Величайшие рукотворные чудеса
«Триест-2» оснащен многочисленными научно-исследовательскими приборами. На его борту находятся: глубомер, термометр-самописец, прибор для измерения скорости и направления течений, фотоаппараты с электронной фотовспышкой, подводный акустический телефон, планктонособиратель и многое другое.
Следует отметить, что исследования глубин, проводимые с участием американцев, выполнялись в рамках военной программы «Нектон». Лейтенант Уолш рассеял всякие сомнения в том, заявив в одном интервью буквально следующее: «…С военной точки зрения исследование глубин – более актуальная задача, чем освоение космоса».
То же самое можно сказать и о нынешних американских глубоководных аппаратах, среди которых следует в первую очередь назвать «Алюминаут», достигший глубины 4500 м, «Алвин», субмарину «РС-ЗВ» и «Дип Джип». Эти ныряющие суда использовались, например, военным флотом США, когда потребовалось отыскать и поднять потерянную у испанского побережья водородную бомбу.
Интенсивно работали над созданием глубоководных судов и в Советском Союзе. Нашими специалистами были построены «Бентос-300», рассчитанный для погружения на небольшие (до 300 м) глубины, а также «Тинро-1» и «Тинро-2» – для использования в шельфовой зоне. Кроме того, для глубин до 2000 м были сконструированы «ГА-2000» и «Север-2».
Для исследования глубин до 12 000 м в нашей стране применяют управляемый на расстоянии батискаф-автомат. Советские глубоководные аппараты предназначены для наблюдения за косяками рыбы и разведки новых рыболовных районов, а также для исследования морских течений.
Глубоководные аппараты пока еще, к сожалению, весьма тихоходны. Поэтому целью конструкторов является разработка и внедрение больших по размерам и более скоростных глубинных судов. Неплохо зарекомендовали себя, например, наши «Миры», в частности, использовавшиеся при обследовании места гибели «Титаника» и нашей подлодки «Курск», но и они пока не отвечают полностью тем требованиям, что предъявляют к ним исследователи океанских глубин.
Бесшумный самолет
Эффект разорвавшейся бомбы (хотя и беззвучной) произвела среди специалистов весть о новом изобретении. В 1999 г. американский аэродинамик Леонард Грин запатентовал конструкцию бесшумного сверхзвукового самолета. Когда можно ожидать подобных самолетов-призраков в небе?
„Инженеры издавна борются с шумом. Это только в XV–XVII вв. большой шум и даже грохот, производимый машиной, ассоциировался с ее мощностью. Ныне любой двигатель, машину, летательный аппарат специалисты стараются сделать как можно более малошумным, изводя на конструирование и производство всевозможных глушителей немало труда, хитроумия энергии.
Скажем, одна из причин, почему до сих пор не получили широкого распространения сверхзвуковые пассажирские авиалайнеры, – производимый ими гром среди ясного неба. Единственному ныне летающему сверхзвуковому «Конкорду» разрешено проявлять свою прыть лишь над пустынными районами Атлантики. Над материками же он должен двигаться со скоростью (и шумом) обычного авиалайнера. Иначе создаваемая им даже на 20-километровой высоте ударная волна может оказаться настолько интенсивной, что у людей на земле полопаются барабанные перепонки, а из домов повылетают стекла.
Новый же лайнер, предлагаемый Леонардом Грином, судя по описанию, не создавая подобного грохота, будет способен за 90 мин перекрыть всю территорию США со скоростью 3М, т. е. втрое превышающей быстроту распространения звука в воздухе. Такие самолеты, полагает Грин, быстро вытеснят обычные авиалайнеры с дальних трасс, поскольку намного сократят продолжительность полетов. Однако хитрый изобретатель и словом не обмолвился в своем сообщении, каким же образом ему удалось справиться со своей задачей.
Консультация со специалистами ЦИАМа – Центрального института авиационного моторостроения – позволила точно установить: ничего принципиально нового за прошедшие годы так и не придумали. Если не считать, конечно, системы активного шумоподавления. Но и она еще не вышла за пределы лаборатории. Ни у них, ни у нас…
Если все осталось по-прежнему, значит, шум авиационных реактивных двигателей уменьшают прежде всего за счет их многоконтурности. Вместо одного компрессора – самого шумного агрегата – в турбореактивном двигателе теперь ставят несколько. Причем режимы их работы подбирают так, чтобы шумы от механизмов в какой-то мере компенсировали, а не усиливали друг друга. Оказывается, может быть в технике и такое – шум давит шум.
Суть работы активной системы шумоподавления, так сказать, в чистом виде, можно объяснить следующим образом. На выходе работающего и соответственно шумящего агрегата ставят микрофон. Записанные им шумы подвергают специальной обработке. Весь спектр разлагается на синусоидальные составляющие, каждая из которых затем сдвигается с таким расчетом, чтобы при наложении на составляющие исходного шума «горб» каждой налагаемой кривой оказывался на месте «провала» исходной. Согласно законам физики, при этом должна происходить интерференция акустических волн и их взаимное погашение.
Так гласит теория. Однако на практике достаточно чуть не угадать с наложением – и шумы, вместо того, чтобы погасить друг друга, лишь усилят общую какофонию. До сих пор никому не удалось разработать столь точно и быстро действующие анализаторы, которые были бы способны производить точное наложение синусоидальных составляющих друг на друга. Так что даже частичное подавление шумов взаимным влиянием уже можно считать достижением.
В основном же авиационным конструкторам приходится пока обходиться традиционными средствами шумоглушения. Они ставят на диффузоре и сопле двигателя глушители, используют шумо– и вибропоглощающие прокладки и покрытия моторных гондол… Однако за это приходится расплачиваться суммарным уменьшением тяги. Так что, если даже предположить будто Леонарду Грину действительно удалось сконструировать глушитель, на 100 процентов снимающий шум, это всего лишь означало бы, что и тяга такого двигателя равна практически нулю! А кому он такой нужен?..
Нет, разгадку «фокуса» надо, наверное, искать в другом месте. Грин ведь аэродинамик. В МАИ, на кафедре аэродинамики летательных аппаратов, к сообщению отнеслись с интересом, но без особого удивления. Оказывается, для специалистов-аэродинамиков бесшумный авиалайнер – не новость. Теоретики давно уж показали принципиальную возможность его существования. Для этого надо всего лишь «сгладить скачок уплотнения», не дать ему оторваться от корпуса самолета. Физическая картина, в описании которой, кроме одного из основоположников российской и мировой аэродинамики, приняли участие видные наши ученые – Чаплыгин, Христианович, Дойцянский, Стру-минский и другие, – в конце концов вырисовалась такая.
Всякое быстро летящее тело испускает звук. Свистят пули и снаряды, свистит камень, выпущенный из пращи, да и лоза при резком взмахе ею. Причина тому – акустические волны или микроскопические уплотнения воздуха, которые производит быстро движущееся тело. В своем устремлении вперед оно как бы расталкивает молекулы воздуха и те неохотно поддаются, расходясь в стороны, подобно «усам» от быстро идущей по воде лодки.
Всякое акустическое уплотнение распространяется в атмосфере со скоростью звука. И пока тело летит с дозвуковой скоростью, вызываемые им возмущения воздушной среды обгоняют его, постепенно рассеиваясь в атмосфере. Но вот скорость объекта повысилась, он догнал звук. В этот момент все мелкие уплотнения сливаются воедино, в монолитный фронт – они уж не успевают убежать от источника возмущения и рассеяться. Такой фронт (стена сдавленного воздуха) и получил название «скачка уплотнения».
Всякая попытка пробить эту стену, перескочить звуковой барьер, как правило, сопровождается жутким грохотом. Ударная волна обрушивается на землю с такой силой, что при преодолении самолетом звукового барьера на низкой высоте с домов сносит крыши, а людей сшибает с ног. При дальнейшем увеличении скорости самолет обгоняет звук и может промчаться над головой подобно беззвучному привидению. Но это всего лишь значит, что гром обрушится на вас несколькими мгновениями позднее.