Самолет Болдырева с качающимся предкрылком

Этот самолет построили в МАИ под руководством ее разработчика инженера Александра Болдырева. Она прошла стендовые испытания, все узлы были признаны надежными. И только редуктор, передающий вращение от двигателя к механизму, колеблющему предкрылок, не годился - шестеренки были прямозубыми. Не нашлось тогда в МАИ зуборезного станка, чтобы сделать все как следует. "Обычная история - скажете Вы - Как всегда энтузиасты склепали машину "на коленке". Да, но в оправдание институтсткой мастерской скажу, что самолет БОлдырева строили в 1946 году, а все ее оборудование было эвакуировано во время войны.

Машина так и осталась в ангаре, и через некоторое время ее разобрали. Сохранились лишь фотография и упоминание об этой разработке в книге В. Шаврова "История развития конструкций самолетов в СССР".

Александр Иванович Болдырев вынашивал свою идею еще с 30-х годов. В то время появилась книга Л. Прандтля и О. Титьенца "Аэро- и гидродинамика", где говорилось об интересном явлении: интенсивный принудительный обдув верхней поверхности крыла заметно увеличивает подьемную силу и сокращает дистанцию разбега. Это явление давно нашло обьяснение в вихревой теории крыла, но не смотря на свою перспективность, в практике использовалось нечасто. Причин было много, как обьективных - трудно обеспечить равномерность дополнительной циркуляции (крыло плоское, а струя воздуха от винта или газов от реактивного двигателя имеет круглое сечение), так и субьективных - сказывалась привычка рассматривать крыло и движитель в отдельности.

Что же происходило? Отбрасываемый пластиной воздушный поток, обтекая верхнюю поверхность крыла, срывался с задней кромки, в результате чего на передней возникала подсасывающая сила. Скос потока на задней кромке и подсос спереди формировали общий вихрь, обтекающий крыло. Это и была принудительная циркуляция, причем равномерно распределенная. ПРи этом возникала тяга и подьемная сила.



Наверное тогда Болдырев и убедился, что нашел новый путь - свой. Ведь именно колеблющаяся пластина может стать движителем. И зачем тогда винт? И знаменитая фраза "ОТ винта" ни к чему. Разбег машины станет минимальным, расход топлива уменьшится... Он думал о новых возможностях и неожиданных перспективах. НО необходимы были систематические исследования.

Изобретатель начал строить модели. Вместо пластины появился предкрылок, укрепленный на самом крыле. В 1939 году Александр Болдырев получил авторское свидетельство на "Разрезное крыло с колеблющимся предкрылком". Тема исследований была утверждена, эксперименты проводились уже в лаборатории МАИ.

Лобовое сопротивление, штопор, критическая скорость - все эти жизненно важные для авиатора понятия проявили крайнюю снисходительность (судя по расчетам) к системе Болдырева. КАк известно, отношение подьемной силы к лобовому сопротивлению определяет аэродинамические качества самолета. Но сама подьемная сила, увы, тоже создает сопротивление движению. Из за скоса потока воздуха, обтекающего верхнюю поверхность крыла, вектор подьемной силы отклоняется немного назад от вертикали, и появляется отрицательная, направленная против движения компонента. Ее называют индкутивной и она увеличивается с ростом подьемной силы.

Как показали эксперименты в аэродинамической трубе, в системе БОддырева угол подьема потока воздуха на передней кромке равен углу скоса за задней кромкой. ТО есть подсасывающая сила компенсирует индуктивное сопротивление! НА обычном самолете такой эффект достигается только увеличением удлинения (отношение длины к ширине) крыла. В нашем случае достаточно крыла малого удлинения - оно проще и прочнее.

Представим тяжелую ситуацию - штопор. Из за трения тонкий слой воздуха, соприкасающийся с поверхностью крыла, тормозится и словно прилипает к ней. УВеличение угла атаки повышает подьемную силу, но одновременно с этим растет и толщина заторможенного пограничного слоя, в какой-то момент он резко срывается с поверхности крыла, вызывая завихрение всего обтекающего слоя - подьемная сила резко падает, самолет попадает в штопор. Существует эффективный способ защиты - сдувать заторможенный слой, вернее ускорять его дополнительным потоком воздуха. Колеблющийся предкрылок здесь, естественно вне конкуренции. Ускоряя пограничный слой по всей поверхности крыла, он создает идеальный противоштопорный режим и возможность полета на больших, вплоть до 45 - 50 градусов углах атаки.

Теперь посмотрим, что можно сказать о критической скорости - нижнем скоростном пределе, когда подьемная сила начинает падать, но сохраняется устойчивость и управляемость? Идя на посадку, пилот должен поддерживать скорость машины не ниже этой границы - иначе произойдет срыв потока и сваливание в штопор на малой высоте, где не поможет никакое летное мастерство. Снижение этого предела означает сокращение дистанции пробега после посадки, что весьма желательно. СУдя по расчетам и экспериментам, дополнительная подьемная сила в системе Болдырева в сочетании с противоштопорной характеристикой приближают его самолет к аппаратам с несущим винтом. Подобно автожиру, оригинальная машина должна сохранять устойчивость и управляемость даже при скоростях ниже критической, плавно, как на парашюте теряя высоту. МАло того, дополнительная подьемная сила, по всей видимости даже превысит собственный вес самолета - и тогда, при угле атаки около 45 градусов он сможет зависать неподвижно, как вертолет.



К сожалению, в полете эти предположение проверить не удалось. В первой машине Болдырева вал двигателя через редуктор был подсоединен к кривошипно-шатунному механизму, который преобразовывал вращение в колебательное движение, а оно передавалось на ось предкрылка. Конечно, это ответственнийшая часть в конструкции. Редуктор должен быть особенно надежным, а над преобразующим механизмом можно еще думать и думать, всячески его совершенствуя. Так что после постройки первого экспериментального самолета работа еще только начиналась, но по сути дела, в этот момент она и закончилась.

Приближалась эра реактивной авиации, журналисты и многие специалисты сулили скорую смерть поршневым машинам. Тему Болдырева сочли неперспективной и непристижной, но все же окончательно не закрыли, она еще теплилась. Александр Иванович разработал проект четырехместного сельскохозяйственного самолета с предкрылком:



А также еще один легкий самолет, который несложно, наверное построить в клубе авиационно-технического творчества. Он оснащен двумя двигателями по 8 л. с. и должен, по расчетам, развивать скорость до 120 км/ч, расходуя на 300 км 10 кг бензина:



Сейчас мысли изобретателя заняты мускуло- и электролетами. Болдырев считает, что мускулолет с колеблющимся предкрылком может иметь меньшие габариты, чем существующие рекордные конструкции, а следовательно, его можно строить из доступных материалов, не применяя дорогостоящие углепластик и майларовую пленку. ПРивод будет намного проще.

Площадь крыла позволит разместить на ней солнечные батареи, а предкрылок можно приводить в движение не электромотором, а двумя соленоидами, в которые поочередно будет втягиваться якорь, прикрепленный к оси предкрылка. Система с дополнительной циркуляцией хороша и для дельто- и параплана.

Автор: Г. Георгиев Москва

по материалам: Техника-Молодежи 1989 г