Почему у пингвинов не мерзнут лапы? и еще 114 вопросов, которые поставят в тупик любого ученого - О'Хара Мик. Страница 39
Чтобы выяснить их причины, компания de Havilland поместила новый Comet в резервуар с водой и несколько раз загерметизировала его и снова разгерметизировала, чтобы создать условия, как в полете. После циклов герметизации, соответствующих по количеству циклам за двухлетнюю службу (в резервуаре ее повторили за несколько недель), в углу одного из иллюминатора обнаружились повреждения, которые в полете привели бы к катастрофе.
Конструкцию иллюминаторов изменили, на фюзеляже разместили небольшие иллюминаторы. Так проблема была решена, положение иллюминаторов остается неизменным по сей день.
Майк Берне Колледж Веллингтон, Кроуторн, Беркшир, Великобритания
«Почему, когда ведешь машину, руль сам возвращается в исходное положение, если после поворота убрать с него руки? На машине Lego Technics моего друга так не бывает».
Стремление руля вернуться в исходное положение вызвано стабилизирующим действием передних колес. Этот эффект наглядно виден на магазинной тележке, где вертикальная поворотная ось каждого колеса находится впереди точки соприкосновения колеса с опорой. Если начать толкать вперед тележку, колеса которой не направлены в сторону ее движения, они сами выровняются под действием силы торможения между опорой и колесом.
Если объяснять подробнее, то при движении тележки вперед сила торможения, приложенная опорой к колесу, всегда будет направлена в сторону, противоположную направлению движения колеса по опоре.
Если колеса не выровнены в направлении движения тележки, сила сопротивления не действует на поворотные оси, следовательно, создается вращающий момент вокруг этой оси, который всегда стремится изменить положение колеса.
В машинах тот же эффект достигается с помощью наклона рулевого колеса, а также тем, что точка пересечения оси с землей находится перед точкой соприкосновения шины с землей. То же самое справедливо для велосипеда, в чем вы убедитесь, если приложите палку вдоль поворотной оси переднего колеса так, чтобы край палки касался земли, вы обнаружите, что эта точка находится перед точкой соприкосновения шины с землей.
Можно продемонстрировать стабилизирующее воздействие на велосипед, катая его вперед-назад за седло и не придерживая руль. При движении вперед велосипед довольно легко вести по сравнительно прямой линии.
Но вести велосипед за седло назад почти невозможно: переднее колесо будет пытаться развернуться на 180°, как колесо магазинной тележки. При переходе на задний ход в машине вы тоже заметите, что руль перестает возвращаться в исходное положение.
Билл Лафтон Саутгемптон, Гемпшир, Великобритания
«Весь наш класс, в том числе и учитель математики, в тупике. Мы не можем понять, как самолету удается летать вверх шасси и не падать на землю. Если мы правильно понимаем, крылья сконструированы таким образом, чтобы поддерживать самолет в воздухе при горизонтальном движении. Но когда самолет летит колесами вверх, как часто делают маленькие самолеты, ясно, что подъемная сила должна действовать в обратном направлении и прижимать самолет к земле. Но маленьким самолетам удается летать в перевернутом состоянии довольно долго. Как такое возможно?»
Аэродинамический профиль крыла самолета имеет некоторое отношение к подъему в воздух при нормальном полете, но более важным фактором является угол атаки — угол, под которым воздух ударяет в крыло.
Крылья самолета обычно наклонены под углом около 4° в горизонтальной плоскости по сравнению с корпусом самолета. Это хордовый угол крыла.
Так что даже когда фюзеляж выровнен, угол атаки крыла составляет 4°. Возникает подъемная сила, такая же, как действующая на ладонь, если держать ее под углом около 45° к горизонтали в потоке воздуха, движущемся с большой скоростью. Рука не имеет аэродинамического профиля, но вы будете ощущать действие подъемной силы, вызванной углом атаки ладони к приближающемуся ветру.
Этот принцип позволяет самолетам летать в перевернутом виде. Нос самолета при этом задирается сильнее, чем при обычном полете, из-за необходимости компенсировать хордовый угол крыльев. Но если угол атаки положительный по сравнению с касательным воздушным потоком над крылом, тогда направленная сила все равно возникает. Это подъемная сила, которая преодолевает силу, созданную формой крыла, и удерживает самолет в воздухе.
Переворачивая самолет в воздухе, пилоты должны опасаться в первую очередь остановки двигателя, поскольку и топливная, и масляная системы большинства обычных легких самолетов действуют под влиянием гравитации. При перевороте самолета поступление топлива может прекратиться, поскольку клапан, подающий топливо двигателю, вдруг оказывается над баком.
Марк Мобли Бристоль, Великобритания
«Недавно в полете я изучал список предметов, которые запрещено проносить на борт самолета. Я с изумлением увидел в этом списке ртутный термометр. С какой стати?»
Самолеты делают в основном из алюминия, и, как это ни странно, ртуть даже в небольших количествах способна нанести алюминию серьезный вред. Несмотря на внешнюю инертность, алюминий — химически активный металл, который бурно соединяется с кислородом, содержащимся в воздухе. Но при этой реакции быстро образуется тонкая и прочная оксидная пленка, которая препятствует продолжению реакции. В процессе анодирования пленку делают толще для лучшей защиты алюминия.
Ртуть может разрушать эту защитную оксидную пленку, результаты процесса бывают на редкость масштабными. Ртуть способна растворять алюминий, образуя амальгаму, взрывающую оксидный слой снизу, — вероятно, поначалу под пленку он проникает сквозь трещины в ней.
Много лет назад один техник, работавший у меня, пролил несколько капель ртути на свой деревянный верстак, скрепленный прочными алюминиевыми уголками. К следующему утру на алюминии появились огромные дыры, дерево возле них было сильно обуглено, а на уголках, будто причудливые кораллы, образовались большие наросты хрупкого оксида алюминия.
Все это понадобилось для проведения химического эксперимента, но теперь такие эксперименты не приветствуются из-за токсичности алюминия.
Однажды я видел, как пассажиру запретили вносить в самолет барометр, который тоже значился в списке запрещенных предметов, хотя этот конкретный барометр был без ртути. Мне с трудом удалось убедить служащих аэропорта, что он безвреден. Они не понимали, что опасность представляет ртуть, а не барометры сами по себе. Интересно, что, по их мнению, измеряет альтиметр…
Харви Ратт Кафедра электроники и компьютерной техники, Университет Саутгемптона, Великобритания
Ртуть подвижна, из-за этого внутри конструкции может образоваться коррозионная амальгама. Самолет, в котором разлили ртуть, придется держать в карантине до появления этой амальгамы. В конечном итоге самолет придется подвергать тщательной обработке, потому что во всех инженерных справочниках говорится, что амальгама расползается, как древесная гниль.
Род Пэрис Air Medical Limited, Оксфордский аэропорт, Кидлингтон, Оксфордшир, Великобритания
Наряду со многими другими химическими веществами ртуть входит в список веществ, составленный Международной организацией гражданской авиации (ИКАО) при ООН. Это вещество и предметы, содержащие его, запрещено вносить в самолет багаже или в ручной клади. Исключение — маленькие термометры в защитных футлярах, предназначенные для личного использования.