2. Научное издание
Книга о проблемах и путях их решения современной теории
аэродинамики паруса и крыла. Предназначена для яхтсменов,
конструкторов парусных судов, студентам и аспирантам
кораблестроительных и авиационных вузов.
А. Калошин
2
3. Аннотация.
Книга описывает проблемные места современной аэродинамики
паруса, которых довольно много, несмотря на тысячелетия исполь-
зования паруса для ветродвижения на воде. В первых двух главах
описывается поиск истоков зарождения проблем в аэродинамике
крыла и паруса, а также предлагается вариант решения этих проб-
лем. Третья глава подробно описывает опасное и малоисследован-
ное явление в парусном спорте – брочинг. Предлагаемые автором
теоретические предпосылки и технические решения могут вывести
ветродвижение, как значительную часть движения по использова-
нию возобновляемой энергии из определенного застоя. Яхтсменам,
конструкторам и строителям парусных судов различной величины и
назначения в недалеком будущем будут по плечу давно ждущие
своего решения такие задачи: повышение во много раз энергово-
оруженности различных парусных судов; создание для больших су-
дов коллективного средства спасения, которые как и новые парус-
ные яхты, можно будет использовать в ветер и волну любой вели-
чины и при любом крене гибнущего судна; использование неис-
черпаемой волновой и ветровой энергии «ревущих сороковых» и
«бешеных пятидесятых» широт.
Предназначена яхтсменам и конструкторам парусных судов,
студентам и аспирантам, изучающим аэродинамику, студентам и
аспирантам кораблестроительных и авиационных вузов.
3
4. Рецензия.
Работа А. Калошина, как показывают мои многолетние наблю-
дения и опыт работы тренером, заставляет и убеждает яхтсмена пра-
ктически проверять на тренировках вопросы аэродинамики и совер-
шенствовать своё техническое мастерство, сознательно обдумывая
полученные знания и применение их на практике.
Конечно, спортсмену, тренеру, специалисту-практику вряд ли
возможно проводить исследование предлагаемой концепции в объё-
ме, равнозначном существующей теории аэродинамики паруса. Но
результаты, полученные на основе анализа литературы и данной ра-
боты, позволят использовать практические советы и реально ориен-
тироваться в аэродинамике паруса для повышения своего мастер-
ства. Тренировки будут наиболее продуманны, продуктивные и
акцентированные на выполнение определенных заданий, специфи-
ческих для яхтсменов, совершенствующих своё мастерство в различ-
ных классах парусных судов.
Подведя итог вышесказанному, на мой взгляд, работа заслу-
живает высокой оценки.
Заслуженный тренер Украины по парусному спорту
В. М. Яменко
4
5. ИСТОКИ ЗАРОЖДЕНИЯ ПРОБЛЕМ В АЭРОДИНАМИКЕ
КРЫЛА И ПАРУСА.
НАПРАВЛЕНИЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ В
АЭРОДИНАМИКЕ КРЫЛА И ПАРУСА.
БРОЧИНГ.
Список ранее не применявшихся терминов и сокращений.
Парадокс буксируемой шлюпки – пояснен на нижераспо-
ложенном схематическом рисунке. В сравнении нормально букси-
руемой шлюпки с шлюпкой буксируемой за вершину мачты, изобра-
женной на этом рисунке, становится более ясной огромная слож-
ность управления парусным судном. Точка приложения сил, движу-
щих парусное судно, находится в ЦП в районе мачты на высоте чуть
меньшей длины корпуса и чаще всего не в одной вертикальной плос-
кости с Центром Гидравлического Сопротивления подводной части
корпуса.
Воображаемый буксирный конец
ЦГС Рбр ЦП R ЦГС
Рбр F ЦП
ЦГС – центр гидравлического сопротивления
ЦП – центр парусности
F – сила тяги
R – сила гидравлического сопротивления корпуса
Рбр – Рычаг брочинга – расстояние между вертикальными
прямыми, выходящими из ЦП и ЦБС. В конце книги предлагается
брочинг, как многоплановое явление, общий признак которого уве-
5
6. личенное расстояние между ЦГС и ЦП, разделить на несколько ви-
дов. Брочинг может возникать при комплексном воздействии всех
или некоторых факторов возникновения брочинга каждого из видов.
Брочинг усиления – брочинг, происходящий из-за усиления
факторов, влияющих на его осуществление, в первую очередь из-за
усиления ветра.
Брочинг завихрения – брочинг, происходящий из-за подошед-
шего вихря, соразмерного парусной яхте. При этом остальные фак-
торы возникновения брочинга очень часто остаются неизменными.
Рбрв – Рычаг брочинга вертикального. При усилении факторов
возникновения вертикального брочинга происходит переворачива-
ние парусных яхт через нос. Основные причины переворачивания
через нос усиление ветра и усиление гидравлического сопротив-
ления при сходе яхты с одной волны и входе носа во впереди иду-
щую крутую волну. Это происходит тогда, когда тяга парусов позво-
ляет обгонять волны.
Рбрг – Рычаг брочинга горизонтального. Рбрг – это брочинг,
происходящий из-за возрастания до определенной величины по мно-
гим причинам вращающего момента между силами F и R. Действие
Рбрг поясняется на вышерасположенном рисунке.
Действие факторов возникновения брочинга более подробно ос-
вещается в главе 3.
Парадокс бейдевинда – это парадокс преобладания в литера-
туре по современной теории аэродинамике паруса в отношении при-
мерно 10:1 рисунков и пояснений на курсе бейдевинд. Многих недо-
разумений удалось бы избежать при изменении этого соотношения в
сторону нормального освещения других курсов. Например, после
попытки изобразить замкнутую круговую циркуляцию воздушного
потока не только на курсе бейдевинд, но и на курсах бакштаг и фор-
девинд, большинство авторов книг по современной теории аэроди-
намики паруса отказались бы от этой гипотезы.
Фпвп – фактор передвижения в воздушном потоке. Этот тер-
мин введен из-за могогранности условий движения парусного судна
в максимальном диапазоне используемых парусом углов атаки в вет-
ровом потоке. На разных углах атаки парус комплексно использует
различные критерии воздействия воздушного потока, каждый из ко-
торых требует своего математического обоснования.
6
7. 1й фпвп – кинематическое воздействие воздушного потока.
Характеризуется, в основном, лобовым сопротивлением тела, на
который воздействует воздушный поток.
2й фпвп – разница давлений по обе стороны паруса за счет раз-
ницы скоростей на этих сторонах паруса при ламинарном течении.
3й фпвп – разница давлений по обе стороны паруса за счет за-
вихрений с подветренной стороны паруса.
4й фпвп – импульс движения, получаемый парусом за счет
оптимального положения задней шкаторины, что обеспечивает на-
правление выходящего из паруса воздушного потока таким образом,
чтобы максимально использовать его реактивное действие, подоб-
ное действию газов, выходящих из реактивного двигателя.
Теория ОК – теория управляемого аэродинамического
сопротивления предлагаемая концепция теории аэродинамики па-
руса. Если эта теория верна, то многие сложные векторные постро-
ения современной теории аэродинамики паруса будут заменены дву-
мя определениями движения парусного судна для острых и полных
курсов.
Окран – двухкорпусное парусное судно, корпуса которого
соединены шарнирно между собой без балок.
ОКа – разновидность окрана, в котором смежные борта каждо-
го из корпусов представляют собой прямую плоскость.
Граничный крен – величина крена парусного судна, после уве-
личения которой полностью исчезает действие современных правил
центровки из-за возрастания Рбр. Управляемость парусного судна
снижается с увеличением крена по причинам рассмотренным в гла-
ве 3.
Эпиграф.
« … проблему работы паруса в общем виде до сих пор нельзя
считать решенной, во-первых, потому что ей трудно найти исчер-
пывающее определение, во-вторых, даже при наличии адекватного
определения не представляется возможным получить аналитическое
решение в связи с нелинейностью задачи.»
Джозеф Норвуд (1*, Введение.)
7
8. «Количество факторов, влияющих на ход яхты, растет по мере
углубления наших знаний в области парусного спорта. На большин-
ство этих факторов влияют конструктивные решения, многие зави-
сят от команды, однако далеко не все изучены и известны. Следо-
вательно, какое-то время проектирование яхт будет основываться на
комбинации искусства и науки.»
«Если одновременно рассматривать качественное и количе-
ственное влияние различных факторов на ход яхты, то это не только
очень трудное занятие, но, пожалуй, и безнадежное.»
Чеслав Мархай.
«Проектирование яхт сегодня больше похоже на роман с жен-
щиной. Поскольку теория не разработана, остается только эмпири-
ческий подход. В конце концов, даже если мужчина и может пох-
вастать успехом на этом поприще, то чаще всего он не имеет ника-
кого понятия о причинах его успеха.»
Руководитель аэродинамического отдела
Саутгемтонского университета Е. И. Ричардс.
8
9. Глава 1. ИСТОКИ ЗАРОЖДЕНИЯ ПРОБЛЕМ
В АЭРОДИНАМИКЕ КРЫЛА И ПАРУСА.
Сегодняшнее неопределённое положение с аэродинамикой па-
руса совершенно недопустимо при многотысячелетнем использова-
нием паруса и его неизбежном возврате на моря и океаны из-за не-
предсказуемых цен на нефть.
При кратком ознакомлении с предлагаемыми мною направле-
ниями решения проблем работы паруса яхтсмены высокого ранга
высказались примерно так:
- Яхтсмен-практик, чемпион олимпийских игр в классе «Тем-
пест»: «Не верю».
- Яхтсмен-практик, чемпион мира в классе «Солинг»: «Это
авантюра».
Два яхтсмена-теоретика, мастера спорта, многие десятилетия
проведшие в гонках под парусом, авторы многих научных работ по
аэродинамике, профессоры профилирующих кафедр Национального
авиационного университета.
- 1й. «А что ты можешь написать? Вообще то, в аэродинамике
никто ничего не понимает и каждый может написать что хочет».
- 2й. «Это всё чепуха. Вокруг каждого тела в потоке воздуха
развивается циркуляция».
- Яхтсмен-теоретик, мастер спорта, чемпион Украины, пилот са-
молета, референт авиаконструктора О. К. Антонова по автоматике
крыла: «Ты одновременно прав и не прав. Циркуляция одновре-
менно есть и ее нет». Это сказал В. Лактионов. К сожалению, моего
соратника по экипажу крейсерской яхты, с которым много лет я уча-
ствовал в 100мильных гонках, уже нет рядом с нами, и он не может
высказаться, так или иначе, об этой второй моей книге.
Мои познания в современной аэродинамике в сравнении со зна-
ниями В. Лактионова, как одного из десяти ближайших помощников
О. К. Антонова по постройке самых больших в мире самолетов,
можно было бы сравнить со слоном и моськой, если бы эта ма-
ленькая собачонка была бы размером как муравей. Причем, для чи-
тателей, которые не сразу во всем разберутся, я уточняю – муравей
это я. В свете моих очень скромных познаний я вынужден опираться
в своих рассуждениях на цитаты из уважаемых источников. Поэтому
мой диалог с В. Лактионовым проходил следующим образом. Я взял
9
10. первую цитату из очень редкой книги – энциклопедии «Авиация»
(6*), где одним предложением в нескольких словах написано при-
мерно следующее. Циркуляция – это реально не существующая, ус-
ловная величина, принятая для создания удобной формулы по оп-
ределению подъемной силы крыла самолета. Для нахождения этого
единственного правдивого высказывания о циркуляции я потратил
много дней по просмотру многих десятков книг об аэродинамике.
Аналогичного второго высказывания я не нашел. Во всех соот-
ветствующих книгах циркуляцию, без всяких характеристик, сразу
вводят в формулы высшей математики длиной во всю страницу.
Может быть поэтому, Ч. Мархай, не встретив энциклопедического
высказывания о циркуляции, примерно в течении 40 лет, во всех че-
тырех изданиях, своего описания современной теории плавания под
парусом утверждает, что круговой замкнутый воздушный поток, или
циркуляция (2* - 3я часть, 8*), вполне реально существующее аэро-
динамическое явление. Более того, он даже рекомендовал пронаб-
людать действие циркуляции с помощью довольно простого опыта.
(О том, как я проделал этот опыт, как я увеличил чувстви-
тельность «прибора» раз в сто, и как я не нашел никакой цирку-
ляции, можно прочитать в моей первой книге – 2*, 3я часть.) После
сравнивания двух противоречивых цитат В. Лактионов высказался
так, как написано в предыдущем абзаце.
А ясность в этой двусмысленной ситуации можно любому же-
лающему найти очень быстро. Летом – на курсе бейдевинд взять
двумя пальцами нитку и поводить этим передвижным ветроука-
зателем с наветренной стороны грота. Если нитка повернется на-
встречу вымпельному ветру, то это будет означать, что циркуляция
есть. И наоборот. Зимой – вспомнить направлялась ли когда-либо на
курсе бейдевинд нитка-ветроуказатель на ванте (колдунчик) на-
встречу тому же вымпельному ветру. И тогда всем все станет ясно.
Вариантов ответа на основополагающий в аэродинамике вопрос о
циркуляции всего три. Первый ответ - циркуляция сугубо условная
величина (2*, 6*). Второй – циркуляция есть и ее нет одновременно.
Третий – вокруг любого тела в потоке воздуха развивается цирку-
ляция.
Хочу обратиться напрямую ко всем потенциальным авторам
книг и статей о парусных яхтах. Не делайте при объяснении работы
паруса нагромождений аэродинамических ошибок, как поступили
10
11. авторы «Школы яхтенного капитана» (4*). Лучше поступите как Г.
Джобсон и Д. O’Дэй (10*, 12*) – несколькими строчками, без
упоминаний о циркуляции и о всяких комплексах сил. Так будет
честнее при сегодняшнем состоянии теории аэродинамики паруса.
Однажды меня сравнили с гребцом на байдарке-одиночке, пы-
тающимся путем столкновения с авианосцем заставить его изменить
курс. Полностью согласен с подобным сравнением. Но в первых
трех частях своей первой книги (2*), я предложил ознакомиться с
курсом авианосца. И любой прочитавший это и вникнувший в суть
поднятых проблем может убедиться в том, что четкого и един-
ственного курса у него нет. На борту авианосца масса штурманов и
капитанов, у которых: первое - нет единого мнения; второе – у всех
умеющих сформулировать свое мнение эти мнения почти во всем
противоречат друг другу или заводят в явно тупиковые дебри. Ав-
торы книг по парусному спорту цитируют книги основоположников,
у которых масса недоразумений. На эти недоразумения наклады-
ваются собственные недоразумения различных авторов, которые
стремятся максимально упростить очень сложный и имеющий много
нераскрытых вопросов материал. Причем почти все поступают сле-
дующим образом. Они убирают силу лобового сопротивления. И то-
гда получается идиллическая картина движения парусной яхты в
некоем вакууме, но при этом в этом вакууме есть ветер.
Можно предположить, что приведенные выше высказывания
опытных и заслуженных яхтсменов, говорят о прочно сложившихся
взглядах в современной теории аэродинамики паруса, которая со-
держит несколько противоречивых направлений. Например, разные
объяснения работы щели между стакселем и гротом с находя-
щимися там встречными потоками от циркуляций (вроде бы как
реально существующих) вокруг стакселя и грота. На этот парадокс и
сотни других аналогичных (2*, 1-3 части) сторонники современных
концепций теории аэродинамики паруса не дали ни одного вразу-
мительного ответа. Под кратким вразумительным ответом я подра-
зумеваю в первую очередь победу любого моего оппонента в споре,
детали которого будут описаны в конце этой главы. Возможно, этой
книгой удастся немного поколебать мнение выше упомянутых и
других яхтсменов о предлагаемых мною новых направлениях реше-
ния накопившихся задач.
11
12. Всех желающих, включая и выше процитированных моих оппо-
нентов, я приглашаю высказаться в любой форме. Устно и письмен-
но. Называя себя или нет по их желанию. Очень многие говорили
мне, что для того чтобы хорошо вникнуть в содержание моих статей
и книги требуется много времени. Но, иначе изложить многими де-
сятилетиями устоявшиеся заблуждения и возражения к ним нельзя.
Ввиду сложности излагаемого материала и непривычности предла-
гаемых выводов, прошу простить читателей за многочисленные
ссылки на другие книги. Также, прежде чем отрицать предлагаемое,
прошу потратить некоторое время на ознакомление с указанной ли-
тературой.
Тем не менее, проблемы в аэродинамике остаются (2*, 1-3 час-
ти) и ждут своего решения (один из вариантов решения - 2*, 4я
часть), а тот, кто их попытается решить тем или иным способом дол-
жен быть смелым парнем, потому, что ему придётся противостоять
устоявшимися за весь прошлый век ошибочными взглядами.
Данная работа предназначена для двух групп любителей и ис-
следователей аэродинамики – практиков и теоретиков. Среди всех
яхтсменов практики составляют подавляющее большинство и в силу
многочисленных, к сожалению, неопределённостей в теории аэроди-
намики паруса, царящих по сей день, они вынуждены добиваться
своих успехов без всякой помощи со стороны теоретиков. В. Ман-
кин, после одной научно-практической конференции по вопросам
парусного спорта высказался примерно так: «Я ничего не вынес от-
сюда такого, чтобы это помогло бы мне выиграть ещё одну золотую
олимпийскую медаль».
Если раскрыть любую книгу по теории аэродинамики, начиная
с первых работ Н. Жуковского, то можно заметить, что, начиная с
первой страницы, более 90% содержимого там вполне оправданно
составляют длинные и сложные дифференциальные уравнения. Но
математическое обеспечение современного взгляда на аэродинами-
ческие явления не всегда вызывает желание у яхтсменов-практиков
вникать в их суть, а также не привело к ликвидации проблем в ави-
ации (2*, стр. 47) и в аэродинамике паруса (см. эпиграф).
Я принадлежу к яхтсменам-практикам, я не исследовал ни од-
ного дифференциального уравнения современной аэродинамики и
не привожу их в этой книге. Поэтому данная работа будет понятна
таким же, как я. Единственная формула в этой главе будет понятна
12
13. всем знакомым с арифметикой, а многие ссылки предназначены в
основном для сомневающихся в предлагаемых мною выводах ях-
тсменов-теоретиков, чтобы они проверили их достоверность и прав-
дивость. И высказались по этому поводу.
Даже беглый обзор 4х схем аэродинамических расчетов (3*,
стр.56 - 62), предложенных в разное время знаменитыми учёными –
Ньютоном, Эйлером, Жуковским, Гельмгольцем и Кирхгофом, –
показывает, что их основой являются воздействие одного или 2х
факторов передвижения в воздушном потоке какого-либо тела. Из
этих немногих факторов вытекает простота предлагаемых формул
по каждой из 4х схем расчётов. Однако, если учесть современные
возможности учёных изучающих аэродинамику и сегодняшнее сос-
тояние теории аэродинамики паруса, справедливо охарактеризован-
ное Д. Норвудом (см. эпиграф), то можно прийти к таким выводам:
- учёт этих немногих факторов передвижения тел со сложной
конфигурацией в воздушном потоке недостаточен,
- вокруг тела в воздушном потоке происходят значительно бо-
лее сложные процессы, чем описываемые одним или двумя факто-
рами передвижения в воздушном потоке,
- для приблизительных расчётов можно принять существую-
щую схему расчетов – схему, предложенную Жуковским. Но она
расходится на 10% с экспериментальными данными и для более
точных расчётов необходимо создать более сложные схемы, учиты-
вающие все факторы передвижения в воздушном потоке какого-
либо тела (см. стр. 6,7).
Как известно, в аэродинамике применяется гипотеза (или схема
расчетов), предложенная Н. Жуковским. Она была принята потому,
что результаты расчётов по ней наиболее близко подходят к
экспериментальным данным, в результате чего, аэродинамика до сих
пор остаётся экспериментальной наукой. Это означает, что при
решении очень многих задач, в начале делается какое-либо
практическое исследование (например, в аэродинамических трубах),
а затем это исследование теоретически обосновывается.
Многолетняя история борьбы с флаттером и другие
малообъяснимые трагические происшествия в авиации (2*, стр. 47),
отсутствие решения проблем теории аэродинамики паруса, говорят
о необходимости перемен, чтобы аэродинамика стала как можно
менее экспериментальной наукой. К этому же следует отметить, что
13
14. схема Н. Жуковского не всегда подходит для расчётов современных
полётов. При решении задач гиперзвукового полёта в разрежённых
слоях атмосферы, метод Ньютона даёт более точные результаты (3*,
стр. 58). Для объяснения работы паруса периодически появляются
другие гипотезы, которые по понятным причинам не получают
достаточного распространения.
Вот довольно экзотическая схема расчётов, предлагаемая Т.
Стэнтоном – (**). (Приводя ниже цитируемую версию теории аэро-
динамики паруса, я одновременно отвечаю на довольно часто
встречающийся вопрос: «Оно тебе надо?». Надо полагать, я, как и
Т. Стэнтон, имею право ознакомить всех со своим видением реше-
ния многих проблем.)
«НОВАЯ ТЕОРИЯ ПАРУСА.
Основная предпосылка теории состоит в том, что парус в лами-
нарном потоке меняет направление воздушного потока на наветрен-
ной и подветренной сторонах. Поскольку меняющий направление
движения воздушный поток обладает массой, то возникает сила
инерции – центробежная сила. Эта сила «толкает» парус с навет-
ренной стороны и «тянет» его с подветренной стороны.
Выведем формулу для расчёта аэродинамической силы. Из
курса средней школы известно, что инерционная центробежная сила
вращающейся массы равна
F F= m R ω2, где: (2)
F – центробежная сила,
m m – масса,
R – радиус вращения,
ω – угловая скорость вращения
ω
Рис. 10
14
15. Допустим, что часть паруса высотой “h” обдувается воздуш-
ным потоком со скоростью V (рис. 11). Толщина слоя воздуха, зах-
ватываемого потоком, постоянна и равна «b». Радиус кривизны про-
филя постоянный и равен «R». На рассматриваемой полосе выделим
участок длиной «d» и сосчитаем центробежную силу воздушного
потока на этом участке.
Из формулы (2)
Fd =m d R ω2, где
m d = d b h - масса воздуха в объёме элемента
ω2 = m d V2/R
Отсюда силу инерции можно записать или в виде
Fd = m d V2/R , (3)
Или в виде Fd= d b h V2/R (4)
… Формула, определяющая Ah (равнодействующую сил инер-
ции – А. К.) будет иметь вид Ah= d b h V2/R. (5)»
Ah
Fd d
b Fd
V
l
Рис. 11 Рис. 12»
Предложенная Т. Стэнтоном схема расчётов в какой-то степени
более экзотична, чем многие противоречащие друг другу усто-
явшиеся взгляды на теорию аэродинамики паруса. Но, тем не менее,
вышеописанная схема заслуживает рассмотрения, как ещё одна по-
пытка приблизиться к истине. Не вдаваясь в проверку подозри-
15
16. тельных преобразований формулы (2) в формулу (5) для этой схемы
расчёта по предлагаемой гипотезе теории аэродинамики паруса,
можно сделать такие выводы.
Замечание №1.
1. Здесь, как почти во многих других схемах расчётов и гипо-
тезах теории аэродинамики паруса, не учитывается бесспорное вли-
яние (известное из школьных опытов по аэродинамике) разницы
скоростей воздушных потоков с подветренной и наветренной сторон
паруса. Также непонятно, как в предлагаемой схеме расчётов ото-
бражен тот факт, что подветренная сторона «тянет» и как учиты-
вается различие аэродинамических явлений на этих сторонах паруса,
которые сильно отличаются друг от друга на разных курсах к ветру.
2. Из рис. 10, формулы (2) и из элементарных представлений о
инерции вращающихся тел, прекрасно видно, что величина силы Fd
прямо пропорциональна радиусу вращения R. Из этого и из рис. 12
вытекает то, что и равнодействующая силa Ah должна также увели-
чиваться с увеличением радиуса вращения. Но в формуле (5) всё на-
оборот.
3. Нетрудно заметить, что из приведенных преобразований
можно получить странное равенство:
ω2 = Fd= Ah
4. Всем яхтсменам гонщикам известен парадокс постановки в
галфвинд спинакера с симметричным профилем. При этом площадь
парусов увеличивается почти в два раза, а скорость почти не изменя-
ется. Разгадка этого парадокса впервые объясняется теорией ОК, бо-
лее полное название - теория управляемого аэродинамического со-
противления (2*, стр.134-137, рис. 4-12 и 4-13). Нетрудно заметить,
что величина R на симметричном спинакере многократно меньше
чем на асимметричных спинакерах. Следовательно, искомая сила Ah
у симметричных спинакеров должна быть соответственно больше и
скорость яхты также должна быть больше. Но практика гонок пока-
зывает, что это не происходит. Яхты с асимметричными спинаке-
рами выигрывают в галфвинд. Самый яркий пример - победа яхты
«EF Language» в кругосветной гонке 1988-1989 годов. Этой победой
она обязана впервые применённому асимметричному спинакеру, ко-
торый, в виду явной эффективности, был скопирован и применён со-
перниками в ходе гонки. Такая оперативность была проявлена впер-
вые в истории ветродвижения. Всё это говорит о необходимости
16
17. применения 4го фактора передвижения в воздушном потоке в схемы
расчётов (2*, 4я часть и 2я глава этой статьи) создаваемой теории
аэродинамики паруса, то есть теорией ОК..
5. Направление силы инерции тела (т. е. движущегося потока
воздуха) должно в некоторой степени совпадать с направлением
движения этого тела. Поэтому физический смысл силы изображен-
ной на рис. 11 и 12, можно охарактеризовать так – это сила реакции
тела (т. е. паруса) возникшего на пути потока воздуха. Парус
преобразовывает энергию воздушного потока в силу, необходимую
для его передвижения (и передаёт эту силу передвижения корпусу
судна). Это преобразование идёт на основе закона действия-про-
тиводействия по следующей схеме: действие воздушного потока на
парус – противодействие, а точнее, преобразование энергии воз-
душного потока парусом в силу реакции паруса на действие воз-
душного потока. Как будет выглядеть на разных курсах к ветру эта
сила реакции паруса и как она будет называться должна решить
единая и всеми признанная теория аэродинамики паруса с учё-
том его максимально большого (в отличие от крайне узкого у
крыла самолета) диапазона углов атаки воздушного потока на
парус (2*, табл. 4-1) и всех факторов его передвижения в воз-
душном потоке. (То ли эта сила реакции будет выглядеть соот-
ветственно рис. 12; то ли согласно вихревой теории аэродинамики
крыла Н. Жуковского (соответственно 4*, рис. 19 и20, стр. 40-43,
или 2*, стр. 48-56), названная там подъёмной силой; то ли по схеме
Б. Бонда (5*, стр. 325) названная там кренящей силой; то ли
соответственно теории управляемого аэродинамического сопро-
тивления, кратко – теория ОК (2*, 4я часть), то ли это будет сила
реакции на давление ветра сверху и воды снизу (10*, стр. 42) вы-
давливающих лодку вперёд по схеме Джорджа О´Дэя, то ли един-
ственное на всю книгу краткое в три строчки высказывание Гэри
Джобсона - 12*)
Если приведенный в пункте 5. физический смысл силы реакции
паруса на ветровой поток верен, то на первый план выступает каче-
ство преобразования парусом воздушного потока соответственно це-
лям этого преобразования. Возможно, вышеупомянутых факторов
передвижения в воздушном потоке на парус больше, чем четыре
описанных ранее (2*, стр. 9 и 4я часть).
17
18. Учитывая сегодняшнее тупиковое состояние теории аэродина-
мики паруса (см. эпиграф), можно прийти к выводу - на каком-то
этапе своего развития теория аэродинамики паруса свернула с пра-
вильного пути в тупик. Предлагаю эту главу рассматривать, как по-
пытку найти место этого поворота, для того, чтобы осмотреться и
двигаться в правильном направлении. При этом необходима высокая
тщательность формулировок, точно отображающих физический
смысл объекта формулирования, для того чтобы, например, не изу-
чать двусмысленности вроде подъёмной силы, которая на парусах
бермудского вооружения ничего не поднимает, а только опускает
парус – т. е. кренит яхту. К сожалению. Н. Жуковский, С. Чаплыгин
и Томсон, возможно, не очень тщательно отнеслись к вышеупо-
мянутому точному отображению физического смысла объекта
форму-лирования.
Итак, вернёмся к истокам.
Задолго до знаменитых полётов Лилиенталя в Германии, Сан-
тос-Дюмона во Франции, братьев Райт в США и до возникновения
реальной потребности в расчётах летательных аппаратов тяжелее
воздуха, англичанин Томсон, для объяснения поведения какого-либо
тела в потоке воздуха, ввёл термин - циркуляция скорости. Этот
термин и его изображение использовали в своих схемах расчётов Н.
Жуковский и С. Чаплыгин. Перед цитированием основоположников
современных расчетов в аэродинамике прошу обратить внимание на
следующее.
Замечание №2.
1.Скорость является количественной характеристикой движения
какого-либо тела. Только тело (воздушные струи) может циркули-
ровать вокруг какого-либо объекта с некоторой скоростью, которая
может изменяться в ходе этого циркулирования или циркуляции.
Направление движения этого тела (воздушных струй) также может
меняться.
2. Называть циркуляцией скорости изменение скорости и на-
правления движения материального тела (воздушных струй), вы-
полнение этим телом некоторой работы – это явное искажение фи-
зического смысла аэродинамического явления. Скорость циркули-
ровать, менять своё направление и совершать работу не может.
А тело может циркулировать, менять скорость и направление своего
движения, совершать при этом некоторую работу.
18
19. 3. Основоположники современной аэродинамики в ходе своих
исследований легко перешли от термина – циркуляция скорости, к
термину – циркуляция, обозначив этим термином величину неко-
торой работы. (От этого легкого перехода туман в виде искажен-
ного физического смысла описываемого аэродинамического явления
не рассеялся. А наоборот – сильно сгустился) Так он и попал в эн-
циклопедию (6*) и во все расчёты по аэродинамике крыла согласно
вихревой теории аэродинамики крыла предложенной Н. Жуковским.
Вот что писал С. Чаплыгин – (7*, стр. 235-237) – в статье «Ре-
зультаты исследования движения аэропланов». (Номера предложе-
ний мои и введены для облегчения восприятия нахождения возмож-
ного места поворота на ошибочное направление существующей
теории аэродинамики паруса – А. К.)
«1.Так как мне придётся в формулах опираться на одно мате-
матическое количество - циркуляцию скорости, то объясню значе-
ние этого понятия. 2. Вообразим, что у нас есть цилиндр опреде-
лённого сечения (фиг. 5). 3. На него устремляется установившийся
поток, который обтекает его без разрыва. 4. Тогда во всяком месте
потока будет известная скорость, которую можно изобразить векто-
ром определённой длины и направления.
Фиг. 5.
5. Представим себе некоторую кривую в этом потоке. 6. Если
мы вычислим работу, которую произвели бы силы, действующие на
19
20. материальную точку массы, равной единице, при прохождении её по
этой кривой в предположении, что силы во всех точках пути равны
M N
V0
G
P
Фиг. 6
соответствующим скоростям, то величина этой работы, равная ∫ v ds
cos , и называется циркуляцией скорости на данном пути. 7. Обоз-
начим её буквою С. 8. Тогда имеем.
С ═ ∫ v ds cos ».
Через пять строчек автор упрощает обсуждаемый термин и
пишет - циркуляция. « 9. При других обстоятельствах циркуляция
может быть конечной, отличной от нуля величиной, которая зависит
от формы цилиндра и от направления потока относительно ци-
линдра. 10. Н. Е. Жуковский показал, что если у нас есть поток,
обтекающий цилиндр, и циркуляция скорости по охватываемому ею
контуру конечна и отлична от нуля, то развивается сила перпен-
дикулярная направлению скорости (фиг. 6). 11. Если обозначить
скорость потока в бесконечно удалённых точках через V0, под-
держивающую силу , перпендикулярную к скорости через Р, цирку-
ляцию скорости по произвольному охватывающему цилиндр кон-
туру, через С (величина С не зависит ни от контура, ни от размеров
контура MNGM), плотность жидкости через , то между этими ве-
личинами существует зависимость
Р = С V0.
12. Эта формула справедлива и в случае наличия присоеди-
нённых вихрей. 13. Н. Е. Жуковский связывал циркуляцию и под-
держивающую силу с присоединёнными вихрями. 14. Но оказывает-
ся, что дело – в многозначности потенциала скоростей, и безраз-
лично, будут ли существовать присоединённые вихри или нет.
20
21. 15. Итак, поддерживающая сила равна произведению цирку-
ляции на плотность жидкости и на скорость потока в бесконечности.
16. Во всякой частной задаче, при определённом виде сечения кры-
ла, необходимо, таким образом, подсчитать циркуляцию в связи с
формой и затем выяснить, достаточно ли этого объяснения, чтобы
охарактеризовать силу, поддерживающую крыло аэроплана. 17. Ока-
зывается, что путём такого объяснения можно истолковать возни-
кающее явление: величина силы близка к полученной опытным пу-
тём (несколько её превышает).»
После этой цитаты любой желающий может убедиться – вер-
ны ли «замечания №2» или нет.
Замечания №3.
1. Даже один автор (причем автор-основоположник) слишком сво-
бодно трактует понятие циркуляция скорости. Это и просто цир-
куляция (предложение 16), и математическое количество (пред-
ложение 1), и работа (предложение 6), которую произвели бы
силы, действующие на материальную точку массы, равную еди-
нице, при прохождении её по кривой с известной скоростью и
направлением вокруг некоторого тела.
2. В дальнейшем другие авторы продолжат творчество в названиях,
и циркуляция скорости превратилась в просто циркуляцию (6*),
и в «круговой замкнутый воздушный поток» соответственно
первоисточнику – 7*, фиг. 20, стр. 619.
Фиг. 20.
3. Прошу внимательно сравнить две фигуры – 6 и 20. На фиг.6 изо-
бражены стрелки направления воздушного потока V0 и подъем-
ной силы Р, но отсутствуют стрелки, показывающие направле-
ние замкнутого воздушного потока или циркуляции. На фиг.20
наоборот – есть стрелки, показывающие направление циркуля-
21
22. ции или замкнутого воздушного потока, но отсутствует стрелка
направления воздушного потока V0. Можно задаться вопросом –
а почему основоположники для большей ясности не совместили
два несложных рисунка? Ответ напрашивается сам собой. Ко-
нечно, не мне муравью и одиночному байдарочнику нападать на
слона и авианосец соответственно. Но, все-таки отвечу. При сов-
мещении двух несложных аналогичных рисунков основопо-
ложникам пришлось бы объяснять - как взаимодействуют воз-
душный поток V0 и круговой замкнутый воздушный поток в
нижней части крыла, то есть там, где они направлены навстречу
друг другу. Пришлось бы объяснить, что для того, чтобы замк-
нутый круговой воздушный поток имел бы право на существо-
вание, он в этом месте должен бы быть раза в три сильнее, чем
воздушный поток V0. Также пришлось бы объяснить – за счет
чего замкнутый круговой воздушный поток снизу крыла станет
настолько сильнее. Но основоположники ушли от ответа на не-
удобные вопросы известным способом – разъединили два ана-
логичных и на одну тему рисунка. И, если С. Чаплыгин раз-
местил между двумя фигурами (6 и 20) 400 страниц текста, где
слов меньше, чем формул высшей математики, то наши авторы
помещают аналогичные рисунки рядышком (4*). Но также, по-
чему-то, не совмещая их. А если бы совместили, то получилась
бы довольно веселенькая картинка. Но самое главное, любой
любознательный читатель может взять двумя вытянутыми паль-
цами нитку и за одну или две минуты на курсе бейдевинд в ве-
тер более 2х баллов обнаружить все существующие реальные
ветровые потоки. И с наветренной стороны грота. И в щели меж-
ду стакселем и гротом. И везде. Причем данные этого экспе-
римента будут полностью совпадать с данными, полученными в
аэродинамических трубах с помощью дымовых струек.
4. В этом пункте замечаний прошу читателя внимательно про-
читать два предложения. Первое – предложение С. Чаплыгина.
Второе – предлагаемое мною изменение этого предложения.
Итак: «4. Тогда во всяком месте потока будет известная
скорость, которую можно изобразить вектором определён-
ной длины и направления.» Моя интерпретация этого предло-
жения: «4. Тогда во всяком месте воздушного потока будет
известна скорость этого воздушного потока и этот воздуш-
22
23. ный поток можно изобразить вектором определенной длины
и направления.» Какое из двух предложений ближе к физи-
ческому смыслу описываемого аэродинамического явления су-
дить предоставляю читателю. Внесенные изменения в текст С.
Чаплыгина подчеркнуты.
Как я неоднократно замечал, что не мне вмешиваться в тек-
сты основоположников. Но все-таки, позволю себе некоторые заме-
чания. Если поставить задачу по обоснованию вихревой гипотезы
Н. Жуковского, то предложение 4. С. Чаплыгина и другие аналогич-
ные прекрасно выполняют свою роль. С помощью таких предло-
жений циркулирует не материальный объект – воздушный поток – с
некоторой скоростью, а сама скорость. Затем эту циркулирующая
скорость преобразовывается в циркуляцию. Надо полагать для боль-
шей ясности и краткости. Но, если везде не заменять термины «цир-
куляция скорости» и «циркуляция» на «воздушный поток с опреде-
ленными скоростью и направлением», то тогда надо было бы бук-
вально через строчку или две говорить о том, что циркуляция сугубо
условная величина, которая принята для создания удобной и крат-
кой формулы по определению подъемной силы крыла самолета. Но
этих частых упоминаний нет. А это привело к тому, что мы сейчас
имеем. Авторы самых солидных книг по парусному спорту, риск-
нувшие подробно описывать аэродинамику паруса, описывают цир-
куляцию как реально существующее аэродинамическое явление.
При этом, я полностью уверен, что при работе над этой сложной те-
мой, все авторы видели фотографии испытаний крыла в аэроди-
намических трубах с дымовыми струйками. Эти дымовые струйки
прекрасно показывают все воздушные потоки, среди которых
полностью отсутствует циркуляция. Или, другими словами, цир-
куляция скорости.
5. Очевидно, теория аэродинамики паруса начала сворачивать в се-
годняшний тупик с определения – циркуляция скорости (о суще-
ствующей теории аэродинамики крыла высказываться не буду, т. к.
уж очень там большой авианосец придется спихивать с сущест-
вующего курса), которое не соответствует физическому смыслу опи-
сываемого явления. Затем началось не совсем понятное её изобра-
жение – если на фиг.5 воздушные струи выглядят правдоподобно, то
на фиг. 6 циркуляция скорости выглядит как область возмущения
воздушного потока уже замкнутого вокруг крыла. На фиг. 6 не ука-
23
24. заны стрелками направления движения воздушного потока. Но,
следуя вихревой концепции теории Н. Жуковского и из небесспор-
ного условия представления вихря, как кругового замкнутого воз-
душного потока, на фиг. 20 циркуляция обрела направление и при-
няла тот вид, который царствует в аэродинамике крыла и в аэроди-
намических разделах некоторых книг по парусному спорту. Среди
этих книг находятся самые объёмные исследования обсуждаемой те-
мы. (8*, 9*). Но не все зарубежные парусные учебники и серьёзные
исследователи придерживаются вышеописанной концепции (1*; 5*,
стр. 325). Известный гонщик США Д. О´Дэй в своём учебнике для
начинающих яхтсменов (10*, стр. 42-43) всю сложную картину аэро-
динамики паруса объяснил в нескольких предложениях и в двух
скромных рисунках. (Вероятно, он поступил так, чтобы не повто-
рять ошибок других авторов, которые красочно и многосложно ра-
списывают как реально существующие явления - циркуляцию ско-
рости и присоединенные вихри – только условно принятые в аэроди-
намике крыла).
WIND
FORCE
Рис. на стр.43, 10*
24
25. Рис. на стр. 42, 10*
Это краткое пояснение полностью созвучно с теорией ОК (2*,
4я часть). Возможно, О´Дэй, так же, как и я, не согласен с версией
аэродинамики паруса, излагаемой многие десятилетия в сборнике
исследовательских работ различных авторов, собранных в 4х изда-
ниях известной книги Ч. Мархая (7*, 8*) и очень близко подошел к
основам работы паруса на острых курсах соответственно теории ОК.
Следует отметить, что, объясняя работу паруса, он, как и все другие
специалисты аэродинамики паруса, не избежал парадокса бейдевин-
да (2*, введение. Этот парадокс заключается в стремлении объяс-
нить всю многосложность аэродинамических явлений на парусе с
помощью курса бейдевинд. А на полных курсах, и будущие яхтсмены
и опытные, пускай разбираются как-нибудь сами. А ведь полные
курсы довольно опасны из-за брочинга и стремления некоторых яхт
«шагать» соответственно вихрям Кармана.)
Объясняя свою версию аэродинамики паруса, О´Дэй назвал
«великой мистерией» (10*, стр. 42) движение яхты против ветра. По-
ясняя рисунок страницы 42 он пишет – яхта движется вперёд по-
добно выжиманию её корпуса между двумя пальцами. Верхний
палец имитирует воздействие ветра на паруса, а нижний - давление
воды на шверт (киль). Примерно так же выстреливается вперёд дву-
мя пальцами косточка вишни.
25
26. А
Аналог предыдущего рисунка, в котором объединены две
концепции - О´Дэя и теории ОК.
На расположенном выше аналоге рисунка со стр.42 книги
О´Дэя видно, как взаимодействует пояснение О´Дэя с теорией ОК.
Допустим, корпус яхты рассечен продольной плоскостью А и
он имеет возможность скользить по толще воды этой плоскостью с
минимальным трением. Нетрудно догадаться, что плоскость А ими-
тирует работу шверта, предотвращающего боковое смещение яхты.
Согласно примеру О´Дэя, левый палец при нажатии на корпус яхты
будет выдавливать его вперёд без нажатия на корпус яхты нижнего
пальца (имеющегося на рисунке со страницы 42 книги О´Дэя).
Правый палец на вышерасположенном рисунке, имитируя воздей-
ствие ветра, нажимает на парус и при минимальном трении, также
выталкивает корпус яхты вперёд. Чем больше пальцев будет давить
на парус (т. е. чем больше будет парус) и с чем большей силой будет
оказываться это давление (т. е. чем сильнее будет ветер), тем быст-
рее пойдёт яхта. Согласно закону действия-противодействия. (Так
26
27. же косточка вишни полетит с большей скоростью, если на неё на-
давить пальцами с большей силой). Этот же закон лежит в основе
предлагаемой новой концепции теории аэродинамики паруса – тео-
рии управляемого аэродинамического сопротивления (кратко – тео-
рия ОК, 2*, 4я часть). Прошу отметить тот факт, что в предла-
гаемой основе для расчётов, действующих на парус сил согласно
теории ОК, нет подъёмной и аэродинамической сил, которые
царствуют в некоторых гипотезах теории аэродинамики паруса
(4*, 8*, 9*). Если бы О´Дэй продолжил свои рассуждения, начатые в
рисунках со страниц 42, 43 и сопровождающих их текстах, то он
обязательно пришел бы к основополагающим выводам теории ОК
для острых курсов, где прямо говорится о том, что наветренная
часть паруса работает как фрагмент внутренней части ракетного
сопла, который преобразовывает хаотическое движение горючих га-
зов с повышенным давлением в струю, направленную строго парал-
лельно оси ракеты. Причём это аналог только части всех аэродина-
мических явлений, которые происходят вокруг паруса. При расчётах
необходимо учитывать эти все аэродинамические явления на всех
курсах к ветру.
5. В предложении 13 говорится о присоединённых вихрях. В
знаменитой теореме Н. Жуковского описания этих вихрей занимают
примерно половину содержимого довольно сложной теоремы (11*,
стр. 24).
Эти присоединённые вихри описываются дифференциальны-
ми уравнениями и другими сложностями. Такая солидность изложе-
ния настолько повлияла на создателей некоторых концепций аэроди-
намики паруса, что они приняли циркуляцию и присоединённые
вихри как реально существующие аэродинамические явления. И это
явная ошибка. Можно легко убедиться в отсутствии циркуляции
скорости: в виде кругового замкнутого воздушного потока; присое-
динённых вихрей; двух взаимодействующих вихрей, работающих
как две взаимодействующие шестерни большая и малая (8*, рис. 4).
Для этого надо взять запасную лату и, привязав к ней небольшую
нитку, поставить этот импровизированный ветроуказатель в следу-
ющих местах возле парусов:
- у задней шкаторины грота, для обнаружения присоединённого
вихря;
27
28. - у наветренной ванты, для обнаружения участка циркуляции ско-
рости направленного навстречу вымпельному ветру;
- в щели между стакселем и гротом, для обнаружения сложной кар-
тины (согласно 4*, рис. 29) взаимодействия якобы существующих
двух циркуляций – вокруг стакселя и грота. У кого нет латы, может
взять нитку двумя пальцами и проделать то же самое.
Несуществую-
щая подъёмная Спинакер установленный
сила без спинакер-гика.
Направление ветра,
курс яхты - бакштаг.
На вышеприведенном рисунке изображена яхта, которая идёт
только с одним спинакером, установленном без спинакер-гика и по-
травленном на 20 см по фалу. Соответственно рис. 20 из учебника
для яхтенных капитанов (4*, стр. 42) и современной аэродинамике
(как паруса так и крыла), на курсе бакштаг должна действовать
перпендикулярно направлению вымпельного ветра подъёмная сила.
Её величина, (согласно принятым современным построениям в су-
ществующей концепции теории аэродинамики паруса), должна
быть, примерно равна силе тяги. На спинакер, установленный выше
описанным способом, не воздействуют завихрения после основных
парусов (грота и стакселя) и он имеет полную свободу поперечного
перемещения, включая и перемещение в направлении действия
28
29. подъёмной силы. Проделайте этот несложный эксперимент -
незначительным усилием, двумя пальцами, можно переместить
спинакер в направлении действия предполагаемой подъёмной силы
и он легко поддастся этому небольшому усилию. Но после снятия
этого усилия спинакер возвращается в прежнее положение, когда
воображаемая плоскость, касающаяся всех трех углов этого
спинакера перпендикулярна направлению ветра. Хочу напомнить,
что подъемная сила согласно современной теории аэродинамики,
царствующей и в авиации и в теории аэродинамики паруса, всегда
направлена перпендикулярно воздушному потоку,
воздействующему на какое либо тело. Если бы подъёмная сила
существовала, то она бы перемещала бы спинакер в направлении,
показанном стрелкой. Причем с силой почти равной силе тяги. Но
это не происходит. Значит, подъёмная сила, которую усиленно
рекомендуют увеличивать во многих учебниках по парусному
спорту (4*), на бакштаге не существует. Надеюсь, что эти
банальные эксперименты (проделанные яхтсменами яхт «Кадет»
с двухлетним стажем хождения под парусом, раскрывшие им глаза
на заблуждения современной теории аэродинамики паруса и на
предлагаемые теорией ОК принципы работы паруса) изменят
взгляды всех моих оппонентов, включая самых многоопытных,
слова которых приведены в начале статьи.
6. Весьма характерно предложение 14. В предыдущем пред-
ложении С. Чаплыгин, как ученик и последователь Н. Жуковского,
кратко излагает суть его гипотезы выраженной в теореме его имени.
Но в предложении 14 С. Чаплыгин, как человек, проведший значи-
тельно большее количество экспериментов в различных аэроди-
намических трубах, чем Н. Жуковский, указывает на вероятность от-
сутствия присоединённых вихрей. и на лежащую в основе гипотезы
«многозначность потенциала скоростей». Под этими словами,
очевидно, он подразумевал многозначность направлений и скоро-
стей воздушных вихревых струек, составляющих вихревую пелену
турбулентного течения. Отказываясь в некоторой степени от взгля-
дов Н. Жуковского, он указывает в чем же дело - в «много-
значности потенциала скоростей» и не расшифровывает это по-
нятие. Что означает многозначность? Почему скорости остаются в
некотором потенциальном состоянии? Какие скорости? Скорости
каких воздушных потоков? На эти и возможно многие другие воп-
29
30. росы ответа нет, так как в 15м предложении С. Чаплыгин продол-
жает излагать известную теорему Н. Жуковского.
Нельзя не отметить двузначность или туманность данного вы-
сказывания. С. Чаплыгин пережил своего учителя на несколько де-
сятилетий, принимал участие в строительстве почти всех аэроди-
намических труб СССР и был знаком с экспериментами проводив-
шимися на них, включая эксперименты с дымовыми струйками. Эти
струйки использовались во всех аэродинамических трубах мира и
везде прекрасно продемонстрировали отсутствие круговой замкну-
той циркуляции скорости (или кругового замкнутого воздушного
потока) и отсутствие присоединённых вихрей в том виде, как они
отображаются в теореме Н. Жуковского. Скорее всего, именно по-
этому он пишет, что не он а: «Н. Е. Жуковский связывал цир-
куляцию и поддерживающую силу с присоединёнными вихря-
ми». А сам корректирует мнение учителя, высказывая свою версию
и немного оправдываясь за его заблуждение - предложение 14: « …
безразлично, будут ли существовать присоединённые вихри или
нет.»
7. Безразличие к основам аэродинамики, к формулировкам яс-
но и точно отображающим физический смысл объекта формули-
рования, началось с введения понятия «циркуляция скорости» и про-
должается до сих пор. Правильность этого утверждения о наличии
безразличия можно проверить, ознакомившись (не вникая в суть
дифференциальных уравнений) с современным состоянием аэроди-
намики по 50ти страничной книге (11*). Больше половины содер-
жимого теоремы Н. Жуковского (11*, стр. 24 –26) – основы основ
современной аэродинамики крыла - занимает описание присое-
динённых вихрей, есть которые или их нет основоположнику без-
различно. Эти присоединённые вихри компактно изображены друг
возле друга в трёхмерной системе координат и описаны соответ-
ствующими дифференциальными уравнениями. Но дымовые струй-
ки не показывают стройной картины однотипных присоединённых
вихревых струек, изображаемых в трёхмерной системе координат и
описываемых большим количеством дифференциальных уравнений,
как это заведено в современной аэродинамике крыла. Дымовые
струйки показывают вихревую пелену за крылом с хаотическими
вихрями, которые, возможно имел в виду С. Чаплыгин под словами
«многозначность потенциала скоростей».
30
31. 8. В 10м предложении указываются Н. Жуковским условия
возникновения поддерживающей силы. Употребляя современные
термины, эти условия выглядят так – если есть набегающий поток, и
циркуляция существует и замкнута. Ну а если циркуляция не
замкнута? То тогда условия теоремы Н. Жуковского рушатся. Так
как более лучшей концепции расчета подъемной силы никто не
предложил, то современные ученые излагают условия реализации
теоремы Н. Жуковского без слова «если». Об этом напрямую ска-
зано в цитате в начале этой главы: «Вокруг каждого тела в потоке
воздуха развивается циркуляция».
Подводя итог 1й главы, можно сказать следующее. Цент-
ральной парусной организации уже давно было пора созвать кон-
ференцию по введению единой терминологии и единой концепции
аэродинамики паруса или же принять какой-либо единый проме-
жуточный вариант до создания какой-либо всеми признанной кон-
цепции в будущем. Нельзя чтобы одни учебники восхваляли и ре-
комендовали к увеличению (не существующую, как минимум, на
бакштаге) подъёмную силу, которая на самом распространенном се-
годня бермудском вооружении никогда и ничего не поднимала.
Нельзя какую-либо силу называть аэродинамической, так как любая
сила из всего комплекса сил, действующих на паруса или надводную
часть корпуса, также является аэродинамической. (Несколько сотен
подобных парадоксов, составляющих небольшую часть парадоксов
современной теории аэродинамики паруса, собрана в первых трёх
частях книги 2*). Необходимо договориться о единой терминологии,
которая отвечала бы элементарному физическому смыслу объектов
формулирования. Иначе может повториться история с термином
«циркуляция скорости» и ему подобных. По популярному телека-
налу «Дискавери» довольно часто показывают яхты с соответству-
ющими пояснениями о принципах движения яхт. Надолго запом-
нилась одна передача, где в сюжете о парусных яхтах сила тяги была
названа сопутствующей. В следующем сюжете о буерах силы, воз-
никающие на парусах, были названы еще более экзотично. Спе-
циально не привожу их названия, чтобы внимательный читатель сам
получил удовольствие от подобного творчества некоторых авторов и
их переводчиков под присмотром научных консультантов.
31
32. Глава 2. НАПРАВЛЕНИЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ ТЕОРИИ
АЭРОДИНАМИКИ ПАРУСА
Аэродинамика целостная наука. Её только крайне условно
можно разделить на авиационную и парусную. Или на аэродинамику
крыла и аэродинамику паруса. Оба эти направления взаимодей-
ствуют друг с другом и не могут рассматриваться отдельно. Их ко-
ренное отличие в громадной разнице величин используемых диапа-
зонов углов атак. Поэтому ниже пойдёт речь об этих двух направ-
лениях и их взаимодействии.
При обзоре литературы по современной аэродинамике паруса
высшей сложности (к которой принадлежат известные книги Д.
Норвуда и Ч. Мархая) можно прийти к следующим грустным выво-
дам:
- авторы всех книг вежливо замалчивают существование круп-
ных проблем современной теории аэродинамики паруса,
- авторы одних книг придерживаются концепции наличия замк-
нутого кругового воздушного потока вокруг паруса (не замечая, что
он был принят (6*) как условная, реально не существующая вели-
чина в аэродинамике крыла), другие авторы придерживаются кон-
цепции математического описания парусного судна и теоремы кур-
сов – эта концепция также содержит массу недоразумений (2*, 1я
часть).
Сравнительного анализа различных концепций теории
аэродинамики паруса никто не делает, не смотря на наличие в них
глубоких недоразумений и противоречий. В результате этих
недоразумений у нас в современной теории аэродинамики паруса
царит ситуация, которую кратко обрисовал Д. Норвуд в эпиграфе.
Это говорит о том, что после многих десятилетий исследований
современная теория находится в тупике.
Поиску места поворота с правильной дороги развития теории
аэродинамики паруса, определению оптимального направления это-
го развития, объединению двух родственных течений ветродвиже-
ния (парусного спорта и видов парусного вооружения для больших
грузо-пассажирских кораблей) посвящена книга «Теория аэродина-
мики паруса. Ветродвижение. 1», где излагается новая концепция
32
