Коанда эффект - что это.

Существует много физических явлений и законов, открытых человеком совершенно случайно. Начиная с легендарного яблока, упавшего на голову Исаака Ньютона, и мирно принимавшего ванну Архимеда до новейших открытий в области создания новых материалов и биохимии. Эффект Коанды принадлежит к этому же ряду открытий. Как это ни странно, но его практическое применение в технике до сих пор все еще находится на самом начальном этапе. Итак, эффект Коанда - что это?

История открытия

Румынский инженер Анри Коанда во время проведения испытаний своего экспериментального летательного аппарата, снабженного реактивным двигателем, но имеющего деревянный корпус, во избежание воспламенения корпуса от реактивной струи, установил защитные металлические пластины по бокам от двигателей. Однако эффект от этого получился обратным от ожидаемого. Истекающие реактивные струи по непонятным причинам стали притягиваться к этим защитным пластинам и находившиеся в районе их размещения деревянные конструкции планера могли воспламениться. Испытания закончились аварией, но сам изобретатель не пострадал. Все это происходило в самом начале XX века.

Экспериментальная проверка

Эффект Коанда - это явление, которое можно проверить, не выходя из кухни. Если открыть воду в кране и поднести к струе воды плоскую пластину, то можно увидеть этот эффект воочию. Вода будет еле заметно отклоняться в сторону пластины. При этом, скорость потока воды может быть и не очень велика. В принципе, это явление наблюдается в любой среде: водной или воздушной. Главное - наличие потока среды и наличие поверхности, примыкающей с одной стороны к этому потоку.

Кстати, это явление имеет еще одно название - эффект чайника. Именно благодаря этому эффекту при наклоне чайника вода из него не попадает в чашку, а струится вниз по носику, заливая скатерть, а иногда и колени окружающих. Поскольку законы гидродинамики и аэродинамики в целом, за небольшими исключениями, практически тождественны, чтобы не повторяться, в дальнейшем эффект Коанды будет рассматриваться для воздушной среды.

Физика явления

Эффект Коанда основывается на возникающей разнице давлений в потоке при наличии ограничивающей этот поток стенки, препятствующей свободному доступу воздуха с одной из сторон. Любой поток воздуха состоит из слоев, имеющих различную скорость. При этом экспериментально доказано, что сила трения между слоем воздуха и примыкающей твердой поверхностью меньше, чем между отдельными слоями воздуха. Тем самым скорость слоя воздуха, проходящего вблизи от поверхности, оказывается выше скорости слоя воздуха, отдаленного от этой поверхности.

Более того, на достаточно большом удалении скорость одного из слоев воздуха относительно поверхности вообще будет равна нулю. Получается неоднородное поле скоростей по высоте потока. В соответствии с законами газодинамики здесь возникает поперечная разница в давлении, отклоняющая поток в сторону меньшего давления, то есть туда, где скорость слоя воздуха выше - в сторону ограничивающей стенки. Подбирая форму сопла и поверхности, экспериментируя с расстояниями и скоростью, можно изменять направление потока в достаточно широких диапазонах.

Математика

В течение очень долгого времени описываемое явление вообще не признавалось, несмотря на его очевидность и относительную легкость экспериментальной проверки. Затем возникла необходимость теоретических расчетов силы и вектора этой силы, то есть сделать расчет эффекта Коанда. Такие расчеты были сделаны для разного типа струй.

Выведенные формулы достаточно громоздки и представляют собой сочетание дифференциального исчисления с тригонометрией. Но эти сложные и многоступенчатые расчеты могут дать лишь приблизительный результат. Разумеется, все это считается не на бумаге, а с использованием современных алгоритмов, заложенных в вычислительные машины. Однако реальные значения можно получить исключительно экспериментальным путем. Слишком много факторов влияет на этот эффект, и не все из них могут быть описаны с использованием математических формул.

От чего зависит это явление

Если пропустить тщательный разбор формул, требующий незаурядной квалификации, сила эффекта Коанды зависит от скорости потока, соотношения диаметра потока и кривизны стенки. Эксперименты показали, что огромное значение имеет расположение и диаметр сопла, шероховатость поверхности стенки, расстояние между потоком и ограничивающей его стенкой, а также от формы самой стенки. Также отмечено, что эффект Коанда более выражен в турбулентном потоке.

Что еще придумал первооткрыватель

После открытия явления А. Коанда занялся его разработкой и поиском практического применения. Результатом его усилий стал патент на изобретение летающего зонта. Если в центре полусферы, похожей на зонт, установить сопла, выбрасывающие поток газов, то в соответствии с эффектом Коанда, этот поток будет прижиматься к поверхности полусферы и истекать вниз, создавая область пониженного давления над зонтом, толкая его вверх. Сам изобретатель называл это крылом самолета, свернутым в кольцо.

Попытки практической реализации этого изобретения успехом не увенчались. Причина - неустойчивость аппарата в воздухе. Однако, последние достижения в области интеллектуального управления неустойчивыми конструкциями в воздухе, так называемый принцип Fly by Wire, дает надежду на появление этого экзотического летательного аппарата.

Что удалось реализовать

Хотя зонт изобретателя поднять в воздух так и не удалось, эффект Коанда в авиации применяется, но, условно говоря, на второстепенных направлениях. Из наиболее выдающихся примеров можно привести, разработанный в 40-х годах вертолет без хвостового винта, функции которого по компенсации вращения несущего винта, выполняли установленные в задней части вентилятор и сопла со специальными направляющими. Эта же система позволяла управлять вертолетом по рысканью и тангажу. Это было применено на вертолетах MD 520N, MD 600N и MD Explorer.

На самолетах эффект Коанда - это, прежде всего, увеличение подъемной силы путем дополнительного обдува от двигателя верхней поверхности крыла, дающее максимальный эффект при выпущенной механизации, то есть когда крыло имеет максимально «выпуклый» профиль, позволяющий потоку уходить почти отвесно вниз. Это реализовано на советских самолетах Ан-72, Ан-74, а также Ан-70. Все эти машины обладают улучшенными взлетно-посадочными характеристиками, позволяющими использовать короткие полосы для взлета и посадки.

Из американской техники можно назвать "Боинг С-7", использующий тот же принцип, а также ряд экспериментальных машин. В послевоенный период было сделано много попыток создать летательный аппарат на принципах эффекта Коанда. Все они имели форму летающей тарелки, и все они, по истечении определенного времени, были закрыты из-за технических сложностей. Возможно, эти работы в строго охраняемой форме ведутся и в настоящее время.

С небес на землю и под воду

Для увеличения сцепления колес с треком эффект Коанда начал использоваться и в конструкциях болидов "Формулы-1". Машины оборудованы диффузорами и обтекателями, к которым прижимается поток выхлопных газов, обеспечивая нужный эффект. На картинке выше показано движение выхлопных газов, прилипающих к обводам, несмотря на то, что сама выхлопная труба смотрит вверх.

Помимо наземного транспорта, проводились и проводятся экспериментальные работы, связанные с использованием этого явления на подводных судах. В частности, в Санкт-Петербурге создан достаточно экзотический подводный велосипед, почему-то названный по-английски - Blue Space, в переводе «голубой космос». То, что он использует для передвижения, - это эффект Коанда. В передней части «подводного велосипеда» установлены обтекатели, в которые вмонтированы гребные ролики, всасывающие воду через специальные щели. Затем вода выталкивается на поверхность корпуса машины, создавая тягу на ее поверхности. Вода обтекает весь корпус, вновь всасываясь в щель на корме, выталкивается наружу.

Коанда создал "Coandă-1910", экспериментальный самолет на реактивной тяге. Обнаружил гидродинамический эффект, названный эффектом Коанды. Разработал устройство для обнаружения жидкостей под землей, полезное в разведке нефти. Систему для морского бурения. Дизайн "летающей тарелки" и огромное количество других изобретений.

Румынский ученый, пионер аэродинамики и первооткрыватель эффекта Коанды.

Анри Мари Коанда, второй ребенок в большом семействе, родился в Бухаресте (Bucharest) 7 июня 1886-го. Его отец был профессором математики в Национальной школе мостов и дорог (National School of Bridges and Roads). Его мать - дочкой французского врача Гюстава Дане (Gustave Danet). Предаваясь воспоминаниям о детстве, Коанда отмечал, что его очень волновала сила ветров.

Коанда начал обучение в Национальном коллеже святого Саввы (Saint Sava National College), но через три года, в 1899-м, его отец, решивший превратить сына в военного, отослал Анри в Военное училище в Яссы (Military High School, Iaşi). По окончанию училища в 1903-м Коанда в звании сержант-майор продолжил образование в бухарестской Школе артиллерийских, военных и флотских инженеров (School of Artillery, Military, and Naval Engineering). В 1904-м он поступил в немецкую Высшую техническую школу в Шарлоттенбурге (Technische Hochschule, Charlottenburg).

Получив ранг артиллерийского офицера, Коанда все же больше был увлечен техническими проблемами полета. Воздухоплавание увлекло его настолько, что в 1905-м он построил для румынской армии самолет-снаряд. Свои исследования Анри продолжил в бельгийском Институте Монтефиоре в Льеже (Montefiore Institute, Liège), где познакомился с авиационным инженером Джанни Капрони (Gianni Caproni). В 1908-м он вернулся в Румынию (Romania), где ему было позволено покинуть армию.

В 1909-м Коанда отправился в Париж (Paris), где поступил в Высшую национальную школу инженеров и авиаконструкторов (École Nationale Superieure d"Ingenieurs en Construction Aéronautique). Через год, во время работы в мастерской Капрони, Коанда построил модель самолета "Coandă-1910" с 4-цилиндровым поршневым двигателем, нагнетающим воздух в камеры сгорания. В этих двух камерах воздух смешивался с топливом и сгорал. Таким образом, Анри разработал технологию реактивной тяги, которую сначала запатентовал во Франции (France), а затем в Великобритании (Great Britain) и Швейцарии (Switzerland).

В октябре 1910-го самолет "Coandă-1910" взмыл в воздух на глазах большой толпы. За штурвалом находился сам Анри. Чтобы защитить хвост от выхлопов, Коанда использовал закругленные дефлекторы. В воздухе дефлекторы отклонили пламя из двигателя на хвостовое оперение. Самолет потерял управление и врезался в амбар. Согласно легенде, такой поворот событий заставил изобретателя задуматься, после чего он открыл "эффект Коанда".

С 1911-го по 1914-й Анри был техдиректором компании "Bristol Aeroplane Company" в Великобритании. За это время он разработал несколько аэропланов, известных под общим названием "Bristol-Coanda Monoplanes". В 1915-м Коанда опять прибыл во Францию, где работал над созданием трех различных моделей поршневых самолетов. Одной из них стала модель "Coandă-1916", с пропеллерами, установленными в непосредственной близости к хвосту.

В промежутке между Первой и Второй мировой Коанда не прекращал путешествовать и изобретать. В 1934-м он получил патент на "эффект Коанда" во Франции. В начале 1930-х он заложил основы для создания дискообразного самолета "Aerodina Lenticulara", так называемой "летающей тарелки", но проект не был доработан. Во время Второй мировой Анри работал на оккупированной Франции на нацистов.

В 1969-м, в эпоху Чаушеску (Ceauşescu), Коанда вернулся в Румынию, где занимал пост директора Института научного и технического творчества (INCREST). В 1971-м ученый открыл инженерно-механический факультет в Бухарестском политехническом университете (Polytechnic University of Bucharest).

Румынский ученый, пионер аэродинамики и первооткрыватель эффекта Коанды.

ую Высшую техническую школу в Шарлоттенбурге (Technische Hochschule, Charlottenburg).

еры сгорания. В этих двух камерах воздух смешивался с топливом и сгорал. Таким образом, Анри разработал технологию реактивной тяги, которую сначала запатентовал во Франции (France), а затем в Великобритании (Great Britain) и Швейцарии (Switzerland).

Францию, где работал над созданием трех различных моделей поршневых самолетов. Одной из них стала модель "Coandă-1916", с пропеллерами, установленными в непосредственной близости к хвосту.

Анри Коанда румынский учёный в области аэродинамики, первооткрыватель эффекта Коанды. Один из пионеров авиации, создатель первого в мире проекта самолёта на реактивной тяге, Coandă-1910.

Биография

Родился в Бухаресте, второй ребёнок в большой семье. Отцом Генри Коанды был известный политик, генерал Константин Коанда, профессор математики в Национальной школе мостов и дорог. Мать, Аида Дане, была урождённой француженкой, дочерью врача Гюстава Дане.

С 1896 года учился в Национальном коллеже святого Саввы, через три года, в 1899 году, отец, желавший видеть его военным, перевёл Анри в военное училище в Яссы. В 1903 году Анри Коанда окончил военное училище в звании сержант-майора и продолжил обучение в Бухаресте в Школе артиллерийских, военных и флотских инженеров. В 1904 году он вместе со своим артиллерийским полком был командирован в Германию, где поступил в Высшую техническую школу в Шарлоттенбурге.

Хотя по образованию Коанда был инженером-артиллеристом, он больше интересовался проблемами воздухоплавания. В 1905 году он сконструировал самолёт для румынской армии. В 1907-1908 годах он продолжил обучение в Институте Монтефиори в Льеже, где познакомился с Джанни Капрони. В 1908 году Коанда вернулся в Румынию для прохождения службы офицером во Втором артиллерийском полку. Однако вскоре он обратился за разрешением выйти в отставку, и, после получения разрешения, совершил автомобильный рейд в Исфахан и далее в Тибет. По возвращении в Европу поступил в Париже во вновь открывшуюся Высшую Национальную Школу Инженеров и Авиаконструкторов. В 1910 году он закончил её, став первым в своём классе и получив специальность авиаконструктора.

При поддержке инженера Гюстава Эйфеля и математика и пионера авиации Поля Пенлеве, Коанда начал эксперименты по аэродинамике. Так, в одном из экспериментов он прикрепил измерительное устройство к поезду, идущему со скоростью 90 км/ч, чтобы изучить аэродинамику на такой скорости. В другом эксперименте он использовал аэродинамическую трубу для оптимизации профиля крыла самолёта. Позже этот эксперимент привёл к открытию эффекта Коанды.

В 1910 году в мастерской Джанни Капроне Коанда сконструировал первый прототип реактивного самолёта самолет Coandă-1910 с импеллерным двигателем и представил его на Втором Воздухоплавательном салоне в Париже. Самолёт использовал четырёхцилиндровый поршневой двигатель для привода компрессора, который должен был приводить в движение самолет за счет всасывания воздуха на входе в компрессор и создания потока воздуха на выходе. Коанда запатентовал эту технологию во Франции в 1910 году и в Великобритании и Швейцарии в 1911 году. Тем не менее, аппарат оказался неспособным к полёту, и технология не получила дальнейшего развития. Тем не менее Coandă-1910 считается одним из предшественников реактивной авиации.

С 1911 по 1914 годы Коанда работал в должности технического директора Bristol Aeroplane Company в Великобритании. Там он сконструировал ряд самолётов, известных как Bristol-Coanda Monoplanes. В 1912 году один из самолётов получил первый приз на Международном конкурсе военных самолётов.

В 1915 году, во время Первой мировой войны, Коанда снова переехал во Францию и работал в компании Делоне-Бельвиль в Сен-Дени. Там он сконструировал три поршневых самолёта, включая Coandă-1916, пропеллеры которых были расположены близко к хвосту. Позже аналогичный дизайн был использован в самолётах Caravelle, при конструировании которых Коанда был техническим консультантом.

Почтовая марка Молдовы, 2000 год

После Первой мировой войны он продолжал заниматься изобретениями, среди которых были аэросани и аэродинамический поезд. В 1934 году он запатентовал во Франции эффект Коанда.

Во время Второй мировой войны Анри Коанда оставался в оккупированной Франции, а в 1969 году принял решение вернуться в социалистическую Румынию, где был назначен директором Института научного и технического творчества. В 1971 году он, вместе с Элие Карафоли, создал кафедру авиационной техники в Бухарестском Политехническом Университете.

Биография

Хотя по образованию Коанда был инженером-артиллеристом, он больше интересовался проблемами воздухоплавания. В 1905 году он сконструировал самолёт для румынской армии. В - годах он продолжил обучение в в Льеже, где познакомился с Джанни Капрони . В 1908 году Коанда вернулся в Румынию для прохождения службы офицером во Втором артиллерийском полку. Однако вскоре он обратился за разрешением выйти в отставку, и, после получения разрешения, совершил автомобильный рейд в Исфахан и далее в Тибет . По возвращении в Европу поступил в Париже во вновь открывшуюся Высшую Национальную Школу Инженеров и Авиаконструкторов (сейчас Высшая Национальная Школа Авиации и Космоса). В 1910 году он закончил её, став первым в своём классе и получив специальность авиаконструктора.

Анри Коанда умер в Бухаресте 25 ноября 1972 года в возрасте 86 лет. Похоронен на кладбище Беллу .

Память

Именем Коанда назван международный аэропорт Бухареста .
В 2000 году была выпущена почтовая марка Молдовы, посвященная Анри Коанда.

Напишите отзыв о статье "Коанда, Анри"

Примечания

Ссылки

Отрывок, характеризующий Коанда, Анри

Кутузов один все силы свои (силы эти очень невелики у каждого главнокомандующего) употреблял на то, чтобы противодействовать наступлению.
Он не мог им сказать то, что мы говорим теперь: зачем сраженье, и загораживанье дороги, и потеря своих людей, и бесчеловечное добиванье несчастных? Зачем все это, когда от Москвы до Вязьмы без сражения растаяла одна треть этого войска? Но он говорил им, выводя из своей старческой мудрости то, что они могли бы понять, – он говорил им про золотой мост, и они смеялись над ним, клеветали его, и рвали, и метали, и куражились над убитым зверем.
Под Вязьмой Ермолов, Милорадович, Платов и другие, находясь в близости от французов, не могли воздержаться от желания отрезать и опрокинуть два французские корпуса. Кутузову, извещая его о своем намерении, они прислали в конверте, вместо донесения, лист белой бумаги.
И сколько ни старался Кутузов удержать войска, войска наши атаковали, стараясь загородить дорогу. Пехотные полки, как рассказывают, с музыкой и барабанным боем ходили в атаку и побили и потеряли тысячи людей.
Но отрезать – никого не отрезали и не опрокинули. И французское войско, стянувшись крепче от опасности, продолжало, равномерно тая, все тот же свой гибельный путь к Смоленску.

Бородинское сражение с последовавшими за ним занятием Москвы и бегством французов, без новых сражений, – есть одно из самых поучительных явлений истории.
Все историки согласны в том, что внешняя деятельность государств и народов, в их столкновениях между собой, выражается войнами; что непосредственно, вследствие больших или меньших успехов военных, увеличивается или уменьшается политическая сила государств и народов.
Как ни странны исторические описания того, как какой нибудь король или император, поссорившись с другим императором или королем, собрал войско, сразился с войском врага, одержал победу, убил три, пять, десять тысяч человек и вследствие того покорил государство и целый народ в несколько миллионов; как ни непонятно, почему поражение одной армии, одной сотой всех сил народа, заставило покориться народ, – все факты истории (насколько она нам известна) подтверждают справедливость того, что большие или меньшие успехи войска одного народа против войска другого народа суть причины или, по крайней мере, существенные признаки увеличения или уменьшения силы народов. Войско одержало победу, и тотчас же увеличились права победившего народа в ущерб побежденному. Войско понесло поражение, и тотчас же по степени поражения народ лишается прав, а при совершенном поражении своего войска совершенно покоряется.
Так было (по истории) с древнейших времен и до настоящего времени. Все войны Наполеона служат подтверждением этого правила. По степени поражения австрийских войск – Австрия лишается своих прав, и увеличиваются права и силы Франции. Победа французов под Иеной и Ауерштетом уничтожает самостоятельное существование Пруссии.
Но вдруг в 1812 м году французами одержана победа под Москвой, Москва взята, и вслед за тем, без новых сражений, не Россия перестала существовать, а перестала существовать шестисоттысячная армия, потом наполеоновская Франция. Натянуть факты на правила истории, сказать, что поле сражения в Бородине осталось за русскими, что после Москвы были сражения, уничтожившие армию Наполеона, – невозможно.
После Бородинской победы французов не было ни одного не только генерального, но сколько нибудь значительного сражения, и французская армия перестала существовать. Что это значит? Ежели бы это был пример из истории Китая, мы бы могли сказать, что это явление не историческое (лазейка историков, когда что не подходит под их мерку); ежели бы дело касалось столкновения непродолжительного, в котором участвовали бы малые количества войск, мы бы могли принять это явление за исключение; но событие это совершилось на глазах наших отцов, для которых решался вопрос жизни и смерти отечества, и война эта была величайшая из всех известных войн…
Период кампании 1812 года от Бородинского сражения до изгнания французов доказал, что выигранное сражение не только не есть причина завоевания, но даже и не постоянный признак завоевания; доказал, что сила, решающая участь народов, лежит не в завоевателях, даже на в армиях и сражениях, а в чем то другом.
Французские историки, описывая положение французского войска перед выходом из Москвы, утверждают, что все в Великой армии было в порядке, исключая кавалерии, артиллерии и обозов, да не было фуража для корма лошадей и рогатого скота. Этому бедствию не могло помочь ничто, потому что окрестные мужики жгли свое сено и не давали французам.
Выигранное сражение не принесло обычных результатов, потому что мужики Карп и Влас, которые после выступления французов приехали в Москву с подводами грабить город и вообще не выказывали лично геройских чувств, и все бесчисленное количество таких мужиков не везли сена в Москву за хорошие деньги, которые им предлагали, а жгли его.

Представим себе двух людей, вышедших на поединок с шпагами по всем правилам фехтовального искусства: фехтование продолжалось довольно долгое время; вдруг один из противников, почувствовав себя раненым – поняв, что дело это не шутка, а касается его жизни, бросил свою шпагу и, взяв первую попавшуюся дубину, начал ворочать ею. Но представим себе, что противник, так разумно употребивший лучшее и простейшее средство для достижения цели, вместе с тем воодушевленный преданиями рыцарства, захотел бы скрыть сущность дела и настаивал бы на том, что он по всем правилам искусства победил на шпагах. Можно себе представить, какая путаница и неясность произошла бы от такого описания происшедшего поединка.
Фехтовальщик, требовавший борьбы по правилам искусства, были французы; его противник, бросивший шпагу и поднявший дубину, были русские; люди, старающиеся объяснить все по правилам фехтования, – историки, которые писали об этом событии.