Методы моделирования объектов автоматического управления
.pdfТаблица 1.1 Таблиця 1.1
|
|
Источники идей и данных |
|
|||
|
|
|
Джерела ідей і даних |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
№ |
Проектно-исследовательская задача |
Прото- |
Модельные |
Эврис- |
|
|
типы |
экспе- |
тика |
|
Наука |
||
п/п |
Проектно-дослідне завдання |
рименты |
|
|||
Прото- |
Еврис- |
|
|
|||
|
|
Модельні |
|
|
||
|
|
типи |
тика |
|
Наука |
|
|
|
експе- |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рименти |
|
|
|
|
Выбор рабочего тела, исследование его |
|
|
|
|
|
|
свойств и выбор рабочих параметров |
|
|
|
|
|
1 |
Вибір робочого тіла, дослідження його |
+ |
+ |
+ |
|
- |
|
властивостей і вибір робочих парамет- |
|
|
|
|
|
|
рів |
|
|
|
|
|
|
Снижение тепловых потерь (благодаря |
|
|
|
|
|
2 |
конденсаторам и «паровой рубашке») |
- |
+ |
+ |
|
+ |
Зниження теплових витрат (завдяки |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
конденсаторам і «паровій сорочці») |
|
|
|
|
|
|
Компоновка силовой установки и соб- |
|
|
|
|
|
3 |
ственно двигателя |
+ |
+ |
+ |
|
- |
Компонування силової установки і вла- |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
сне двигуна |
|
|
|
|
|
|
Разработка кинематической схемы пре- |
|
|
|
|
|
|
образования возвратно- |
|
|
|
|
|
|
поступательного движения во враща- |
|
|
|
|
|
4 |
тельное |
- |
+ |
+ |
|
+ |
|
Розроблення кінематичної схеми перет- |
|
|
|
|
|
|
ворення зворотно-поступального руху |
|
|
|
|
|
|
на обертальний |
|
|
|
|
|
|
Обеспечение паропроизводительности |
|
|
|
|
|
|
котла и теплопроизводительности топ- |
|
|
|
|
|
5 |
ки |
- |
+ |
+ |
|
- |
|
Забезпечення паропродуктивності котла |
|
|
|
|
|
|
й теплопродуктивності топки |
|
|
|
|
|
|
Использование «отсечки» и расширение |
|
|
|
|
|
6 |
пара в цилиндре |
- |
+ |
+ |
|
+ |
Застосування «відсічки» і розширення |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
пари в циліндрі |
|
|
|
|
|
7 |
Разработка системы парораспределения |
+ |
+ |
+ |
|
- |
Розроблення системи паророзподілу |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Выбор материалов для конструктивных |
|
|
|
|
|
|
компонентов силовой установки |
|
|
|
|
|
8 |
Вибір матеріалів для конструктивних |
+ |
+ |
+ |
|
- |
|
компонентів силової установки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
21
Окончание табл. 1.1 Закінчення табл. 1.1
|
|
|
|
|
|
Источники идей и данных |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Джерела ідей і даних |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
Проектно-исследовательская задача |
|
Прото- |
|
Модельные |
Эврис- |
|
|
|||
|
типы |
|
экспе- |
тика |
|
Наука |
|||||
п/п |
Проектно-дослідне завдання |
|
|
рименты |
|
||||||
|
Прото- |
|
Еврис- |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
Модельні |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
типи |
|
тика |
|
Наука |
|
|
|
|
|
|
|
|
експе- |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рименти |
|
|
|
|
Обеспечение прочности деталей и кон- |
|
|
|
|
|
|
|
|||
9 |
струкций |
|
|
|
|
+ |
|
+ |
+ |
|
- |
Забезпечення міцності деталей і конс- |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
трукцій |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обеспечение постоянства угловой ско- |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
рости вращения вала при изменении |
|
|
|
|
|
|
|
|||
10 |
нагрузки и давления пара |
|
|
- |
|
+ |
+ |
|
+ |
||
Забезпечення сталості кутової швидко- |
|
|
|
||||||||
|
сті обертання вала при зміненні наван- |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
таження і тиску пари |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Из табл. 1.1 следует, что каждая из |
|
Із табл. 1.1 випливає, що кожне з |
||||||||
приведенных |
принципиальных |
задач |
наведених принципових завдань проек- |
||||||||
проектирования универсальной |
паро- |
тування універсальної парової машини |
|||||||||
вой машины была решена с использо- |
було вирішено із застосуванням експе- |
||||||||||
ванием экспериментов на соответству- |
риментів на відповідних матеріальних |
||||||||||
ющих материальных моделях. |
|
моделях. |
|
|
|
|
|||||
|
В своей новаторской деятельности |
|
У своїй новаторській діяльності |
||||||||
выдающийся |
русский |
изобретатель и |
видатний російський винахідник і ме- |
||||||||
механик-самоучка Иван Петрович Ку- |
ханік-самоучка Іван Петрович Кулібін |
||||||||||
либин (1735−1818) широко использовал |
(1735–1818) |
широко |
використовував |
||||||||
различные физические |
модели. |
Так, |
різні фізичні моделі. Так, у 1764 р. він |
||||||||
в 1764 г. им были изготовлены удиви- |
виготовив дивовижний годинник. «Ви- |
||||||||||
тельные часы. «Видом и величиной |
глядом і величиною між гусячим і ка- |
||||||||||
между гусиным и утиным яйцом», они |
чиним яйцем», він був поміщений у |
||||||||||
были помещены в затейливую золотую |
химерну золоту оправу. Годинник був |
||||||||||
оправу. Часы были настолько уникаль- |
настільки унікальним, що імператриця |
||||||||||
ными, что императрица Екатерина II |
Катерина II прийняла його в дар і приз- |
||||||||||
приняла их в дар и назначила в 1769 г. |
начила в 1769 р. І. П. Кулібіна завідува- |
||||||||||
И. П. Кулибина заведовать мастерски- |
ти майстернями Академії наук. Годин- |
||||||||||
ми Академии наук. Часы не только по- |
ник не тільки показував час, а й відби- |
||||||||||
казывали время, но и отбивали четверть |
вав чверть години, половину й кожну |
||||||||||
часа, половину и каждый час. Более то- |
годину. Більш того, у нього було вмон- |
||||||||||
го, в них был вмонтирован крохотный |
товано крихітний театр, у якому напри- |
22
театр, в котором на исходе каждого ча- |
кінці кожної години розігрувалася ви- |
||||||||||
са разыгрывалось представление. Часы |
става. Годинник з сучасної модельної |
||||||||||
с современной модельной точки зрения |
точки зору був реальною |
механічною |
|||||||||
представляли собой вещественную ме- |
моделлю часу. |
|
|
||||||||
ханическую модель времени. |
|
|
|
|
|
|
|||||
И. П. Кулибин создал при Акаде- |
І. П. Кулібін створив при Академії |
||||||||||
мии наук образцовое по тем временам |
наук зразкове на той час виробництво |
||||||||||
производство физических и иных науч- |
фізичних та інших наукових інструмен- |
||||||||||
ных инструментов. Он лично руково- |
тів. Він особисто керував виготовлен- |
||||||||||
дил изготовлением очень большого ко- |
ням дуже великої кількості інструмен- |
||||||||||
личества |
инструментов |
для |
научных |
тів для наукових дослідів і досліджень. |
|||||||
опытов и исследований. Это «инстру- |
Це «інструменти гідродинамічні», «ін- |
||||||||||
менты гидродинамические», |
«инстру- |
струменти, що служать до здійснення |
|||||||||
менты, служащие к деланию механиче- |
механічних дослідів», інструменти оп- |
||||||||||
ских опытов», инструменты оптические |
тичні та акустичні та багато інших. «Ін- |
||||||||||
и акустические и многие другие. «Ин- |
струментальна, токарна, слюсарна, ба- |
||||||||||
струментальная, |
токарная, |
слесарная, |
рометрична палати», які працювали під |
||||||||
барометрическая |
палаты», работавшие |
керівництвом І. П. Кулібіна, постачали |
|||||||||
под руководством И. П. Кулибина, |
для вчених і всієї Росії найрізноманіт- |
||||||||||
снабжали учёных и всю Россию разно- |
ніші прилади. «Зроблено Кулібіним» – |
||||||||||
образнейшими |
приборами. |
«Сделано |
цю марку можна було побачити на чис- |
||||||||
Кулибиным» − эту марку можно было |
ленних наукових приладах. Ці прилади, |
||||||||||
встретить на многочисленных научных |
будучи по суті матеріальними моделя- |
||||||||||
приборах. Эти приборы, являясь по су- |
ми, сприяли просуванню вчених і дос- |
||||||||||
ти материальными моделями, способ- |
лідників Росії в просуванні шляхом пі- |
||||||||||
ствовали продвижению учёных и ис- |
знання законів природи [12]. |
|
|||||||||
следователей России по пути познания |
|
|
|
|
|
||||||
законов природы [12]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
В истории науки и техники целая |
В історії науки і техніки ціла плея- |
||||||||||
плеяда учёных работала над созданием |
да вчених працювала над створенням |
||||||||||
действующих моделей процесса алгеб- |
діючих моделей процесу алгебричних |
||||||||||
раических |
вычислений. |
Французский |
обчислень. |
Французький |
математик, |
||||||
математик, физик и философ Блез Пас- |
фізик |
і |
філософ Блез |
Паскаль |
|||||||
каль (1623−1662) занимался разработ- |
(1623−1662) займався розробленням і |
||||||||||
кой и подстройкой механических моде- |
налаштуванням механічних |
моделей |
|||||||||
лей вычислений. В 1641 г. была постро- |
обчислень. 1641 року було побудовано |
||||||||||
ена первая суммирующая машина. В |
першу підсумувальну машину. Наступ- |
||||||||||
последующие |
годы |
было |
построено |
ними роками було побудовано сім ана- |
|||||||
семь аналогичных машин. До наших |
логічних машин. До наших днів зберег- |
||||||||||
дней сохранилось несколько ориги- |
лося |
кілька |
оригінальних |
екземплярів |
|||||||
нальных |
экземпляров |
суммирующих |
підсумувальних машин. Одна з них |
||||||||
машин. Одна из них находится в музее |
знаходиться в музеї французького міста |
||||||||||
французского |
города |
Клермон-Ферран |
Клермон-Ферран – батьківщини вина- |
23
− родины изобретателя [13]. Выдающийся англичанин XIX века
Чарльз Бэббидж (1791−1871), интенсивно занимаясь функциональным анализом, пришёл к идее построения вычислительной машины. В 1822 г. он построил действующую модель механической вычислительной машины − так называемую разностную машину. Исследуя разностную машину, Бэббидж постоянно её совершенствовал, внося изменения в чертежи, переделывая уже готовые детали и узлы. И вот в 1834 г. у него возникло желание создать универсальную вычислительную машину, которую он назвал аналитической. Реализуя это желание, Бэббидж впервые пришёл к идее программного управления вычислительным процессом. Для ввода чисел были использованы перфокарты. В разработке и отладке первых программ активное участие принимала дочь Байрона − Ада. Машина состояла из четырёх основных блоков: арифметического («мельница»), запоминающего («склад»), управляющего и блока ввода-вывода. Бэббидж работал над ней до последних дней жизни. Аналитическая машина − только часть его большого творческого наследия в математике, политической экономии, страховании [14].
Имя создателя фирмы IBM − Германа Холлерита (1860−1929) − широко известно в мире. Работая в Вашингтоне, в бюро по переписи населения, он разработал оригинальный статистический табулятор, позволивший автоматизировать процесс обработки перфокарт, на которых были представлены данные переписи о конкретном человеке.
Успех статистических табуляторов − специфических вычислительных ма-
хідника [13].
Видатний англієць XIX століття Чарльз Беббідж (1791–1871), інтенсивно займаючись функціональним аналізом, прийшов до ідеї побудови обчислювальної машини. 1822 року він побудував діючу модель механічної обчислювальної машини – так звану різницеву машину. Досліджуючи різницеву машину, Беббідж постійно її вдосконалював, змінюючи креслення, переробляючи вже готові деталі й вузли. І ось 1834 року у нього виникло бажання створити універсальну обчислювальну машину, яку він назвав аналітичною. Реалізуючи це бажання, Беббідж уперше прийшов до ідеї програмного керування обчислювальним процесом. Для введення чисел було використано перфокарти. У розробленні й налаштуванні перших програм активну участь брала дочка Байрона – Ада. Машина складалася з чотирьох основних блоків: арифметичного («млин»), запам'ятовувального («склад»), керувального й блока введення-виведення. Беббідж працював над машиною до останніх днів життя. Аналітична машина – тільки частина його великого творчого спадку в математиці, політичній економії, страхуванні [14].
Ім'я творця фірми IBM – Германа Холлеріта (1860–1929) − широко відоме в світі. Працюючи у Вашингтоні, у бюро з перепису населення, він розробив оригінальний статистичний табулятор, що дав змогу автоматизувати процес оброблення перфокарт, які містили дані перепису про конкретну людину.
Успіх статистичних табуляторів – специфічних обчислювальних машин −
24
шин − был феноменальным. То, чем за |
був феноменальним. Те, чим за десять |
||||||
десять лет до этого 500 сотрудников за- |
років до цього 500 співробітників за- |
||||||
нималось в течение семи лет, Холлерит |
ймалися протягом семи років, Холлеріт |
||||||
сделал с 43 сотрудниками на 43 вычис- |
зробив з 43 співробітниками на 43 об- |
||||||
лительных машинах за четыре недели. |
числювальних машинах за чотири тиж- |
||||||
Герман Холлерит был удостоен не- |
ні. Герман Холлеріт був удостоєний |
||||||
скольких премий и звания профессора в |
декількох премій і звання професора в |
||||||
Колумбийском |
университете. |
Позже |
Колумбійському університеті. Пізніше |
||||
историографы |
мировой науки |
назовут |
історіографи світової науки назвуть йо- |
||||
его «первым в мире статистическим |
го «першим у світі статистичним інже- |
||||||
инженером» [15]. |
|
|
нером» [15]. |
|
|
||
В середине XIX века наметился |
У середині XIX століття намітився |
||||||
переход от парусного флота к парово- |
перехід від вітрильного флоту до паро- |
||||||
му, от деревянных судов к стальным, от |
вого, від дерев'яних суден до сталевих, |
||||||
малых кораблей к большим. Актуаль- |
від малих кораблів до великих. Актуа- |
||||||
ными стали такие |
эксплуатационные |
льними стали такі експлуатаційні пока- |
|||||
показатели, как дальность плавания, |
зники, як дальність плавання, швид- |
||||||
скорость хода, расход топлива, мощ- |
кість ходу, витрати палива, потужність |
||||||
ность силовой установки, грузоподъём- |
силової установки, |
вантажопідйом- |
|||||
ность, рентабельность. При проектиро- |
ність, рентабельність. При проектуван- |
||||||
вании нового судна удовлетворить та- |
ні нового судна задовольнити таким і |
||||||
ким и многим другим, порой противо- |
багатьом іншим, часом суперечливим, |
||||||
речивым, |
показателям можно |
только |
показникам можна тільки шляхом по- |
||||
путём поиска компромисса. По суще- |
шуку компромісу. По суті, необхідно |
||||||
ству, необходимо было оптимизировать |
було оптимізувати взаємодію системи |
||||||
взаимодействие системы корпус − винт |
корпус − гвинт − двигун з водним сере- |
||||||
− двигатель с обтекающей судно вод- |
довищем, що обтікає судно, за критері- |
||||||
ной средой по критерию максимума ко- |
єм максимуму коефіцієнта корисної дії. |
||||||
эффициента полезного действия. Реше- |
Вирішення цього |
завдання |
прямим |
||||
ние этой задачи прямым путём натур- |
шляхом натурного експерименту було |
||||||
ного эксперимента было невозможным |
неможливим через великі трудоміст- |
||||||
в силу больших трудоёмкости и эконо- |
кість та економічні витрати. Для теоре- |
||||||
мических |
затрат. Для теоретического |
тичного вирішення завдання ще не іс- |
|||||
решения задачи ещё не существовало |
нувало розвиненої теорії кораблебуду- |
||||||
развитой |
теории |
кораблестроения. |
вання. Єдиним шляхом вирішення за- |
||||
Единственным |
путём решения |
задачи |
вдання був синтез теоретичних знань |
||||
был синтез теоретических знаний того |
того часу і масштабного гідродинаміч- |
||||||
времени и масштабного гидродинами- |
ного моделювання, |
іншими |
словами, |
||||
ческого моделирования, другими сло- |
шлях експериментального дослідження |
||||||
вами, путь экспериментального иссле- |
малорозмірних геометрично |
подібних |
|||||
дования малоразмерных геометрически |
моделей проектованих кораблів у спе- |
||||||
подобных моделей проектируемых ко- |
ціальних дослідних басейнах. Для пе- |
||||||
раблей в специальных опытных бассей- |
ренесення результатів модельного екс- |
||||||
|
|
|
|
25 |
|
|
нах. Для переноса результатов модельного эксперимента на проектируемый корабль требовались «мостики перехода» − критерии подобия. Однако подобие гидромеханических систем разных масштабов может быть обеспечено таким образом: либо в предположении малости влияния вязкости жидкости − подобие по Фруду, либо без учёта гравитационных сил, действующих на жидкость и вызывающих завихрения, − подобие по Рейнольдсу, либо без учёта вязкости и гравитационных сил, т. е. для идеальной жидкости, − подобие по Ньютону. Естественно, что условия − критерии подобия – для этих трёх случаев различны. Как же удалось выйти из такого, на первый взгляд, затруднительного положения? А вот так! Сопротивление движению надводного корабля состоит из двух составляющих: первая, основная, связана с волнообразованием на поверхности жидкости и поэтому подчиняется условиям подобия по Фруду; вторая вызвана трением вязкой жидкости о смоченную поверхность корпуса и соответствует критерию Рейнольдса. Следовательно, обеспечить подобие малоразмерной модели реальному кораблю по двум различным критериям одновременно невозможно.
Метод, позволяющий выйти из этого затруднительного положения, был разработан и реализован в опытном бассейне У. Фрудом. Суть метода состоит в том, что динамометром измеряется сила полного сопротивления движению. Вторая составляющая − сила сопротивления трению − рассчитывается по экспериментальным данным о величине смоченной поверхности модели, отнимается от измеренной силы полного сопротивления движению и пересчи-
перименту на проектований корабель потребувалися «містки переходу» – критерії подібності. Однак подібність гідромеханічних систем різних масштабів може бути забезпечена таким чином: або в припущенні малості впливу в'язкості рідини – подібність за Фрудом, або без урахування гравітаційних сил, що діють на рідину і спричиняють завихрення, – подібність за Рейнольдсом, або без урахування в'язкості й гравітаційних сил, тобто для ідеальної рідини, – подібність за Ньютоном. Природно, що умови – критерії подібності − для цих трьох випадків є різними. Як же вдалося вийти з такого, на перший погляд, скрутного становища? А ось так! Опір руху надводного корабля складається з двох складових: перша, основна, пов'язана з хвилеутворенням на поверхні рідини і тому підпорядковується умовам подібності за Фрудом; друга спричиняється тертям в'язкої рідини об змочену поверхню корпусу й відповідає критерію Рейнольдса. Отже, забезпечити подібність малорозмірної моделі реальному кораблю за двома різними критеріями одночасно неможливо.
Метод, що дає змогу вийти з цього скрутного становища, був розроблений і реалізований у дослідному басейні У. Фрудом. Суть методу полягає в тому, що динамометром вимірюється сила повного опору руху. Друга складова
– сила опору тертю – розраховується за експериментальними даними про величину змоченої поверхні моделі, віднімається від виміряної величини повного опору руху й перераховується для реального корабля за критерієм Рейно-
26
тывается для реального корабля по кри- |
льдса. Частина, що залишилася, – пер- |
|||||||||||
терию Рейнольдса. Оставшаяся часть − |
ша складова – розглядається як сила |
|||||||||||
первая составляющая − рассматривает- |
хвильового |
опору |
і |
перераховується |
||||||||
ся как сила волнового сопротивления и |
для проектованого корабля за критері- |
|||||||||||
пересчитывается |
для |
проектируемого |
єм Фруда. |
|
|
|
|
|
||||
корабля по критерию Фруда. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Оказалось, что задачу рациональ- |
Виявилося, що завдання раціона- |
|||||||||||
ного проектирования паровых кораблей |
льного проектування парових кораблів |
|||||||||||
можно решить только на основе орга- |
можна вирішити тільки на основі орга- |
|||||||||||
ничного сочетания модельного экспе- |
нічного поєднання модельного експе- |
|||||||||||
римента и теории подобия, обеспечи- |
рименту і теорії подібності, що забез- |
|||||||||||
вающей возможность достоверного пе- |
печує можливість достовірного перене- |
|||||||||||
реноса |
результатов экспериментов на |
сення результатів |
експериментів |
на |
||||||||
проектируемую конструкцию будущего |
проектовану конструкцію майбутнього |
|||||||||||
судна. Теория подобия оказалась на |
судна. |
Теорія подібності |
виявилася |
|||||||||
редкость универсальной и эффективной |
надзвичайно універсальною й ефектив- |
|||||||||||
для многих других приложений, где |
ною для багатьох інших застосувань, де |
|||||||||||
возникала необходимость поиска кон- |
виникала необхідність пошуку конс- |
|||||||||||
структивных технических |
решений с |
труктивних технічних рішень з допо- |
||||||||||
помощью |
малоразмерных |
геометриче- |
могою малорозмірних геометрично по- |
|||||||||
ски |
подобных |
материальных |
дібних матеріальних моделей [6, 16]. |
|||||||||
моделей [6, 16]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Уровень развития средств переме- |
Рівень розвитку засобів перемі- |
|||||||||||
щения по суше и по воде не удовлетво- |
щення по суші і по воді не задовольняв |
|||||||||||
рял творческих и неугомонных пред- |
творчих |
і |
невгамовних представників |
|||||||||
ставителей рода человеческого. Усло- |
роду людського. Умови перебування в |
|||||||||||
вия пребывания в плоскости были |
площині були обтяжливими, хотілося у |
|||||||||||
обременительными, хотелось в трёхме- |
тривимірний простір. Основні уявлення |
|||||||||||
рное пространство. Основные пред- |
про принципи плавання фізичних тіл у |
|||||||||||
ставления о принципах плавания физи- |
рідкому й газоподібному середовищах |
|||||||||||
ческих тел в жидкой и газообразной |
були сформульовані великим Архіме- |
|||||||||||
средах были сформулированы великим |
дом у ІІ ст. до н. е. Однак перша вдала |
|||||||||||
Архимедом во ІІ в. до н. э. Однако пер- |
демонстрація моделі |
повітряної кулі, |
||||||||||
вая удачная демонстрация модели воз- |
наповненої теплим повітрям, відбулася |
|||||||||||
душного |
шара, |
наполненного тёплым |
тільки 8 серпня 1709 р. у Лісабоні. По- |
|||||||||
воздухом, |
состоялась |
только |
вітряна куля, винайдена Бартоломео де |
|||||||||
8 августа 1709 г. в Лиссабоне. Воздуш- |
Гусмао, |
|
|
|
|
піднялася |
||||||
ный шар, изобретенный Бартоломео де |
на висоту 3,5 м. |
|
|
|
|
|||||||
Гусмао, поднялся на высоту 3,5 м. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Первым воздушным шаром, под- |
Першою повітряною |
кулею, |
яка |
|||||||||
нявшимся с грузом, равным весу взрос- |
піднялася з вантажем, що дорівнював |
|||||||||||
лого человека, был шар, изготовленный |
вазі дорослої людини, була куля, виго- |
|||||||||||
братьями |
Жозефом и |
Этьеном Мон- |
товлена |
братами Жозефом |
і Етьєном |
27
гольфье. Этот воздушный шар был за- |
Монгольф'є. Цю повітряну кулю було |
||||
пущен 25 апреля 1783 г. во Франции и |
запущено 25 квітня 1783 р. у Франції, |
||||
поднялся на высоту 305 м. |
|
|
вона піднялася на висоту 305 м. |
||
Идея полета на винтокрылых ма- |
Ідея польоту на гвинтокрилих ма- |
||||
шинах и первая конструктивная её про- |
шинах і перше конструктивне її опра- |
||||
работка |
принадлежат |
уникальному |
цювання належать унікальному Леона- |
||
Леонардо да Винчи. Он же ввёл термин |
рдо да Вінчі. Він також увів термін |
||||
«геликоптер» (от гр. helix – спираль и |
«гелікоптер» (від гр. helix – спіраль і |
||||
pteror – крыло). Первая же самодвижу- |
pteror – крило). Перша ж саморушна |
||||
щаяся модель геликоптера-вертолёта с |
модель гелікоптера-вертольота з двома |
||||
двумя несущими винтами, вращающи- |
несними гвинтами, що обертаються в |
||||
мися в противоположных направлени- |
протилежних напрямках, була побудо- |
||||
ях, была построена и запущена в 1754 г. |
вана і запущена 1754 р. Михайлом Ва- |
||||
Михаилом |
Васильевичем |
Ломоносо- |
сильовичем Ломоносовим. |
||
вым. |
|
|
|
|
|
Древнегреческая легенда о полёте |
Давньогрецька легенда про політ |
||||
Икара к Солнцу представляет собой яр- |
Ікара до Сонця є яскравим, образним |
||||
кое, образное отображение желания че- |
відображенням бажання людини літати |
||||
ловека летать с помощью крыльев. |
з допомогою крил. Першою людиною, |
||||
Первым человеком, совершившим пла- |
яка здійснила планерувальний політ на |
||||
нирующий полёт на летательном аппа- |
літальному апараті, важчому за повітря, |
||||
рате тяжелее воздуха, был десятилет- |
був десятирічний хлопчик, що піднявся |
||||
ний мальчик, поднявшийся в воздух на |
в повітря на планері конструкції сера |
||||
планере |
конструкции сэра |
Джорджа |
Джорджа Кейлі 1849 р. в Бромптон Хо- |
||
Кейли в 1849 г. в Бромптон Холле (Ан- |
ллі (Англія). А 17 жовтня 1903 р. брати |
||||
глия). А 17 октября 1903 г. Братья Райт |
Райт здійснили перший пілотований |
||||
совершили первый пилотируемый по- |
політ на своєму «Флаєрі № 1», оснаще- |
||||
лёт на своём «Флайере № 1», оснащён- |
ному мотором. |
||||
ном мотором. |
|
|
|
||
С именем Николая Егоровича Жу- |
З ім'ям Миколи Єгоровича Жуков- |
||||
ковского (1847−1921) – «отца русской |
ського (1847–1921) – «батька російсь- |
||||
авиации» − связаны становление и раз- |
кої авіації» − пов'язані становлення й |
||||
витие авиации в России. Разрабатывая |
розвиток авіації в Росії. Розробляючи |
||||
теорию полёта, Николай Егорович про- |
теорію польоту, Микола Єгорович про- |
||||
водил свои исследования на опытных, |
водив свої дослідження на дослідних, |
||||
модельных |
установках, |
позволивших |
модельних установках, які дали змогу |
||
сделать вывод, что колеблющаяся пла- |
зробити висновок, що пластинка, яка |
||||
стинка получает сопротивление в де- |
коливається, отримує опір, у десять ра- |
||||
сять раз больше, «…нежели пластинка, |
зів більший, «... ніж пластинка, що ру- |
||||
движущаяся |
равномерным |
поступа- |
хається рівномірним поступальним ру- |
||
тельным движением с той же средней |
хом з тією ж середньою швидкістю». |
||||
скоростью». В 1902 г. в механической |
1902 року в механічній лабораторії Мо- |
||||
лаборатории Московского университе- |
сковського університету М. Є. Жуков- |
28
та Н. Е. Жуковский построил аэроди- |
ський побудував аеродинамічну трубу з |
|||||||||
намическую трубу с квадратным сече- |
квадратним перерізом розміром 75х75 |
|||||||||
нием размером 75х75 см. Длина трубы |
см. Довжина труби становила 7 м, шви- |
|||||||||
составляла 7 м, скорость воздушного |
дкість повітряного потоку − 9 м/с. З до- |
|||||||||
потока − 9 м/с. С помощью аэродина- |
помогою аеродинамічної труби прово- |
|||||||||
мической трубы производились иссле- |
дились |
дослідження |
аеродинамічних |
|||||||
дования аэродинамических свойств мо- |
властивостей |
моделей |
крил |
різних |
||||||
делей крыльев различных профилей, а |
профілів, а також малорозмірних моде- |
|||||||||
также малоразмерных моделей самолё- |
лей літаків. Ці дослідження дали змогу |
|||||||||
тов. |
Эти |
исследования |
позволили |
М. Є. Жуковському запропонувати ве- |
||||||
Н. Е. Жуковскому предложить весьма |
льми раціональний профіль крила з ви- |
|||||||||
рациональный профиль крыла с высо- |
сокими |
аеродинамічними |
характерис- |
|||||||
кими |
аэродинамическими |
характери- |
тиками. Цей профіль досі відомий в |
|||||||
стиками. Этот профиль до сих пор из- |
усьому світі під назвою «профіль Жу- |
|||||||||
вестен во всём мире под названием |
ковського». |
|
|
|
|
|
||||
«профиль Жуковского». |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
В большинстве своих великих от- |
У більшості своїх великих відк- |
|||||||||
крытий и разработок Николай Егорович |
риттів і розробок Микола Єгорович |
|||||||||
сначала выдвигал гипотезу о существо- |
спочатку висував гіпотезу про існуван- |
|||||||||
вании того или иного явления, а затем |
ня того чи іншого явища, а потім дово- |
|||||||||
доказывал его существование на специ- |
див його існування на спеціально ство- |
|||||||||
ально созданных материальных моде- |
рених матеріальних моделях. Цікавим і |
|||||||||
лях. Интересным и характерным при- |
характерним |
прикладом використання |
||||||||
мером использования моделей является |
моделей є історія з московським водо- |
|||||||||
история с московским водопроводом. В |
гоном. Наприкінці ХІХ ст. у Москві по- |
|||||||||
конце ХІХ в. в Москве постоянно лопа- |
стійно лопалися без видимої причини |
|||||||||
лись без видимой причины прочные |
міцні магістральні труби водопровідної |
|||||||||
магистральные трубы водопроводной |
мережі. До комісії з дослідження при- |
|||||||||
сети. В комиссию по исследованию |
чин цього |
явища |
було |
запрошено |
||||||
причин этого явления был приглашён |
М. Є. Жуковського. Вивчивши наслід- |
|||||||||
Н. Е. Жуковский. Изучив последствия, |
ки, він припустив, що руйнування від- |
|||||||||
он предположил, что разрушение про- |
бувається через сильну ударну дію во- |
|||||||||
исходит из-за сильного ударного дей- |
ди в трубах, коли заслінки швидко від- |
|||||||||
ствия воды в трубах, когда заслонки |
кривають або закривають. Для доказу |
|||||||||
быстро открывают или закрывают. Для |
цього явища з допомогою формул і чи- |
|||||||||
доказательства этого явления с помо- |
сел за вказівкою Миколи Єгоровича |
|||||||||
щью формул и чисел по указанию Ни- |
було побудовано модель водопровідної |
|||||||||
колая Егоровича была построена мо- |
мережі, що складалася з водопровідних |
|||||||||
дель водопроводной сети, состоящая из |
труб різних діаметрів і заслінок. Мере- |
|||||||||
водопроводных труб разных диаметров |
жу експлуатували за найрізноманітні- |
|||||||||
и заслонок. Сеть эксплуатировали при |
ших умов, а спеціальна апаратура фік- |
|||||||||
самых разнообразных условиях, а спе- |
сувала (контролювала) рух води й ко- |
|||||||||
циальная |
аппаратура |
фиксировала |
ливання |
труб. Таким |
чином, |
припу- |
29
(контролировала) движение воды и ко- |
щення великого вченого було доведено |
||||||
лебания труб. Таким образом, предпо- |
[17]. |
||||||
ложение великого учёного было дока- |
|
||||||
зано [17]. |
|
|
|
|
|
||
|
Модельный эксперимент в авиации |
Модельний експеримент в авіації |
|||||
стал неотъемлемой, незаменимой ча- |
став невід'ємною, незамінною части- |
||||||
стью проектно-конструкторских работ |
ною проектно-конструкторських робіт |
||||||
по созданию новой авиационной техни- |
зі створення нової авіаційної техніки, |
||||||
ки, так как только натурный экспери- |
оскільки тільки натурний експеримент |
||||||
мент мог дать ответы на множество во- |
міг дати відповіді на безліч запитань, |
||||||
просов, |
возникающих |
при |
создании |
що виникають при створенні наукоміс- |
|||
наукоёмких, принципиально новых из- |
тких, принципово нових виробів. |
||||||
делий. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Харьковский авиационный |
инсти- |
Харківський авіаційний інститут, |
||||
тут, основанный в 1930 г., вносил по- |
заснований 1930 року, робив посиль- |
||||||
сильный вклад в становление и разви- |
ний внесок у становлення й розвиток |
||||||
тие модельной методологии. Под руко- |
модельної методології. Під керівницт- |
||||||
водством инженера И. Г. Неймана |
вом інженера І. Г. Неймана група ви- |
||||||
группа |
преподавателей |
и |
студентов |
кладачів і студентів спроектувала шви- |
|||
спроектировала скоростной |
пассажир- |
дкісний пасажирський літак «ХАІ-1» з |
|||||
ский самолёт «ХАИ-1» с убирающимся |
висувним шасі, що мав проектну швид- |
||||||
шасси, |
имеющий проектную скорость |
кість 300 км/год. Літак, виготовлений |
|||||
300 км/ч. Самолёт, изготовленный на |
на Харківському авіазаводі, під час |
||||||
Харьковском авиазаводе, во время лёт- |
льотних випробуваннь показав швид- |
||||||
ных испытаний показал скорость 290 |
кість 290 км/год. У рапорті ВНЗ керів- |
||||||
км/ч. В рапорте вуза руководящим ор- |
ним органам країни було записано: |
||||||
ганам страны было записано: «Этим |
«Цим самим радянська авіація за швид- |
||||||
самым советская авиация по скорост- |
кісними пасажирськими машинами по- |
||||||
ным |
пассажирским |
машинам |
заняла |
сіла перше місце в Європі і друге в сві- |
|||
первое место в Европе и второе в ми- |
ті». 1935 року викладач інституту А. М. |
||||||
ре». В 1935 году преподаватель инсти- |
Люлька запропонував проект першого |
||||||
тута А. М. Люлька предложил проект |
вітчизняного турбореактивного двигу- |
||||||
первого |
отечественного |
турбореактив- |
на. В інституті активно працювало сту- |
||||
ного двигателя. В институте активно |
дентське конструкторське бюро, у яко- |
||||||
работало студенческое конструкторское |
му втілювалися і випробовувалися ори- |
||||||
бюро, в котором воплощались и опро- |
гінальні, часом фантастичні ідеї на різ- |
||||||
бовались оригинальные, порой фанта- |
номанітних літальних моделях. |
||||||
стические идеи на разнообразных ле- |
|
||||||
тающих моделях. |
|
|
|
|
|
||
|
В 1959 году в ХАИ был образован |
1959 року в ХАІ було створено на- |
|||||
научно-исследовательский отдел лёт- |
уково-дослідний відділ льотних дослі- |
||||||
ных |
исследований |
радиоуправляемых |
джень радіокерованих моделей. За- |
||||
моделей. Задача отдела состояла в раз- |
вдання відділу полягало в розробленні |
||||||
работке методики применения летаю- |
методики застосування літальних мо- |
30