Волчок и применение его свойств

Слепой полет

Пройти по прямой линии с завязанными глазами невозможно. Идущий постепенно заворачивает в сторону. На одном большом аэродроме в 1926 г. летчики пытались с завязанными глазами управлять автомобилем. Совершив в пути несколько поворотов, автомобиль начинал двигаться по спирали.

Разумеется, никто всерьез не станет управлять автомобилем или самолетом с завязанными глазами. Но представим себе полет в тумане, в сплошной облачности, когда самолет словно погружен в молоко или окутан непроницаемой пеленой. Чем отличается такой полет от путешествия человека с завязанными глазами? Полет в тумане, сплошной облачности недаром называют слепым полетом.

Даже птицы не могут летать, не видя Земли. Они не обладают какими-то особыми «летными качествами». Выпущенная в полет с завязанными глазами или в сплошном тумане, птица немедленно переходит в штопор либо беспорядочно падает.

Что же получится, если самолет встретит на своем пути сплошную облачность или туман и будет вынужден в таких условиях продолжать полет? Отличается ли человек от птицы, оказавшись в таких условиях? Может ли он руководствоваться своими ощущениями?

Чтобы получить ответ на эти вопросы, обратимся к нескольким примерам.

В некоторых парках культуры и отдыха имеется аттракцион «вертящаяся комната». Любители острых ощущений, входя в такую комнату, садятся на качели. Качели слегка раскачиваются, после чего включается двигатель, вращающий стены комнаты. Сидящим в качелях кажется, что вращаются не стены, а они сами и что в некоторые моменты времени качели занимают положение Б, показанное на рисунке 24.

Рис. 24. Вращающаяся комната.

На самом деле посетители не совершают головокружительного переворота ногами к потолку, а спокойно сидят в почти неподвижных качелях. Просто комната расположилась иначе, чем было до этого (положение В на рис. 24).

Еще более сильное ощущение можно испытать в непрозрачном вращающемся шаре. Предположим, что в нем находятся два человека, как изображено на рис. 25, А.

Рис. 25. Что происходит в действительности и что кажется людям в закрытом вертящемся шаре.

К немалому изумлению находящихся в шаре, каждому кажется, что его сосед прилип где-то на вертикальной стене, словно муха (рис. 25, Б).

Приведенные примеры наглядно показывают, что доверять ощущениям нельзя. Но, может быть, к летчикам это не относится?

Обратимся к рассказу одного американского летчика о том, что случилось с ним при полете в облаках.

«Оторвавшись от аэродрома, мы поднялись на высоту тысяча восемьсот футов (550 м), где вошли в грозовые тучи, сквозь которые я намеревался пройти вверх. Я попытался это сделать и, поднявшись приблизительно в пять минут на высоту около трех тысяч восьмисот футов (1160 м), считал, что нахожусь примерно над Голливудскими холмами. В это время я почувствовал струю воздуха на левой щеке, что означало для меня, что я скольжу на левое крыло. Посмотрев на указатель крена и поворота, я, к своему изумлению, увидел, что стрелка и шарик переместились направо; другими словами, прибор показывал, что правое крыло опущено и что самолет делает поворот направо. Так как мой компас указывал правильный курс, а этого, как мне казалось, быть не могло, что подтверждалось и струей воздуха, ударяющей в мою левую щеку, то я немедленно попытался выровнять самолет, подняв левое крыло, но безуспешно. Тогда, думая, что самолет потерял скорость и потому не слушается рулей, я немедленно дал ручку от себя, чтобы увеличить скорость. В это время мне показалось, что я скольжу на хвост влево; я выключил мотор и попытался перевести самолет в нормальное планирование. Когда же и это не удалось, я крикнул своему спутнику: „Выбрасывайся!“ и выпрыгнул сам».

Доверять ощущениям в слепом полете ни в коем случае нельзя. Единственное средство для успешного слепого полета — специальные приборы.

Безошибочно совершать полеты в любую погоду, уверенно управлять самолетом в любой обстановке, точно знать положение самолета в пространстве помогают многие приборы. Принцип действия большинства из них основан на замечательных свойствах гироскопа. Одним из таких приборов является авиагоризонт. Без него даже в ясную ночь, когда видна Земля, недопустим полет на скоростном самолете. Этот прибор совершеннее обычного искусственного горизонта и устроен несколько иначе.

Мы уже говорили, что применять на самолете отвес с грузом невозможно.

На стоянке шнурок с отвесом будет, вообще говоря, направлен к центру Земли, то есть по направлению истинной вертикали, которая всегда перпендикулярна плоскости горизонта. В полете же отвес может занимать относительно плоскости горизонта самые различные положения. Человек, находящийся в самолете, ощущает действие силы тяжести примерно в том же направлении, что и отвес (рис. 26).

Рис. 26. Направление кажущейся вертикали на самолете, совершающем вираж. 1 — направление силы тяжести на Земле — направление истинной вертикали, 2 — направление силы тяжести, ощущаемой человеком, и направление отвеса в полете при вираже — направление кажущейся вертикали.

Такое направление называют кажущейся вертикалью.

Ясно, что наши ощущения и даже простейшие устройства, вроде отвеса, совершенно непригодны для определения истинной вертикали и горизонта на летящем самолете. Эта задача легко разрешима при помощи гироскопа. Ось гироскопа, как мы знаем, может располагаться по линии истинной вертикали — к центру Земли (рис. 27).

Рис. 27. Положение оси ротора гироскопа в авиагоризонте самолета. 1 — направление истинной вертикали указано стрелкой; 2 — независимо от крена самолета ось гироскопа в авиагоризонте всегда направлена по линии истинной вертикали к центру Земли; 3 — центр Земли.

Такой гироскоп и применяется в авиагоризонте (рис. 28).

Рис. 28. Схема авиагоризонта.

Корпус прибора жестко крепится к приборной доске самолета. Круглое отверстие в передней стенке корпуса закрыто стеклом. На стекле нарисован горизонтальный силуэт самолета, летящего вперед от смотрящего на прибор. За стеклом находится круглый диск. Верхняя половина диска окрашена в голубой или белый цвет, а нижняя — в серый или черный. Горизонтальная линия, разделяющая верхнюю и нижнюю половины, представляет линию горизонта.

Диск авиагоризонта насажен на удлиненную ось, идущую от внутреннего кольца гироскопа. Внутри этого кольца расположен вертикально ротор гироскопа, вращающийся со скоростью свыше десяти тысяч оборотов в минуту. Весит ротор всего около четырехсот граммов. Приводится он во вращение струей воздуха, падающей на лункообразные углубления, имеющиеся по окружности ротора. Внешнее кольцо гироскопа покоится в подшипниках корпуса прибора.

В горизонтальном полете силуэт самолета на стекле прибора совпадает с горизонтальной линией, делящей диск на две половины (рис. 29).

Рис. 29. Различные положения самолета и показания авиагоризонта.

При кренах, снижении или наборе высоты ось гироскопа неизменно направлена к центру Земли. Весь самолет как бы поворачивается вокруг оси ротора. Диск, насаженный на удлиненной оси внутреннего кольца гироскопа, тоже сохраняет свое положение в пространстве неизменным, а силуэт на стекле, поворачиваясь вместе с самолетом, занимает такое положение относительно линии на диске, какое самолет занимает относительно горизонта (рис. 29). Таким образом, пилот видит положение своего самолета относительно горизонта как бы со стороны.

Не меньшую роль играет в полете указатель поворотов. Этот прибор показывает угол поворота самолета вокруг вертикальной оси.

В основе указателя поворотов мы снова обнаруживаем гироскоп. Он находится в свободно подвешенной рамке. Прибор устроен таким образом, что ось гироскопа постоянно удерживается специальными пружинами в положении равновесия (рис. 30).

Рис. 30. Схема авиационного указателя поворотов.

Быстро вращающийся ротор гироскопа, стремясь сохранить свое первоначальное положение, перемещает стрелку, указывающую степень поворота самолета.

Нередко указатель поворотов совмещают в одном приборе с авиагоризонтом. Авиагоризонт с указателем поворотов — лишь один из важнейших гироскопических приборов, необходимых для совершения слепых полетов.