Аэродинамика из Грядущего!

  Наука Грядущего АНТИГРАВИТАЦИЯ - в помощь ПРОБУЖДЕННЫМ РУССКИМ УЧЕНЫМ! Тот, кто все это ОСОЗНАЕТ, тот сделает бесчисленное множество научных открытий! "С хорошим движком и забор полетит". Да, был бы положительный угол атаки и избыточная тяга. Это среди летунов и конструкторов известная аксиома. Но Природа знает больше: "Существенная подъемная сила возникает и при нулевом угле атаки совершенно плоского крыла, если его верхняя поверхность испешрена мельчайшими неровностями, а нижняя - совершенно гладкая, то есть зеркальная. Сейчас увидим "беспрофиль" и всё объясним.

 О крыльях и крылышках!))

Крылья есть у насекомых, летающих рыбок, летучих мышей и у птиц, конечно. Были крылья и у летающих ящеров. Вопрос: «Как изобретательная Природа в творческом процессе эволюции смогла дать своим тварям идеальные крылья, если зачаточные крылья и крылышки могли всем только мешать и никак не способствовать выживанию их обладателей?».

Этот вопрос "на засыпку" верующие иногда задают безбожникам или атеистам. Но посмотрите на снимок вверху и спросите свою бабушку: "Во что завёрнута эта летающая собачка - в крылья, или в плащ-палатку?".

Вот и на вопрос верующих в божественное происхождение всего и вся у нас уже есть простой ответ: у всех настоящих крыльев, когда они были в недоразвитом или в зачаточном состоянии, было другое и очень полезное для их обладателей назначение: у летающих рыбок это были просто брюшные плавники, то есть рули глубины, которые есть почти у всех других рыб; у насекомых зачаточные крылья были в виде хитиновых защитных щитков, прикрывающих спинку; у летучих мышек – это небольшие накидки и демисезонные плащ-пальто от дождя и холода.

Птицы произошли от ящериц, то есть от пресмыкающихся, поэтому тут надо задаться вопросом: чем могли быть полезны недоразвитые крылья древним ящерам? Думается, они были им полезны тем же самым, чем были изначально полезны летучим мышам их маленькие накидки. Это раз.

Во-вторых, зачаточные крылья уже могли быть полезны птеродактилю, например, как рули поперечной устойчивости при быстром беге на задних конечностях. И тут уместно сравнение ящериц, бегающих на двух лапках, с рыбками, способными при опасности подниматься на поверхность воды и "вставать на хвост". При таком очень быстром способе передвижения всё тело рыбы находится над водой, а погружённым в воду бывает только хвостовой плавник. Сопротивление воздуха движению тела в сотни раз меньше, чем воды (плотность воздуха в 830 раз меньше воды), что и является причиной резкого увеличения скорости рыбы при той же максимальной интенсивности работы хвостового плавник. Это может спасти жизнь особи. Но при этом становится актуальным сохранение телом рыбы осевой и поперечной устойчивости. У предков летающих рыбок это были значительно увеличенные в размерах брюшные плавники, а у предков птеродактилей - перепонки между сильно вытянутыми фалангами пальцев на передних конечностях. Так что в естественной природе элероны и закрылки могли появиться раньше самих крыльев. Мысль!

В-третьих, Природа не знает, что вес тела равен произведению массы тела на ускорение свободного падения или mg; для неё вес тела - это то, что мешает быстро бегать, высоко прыгать и даже летать. Так вот, недоразвитые крылышки уже способствовали уменьшению веса и быстро бегущей ящерицы, и быстро бегущей по поверхности воды рыбки. Дальше - больше. Увеличивающиеся в размерах плавники, накидки и крылышки позволили наконец божьей твари оторваться от земли и воды и совершить, как говорят лётчики-испытатели, первый подскок и планирование. Первым планирующим полётам сухопутных животных могли способствовать возвышенности на поверхности земли и обрывы, а рыбки могли учиться полётам, прыгая с гребня высокой волны. Кто дальше всех пролетел по воздуху, спасаясь от хищника, тот и уцелел, и передал свои выдающиеся качества потомству. Всё просто.

Но вот вопрос посложнее: «Почему Природа всегда стремилась дать своим тварям максимально плоские крылья, если, по мнению Эйнштейна и Жуковского, такие «беспрофили» вообще не могут создавать подъёмную силу?».

Как известно, Эйнштейн и Жуковский – это теоретики горбатого профиля и отцы-основоположники современной научной аэродинамики, которую, если честно, уже никто не понимает, по причине чего и существует пресловутый "парадокс шмеля". Нам парадоксы ни к чему... и парадоксальные теории - тоже.

      Об аэродинамике, которую знает Природа


Задача 1. Атмосферное давление  в центре торнадо, к примеру, равно 500 мм р.с. Вопрос: какого веса должна быть горизонтальная  крышка размерами метр на метр, обеспечивающая своим весом надёжное герметичное закрытие вертикального входа в убежище, если атмосферное давление внутри помещений убежища равно 750 мм р. с.?

Ответ "навскидку": вес крышки должен быть больше трёх тонн. Эта задачка решается в уме, если знать, что нормальное атмосферное давление - 10330 кг/м2 или примерно 1 кг/см2. К примеру, если такой люк сделать из стали, то его толщина будет больше 40 см (плотность стали 7800 кг/м3).

Но если даже стальная дверь от бункера в принципе может летать, то всё остальное, что летает, может делать это по причине совсем небольшой асимметрии атмосферного давления на крыло. Действительно, если атмосферное давление со стороны одной из поверхностей крыла убрать, то со стороны противоположной поверхности сразу возникнет давление 10330 кг/м2. Да, 10 тонн на каждый квадратный метр поверхности крыла! Мы будем считать эту величину максимально возможной подъёмной силой и сильно не ошибёмся.

Задача 2. На какой разнице атмосферного давления летают птицы и самолёты, если при горизонтальном полете она равна весу летающего объекта?

К примеру, орёл весом 4 кг, имея «площадь несущих поверхностей» как раз 1 м2, почти неподвижно парит в вышине при положительной разнице атмосферных давлений на его крылья всего 0,04% от 1 кг/см2; АН-2 («кукурузник») летает горизонтально на разности 0,4%;  а современному скоростному пассажирскому авиалайнеру для горизонтального полёта нужно уже 4% от 10000 кг/м2. Понятно, что разница давлений на крыло 40 г/см2 возможна только на большой скорости полёта.

Как мы это узнали? Просто применили принцип пропорциональности Леонардо да Винчи и разделили вес самолёта или божьей твари на площадь крыльев, и всё. А математики считают, что подъёмная сила - это результат механического сопротивления воздушной среды атакующему крылу, и у математиков всё, что летает, летать не может по причине крайне не достаточной (в 6 раз меньше веса самолёта или божьей твари) подъёмной силы, вычисленной ими по якобы самым надёжным математическим законам ньютоновской механики. Можете посмотреть по запросу «Парадокс шмеля», как математики из NASA и британские учёные вычисляют подъёмную силу через "массовую плотность воздуха", "объемную дыру" и законы Ньютона. Ужос!

Идеальный или самый эффективный аэродинамический профиль – это «беспрофиль», то есть плоское, как лезвие безопасной бритвы, крыло. Это для передовых инженеров уже аксиома и "новая аэродинамика", а Природа это знала ещё со времён первых насекомых и птеродактилей. Так вот, как уже говорилось, асимметричное атмосферное давление на совершенно плоское крыло возникает и при его нулевом угле наклона к вектору движения набегающего потока и почти нулевом лобовом сопротивлении, если верхняя поверхность крыла испещрена микроскопическими неровностями, а нижняя – максимально гладкая.

Это утверждение тоже доказано самой эволюцией живой природы и передовой практикой авиастроения, то есть является аксиомой или просто знанием. Смотрим на расправленное крыло любой птицы: сверху оно бархатистое и может играть всеми цветами радуги, что физику говорит о дисперсии света на мельчайших неровностях на отражающей поверхности, а снизу – всегда очень плотное, гладкое и со стальным отливом. Смотрим на современный пассажирский «Боинг»: сверху он словно матовый, а снизу – зеркально гладкий. И пусть та положительная разница в атмосферных давлениях на крыло, которая возникает только по причине различного качества покрытий его противоположных аэродинамических поверхностей, будет и недостаточной для полёта, но именно она и позволит самолёту или божьей твари лететь горизонтально с наименьшим углом атаки, то есть с меньшим лобовым сопротивлением, экономя силы и топливо.

Инженеры «Боинга» уже экономят на "эффекте хаоса над крылом" и "эффекте максимально плотного взаимодействия под крылом" до 7-ми процентов топлива, а это огромные деньги. Смотрите фотографии «Боингов» и читайте по запросу «Аэродинамика Боинг». Кожа акулы тоже только кажется гладкой, а на ощупь она сравнима с наждачной бумагой. Мельчайшие бугорки на коже акулы тоже способствуют образованию хаоса в пограничном слое воды и уменьшению давления воды на быструю акулу. И подобных примеров "мильён".

Давление атмосферного потока на атакующий беспрофиль всегда меньше сверху и больше снизу по двум причинам: разрежения воздуха и хаоса в движении частиц потока над крылом и деформации и уплотнения упругого потока под крылом. И величина этой разницы пропорциональна скорости крыла или потока. При вертикальном полёте спортивного самолёта та же самая разница атмосферных давлений стремится опрокинуть самолёт и увести его на "мёртвую петлю" (петлю Нестерова).

Как диагональ делит прямоугольник на два равных прямоугольных треугольника, так и атакующий беспрофиль делит воздушный поток на две равнозначные и самостоятельные причины возникновения подъёмной силы. То есть, любую из поверхностей крыла можно сделать параллельной продольной оси фюзеляжа и вектору тяги, противоположная ей причина возникновения подъёмной силы при этом сохранится. К примеру, на сверхзвуковых самолётах верхняя поверхность крыла делается параллельной продольной оси самолёта, а нижняя лишь слегка наклонена, образуя угол атаки примерно в 1 градус. Избыточная подъёмная сила, возникающая на больших скоростях, может быть очень опасной, поэтому на современных самолётах бортовой компьютер не позволяет пилотам выходить на критические углы атаки. На этих углах возникает большое резрежение воздуха над крылом, которое можно наблюдать даже визуально, так как это разрежение сопровождается мгновенными охлаждением воздуха и конденсацией атмосферой влаги, то есть образованием тумана.

У крыльев самых первых самолётов, казалось бы, была только одна аэродинамическая поверхность – нижняя, а верхом крыла была ничем не прикрытая «арматура»… Но и у этих крыльев уже была избыточная подъёмная сила, поэтому самолёты тогда часто кувыркались в воздухе, как турманы (это порода спортивных голубей).

А в рассуждениях Эйнштейна о подъёмной силе («Элементарная теория полёта и волн на воде». 1916. Берлин.), наоборот, есть только верхняя горбатая поверхность крыла и есть закон Бернулли: мол, крыло делит набегающий поток на два потока, из которых верхний, огибающий горб, всегда несколько быстрее нижнего, а раз быстрее, то и меньше давление в нём.  Но при этом ему ни разу не пришла в голову простая мысль вот о чём: при увеличении скорости крыла разница в скорости верхнего и нижнего потока остаётся той же самой, то есть 1/9-1/6, а закон Бернулли действует и сверху, и снизу крыла... и как итог: при увеличении скорости самолёта подъёмная сила по закону Бернулли увеличиваться не может, то есть самолёт на горизонтальных горбатых крыльях просто-напросто не взлетит. И как авторитетные авиаторы ни пытались ему хоть что-то объяснить про угол атаки крыла и наклон всего самолёта к вектору движения воздушного потока, он лишь снисходительно посмеивался над ними. Смотрите переписку Эйнштейна с испытателем самолётов Паулем Георгом Эрхардтом. Дундуковость учёного всегда начинается с непонимания сущей простоты... и с желания выглядеть умным. А ведь ещё И.И. Кульнев в 1913 году, совершив свой затяжной горизонтальный полёт на перевёрнутой аэродинамике, доказал, что с хорошим движком и дверь полетит - был бы положительный угол атаки (перевёрнутый самолёт Кульнева летел горизонтально с опущенным хвостом, и угол атаки при этом сохранялся).

Николай Жуковский  понадеялся на большой продольный горб посередине крыла, якобы порождающий сильные «присоединённые вихри» под крылом, которые, дескать, и толкают крыло снизу вверх. Такие вихри обнаружить не удалось. Самолёты Эйнштейна и Жуковского – «беременная утка» и «шестикрылый монстр доаэродинамического периода» - не полетели как раз по причине большого паразитного лобового сопротивления горбатых крыльев.

Совершенно плоские элементы в оперении новейших самолётов мы, уверен, ещё увидим, как увидим и различное качество аэродинамических покрытий на наших отечественных самолётах. А вот исчезнут ли из наших учебников Эйнштейн и Жуковский - большой вопрос, ведь "лепить горбатого" и аргументировать свои фантазии посредством услужливой математики - это якобы и есть наука.

"Наука" - это то, что делает нас умнее и практичнее. То есть наука - это такое передовое знание, которое мы можем осознанно применить в новейших технологиях. А  "научность" - это всё о том, чего нет в реальном мире, чего никто не понимает, что Галилей называл "великой глупостью людской", но что учёным видится умным. Отличать науку от научности не умеют ни философы, ни теоретики; отличать науку от научности умеют только хорошие инженеры и изобретатели, способные создать то, чего никогда не было...Теоретическую аэродинамику не понимает даже тот, кто её преподаёт. К такому выводу пришли математики из NASA, когда попытались по примеру британских учёных рассчитать подъёмную силу конкретного крыла, используя для этого хорошее знание законов математической физики. И оказалось: всё, что летает, делает это против всех законов ньютоновской физики, так как вычисленная ими подъёмная сила всегда была очень мала по отношению к весу летательного аппарата или божьей твари. Так появился известный «парадокс шмеля». Но если математик утверждает, что шмель не должен летать, то он просто не то считает; если физик утверждает то же самое, то он - математик. Не волнуйтесь, мы этот парадокс  решим, только сначала вспомним основоположников.

Леонардо да Винчи (1452-1519) открыл будущим авиаконструкторам принцип пропорциональности: подъёмная сила пропорциональна площади несущих поверхностей. При этом сам он думал так: дескать, если пропорции, скажем, комара увеличить до масштаба тела человека, то получится человек-комар, и он, скорее всего, полетит. Сам принцип пропорциональности до сих пор используется при создании совершенно новых самолётов. И работает он так: сначала конструкторы делают небольшую модель и испытывают её в аэродинамической трубе; потом – небольшой самолёт-аналог; и только потом – самолёт-прототип. Принцип пропорциональности Леонардо да Винчи следовало бы знать всем тем чудакам, что прыгали с Эйфелевой башни с крохотными крылышками за спиной.

Александр Можайский (1825-1890) установил, что подъёмная сила крыла пропорциональна его площади, его углу наклона к вектору движения, его скорости и плотности воздуха. Все эти четыре фактора он объединил и назвал одним термином – «лобовое сопротивление». Причём ни у его воздушного змея, на котором он «дважды поднимался в небо и летал с комфортом», ни у его модели самолёта, действовавшей от часовой пружины и перевозившей по воздуху офицерский кортик, ни у «самолёта Можайского» ещё не было настоящих крыльев.

У настоящего крыла, как известно, всегда две аэродинамические поверхности – нижняя и верхняя. Можайский был теоретиком только нижней и плоской поверхности атакующего крыла, а Альберт Эйнштейн - только верхней горбатой поверхности неатакующего крыла. Для объяснения возникновения подъёмной силы крыла Эйнштейн применил своё понимание закона Бернулли: мол, чем больше скорость обтекающего горб потока, тем меньше его атмосферное давление на поверхность крыла.

Николай Жуковский полагал, что большой продольный горб способствует образованию "присоединённых вихрей", которые толкают крыло снизу вверх. Самолёт Жуковского был кем-то назван «шестикрылым монстром доаэродинамического периода», а самолёт Эйнштейна его испытатель Пауль Георг Эрхард  (1889-1961) сравнил с беременной уткой. Самолёт Жуковского («КОМТА») и самолёт Эйнштейна не полетели по банальной причине - очень большого паразитного лобового сопротивления горбатых крыльев. Трудов Можайского эти математики, очевидно, не читали, а совершенно плоского воздушного змея с хвостом из мочала не видели и в глаза. Однако именно они и являются основоположниками теоретической или математической аэродинамики горбатых крыльев, которую уже никто не понимает.

Специалисты NASA сразу признали теорию «присоединённых вихрей» Жуковского «нефизической», так как никакие вихри не «присоединяются» под крылом самолёта и не создают подъёмную силу. Объяснение Эйнштейном подъёмной силы через различную скорость обтекания несимметричного профиля и известный закон Бернулли они вообще признали «нелогичным», так как сам Эйнштейн и под дулом пистолета не смог бы объяснить увеличение подъёмной силы при разгоне самолёта, ведь оба потока – верхний и нижний – ускоряются при этом совершенно одинаково, а закон Бернулли действует и сверху, и снизу крыла. Таким образом, ими было принято только объяснение Александра Фёдоровича Можайского – «подъёмная сила плоского крыла равна его лобовому сопротивлению при положительных углах атаки». Говорят, к этом же выводу пришёл когда-то ещё сам Ньютон...

«Плотность среды» в формуле Можайского спецы из NASA заменили на «массовая плотность среды», что и позволило им вычислять подъёмную силу через массу воздуха, отбрасываемого атакующим крылом, и законы Ньютона. Если один куб. метр воздуха весит 1225 г, действие всегда равно противодействию, а сила – это масса, умноженная на ускорение в квадрате, то масса воздуха, вытесненного атакующим крылом из объёмной дыры, пробиваемой им в массиве воздуха за одну секунду, помноженная на ускорение, - это и есть искомая подъёмная сила. Такой была логика их решения, а вычисленная ими подъёмная сила оказалась меньше веса самолёта примерно в 6 раз. И это, знаете ли, просто детский сад, ведь вектор действия силы лобового сопротивления всегда направлен чуть ли не строго против вектора движения самолета и вектора тяги. Однако любой математик всегда начинает считать, не успев подумать, а знание математики делает его ещё глупее, чем он есть на самом деле. («Занимаясь расчётами, ты попадаешь впросак прежде, чем успеваешь это осознать» (Эйнштейн)... но чаще этого не замечаешь.

Мы «плотность среды» и «массовая плотность среды» в формуле Можайского заменим на «упругая плотность среды» и решим «парадокс шмеля» проще простого. «Упругость газов равна давлению в них» (М.В. Ломоносов). Вот через разницу атмосферного давления на нижнюю и верхнюю поверхности крыла мы и найдём искомую подъёмную силу.

Атмосферное давление на уровне моря даже несколько больше 1 кг/см2. К примеру, для орла весом в 4 кг, имеющего «площадь несущих поверхностей» 1 м2 и почти неподвижно парящего в воздухе, минимальная положительная разница атмосферного давления на обе поверхности крыла равна всего 0,4 г/см2, то есть всего 0,04 процента от теоретически возможной разницы атмосферного давления на верхнюю и нижнюю поверхность крыла в 1000 г/см2. Что тут сложного и что тут невозможного?.. Шмель может летать при положительной разнице атмосферного давления, скажем, 0,5 г на каждый квадратный сантиметр его крыльев. А современные лайнеры летают горизонтально при подъёмной силе в 50 г/см2, то есть используя только 5% от возможной подъёмной силы упругой среды в 1000 г/см2… Так что, подъёмная сила - это очень небольшая асимметрия большой силы, называемой атмосферным давлением. Причём вектор положительной разницы этой силы всегда перпендикулярен плоскости крыла.

Физики из NASA хотели вычислить подъёмную силу, но сели в лужу. Почему так получилось?.. А потому, что математика к природе вещей и движения не имеет никакого отношения, но они об этом словно не знали. Иначе говоря, в природе реально существует только то, что математик сосчитать не может. А то, что он может сосчитать, он придумал. И вообще, тот, кто пустил в физику математиков, сделал фатальную для неё, физики, ошибку. Сейчас мы вам кое-что объясним, не написав при этом ни одной формулы.

                Трактат «О подъёмной силе»

Аксиома полётов: «Всё, что летает, делает это по причине асимметричного атмосферного давления на него».

Аксиома крыла: «Подъёмная сила любого крыла равна положительной разнице двух встречных атмосферных давлений на него – нижнего и верхнего».

Аксиома самолёта: «С хорошим движком даже дверь полетит – был бы положительный угол атаки».

Теорема 1. Идеальный аэродинамический профиль – это «беспрофиль», то есть плоское, как лезвие безопасной бритвы, крыло.

Теорема 2. Асимметричное атмосферное давление на плоское крыло возникает и при его нулевом угле наклона к вектору движения воздушного потока, если верхняя поверхность крыла испещрена микроскопическими неровностями, а нижняя – максимально гладкая.

Теорема 3. Подъёмная сила атакующего плоского крыла пропорциональна его площади, его углу атаки, его  скорости и упругой плотности среды. А возникает она за счёт уплотнения упругого и инертного воздуха под быстрым крылом и пропорционального разрежения инертного воздуха в прилегающем слое над ним. Как диагональ делит прямоугольник на два равных треугольника, так и атакующий «беспрофиль» делит встречный атмосферный поток на две равнозначные и самостоятельные причины возникновения подъёмной силы.

Терема 4. Подъёмная сила беспрофильного крыла при машущем и вибрирующем движениях крыла насекомых и птиц возникает как на опускании, так и на подъёме крыла, так как при этом тоже образуются обтекающие крыло параллельные атмосферные потоки – верхний и нижний.

Терема 5. Пропеллирующее движение плоского крыла делает возможным возникновение подъёмной силы без поступательного движения насекомого, птицы или вертолёта, то есть при их зависании на месте. («Пропеллирующее» - значит, передней режущей кромкой крыла всегда вперёд, всегда опережая – что на взмахе, что на опускании крыла.)

Теорема 6. Идеальный аэродинамический профиль крыла сверхзвукового самолёта – это «перевёрнутый острый прямоугольный треугольник», когда верхняя поверхность тонкого крыла параллельна продольной оси фюзеляжа, а нижняя наклонена на крейсерский угол атаки примерно в 1 градус.

Теорема 7. Максимально лёгкое и максимально плоское крыло с изменяемой стреловидностью крыла и с изменяемым профилем крыла, имеющее "законцовки" крыла, а также различное качество аэродинамических покрытий верхней и нижней поверхностей - это идеальное крыло самолёта на все обозримые времена.

Примечания. Справедливости ради нужно отметить, что Природа всё вышесказанное знала задолго до нас. Плоские крылья птеродактилей и красивейшая дисперсия света на микроскопических неровностях верхних поверхностей плоских крыльев стрекоз, бабочек и птиц (особенно чёрных) и есть тому доказательство. Кстати, расправленное крыло любой птицы примерно наполовину его длины и примерно на 90%  его площади – там, где нет костно-мышечной «арматуры», - это тоже максимально возможный беспрофиль. Причём нижняя поверхность крыла любой птицы всегда плотная и блестящая, а верхняя - всегда бархатистая; верхние поверхности самых современных Боингов словно матовые, а нижние гладкие с зеркальным блеском. Только различие в качестве аэродинамических покрытий противоположных несущих поверхностей якобы даёт Боингу до 7-ми процентов экономии топлива, так как позволяет летать самолёту горизонтально на меньших углах атаки, то есть с меньшим лобовым сопротивлением.   

Шестой вывод уже довольно давно реализован в конструкции очень тонкого крыла «новой аэродинамики» сверхзвукового «МиГ-21» и лопасти несущего винта «перевёрнутой аэродинамики» самого тяжёлого вертолёта в мире - «Ми-26».  Это техническое решение принесло нашей авиации несколько мировых рекордов.

Вывод: наша авиация развивалась не благодаря,  а вопреки научной аэродинамике горбатых крыльев, то есть способом проб и ошибок или «методом тыка». Так что, слава интуиции наших конструкторов и их изобретательской жилке!

И ещё. Каждый, кто попытается вникнуть в научную аэродинамику, поглупеет буквально на глазах. И "Не осознать бедняге в заблужденье,/Как много лжи за ширмой исчисленья (Поздняков).