Аэродинамические исследования летатель­ных аппаратов обычно сосредоточены в боль­ших институтах. В СССР один из таких инсти­тутов — ЦАГИ (Центральный аэрогидродина­мический институт им. Н. Е. Жуковского). Он организован по указанию В. И. Ленина в 1919 г. Н. Е. Жуковским и А. Н. Туполевым.

АВИАЦИОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Двигатель нужен самолету, чтобы преодоле­вать силу сопротивления, а при разгоне и силу инерции. Сила тяги двигателя рассчитывается на основании тех же законов механики, что и подъемная сила крыла.

От всех других двигателей авиационные отличаются тем, что они должны сравнительно мало весить при весьма большой мощности. Если двигатель окажется слишком тяжелым, то самолет не поднимется в воздух или не сможет взять с собой достаточное количество груза. Поэтому авиационные двигатели изго­товляют из очень легких и вместе с тем до­статочно прочных материалов; их детали всегда максимально облегчены. Но поскольку такие двигатели работают в тяжелых условиях (при большой температуре и с большими напряже­ниями), время их работы до ремонта, как пра­вило, меньше, чем у других двигателей. Срав­нительно короткое время работы авиационных двигателей вызвано также требованием особой надежности и безопасности.

Важнейший качественный показатель дви­гателя — его так называемый удельный вес, т. е. вес, приходящийся на единицу мощности, выраженную по традиции в лошадиных силах. Авиационные поршневые двигатели внутрен­него сгорания имели в 30-х годах нашего века удельный вес 0,7—0,9 кг/л. с., современные пор­шневые — 0,5 кг/л, с., реактивные—всего 0,05— 0,02 кг/л, с., а у современных автомобильных двигателей — более 2 кг/л. с.

Чтобы преобразовать мощность поршневого двигателя в тягу, применяются воздушные вин­ты. Их лопасти, подобно крылу, захватывают воздух и отбрасывают его назад. Это и создает тягу. Теория воздушного винта была создана Н. Е. Жуковским вслед за теорией подъ­емной силы крыла. На старых самолетах уста­навливали деревянные винты. С увеличением скоростей полета потребовалась большая тяга и винты стали делать из металла.

Конструкторы стремятся создать двигатель, который затрачивал бы на получение тяги как

можно меньше мощности. Для этого нужно, например, чтобы каждое сечение лопасти винта имело угол атаки, соответствующий его макси­мальному аэродинамическому качеству. Но при перемене скорости полета наиболее выгодные углы атаки этих сечений изменяются. Поэтому почти у всех современных воздушных винтов ло­пасти могут поворачиваться с помощью специаль­ных механизмов вокруг своей оси (рис. 11).

Рис. 11. Угол атаки у лопастей воздушного вин­та уменьшается с удалени­ем от оси лопасти.

Это позволяет создавать наивыгоднейший угол атаки лопасти при любой скорости полета. Этот же механизм позволяет установить лопасть винта так, что он тормозит самолет, например, при посадке. В современных воздушных винтах управление установкой угла лопастей почти полностью автоматизировано.

На сверхзвуковых самолетах воздушные винты не применяются. Здесь тягу создает ре­активный двигатель. Реактивные двигатели де­лятся на два основных типа — воздушно-реак­тивные и ракетные.

В простейших воздушно-реактивных двига­телях, которые называют турбореактив­ными (ТРД), используется воздух встреч­ного потока. Воздух сжимается специальным компрессором; затем его сильно нагревают (сжи­гая, например, керосин); он проходит через тур­бину, которая вращает компрессор, и с большой скоростью вытекает назад через реактивное сопло (см. цвет. рис. у стр. 65).

Исходя из второго закона Ньютона, можно определить, что тяга двигателя равна ежесе­кундному приросту количества движения воздуха, протекающего через двигатель. Тяга тем больше, чем больше воздуха проходит че­рез двигатель и чем больше увеличивается скорость воздушного потока. Скорость же эта зависит от температуры, достигнутой в резуль­тате сгорания топлива. Чем температура боль­ше, тем лучше. Однако слишком большую тем­пературу допускать нельзя — турбина может

72