В пластичных металлах наблюдается тенденция к разрушению путемсдвига.

В пластичных металлах наблюдается тенденция к разрушению путемсдвига.

Складкообразование

Толстая пластина или просто кусок металла способны хорошо сопротивлятьсясжатию, так что если их нагрузить сдвигом, то возникающие под углом +45°напряжения сжатия и растяжения будут для них неопасны. Тонкие панели, мембраны,пленки и ткани плохо сопротивляются сжатию в их плоскости, поэтому присдвиге на этих элементах образуются складки. Это весьма обычно для тонкихметаллических панелей, широко используемых в конструкциях самолетов, образованиетаких складок часто можно наблюдать на поверхности их крыла и фюзеляжа(рис. 128). Инженеры называют это “вагнеровским полем”.

Рис. 128. Местные выпучивания обшивки фюзеляжа вертолета.

Еще чаще такие складки можно видеть на одежде, просторных чехлах, скатертяхи плохо скроенных парусах. Вряд ли портные так уж часто говорят о вагнеровскомполе, но иногда они упоминают о некоем довольно таинственном качестве,известном в текстильном товароведении как сминаемость. Сминаемость тканизависит главным образом от ее модуля сдвига, и хотя немногие из модельеровмогут указать с системе СИ или других единицах величину модуля сдвига Gдля используемых ими шелковых или хлопчатобумажных тканей, но, чем меньшемодуль сдвига материала, тем меньше у него тенденция к образованию нежелательныхскладок, или сминаемость.

Причина того, что мы не можем использовать для одежды бумагу или целлофан, непоказавшись при этом смешными, заключается главным образом в слишком большойжесткости на сдвиг, которой обладают эти материалы, именно поэтому они не могутпринимать нужные формы. А вот трикотажные ткани, наоборот, имеют как малыймодуль Юнга, так и малый модуль сдвига, поэтому при их использовании легкодобиться плотного облегания фигуры. Девушки быстро открыли это качество ввязаных свитерах. Точно так же у молодых людей кожа имеет малый модуль Юнга имодуль сдвига и поэтому легко “подстраивается” под формутела. В старости кожа становится более жесткой на сдвиг,печальные результаты чего бывают, к сожалению, слишком очевидными. Недавнопрофессор М. Кенеди из Стрэтклайдского университета провел широкие исследованияупругих свойств кожи человека. В результате старческие морщины, кажется,впервые получили количественное описание.

Кручение

Самолет превратился из чего-то, чего “вообще не может быть”, в грозноевоенное оружие за каких-нибудь 10 лет. Это случилось почти без помощи науки.Пионеры авиации зачастую были талантливыми любителями и заядлыми спортсменами,но лишь немногие из них имели какую-то теоретическую подготовку. Как исовременных автомобилистов, их скорее интересовали шумные и ненадежныедвигатели, чем несущая конструкция, о которой они мало что знали и ещеменьше заботились. Естественно, выжав из двигателя достаточную мощность,вы можете поднять в воздух почти любой самолет. А вот что с ним будет дальше,зависит от управления, устойчивости в полете и прочности конструкции, существокоторых весьма сложно.

На заре авиации слишком многие храбрецы, такие, как К. С. Ролле и С. Ф. Коди,поплатились жизнью за столь легкомысленный подход. Теоретические основыаэродинамики были разработаны Ф. В. Ланчестером еще в 90-х годах прошлогостолетия, но очень немногие из инженеров-практиков представляли себе, о чем тамвообще идет речь. Катастрофы того времени частопроисходили из-за срыва потока и штопора, но почти столь же часто виной томубыло разрушение конструкций, а так как первые пилоты редко использовалипарашюты, катастрофы эти почти всегда заканчивались трагически.

Требование к инженерной конструкции быть одновременно и надежной, илегкой было тогда внове. На крыло самолета действуют изгибающие нагрузки,весьма напоминающие нагрузки на мост. Предшествующий опыт позволял с этиминагрузками управиться без особых опасений за надежность. Но что было совершенноновым, так это действующие на крыло самолета крутящие моменты. Если непринять должных конструктивных мер, крыло самолета будет скручено.

Применение самолетов с началом первой мировой войны возросло – резкоувеличилось и число аварий. К счастью, в Англии в Фарнборо этими вопросамизанималась небольшая группа блестящих молодых инженеров, чьи имена впоследствиистали широко известны, – это лорд Черуелл, Джеффри Тейлор, ГенриТизард и “Иегова” Грин. Благодаря их усилиям к 1918 г. традиционный биплансделался самой надежной из всех конструкций, так что его считали почтинеразрушающимся. Немцам в этом отношении повезло меньше. Их техническиеавиационные эксперты не могли похвастать репутацией людей с широким кругозором.Во всяком случае, у них долгое время одна за другой следовали катастрофы,причина которых крылась главным образом в непонимании действия на крылосамолета крутящего момента.

К началу 1917 г. благодаря высоким техническим данным своих истребителейстраны Антанты достигли на западном фронте явного превосходства в воздухе.