Banner



Журнал Авиация и Спорт

 

 

30 Apr. 2016

Учимся летать: необычные явления, с которыми может столкнуться пилот

Полет на самолете – это красиво и интересно. Но научиться летать на самолете самостоятельно – значит, как минимум, учить физику с аэродинамикой, которая многим кажется скучной. Непонятно только, почему. Сейчас попробуем развенчать этот миф.

обучение на пилота, пилот самолета, полет на самолете, курсы пилотов, ауц

Самое необычное явление в авиации – сам факт ее существования. Когда многотонная железная махина легко взлетает и держится в небе, опираясь на воздух, это всегда удивительно. Вспоминается байка про авиатехника, который говорил: «Я все понимаю. Профиль крыла, там, разница давлений и прочая аэродинамика. Но все-таки как эта махина в воздухе держится?»

Если копнуть глубже, окажется, что и это только цветочки. Стоит добавить несколько переменных, и вот уже тяжелый железный самолет не просто держится в воздухе, а еще и обрастает причудливыми облаками, переливается всеми цветами радуги, сверкает вспышками и оставляет позади себя след, ну очень похожий на «фотошоп». Сложно поверить, что и это все – строго физика с аэродинамикой и никакого волшебства. Конечно, пилот самолета, пройдя курсы пилотов в АУЦ вряд ли рискует столкнуться с подобным на практике, но знать не помешает.

Эффекта Коппа-Этчеллса
Если положить в чашку мощного блендера пару-тройку алмазов и выключить на кухне свет, можно увидеть, как в момент раскалывания они светятся синими и зеленым светом. Это явление называется триболюминесценция – свечение при деформации кристаллических тел. Если лишних алмазов нет, можно заменить их песком, потому что песчинки тоже имеют форму кристалла. Вот только они слишком малы, поэтому скорее всего будут просто проскакивать между ножей бытового блендера. Придется ехать в пустыню, где песка много. А в качестве блендера использовать вертолет. Когда его винт крутится, вокруг поднимается целая песчаная буря, и часть песчинок неизбежно разбивается лопастями. Если вокруг достаточно темно, в такой момент можно увидеть светящийся нимб, окружающий вертолет. Это явление называется эффект Коппа-Этчеллса.

обучение на пилота, пилот самолета, полет на самолете, курсы пилотов, ауц

Решив стать летчиком гражданской авиации и пройдя обучение на пилота, вы вряд ли окажетесь в пустыне за штурвалом военной «вертушки», так что имейте в виду – самолеты тоже могут «светиться». Но это – уже следующий эффект.
    

Огни святого Эльма
24 июня 1982 года. Для экипажа Boeing-747 British Airways это был совершенно рядовой полет на самолете из Куала-Лумпур в Перт. Все шло как обычно: взлет – набор – крейсер на высоте 11 тыс. метров. Как вдруг оба пилота увидели на остеклении кабины странные вспышки, словно самолет обстреливали трассирующими пулями. Но пуль на такой высоте быть не могло, грозовых явлений рядом тоже не наблюдалось. 

обучение на пилота, пилот самолета, полет на самолете, курсы пилотов, ауц

Компьютерная реконструкция инцидента с Боингом British Airways над Явой

Салон заполнился запахом дыма, хотя никто из пассажиров не курил. Дальше больше – один за другим у лайнера отказали все четыре двигателя и, что самое интересное, диспетчеры могли общаться с пилотами, но не видели самого самолета на своем радаре.

Самолет планировал, пилоты готовились к аварийной посадке на океан (еще ни разу это никому не удавалось), как вдруг на высоте около 4 тыс. метров, тоже один за другим, двигатели запустились. Впереди были горы, экипаж запросил разрешения набрать высоту, но как только это было сделано, на стекле вновь появились всполохи, а один из двигателей опять остановился. Снизившись до 3700 м, экипаж дотянул до аэропорта в Джакарте, но в момент захода пилоты увидели, что остекление кабины потеряло прозрачность.

Так выяснилось, что физическое явление с красивым названием «огни святого Эльма», ранее известное только морякам, встречается и в авиации. Одна из причин его возникновения – попадание самолета в облако вулканического пепла. До этого считалось, что на большой высоте он для самолетов безопасен, поэтому информацию об активности вулканов даже не включали в авиационные сводки погоды. Но после осмотра Боинга оказалось, что двигатели отказывали из-за абразивного повреждения, а с фюзеляжа самолета стерта практически вся краска. Сопоставив эту информацию с метеосводками, специалисты пришли к выводу, что самолет прошел точно над вулканом Галунггунг в Индии. Из-за высокого электрического напряжения на «отполированной» обшивке возникли коронные разряды, похожие на следы трассирующих пуль или сотни маленьких молний. В 1989 году в аналогичное происшествие попал Боинг авиакомпании KLM неподалеку от аэропорта Анкоридж (Аляска).

Между тем, как раз Аляска вместе с Исландией и Гренландией – довольно популярные направления в «малой авиации». Поскольку прямой беспосадочный полет на самолете Цессна (или подобном ему) через Атлантику невозможен, все трансатлантические перелеты включают обязательную остановку «на северах». А вулканов, учитывая вулканическое происхождение самих островов, там хватает. Вспомнить хотя бы Эйяфьядлайёкюдль, в 2010 году на три дня оставивший без авиасообщения всю Европу.

Эффект Прандтля-Глоерта
Пожалуй, самый распространенный из «побочных» эффектов аэродинамики. Чтобы с ним столкнуться, необязательно проходить курсы пилотов в АУЦ, а достаточно прийти на любое авиашоу. Почти наверняка в какой-то момент совпадут условия, при которых пролетающих над головой «Стрижей» или «Витязей» будет сопровождать облако причудливой формы. Такая распространенность даже стала причиной большого заблуждения. Многие считают, что эффект Прандтля-Глоерта характерен только для военных самолетов и возникает, когда они преодолевают звуковой барьер. Это не так. Для образования облака помимо скорости нужна еще определенная влажность. И чем влажность выше – тем ниже может быть скорость. При определенных условиях Прандтля-Глоерта можно наблюдать даже позади быстро едущей машины, что уж говорить про полет на самолете.

Если же говорить про обучение на пилота, то это еще и отличная иллюстрация, как возникает подъемная сила крыла. Благодаря особому профилю, воздух обтекает его с разной скоростью. В результате под нижней плоскостью крыла возникает область повышенного давления, а над верхней – наоборот, пониженного. При определенных показателях влажности и температуры водяной пар в разреженной области конденсируется, образуя ту самую «шубу» на крыльях.

обучение на пилота, пилот самолета, полет на самолете, курсы пилотов, ауц

Эффект Коанда
Далеко не самый известный эффект, зато один из немногих, имеющих реальное практическое применение. Коанда – это фамилия румынского ученого, который еще в 1910 году заметил, что при определенных условиях струя жидкости, вытекающая из сопла, прилипает к расположенной рядом стенке. Точно так же ведет себя газ. Логично предположить, что если в качестве сопла использовать реактивный двигатель, расположенный НАД крылом, а не под ним, как это бывает обычно, такой эффект обеспечит крылу дополнительную подъемную силу.

Результатом экспериментов стал прототип реактивного самолета, который должен был летать с использованием этого принципа. К сожалению, в ходе публичной демонстрации он потерпел крушение. Тем не менее, в последующие годы практические все мировые гиганты авиастроения, от Дугласа до Боинга, пытались построить самолет исходя из принципа Коанда. Дальше всех зашел Антонов, в 1972 году впервые поднявший в воздух Ан-72.

Как оказалось, расположение двигателей над крылом действительно дает увеличение подъемной силы на 5-7%, но только при определенных условиях полета и ветра. В результате широкого распространения в «классической» авиации эффект Коанда не получил, а вот производители беспилотников, напротив, регулярно пытаются изобрести нечто работоспособное на его основе. На фотографии хорошо видно следы вырывающейся из сопел струи на верхней плоскости крыла.

обучение на пилота, пилот самолета, полет на самолете, курсы пилотов, ауц

Дымный ангел
Абсолютное большинство далеких от авиации людей считают подобные  фотографии «фотошопом».

обучение на пилота, пилот самолета, полет на самолете, курсы пилотов, ауц

Действительно, очень сложно поверить, что это самолет «рисует» в небе такую красоту. Но с точки зрения аэродинамики все как раз очень понятно и просто.

Набегающий поток воздуха на огромной скорости обтекает крыло и срывается с него, образуя вихревые жгуты. По мере движения самолета они закручиваются в спирали, смешиваются и оставляют в небе так называемый спутный след. При определенных условиях температуры и влажности этот след становится видимым (эффект Прандтля-Глоерта в чистом виде) и кажется, что самолет специально рисует в небе причудливый рисунок.

У самой известной картины даже есть собственное название – «Дымный ангел». Он остается позади военного транспортника Boeing C-17 Globemaster III. Из-за особой конструкции самого самолета его спутный след действительно похож на небесного ангела. Впрочем, после отстрела тепловых пушек и другие военные самолеты становятся потрясающими художниками. Вот, например, произведение авторства Lockheed Martin KC-130 Hercules: