пятница, 16 марта 2012 г.

Если бипланы вернутся в авиацию, то только чтобы преодолеть звуковой барьер

Если бипланы вернутся в авиацию, то только чтобы преодолеть звуковой барьерГруппа исследователей из Массачусетского технологического института (МТИ) и Стэнфордского университета (оба — США) провела тщательное компьютерное моделирование крыла Буземана, предложенного в 1950-х годах, и обнаружила, что его практическая реализация не только вполне достижима, но и может привести к созданию сверхзвукового самолёта, не создающего ударной волны при преодолении звукового барьера.

«Конкорд», хотя и закончил свою карьеру в 2003 году вовсе не из-за шумности, имел не слишком широкое распространение в первую очередь из-за того, что дикие звуки, издаваемые самолётом при прохождении звукового барьера, так и не позволили ему получить разрешение на периодические рейсы над сушей. В англо-американских аэропортах его взлёт и разгон проходили над водой, а значит, трансатлантический рейс долго оставался его единственной судьбой.

Даже если самолёты будущего будут спроектированы лучше, проблема преодоления звукового барьера по-прежнему останется значимой. И дело не только в том, что «граждане [те, что внизу] будут недовольны». При преодолении звукового барьера на передней кромке крыла летательного аппарата происходит формирование ударной волны. При этом пограничный слой воздуха у передней кромки сохраняет дозвуковую скорость, а избыточная кинетическая энергия потока (воздух-то набегает на крыло с уже сверхзвуком) переходит во внутреннюю энергию газа. В результате давление и температура пограничного слоя резко возрастают, что, как вы догадались, ведёт к скачкообразному росту сопротивления. Иными словами, звуковые спецэффекты на земле оплачиваются резким ростом расхода топлива, вторым уязвимым местом Ту-144 и «Конкорда».

Но не всё потеряно! Биплан, воспринимающийся сегодня исключительно в ипостаси архаичного кукурузника, может вернуться в авиацию, чтобы исправить положение. Ещё в 1950-х Адольф Буземан (известен вам по разработке дельтавидных крыльев в конце Второй мировой) предложил для решения проблемы преодоления звукового барьера двойное крыло, в котором ударные волны от верхнего и нижнего крыла накладываются друг на друга и взаимно гасятся. Пограничный слой при этом характеризуется меньшим давлением и температурой, что повышает экономичность ЛА.

Однако тогда, в 50-х, проблемой стала необходимость изготовления крыла очень тонкого профиля: в противном случае сопротивление от крыльев было бы слишком большим, чтобы самолёт мог летать с умеренным расходом топлива. Кроме того, при работе на том числе Маха, которое было заложено в такое крыло при проектировании, всё получается идеально, но при чуть изменившейся скорости крыло начинает сбоить, а ведь до крейсерского полёта ЛА должен ещё как-то взлететь и разогнаться. Самым трудным моментом было то, что зазор между двумя парами крыльев был мал, и проходящий через него большой объём воздуха в момент преодоления звукового барьера падал до уровня, не обеспечивающего сохранение достаточной подъёмной силы. Крыло «задыхалось»!

После появления в 2009 году диссертационной работы Жуй Ху, одного из сотрудников Стэнфордского университета, стало ясно, что вопрос решается оптимизацией аэродинамического профиля биплана Буземана. Но лишь недавняя серия работ по компьютерному моделированию таких профилей, проведённая Жуй Ху вместе с другим американским исследователем Ци Ци Ваном (из МТИ), показала, какой конкретно должна быть форма крыльев, чтобы это стало практически осуществимо.

Учёные выявили следующее: чтобы крылья Буземана создавали достаточную подъёмную силу на дозвуке и трансзвуке, необходимо выполнить их внутренние поверхности предельно гладкими и, что особенно важно, сделать переднюю кромку слегка выступающей вверх для верхней пары и вниз для нижней пары. Это позволяет крыльям засасывать больший поток воздуха на несущие поверхности, и обеспечивает им подъёмную силу и сопротивление как у обычных крыльев на некрейсерских скоростях. При этом на крейсерской скорости (в расчётах от 1,1 до 1,7 Маха) сопротивление упало вдвое.

Прямо скажем: это больше, чем революция. Уменьшение сопротивления вдвое в сравнении с «Конкордом» означает, что при прежней дальности самолёт сможет брать меньше топлива, а значит — больше полезной нагрузки, либо тратить меньше горючего. В любом случае топливная эффективность сверхзвуковых лайнеров может вырасти даже более чем вдвое. В одночасье морально устарели конструкции так называемых истребителей пятого поколения: и F-22, и даже более скоростной ПАК ФА проектировались по традиционным рецептам, и эффективность их сверхзвукового крейсерского полёта радикально ниже, чем у крыла Буземана-Вана-Ху.

Подготовлено по материалам MIT News.

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Компьютеры":

Sony анонсировала концепцию «умных» электрических розеток
Корпорация Sony представила концепцию «умных» розеток, которые позволят контролировать расход электроэнергии каждым подключённым к сети прибором или абонентом. Для работы системы в розетку необходимо сначала подключить специальный переходник, использующийся для идентификации потребителя и списания платы за энергию. Sony рассматривает два возможных варианта: один предполагает использование технол...
  (читать дальше)

Новый iPad уже расчленили
Сегодня в США, Канаде, Франции, Великобритании, Германии, Японии и других странах начинаются продажи планшетного компьютера Apple iPad третьего поколения... ...Который уже разобран на части сотрудниками ресурса iFixit, подтверждающими, что новый «Айпад» наделён сенсорным 9,7-дюймовым дисплеем Retina с разрешением 2048×1536 точек, процессором Apple A5X с двумя вычислительными ядрами и четырёхъяде...
  (читать дальше)

HIS Radeon HD 6670 iSilence 5: видеокарта с пассивной системой охлаждения
Компания HIS (Hightech Information System) представила графический ускоритель Radeon HD 6670 iSilence 5, рассчитанный на использование в том числе в домашних медиацентрах. Видеокарта оснащена пассивной системой охлаждения, состоящей из четырёх медных тепловых трубок и радиатора, накрывающего почти всю печатную плату. Благодаря такому решению новинка абсолютно тиха. Ускоритель имеет 480 потоков...
  (читать дальше)

Wexler.Tab 3D: планшет с поддержкой стереоскопического контента
Российская компания Wexler в июне начнёт поставки планшетного компьютера Wexler.Tab 3D с 8-дюймовым дисплеем на платформе Android 4.0 Ice Cream Sandwich. Особенность новинки — возможность работы с 3D-контентом без специальных очков. Экран обладает разрешением 1280×768 точек; поддерживается до пяти одновременных касаний. В основу гаджета положен 1-гигагерцевый ARM-процессор; объём оперативной п...
  (читать дальше)

Nokia подтверждает информацию о разработке планшета
Ведущий дизайнер Nokia Марко Ахтисаари прокомментировал слухи о том, что его работодатель занят созданием планшетного компьютера. По словам г-на Ахтисаари, планшетному проекту он уделяет треть своего времени. «Мы работаем в этом направлении», — заявил дизайнер Nokia. Вдаваться в какие-либо подробности он не стал. Nokia, по слухам, намерена выпустить гаджет с 10-дюймовым сенсорным дисплеем, дву...
  (читать дальше)

Объём рынка микропроцессоров в 2011 году превысил 40 миллиардов долларов
Компания IDC обнародовала статистику по мировому рынку компьютерных микропроцессоров за 2011 год. По оценкам, с октября по декабрь выручка производителей микрочипов составила $10,9 млрд, что на 1,8% больше в квартальном исчислении и на 14,2% — в годовом. Объём рынка за весь 2011-й достиг $41 млрд; рост по отношению к 2010-му — 13,2%. В штучном выражении спрос на процессоры увеличился на 3,6%. ...
  (читать дальше)

Lenovo и SugarSync открывают «облачный» сервис хранения данных
Компании Lenovo и SugarSync анонсировали «облачный» сервис Lenovo Cloud Storage, предназначенный для хранения и синхронизации контента между различными устройствами. Новая служба предоставляет пользователям 5 Гб бесплатного дискового пространства на серверах в Интернете: загружать можно документы, музыку, видеоролики, фотографии и другие файлы. За отдельную плату размер аккаунта позволят увеличи...
  (читать дальше)

AMD выпустит процессор A4-3420 поколения Llano в мае–июне
Компания AMD, по информации «осведомлённых сетевых источников», готовит к выпуску гибридный процессор A4-3420 (линейка A-Series), предназначенный для настольных компьютеров. Чип поколения Llano, как сообщается, получит два вычислительных ядра, функционирующих на тактовой частоте 2,8 ГГц, и 1 Мб кеш-памяти второго уровня. Конструкция изделия предусматривает наличие контроллера памяти DDR3 и графи...
  (читать дальше)

В Великобритании планшеты включены в инфляционную корзину
Департамент национальной статистики Великобритании (ONS) обновил список товаров и услуг, которые используются для оценки уровня инфляции в стране. Сообщается, что в инфляционную корзину в числе прочего добавлены планшетные компьютеры и фантастическая литература для подростков. В общей сложности перечень включает около 700 позиций, по которым ежемесячно собирается детальная информация об изменени...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)