Юный техник, 2009 № 07

Из-за этого средний аэропорт недополучает прибыли 10–20 млн. евро ежегодно. В крупном же аэропорту, таком, как лондонский Хитроу, например, сокращение дистанции между самолетами хотя бы на 1 км даст прибавку от 59 до 84 взлетов-посадок в сутки, что составит почти 26 000 рейсов в год. А это может принести дополнительно сотни миллионов фунтов стерлингов…

Однако деньги деньгами, но безопасность пассажиров превыше всего. Как же уменьшить дистанцию между самолетами, не увеличивая риск для пассажиров?

Именно эту задачу вот уже который год решают лучшие умы авиационной индустрии. Согласно координируемой Евроконтролем программе CREDOS — Crosswindreduced separations for departure operations — работы идут сразу в нескольких направлениях.

Во-первых, специалисты стараются сделать так, чтобы сами самолеты меньше беспокоили атмосферу. Именно с этой целью на концах плоскостей многих самолетов появились отогнутые вверх крылышки, которые заметно снижают вихреобразование. Кроме того, если при взлете и посадке открывать закрылки, расположенные по всей длине крыла, на разные углы, это тоже способствует оптимизации распределения вихрей по крылу.

Можно также учесть, что, чем меньше самолет, тем меньшие вихри он генерирует. Значит, при наличии бокового ветра можно пускать самолеты на посадку попарно, так чтобы на наветренную полосу садилась более легкая машина, а на подветренную — тяжелая, которая меньше чувствует турбулентность.

Другая идея заключается в учете самого бокового ветра. Чем он сильнее, тем быстрее исчезает спутный след, и логично предположить, что, если удастся определить, какое конкретно время при данной силе и направлении ветра потребуется на снос вихрей с полосы, то можно уменьшить интервалы между рейсами.

Далее нужно провести работы по исследованию самих вихрей, их поведения и структуры. Но вихревое движение, к сожалению, пока остается в науке своеобразным белым пятном из-за трудностей его моделирования. А ведь требуется еще и рассчитать влияние на эти вихри ветра, атмосферной турбулентности и нагрева взлетной полосы, научиться предсказывать их поведение при тех или иных метеорологических условиях…

Предварительные работы, рассчитанные на 3 года, направлены на наблюдение и моделирование перемещения спутного следа. На следующем этапе наблюдения будут перенесены непосредственно в аэропорты. В качестве первоочередных выбраны английский Хитроу, немецкий Франкфурт и французский имени Шарля де Голля. Там будут анализировать зависимость перемещения вихрей от особенностей топографии и погодных условий.

В лаборатории, чтобы наглядно видеть воздушные струи, добавляют в них цветной дым. В аэропорту единственным эффективным средством для наблюдения за спутным следом взлетающих самолетов является импульсный лидар — специализированный лазер-дальномер. Это устройство позволяет следить за движением пыли, которая всегда есть в воздухе. А на мониторе суперкомпьютера можно будет увидеть картину распределения вихрей.

По зарубежным источникам публикацию подготовил Г. МАЛЬЦЕВ

ПОЛЕТЫ В… ВОДЕ

В гидробассейне технического университета, что расположен в немецком городе Ахене, можно увидеть странную картину — на буксире под водой раз за разом тянут модель… самолета!

Суть этого занятия, как пояснил один из экспериментаторов, инженер Роберт Шёль, состоит в том, чтобы получше проанализировать поведение самолета в воздушной среде. А поскольку законы аэро- и гидродинамики во многом схожи, удобнее проводить эксперименты не в огромной аэродинамической трубе, а в 60-метровом бассейне.

Для лучшей визуализации потоков исследователи добавили в воду крохотные нейлоновые шарики. Нейлон по плотности близок к воде, и крохотные шарики диаметром всего в 50 мкм не искажают общей картины, зато позволяют хорошо видеть все завихрения в свете лазерных вспышек. После эксперимента полученные данные обрабатываются компьютером, который и выдает необходимые рекомендации для последующих испытаний.

НАД ЧЕМ РАБОТАЮТ УЧЕНЫЕ

Укрощение лунной пыли

Еще в 60-е годы XX века, во время полетов к Луне американских космических аппаратов «Сервейор», которые исследовали поверхность Луны, выбирая место для посадок пилотируемых кораблей «Аполлон», ученые обратили внимание на один странный феномен. На фотографиях, переданных из космоса, иногда были заметны пылевые облака, застывшие примерно в метре от лунного грунта.

Позднее свидетелями того же феномена стали астронавты, побывавшие на Луне. Что же заставило подняться клубы пыли? Ведь на Луне нет атмосферы и потому не может быть ветра.

Вскоре возникла догадка, что причина кроется в электростатике. Частицы пыли электризуются на поверхности Луны, а поскольку одинаковые заряды отталкиваются, то пылинки взлетают. Недавно группа физиков из Колорадского университета во главе с Амандой Сикафус подтвердила эту гипотезу в лабораторных условиях. Ученые поместили смесь мельчайших пылинок в небольшую вакуумную камеру. Все было спокойно, пока камеру не облучили жесткими ультрафиолетовыми лучами, и пылинки поднялись вверх. На Земле эти лучи задерживает атмосфера. На Луне же они легко проникают к самой поверхности. Под их действием меняется заряд пылинок. Крупицы цинка, меди или графита — все их можно найти на Луне — теряют в среднем около 50 000 электронов.

Этот результат вполне отвечает теоретическому выводу. Согласно ему, пылинки и твердый грунт под действием ультрафиолетовых лучей приобретают положительный заряд. Между ними возникает отталкивающая сила. Если она превышает силу тяжести, пылинка взлетает. Со временем частички пыли теряют заряд и, став нейтральными, опускаются на поверхность Луны. Подобный пылевой дождь постоянно идет на Луне.

Это открытие имеет практическое значение. Например, в будущем, во время экспедиций на Селену, а также на Марс, астероиды или спутники планет, придется подумать о защите от пыли объективов видеокамер, фотоаппаратов и других приборов.

И все-таки, как уже говорилось, главная проблема не в этом. Лунная пыль ухитряется забиваться повсюду. И специалистам, участвовавшим в обеспечении экспедиции «Аполлон», пришлось даже изобретать специальный малогабаритный пылесос для чистки лунных скафандров.

Более того, ныне НАСА вынуждено организовать специальный отдел, который уже сегодня, до нового полета людей на Луну (а он, напомним, по плану может состояться в 2020 году), должен найти способ провести «генеральную уборку» на Луне.

Занимаются этой проблемой прежде всего Эрик Кардифф и его ассистент Брендон Холл. «Стартовые платформы и места посадки спускаемых аппаратов должны быть чистыми, — рассуждает Кардифф. — В противном случае взлетающие и приземляющиеся капсулы будут поднимать клубы пыли. А из-за того, что на Луне нет атмосферы, эта пыль будет оседать неделями и даже месяцами. Кроме того, мелкие частицы могут повредить ядерный реактор, который мы хотим доставить на Луну для получения там электроэнергии».