Юный техник, 2007 № 11 | страница 28
Почему же ветряк не эффективен при малых скоростях ветра? Сила, действующая на лопасть винта ветродвигателя, по природе своей ничем не отличается от подъемной силы крыла самолета. В обоих случаях она пропорциональна квадрату скорости набегающего потока.
Уже отсюда видно, что при уменьшении скорости ветра, например вдвое, сила, действующая на лопасть, должна уменьшится в четыре раза. Мощность же ветродвигателя при этом снижается в восемь раз. Так и происходит у маленьких ветродвигателей мощностью до 1 киловатта, оснащенных жесткими винтами, не меняющими угол наклона лопастей.
Более мощные ветряки обычно оснащены винтами переменного шага. Они автоматически увеличивают «угол атаки» — наклон лопасти по отношению к ветру, и действующая на нее сила вновь возрастает. Но этот способ имеет предел.
Как только угол атаки станет чрезмерно велик, поток воздуха срывается с лопасти, распадается на множество вихрей и вообще перестает ее толкать. Если же этот предел каким-то образом отодвинуть, то ветродвигатели будут работать при самом малом ветерке.
Для этого Вячеслав Николаев, Сергей Поливанов, а также их руководитель Владислав Александрович Куловский предлагают использовать в ветродвигателях принципы, положенные в основу крыла одного очень любопытного самолета.
В 1935 г. владелец крупной немецкой авиафирмы Герхардт Физлер и авиаконструктор Рейнхольд Мевес создали самолет Физлер Fi-156 «Шторх» («Аист»). Это был самолет связи, спасения и разведки с размахом крыльев 14,5 м и весом 1325 кг. При скорости встречного ветра 3,6 м/с он садился на полосе длиною всего 15 м — меньше, чем две длины его фюзеляжа.
При большом увеличении угла атаки происходит отрыв потока на верхней поверхности крыла. Подъемная сила резко падает, но стоит открыть предкрылок, струя воздуха прижмет поток к крылу и подъемная сила возрастет.
Крыло с предкрылком и закрылком.
Конструкция крыла допускала значительное увеличение угла атаки. У Fi-156 «Шторх» по всей передней кромке крыла располагался предкрылок. Между ним и крылом всегда оставалась небольшая щель. При больших углах атаки из этой щели вырывалась струя воздуха, которая препятствовала отрыву потока от верхней поверхности крыла. Благодаря этому нормальное обтекание крыла сохранялось, а подъемная сила заметно возрастала даже при очень больших углах атаки.
На задней кромке крыла, примерно на половине его размаха, располагался поворотный закрылок, направлявший стекавший с крыла воздух вертикально вниз. Подъемная сила от этого возрастала еще больше.
