопровождении ударных вертолетов. Но один транспортник - подбили. Поэтому грузили всех на одну вертушку плюс экипаж с подбитой.
    Командир уцелевшего транспортника решил так: уходим все вместе и сразу - или домой или в пропасть. Взлет был осложнен перегрузом (2-х кратный) а так же тем, что забирали высоко в горах. По нормальному взлететь - не могли, поэтому взлетали по самолетному. Даже душманы перестали стрелять, когда вертолет начал разгон, заинтересовались: взлетит или рухнет в пропасть? "ВПП" была очень короткая. Места для разгона и взлета - не хватило и вертолет - рухнул. С обрыва в пропасть. Вращающиеся лопасти вывернуло "наизнанку" - вверх и только у земли мотор раскрутился достаточно сильно что-бы падение прекратилось а лопасти приняли подобающий им вид.
    Уходили на базу низко, над самой землей.
  7. studentmati 26 июля 2013 22:09
    Так проявляется триболюминесценция — эффект свечения при раскалывании кристаллических тел, в данном случае песчинок.

    Заточка кухонного ножа на авбразивном станке: тот же кварц "работает" по металлу. yes Элементарная физика! good
  8. studentmati 26 июля 2013 22:25
    Схема образования вихревого кольца вокруг вертолета

    Что аэродинамика, что гидравлика, как науки смежные - до сих пор несут в себе огромное количество неизученных моментов! По сегодняшний день все возможные варианты, даже при наличии "суперкомпьютеров" не удалось просчитать, всё строится на эмпирических методах и .... на честном слове и одном крыле...
  9. ленивый 29 июля 2013 17:31
    на вертолёте в нормальных условиях, ночью светящийся круг ещё от аэронавигационных огней ночью, и на первой фото скорей всего он уж больно яркий

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Картина дня