От Коппа-Этчеллса до Прандтля-Глоерта

Физические явления, с которыми сталкиваются пилоты военной авиации

Проявление эффекта триболюминесценции
Проявление эффекта триболюминесценции
Фото: Michael Yon / michaelyon-online.com

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Обсудить
Масон, выйди вон!
Какую угрозу представляет для России братство вольных каменщиков
Кандидат «Против всех»
Как сантехник может выиграть выборы, а джедай — проиграть
Владелец парка львов «Тайган» Олег Зубков кормит льваПарк крымского периода
С кем и за что борется владелец ялтинских зверинцев Олег Зубков
«Учитель стал его гнобить»
Почему родители начали забирать детей из государственных школ
Владимир ПутинНапрасный труд
В Кремле обсудили, почему россияне работают неэффективно
Китайский интерес
Пекин желает смерти уйгурским боевикам в Сирии, но вмешиваться в войну не готов
Lebanese members of the Syrian Social Nationalist Party, a pro-Syrian leftist Lebanese party, carry their party's flag during the funeral procession of Najib Mohammed Shams el-Din and Ali Mohammed Shams el-Din, in the port city of Tyre, southern Lebanon, Saturday, Aug. 19, 2006. Najib and Ali, two members of the Syrian Social Nationalist Party, were killed when an Israeli airstrike attack hit a building, where they were taking refuge, in Tyre mid July, a few days after the beginning of the Israeli offensive on Lebanon. Свастика над Дамаском
Чего хотят сирийские национал-социалисты
Participants attend a gay pride parade in central Istanbul June 30, 2013. Tens of thousands of anti-government protesters teamed up with a planned gay pride march in Istanbul. Crowds were stopped by riot police from entering Taksim, the centre of previous protests, but the atmosphere appeared peacefulОпасное интернет-проникновение
Грозит ли подъем геев-мусульман исламскому миру
Атака на Вестминстер
Неизвестные пытались проникнуть в здание дворца, где заседает парламент Британии
Старт ракеты с Dream Chaser — кораблем компании Sierra Nevada (в представлении художника)Еще батуты
Как американские компании опережают Россию в сфере пусков ракет
Кровавое воскресенье 22 января 1905 года«Идиоты говорят, что Россию погубил заговор»
Почему революция 1917 года была неизбежна
«Фортов нас предал»
Зачем обезглавили Российскую академию наук
Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. КоролеваОсиное гнездо
Как в Самаре гонят прочь всемирно известных ученых и Нобелевского лауреата
Безобразно естественно
Календарь Pirelli: лучшие актрисы и модели — без макияжа и без одежды
Дональд Рейфилд«Не убивать Сталина — это как убить хорошего человека»
Дональд Рейфилд о Берии, Саакашвили и грузинском гостеприимстве
Лицом к человеку
Почему холокост и сталинские репрессии породили схожие процессы в Европе и СССР
Кирилл Разлогов: Звездами не рождаются
Может ли ремейк быть лучше оригинала?
Без вести пропавший
Почему снимки главного фотографа Великой Отечественной не выставлялись в России
Стыдно, но очевидно
Как доказать, что Трампа привели к власти иллюминаты и любители порно
«Ребята, учитесь у кавказцев»
Почему детей стоит держать подальше от роликов о сексуальном образовании
Не хочешь — заставим
Как разные страны пытались сделать граждан счастливыми и что из этого вышло
Ищут пожарные, ищет милиция
Десятилетний розыск пропавшей британской девочки обошелся в 16 миллионов фунтов
Новая американская мечта
Что такое Fuck You Money, или Как уйти на пенсию в 35 лет
«Как же мне повезло»
История уроженца Томска, переехавшего в Калифорнию, но вернувшегося в Россию
Китайский кроссовер, который уже почти ничем не болеет
Тест-драйв нового Chery Tiggo 3
Олень на капоте
Утенок, полуодетая женщина и другие маскоты, пробуждающие клептоманию
Сказочное Бали
Как на ГАЗ-24 добраться своим ходом до Индонезии. За 3,5 месяца
Волки в болотных сапогах
Как выглядели «горячие» внедорожники 20 лет назад
Бог простит
В церкви нашли квартиру с красной мебелью и портретами в стиле поп-арт
Фрэнк ГериСпугнули рыбу
Почему антисемиты изгнали из Канады создателя «танцующего дома»
«Наш дом — колония строгого режима»
История семьи, оказавшейся на грани распада из-за дачи
Цветам не место в доме
Почему дети мешают взрослым жить счастливо в собственных квартирах