Читать онлайн «Физика в бою». Страница 22

Как видно, у гусеничного движителя много достоинств. Однако, познакомившись с существующими сейчас зарубежными армейскими транспортными средствами, нетрудно заметить, что среди них преобладают не гусеничные, а колесные машины. В чем тут дело?

Эффективность гусениц, как движителя, значительно ниже, чем колеса — так до недавних пор утверждали многие конструкторы, основываясь на результатах сравнительных испытаний по дорогам с твердым покрытием и грунтовым. В самом деле, гусеницы армейских машин собираются из тяжелых стальных траков, шарнирно соединенных между собой. На перематывание гусеницы, трение в шарнирах траков расходуется не менее 10 % мощности двигателя, причем с увеличением скорости движения потери в гусеничной цепи возрастают настолько, что максимальная скорость гусеничных машин редко превышает 70 км/час. Мнение о неэффективности гусеничного движителя до последнего времени было настолько распространено, что конструкторы сосредоточили свое внимание на совершенствовании колесного движителя, тем более что здесь предоставилась широкая возможность использовать достижения коммерческого автомобилестроения.

В результате проходимость колесных машин за последние годы значительно возросла и во многих случаях стала приближаться к проходимости гусеничных. Однако оказалось, что чем ближе проходимость колесных и гусеничных машин, тем меньше разница в эффективности их движителей: в равных условиях бездорожья потери в обоих типах движителей мало чем отличаются друг от друга. Это обстоятельство, подтвержденное данными механики системы «грунт-машина», и заставило обратить внимание на совершенствование гусеничного движителя.

Были разработаны легкие конструкции гусениц — с разнесенными траками, ленточные, пневматические. Они показали высокую работоспособность, надежность и значительное увеличение срока службы в самых тяжелых условиях. В печати стало настойчиво высказываться мнение, что с точки зрения надежности гусеничный движитель отвечает требованиям, предъявляемым к армейским транспортным средствам в большей степени, чем колесный. Судя по зарубежным работам, область применения гусеничных движителей — бездорожье, грязь, снега, болота. Здесь их достоинства преобладают над недостатками.

Третий тип движителя, появление которого сопровождалось в иностранной печати большой шумихой, — так называемая воздушная подушка. Принцип действия этого движителя заключается в том, что между днищем машины и поверхностью, над которой она движется, нагнетается воздух, образующий прослойку («подушку»), которая приподнимает машину и уменьшает силы сопротивления движению до минимума. К настоящему времени первые восторги, с которыми было встречено появление машин на воздушной подушке, улеглись и появилась возможность дать им объективную оценку.

С точки зрения внешнего аспекта характеристики движителя машины на воздушной подушке представляются идеальными. Коэффициент использования площади Кп у них равен 1, т. е. максимально возможное значение достигнуто, чем, казалось бы, обеспечена и проходимость по самым слабым грунтам. Однако на этом достоинства подобных машин и кончаются.

Рассмотрим вторую функцию движителя на воздушной подушке — создание тягового усилия. Сила тяги здесь создается воздушными винтами. Поэтому динамический фактор (отношение силы тяги к весу машины) мал, сколько-нибудь существенных подъемов машина преодолевать не может, время разгона велико. Радиусы поворота очень большие, торможение воздушными винтами малоэффективно.

Основной же недостаток машин на воздушной подушке заключается в низкой экономичности движителя. Для того, чтобы приподнять машину над грунтом, необходимо нагнетать под ее днище огромную массу воздуха и затрачивать на это значительную мощность. У современных аппаратов на воздушной подушке удельная мощность (отношение мощности двигателя к весу машины) составляет 100–300 л.с./т, что в 8 раз больше, чем у остальных наземных машин. Соответственно увеличивается и расход горючего. Толщина воздушной подушки невелика — 10–30 см, это объясняется тем, что расход мощности на образование подушки растет пропорционально четвертой степени высоты парения. Вентиляторы машины при работе действуют подобно пылесосу, засасывая массу пыли, траву, щепки и другой мусор.

Все перечисленные и другие недостатки определили область применения машин на воздушной подушке: за рубежом в настоящее время они используются для перевозок над водными пространствами. Сведений об использовании их в качестве наземных армейских транспортных средств в печати не приводилось.

Рассмотрев зарубежные взгляды на использование различных типов движителей в целях повышения проходимости армейских машин, мы можем сделать вывод, что решение вопроса о применении того или иного типа движителя для армейской машины должно базироваться на изучении физики процесса взаимодействия движителя с грунтом, на всестороннем учете грунтовых условий, для которых эта машина предназначена. Должна быть статистически оценена частота воздействия тех или иных факторов на машину и в зависимости от этого на основе данных механики системы «грунт-машина» определены оптимальные размеры и форма поверхности контакта движителя с грунтом, а следовательно, и тип движителя.

Движителей, которые были бы в равной степени эффективны на дорогах и там, где кончается асфальт, на любых грунтах, в настоящее время нет. Однако поиски таких конструкций ведутся весьма интенсивно. Что они будут собой представлять, покажет время.

Среди областей науки и техники, сыгравших особенно большую роль в революции, происшедшей в военном деле, важнейшее место принадлежит электронике. Без электронных устройств было бы невозможно создание и использование самого мощного — ракетно-ядерного оружия, создание и боевое применение подавляющего числа образцов современной боевой техники — сухопутной, военно-морской, авиационной. Электроника — это связь, управление войсками, обнаружение противника и наведение ракет и самолетов на цели. Без преувеличения можно сказать, что без электронных устройств современный бой просто немыслим.

Но как ни велика была роль электроники в недалеком прошлом, ее значение для дальнейшего прогресса военного дела, пожалуй, еще больше: Дело в том, что на широкие возможности радиоэлектроники, на ее быстрое развитие опираются многочисленные перспективные разработки боевых средств и вооружения. Кроме того, в самой электронике с каждым днем открываются все новые и новые пути, сулящие уже в недалеком будущем создание принципиально новых средств организации и ведения боя. Ярким примером в этом отношении служит одна из новейших отраслей современной электроники— квантовая электроника.

Идеи, лежащие в основе квантовой электроники, непосредственно связаны с той революцией в области физики, которой ознаменовалось начало XX века. В то время Альберт Эйнштейн создал теорию, позволившую не только объяснить известные тогда явления поглощения электромагнитной энергии веществом, но и предсказать возможность другого процесса — индуцированного, т. е. навязанного извне, излучения вещества.

Происхождение такого излучения можно объяснить следующим образом. Элементарные частицы вещества — молекулы и атомы — могут поглощать и излучать электромагнитную энергию очень малыми порциями — квантами. Если атом находится в невозбужденном состоянии, он может поглощать энергию. Поглотив квант, атом переходит в возбужденное состояние.

Существуют два способа возвращения атома в его основное энергетическое состояние. Этот переход может произойти самопроизвольно, без вмешательства извне, и вынужденно, под влиянием облучения. В обоих случаях атомы способны излучать запасенные кванты энергии. Однако отличительная особенность вынужденного излучения состоит в том, что испускаемые атомом кванты по частоте и направлению распространения ничем не отличаются от электромагнитных колебаний, вызвавших такое излучение. Таким образом, вынужденное, или, как еще говорят, индуцированное, излучение органически входит в вызревшую его волну и усиливает ее.

Следует, однако, отметить, что индуцированное излучение долгое время оставалось лишь теоретическим предположением. Условия, необходимые для его практического осуществления, были впервые сформулированы советским ученым В. А. Фабрикантом в докторской диссертации, защищенной в 1940 г. Становление же квантовой электроники, как новой отрасли техники, началось примерно с 1954 г., когда почти одновременно в СССР (Н. Г. Басов, А. М. Прохоров) и США (Ч. Таунс с сотрудниками) были созданы первые квантовые генераторы радиоволн (мазеры). В этих генераторах использовалось индуцированное излучение молекул аммиака, в силу чего такие генераторы первоначально назывались «молекулярными». При этом впервые для излучения радиоволн были использованы не электронные потоки, как в радиолампах, а электрически нейтральные молекулы.