Тема: Летательные аппараты тяжелее воздуха. Махолеты. Самолеты. Развитие военной авиации. Гражданская авиация.

3.1. Летательные аппараты тяжелее воздуха

Первая модель аэроплана совершила свой полет в 1647 г. Ее разработчиком был итальянец Бураттини. Этот летательный аппарат имел четыре пары крыльев, расположенных вдоль фюзеляжа, и хвостовое оперение. Две средние пары были неподвижны, движение же по принципу орнитопера осуществлялось за счет пружин, установленных на передней и задней парах крыльев.

Здесь следует сказать несколько слов о махолетах. Махолетами называются ЛА тяжелее воздуха, в которых подъемная сила возникает вследствие машущих движений крыльев, наподобие птичьих. Другое название этих аппаратов – орнитоперы. Различают махолеты с приводом за счет мускульной силы человека (мускулолеты) и с механическим приводом от двигателей различного типа: пружинных, паровых, ДВС и др.

В последующем вплоть до 1809 г. создавались различные проекты ЛА, но до их практической реализации дело не доходило. Родоначальником научного этапа в развитии самолетостроения называют англичанина Д. Кейли. Его опыты на ротативной машине в 1804 г. стали первыми аэродинамическими экспериментами, благодаря которым удалось с точностью определить подъемную силу, развиваемую крылом малого удлинения при различной скорости движения и углах воздействия на него. При испытании модели планера удалось установить значения коэффициента подъемной силы, а в 1808 г. определить точки приложения этой силы.

Спустя год, т.е. в 1809 г., Кейли создал полноразмерный летательный аппарат с местом для пилота, хвостовым оперением и дополнительными машущими крыльями. Пробежки при порывах ветра позволяли подняться на нем в воздух всего на несколько минут.

Вскоре была опубликована работа Кейли «О воздушной навигации» – первая среди прочих теоретических трудов о полетах аппарата с неподвижным крылом. Изобретатель, уверенный в том, что мускульной силы человека недостаточно для поднятия в воздух, уделял большое внимание разработке калорического (использование горячего воздуха), порохового двигателя и двигателя внутреннего сгорания, работающего на жидком топливе.

Первые предложения по созданию самолетов в России относятся к 1860-м гг. Изобретатель А.В.Эвальд представил публике описание «идеального проекта самолета», в котором были предусмотрены все необходимые для полета элементы: двигатель, пропеллер, обтекаемая форма, обеспечивающая малое лобовое сопротивление, фрагменты для достижения устойчивости и рулевое управление. К сожалению, он не был детально проработан.

Особое слово в области самолетостроения сказал А.Ф.Можайский. Известно, что в 1877 г. он предложил Военному министерству Российской империи осуществить постройку самолета. В предложенном им проекте говорилось о моноплане с одним тянущим и двумя толкающими винтами, с

крылом в виде плоскости небольшого удлинения. Несмотря на финансовые затруднения, к 1883 г. был создан расчалочный моноплан с двумя паровыми двигателями и тремя винтами (один спереди и два по бокам). Фюзеляж, в котором размещались паровые двигатели (в носовой и центральной частях), котел, баки с нефтью, приборы и сиденья для экипажа, представлял собой лодку с деревянным каркасом и полотняной обшивкой. Прямоугольное деревянное крыло небольшого удлинения, выполненное по типу «чайка» (слегка выгнутое выпуклостью вверх), имело многолонжеронную конструкцию и шелковую обшивку, пропитанную лаком для обеспечения воздухонепроницаемости.

Несущие поверхности поддерживали стальные растяжки, соединенные с мачтами на фюзеляже и со стойками шасси. Хвостовое оперение представляло собой два перекручивающихся руля управления (рис. 3.1.).

Рис. 3.1.- Самолет конструкции А.Ф.Можайского

Самолет поднимался в воздух после длительного разбега по деревянным рельсам. В газетных заметках того времени содержатся сведения о пробном полете моноплана Можайского, который закончился аварией.

Важной вехой в истории самолетостроения является создание немцем Николаусом Отто четырехтактного газового двигателя внутреннего сгорания (1876 г.), повлекшее за собой качественное улучшение характеристик моторов. Через несколько лет соотечественник Отто, Г.Даймлер, изобрел двигатель, работающий на бензине, это привело к тому, что многие конструкторы задумались над проблемой использования подобных двигателей в самолетостроении, тем более что к концу XIX столетия перспективность применения ДВС в авиации ни у кого не вызывала сомнения.

Об этом говорил и русский ученый К.Э.Циолковский, который в 1894 г. опубликовал проект свободнонесущего моноплана классической схемы с бензиновым двигателем внутреннего сгорания, материалом для которого должен был стать алюминий.

В 90-е годы XIX века впервые возникла идея использования на самолете устройства, обеспечивающего автоматическую устойчивость ЛА в воздухе при полете в неспокойной атмосфере. Попытки использовать в качестве автопилота маятник показали его серьезный недостаток – наличие сил ускорения в полете приводило к нарушению его работы. И вскоре маятник был заменен гироскопическим автоматом, представляющим собой маленький быстро вращающийся под воздействием электрического тока диск, укрепленный на осях таким образом, чтобы его плоскость всегда оставалась неподвижной относительно снаряда. Только в 1930-х годах он обрел жизнь в авиации.

К 1910 г. в самолетостроении сложилось два направления: двухместные бипланы без фюзеляжа с толкающим пропеллером и находящимся под крылом рулем высоты и одноместные монопланы с фюзеляжем, хвостовым оперением

и тянущим винтом. Каждая из этих конструкций имела свои преимущества: бипланы отличались большой грузоподъемностью и лучшим обзором для пилота и пассажира, часто их использовали в качестве обучающих машин, в то время как скоростные монопланы больше подходили для пилотов-любителей и спортсменов. Таким образом, существовали предпосылки для эволюции самолетов обоих типов, и на протяжении нескольких десятилетий между моно- и бипланами шла острая борьба.

В тот период совершенствовались не только общие конструкции самолетов, но и отдельные системы: приборы управления, силовые установки, шасси. Были унифицированы кабины пилотов: появились педали, соединенные с рулем направления, и рычаг, управляющий рулем высоты и элеронами. Таким образом, пилот мог вести самолет одной рукой и ногами, что было очень важно для военных целей (стрельба, фотографирование местности и другие задачи). Компоновка, ставшая стандартной, используется и в современных самолетах. В предвоенные годы получили распространение колесные и колесно-полозные шасси. Наиболее распространенными типами пропеллеров являлись винты с цельнодеревянными лопастями и высоким для того времени коэффициентом полезного действия. На корпус и крылья делалась обшивка из дерева или полотна, сталь применялась преимущественно в конструкции шасси, соединительных узлах крыла и фюзеляжа, расчалках и проводке управления. В качестве конструкционного материала металл использовался очень редко.

Наиболее типичной конструкцией биплана стал самолет братьев Райт,

созданный ими на основе планера (рис. 3.2.). Он был дополнен четырехцилиндровым рядным бензиновым двигателем водяного охлаждения собственной конструкции, мощностью 12 л.с. Двигателем приводились во вращение два толкающих пропеллера, вращающиеся в противоположных направлениях. Управление перекашиванием крыла пилот осуществлял движением бедер, расположенные перед ним рычаги служили для включения двигателя и управления рулем высоты. Первый полет состоялся 14 декабря

Рис. 3.2.- Самолет конструкции братьев Райт

Дальнейшая модернизация бипланов способствовала улучшению их аэродинамических показателей: они стали достаточно устойчивыми, обтекаемыми и смогли развивать большую скорость. Возросла также грузоподъемность этих ЛА. К началу Первой мировой войны бесфюзеляжные бипланы сменили более перспективные двукрылые самолеты (бимонопланы) с расположенным впереди винтом и полностью обшитым корпусом.

В Российской империи первые самодельные аэропланы появились в 1909 г. Однако развитие отечественного самолетостроения шло медленными темпами по той простой причине, что российская промышленность не выпускала двигатели, пригодные для использования на самолетах.

Со временем, правительство, оценив потенциальные возможности самодельных самолетов, заинтересовалось судьбой отечественного авиастроения. Были выделены ассигнования на постройку экспериментальных машин. Вскоре состоялся полет машины «Гаккель-3», выполненной в виде бимоноплана по проекту инженера Якова Гаккеля. В 1911 г. аппарат «Гаккель- 7» (рис. 3.3.) с мощным двигателем, элеронным управлением, усиленной конструкцией и повышенной грузоподъемностью одержал победу на Первом военном конкурсе летательных аппаратов, созданных в Российской империи. Эта машина стала единственной, выдержавшей все испытания. В 1912 г. «Гаккель-7» получил Большую золотую медаль, тем самым были признаны заслуги российского изобретателя.

Рис. 3.3.- Аэроплан «Гаккель-7»

Работу Гаккеля над созданием бимоноплана продолжил Игорь Сикорский. Его самолет «С-6» с корпусом, обшитым тонкими, тщательно отполированными и покрытыми лаком деревянными дощечками, приобрел обтекаемую форму. Благодаря этому, талантливому авиаконструктору удалось установить мировые рекорды скорости: с двумя пассажирами на борту – 111 км/ч, с пятью – 106 км/ч. На протяжении двух лет аэропланы Сикорского завоевывали призы на состязаниях военных самолетов, ни в чем не уступая ведущим европейским моделям.

Тем временем получили свое развитие и монопланы в чистом виде. В 1907 г. к созданию монопланов приступил талантливый французский авиатор и конструктор Луи Блерио. Его ЛА явились первыми монопланами с подвижными поверхностями для поперечного управления: одни из его моделей имели поворотные законцовки крыла, другие – подвижные рули на хвостовом оперении. Эти новшества позволили авиатору первому среди пилотов мира освоить маневрирование на моноплане.

Исторический перелет через Ла-Манш 25 июля 1909 г. сделал его «Блерио» наиболее популярной моделью. С этого момента человечество перестало смотреть на самолет как на средство развлечения публики и превратило его в один из наиболее перспективных видов транспорта, предназначенных для перевозки людей, грузов и ведения боевых действий.

Важным шагом на пути усовершенствования моноплана стал реализованный проект француза Э. Ньюпора, за основу которого был взят «Блерио-11». Его прочный, устойчивый в полете, чутко реагирующий на отклонение рулевого управления и хорошо планирующий «Ньюпор-4» вскоре занял достойное место в вооруженных силах Франции, России и Италии.

В 1912 г. конструктор и глава авиационной компании А. Дюпердюссен впервые использовал в самолетостроении монококовую конструкцию. Аэроплан, названный его именем, имел деревянную обшивку, которая выклеивалась под давлением на болванке в форме фюзеляжа. После извлечения болванки деревянная оболочка оклеивалась снаружи и изнутри полотном, а затем покрывалась лаком. Полученный в результате этой процедуры корпус с толщиной стенок 4,5-5 мм отличался большой жесткостью и прочностью.

Теперь перед конструкторами стала задача увеличения грузоподъемности самолетов. Повысить ее можно было только за счет увеличения взлетного веса, что требовало повышения мощности силовой установки. А поскольку в то

время сильных двигателей не было, предполагалось ставить на самолеты по несколько моторов.

Показательным в этом плане стало создание в России аэропланов «Гранд» («Русский витязь») и «Илья Муромец», проекты которых принадлежали Игорю Сикорскому. Модели имели по четыре установленных на крыле двигателя. В передней части фюзеляжа «Русского витязя» размещалась застекленная кабина с отсеками для пилота, пассажиров, туалета и помещения для запчастей и инструментов. Перед кабиной имелось небольшое пространство, куда можно было выйти во время полета. При остановке любого из тандемно расположенных двигателей самолет мог беспрепятственно продолжать полет (рис. 3.4.).

Рис. 3.4.- Самолет «Гранд» («Русский витязь»)

Самолет «Илья Муромец», построенный в октябре 1913 г. стал преемником «Гранда». Он представлял собой биплан с прочным фюзеляжем, в носовой части которого имелась застекленная кабина с электрическим освещением и обогревом (рис. 3.5.). Первый раз биплан поднялся в воздух 23 декабря 1913 г. Эксперименты с двумя выключенными моторами и взлеты на лыжах со снега оказались весьма удачными. Были установлены мировые рекорды грузоподъемности, дальности и высоты полета.

Рис. 3.5.- Самолет «Илья Муромец»

Человек имел возможность наблюдать и изучать свободнолетающие «аппараты» задолго до создания первого самолета - у него перед глазами всегда был пример летящей птицы. В легендах любого народа можно найти сказочного героя, способного перемещаться по воздуху, причем способы эти чрезвычайно разнообразны.

Столь же разнообразными были и представления о механизме полета птиц. Высказывалось даже предположение, что подъемная сила крыла вызывается электрическими зарядами, возникающими на распущенных перьях, когда птица раскрывает крылья.

Однако полет на аппарате тяжелее воздуха стал возможен совсем недавно (по меркам человеческой истории) и более чем через сто лет после первого полета на воздушном шаре (аэростате) братьев Монгольфье.

Планеры, или безмоторные летательные аппараты

Наблюдения за парением птиц привели к экспериментам с использованием восходящих воздушных потоков и созданию планеров . Однако серьезным недостатком планера как транспортного средства является то, что он не способен взлететь самостоятельно.

В 1891 году Отто Лилиенталь изготовил планер из ивовых прутьев, обтянутых тканью. За период с 1891-го по 1896 год им было совершено до 2000 полетов. 9 августа 1896 года Отто Лилиенталь погиб. Копию его аппарата можно увидеть в музее Н. Е. Жуковского в Москве на ул. Радио.

Планеризм был популярен в 30-х годах XX века. С проектов планеров начинало большинство известных авиаконструкторов, например О. К. Антонов, С. П. Королев, А. С. Яковлев. Применение современных материалов и аэродинамических форм привело к тому, что в условиях устойчивых восходящих потоков, например в горной местности, планеры способны совершать многочасовые и даже многосуточные полеты.

Аэродинамические схемы планеров стали основой для аппаратов тяжелее воздуха, приводимых силой мышц человека, - «мускулолетов», а также других аппаратов с малой скоростью полета.

Потомками планеров являются «дельтапланы» и «парапланы». Парапланерный спорт в настоящее время чрезвычайно популярен.

Уменьшенные модели парапланов используются как спортивный снаряд для буксировки горных и водных лыжников. Подобный аппарат можно изготовить самостоятельно даже в домашних условиях.

Попытки создать летательный аппарат, способный самостоятельно взлетать, садиться в заданной точке и снова оттуда взлетать, оканчивались неудачей не только из-за недостатка знаний, но и по причине отсутствия пригодного двигателя. В равной степени верно утверждение, что появление нового двигателя, более легкого и мощного или основанного на другом принципе создания движущей силы, приводит к революционному прорыву в развитии авиации.

Теоретические основы полета аппаратов тяжелее воздуха были разработаны Н. Е. Жуковским в начале XX века. Необходимые экспериментальные данные были получены еще в XIX веке А. Ф. Можайским, О. Лилиенталем и др.

Устройство и проектирование летательных аппаратов

Глава 1. Общие сведения о летательных аппаратах.

Летательные аппараты тяжелее воздуха.

К летательным аппаратам данного типа относятся: самолеты, планеры, самолеты, снаряды, ракеты, вертолеты, автожиры, орнитоптеры.

Самолет - это летательный аппарат тяжелее воздуха для полетов в атмосфере с помощью двигателей и неподвижным относительно других частей аппарата крылом (исключая летательные аппараты с становлением угла/исключая крылья с изменяемой стреловидностью). Горючее: керосин и воздух атмосферы.

Причины становления самолета основным средством передвижения в воздухе:

1. Большая скорость

2. Большая грузоподъемность и радиус действия

3. Надежность в эксплуатации

4. Высокая маневренность, устойчивость и управляемость

Основные части самолета:

Фюзеляж

Оперение

Силовая установка (это не только двигатели, но и элементы автоматики, системы питания и жизнедеятельности двигателей)

Крыло создает подъемную силу при движении самолета. Обычно оно неподвижно закреплено на фюзеляже, но у самолетов вертикального взлета и посадки оно поворачивается относительно поперечной оси. На крыле установлены рули крена - элероны и элементы механизации крыла, т.е. устройства, способные увеличивать несущую способность и сопротивление крыла при взлете, посадке и маневре (закрылки, щитки, предкрылки и др.).

Фюзеляж служит для размещения экипажа, пассажиров, грузов и оборудования.

Шасси предназначены для передвижения самолета по аэродрому и поглощения энергии удара при посадке. Они снабжаются тормозами. Шасси бывают убирающимися и неубирающимися. Последние имеют большее лобовое сопротивление, но они проще по конструкции и легче.

Оперение служит для обеспечения устойчивости, управляемости и балансировки самолета; размещаются позади крыла и состоит из подвижных и неподвижных поверхностей.

Неподвижное горизонтальное оперение - стабилизатор, вертикальное - киль. К стабилизатору шарнирно крепится руль высоты, а к килю - руль отравления. При необходимости для управления могут быть использованы газовые рули.

Силовая установка служит для создания тяги. Она состоит из авиационных двигателей, а также систем и устройств, обеспечивающих их работу и изменение тяги.

В настоящее время в силовой установке применяют:

ТРД – турбореактивные двигатели

ТРДД – двухконтурные турбореактивные двигатели

ТРДФ – турбореактивные двигатели с форсажной камерой

ТРДДФ - двухконтурные турбореактивные двигатели с форсажной камерой

ТВД - турбовинтовые двигатели

ПВРД - прямоточные воздушно-реактивные двигатели

СПВРД - сверхзвуковые прямоточные воздушно-реактивные двигатели, или гибридные

Гражданская авиация: ТРД, ТРДД, ТРДФ, ТРДДФ

Военная авиация: ТРДФ, ТРДДФ

Местная авиация: ТВД

Работу двигателя обеспечивают системы: топливная, смазки, всасывания воздуха, газов, запуска, управления и автоматического контроля

Оборудование самолета состоит из: приборного, радио и электрооборудования, противообледенительных устройств, высотного, бортового и специального оборудования.

Приборное оборудование:

1. Пилотажно-навигационное (вариометры, компасы, указатели скорости, автопилот).

2. Контроль за работой двигателя (манометры, термометры, расходомеры).

3. Вспомогательные (амперметры, вольтметры).

Электрооборудование обеспечивает работу приборов, средств управления и радио, системы запуска двигателей, системы освещения.

Радиооборудование - это средства радиосвязи и радионавигации, радиолокационное оборудование, системы автоматического взлета и посадки.

Высотное оборудование обеспечивает безопасность и защиту человека в полете (системы кондиционирования, кислородного питания).

Бортовое оборудование обеспечивает удобство размещения пассажиров.

Специальное оборудование - устройства для размещения и распыления химикатов для сельского хозяйства, для перевозки больных и раненых, для загрузки и крепления специальных крупногабаритных грузов, для аэрофотосъемки.

Планер - без двигательный летательный аппарат тяжелее воздуха. Подъемную силу создает неподвижное относительно корпуса крыло. Движение вперед создается действием составляющей силой веса. Взлет осуществляется с помощью резиновых амортизаторов, лебедки с тросом или самолета-буксировщика. Полет в спокойных слоях атмосферы осуществляется с постоянным снижением под углом к горизонту. Характеристики планера:

1. Высота полета - 14 км

2. Дальность полета - 1000 км

3. Скорость снижения - 0,4-0,8 м/с

4. Скорость полета - 80-100 км/ч

5. Размах крыла - 29 м

6. Удлинение крыла-20-36 м

Самолеты-снаряды и ракеты - это беспилотные летательные аппараты тяжелее воздуха. К ним относятся:

1. баллистические летательные аппараты

2. ракеты для запуска искусственных спутников

3. ракеты для запуска пилотируемых космических аппаратов

Вертолет (г(х)еликоптер) - летательный аппарат тяжелее воздуха, у которого подъемная сила и тяга создаются несущими винтами, вращающимися в горизонтальной или почти горизонтальной плоскости. Несущие винты приводятся во вращение поршневыми или реактивными двигателями через редуктор и вертикальный вал. У реактивных вертолетов винт вращается от реактивного двигателя или насадок, установленных на лопастях винта. К насадкам подается сжатый воздух от компрессора. Подъемная сила создается без поступательного движения вертолета. Несущий винт заменяет вертолету не только крыло, но и тянущий винт, что позволяет аппарату:

Двигаться вперед, назад и в стороны

Подниматься и снижаться под углом к горизонту

Неподвижно висеть в воздухе

Поворачиваться вокруг вертикальной оси

Это достигается наклоном тяги несущего винта в сторону полета.

Важное свойство винта: при отказе двигателя возможность вращаться под действием набегающего потока воздуха, т.е. осуществлять планирующий или парашютный спуск и посадку.

Конструктивные элементы вертолета:

1. Фюзеляж, шасси, несущий винт и органы управления

2. Приборное, радио- и электрооборудование

3. Силовая установка с системами, обеспечивающими ее работу

4. Трансмиссия, которая включает в себя редукторы, валы, муфты, тормоз несущих винтов

Аппараты вертикального взлета и посадки - представляют собой либо сочетание свойств самолетов и вертолетов, либо это - самолеты, у которых подъемная сила на взлете и посадке создается с помощью специальных реактивных двигателей, называемых подъемными. В горизонтальном полете подъемная сила создается крылом, а тяга - обычными двигателями, которые называются маршевыми. Перспектива использования таких аппаратов определяются экономическими показателями: более сложная и дорогостоящая конструкция должна иметь высокую производительность.

Автожир - летательный аппарат тяжелее воздуха, у которого основной несущей поверхностью является ротор, т.е. несущий винт, вращающийся под действием встречного потока воздуха. Поступательное движение автожира осуществляется в отличие от вертолета обычным воздушным винтом, вращаемым двигателем. Недостатки автожиров:

1. Значительно уступают самолетам в скорости полета.

2. Не могут вертикально взлетать и осуществлять вертикальную посадку

Орнитоптеры - это летательные аппараты тяжелее воздуха, у которых подъемную силу и тягу создают крылья, осуществляющие движения подобно крыльям птицы. Воспроизвести такое движение сложно. Поэтому конструктивно такие аппараты создать очень трудно, поэтому экономически невыгодно.

Михаил Васильевич сделал первую в истории практическую попытку применить архимедов винт для воздушного плавания. Нельзя забывать, что винт в то время не был известен даже в качестве движителя для морских судов. Это его открытие показывает, что Ломоносов правильно понял законы сопротивления воздуха и нашел силу, способную поддерживать и продвигать аппарат в полете. Особенно интересно то, что Ломоносов, очевидно, стремясь уничтожить реактивный момент, предусмотрел в своем геликоптере два винта, вращающиеся в противоположные стороны.

Таким образом, наш великий соотечественник, разрабатывая научную метеорологию, вместе с тем закладывал и основы аэродинамики, возникшей как наука лишь в конце XIX столетия.

ЛЕКЦИЯ №2

Тема: Летательные аппараты легче воздуха. Неуправляемые воздушные шары. Управляемые аэростаты. Дирижабли.

2.1. Летательные аппараты легче воздуха

Многие историки считают, что эра воздухоплавания началась с экспериментальных полетов братьев Монгольфье (конец 1700-х гг.), однако еще в III в. до н. э. Греческий математик Архимед, открывший закон о том, что тело, погруженное в жидкость, теряет в весе ровно столько, сколько весит вытесненная им жидкость, осознал, что данный принцип применим и к газам.

Первый же успешный показ воздушного шара, наполненного теплым воздухом, выполнил священник-иезуит, Бартоломео Лоренцо де Гусмао. Произошло это знаменательное событие в 1709 г. в присутствии королевской семьи короля Иоанна V Португальского. Аппарат представлял собой небольшую бумажную оболочку, заполненную нагретым воздухом, полученным при сгорании горючего материала, содержавшегося в глиняном горшке, который располагался в деревянном подносе, подвешенном снизу.

Огромное значение для развития идеи ЛА легче воздуха имело открытие англичанина Генри Кавендиша – в1766 г. ему удалось получить «горючий воздух» («флогистон»), известный в настоящее время как водород.

Имена Этьена и Жозефа Монгольфье известны практически всем любителям аэронавтики. В 1783 г. им удалось изготовить воздушный шар, способный поднять взрослого человека (рис. 2.1.). Его грузоподъемность составляла около 205 кг. Поднявшись на высоту 305 м, этот ЛА пролетал 915 м и опустился на землю. Диаметр шара составлял 12 м. топливом был газ, полученный от сжигания кусков бумаги, дерева, соломы под горловиной оболочки, причем солома была мокрой. Братья сами не могли объяснить, зачем жгли именно мокрую солому, - они интуитивно чувствовали, что так будет лучше. А объяснение этому явлению нашлось сравнительно недавно. Если оболочку наполнять не просто нагретым, но и увлажненным воздухом, то при той же температуре и подъемной силе значительно уменьшается объем аэростата. Первыми пассажирами были домашние животные овца, утка и

петух. Этот полет состоялся 19 сентября 1783 г. в присутствии королевской четы Людовика XVI. Первый полет монгольфьера с людьми, которых звали Франсуа Пилатр де Розье и маркиз д’Арланд имел совсем маленькую продолжительность – около 25 мин. и состоялся 21 ноября 1783 г., однако именно они стали первыми в мировой истории аэронавтами.

Рис. 2.1.- Воздушный шар

В XIX столетии полеты на аэростатах приобрели невиданный размах. Те, кому это было доступно по средствам, летали ради развлечения и острых ощущений. Появился новый вид спорта – воздухоплавание, и рекорды ставились один за другим. Наконец, аэростаты использовались учеными для самых разных наблюдений и опытов.

С 1860 г. новый вид транспорта активно применялся военными, что было связано с началом Гражданской войны в Америке. Кстати, это повлияло на развитие воздухоплавания, так как было сделано три серьезных открытия, основанных на использовании воздушной техники, - авиапочта, мобильные установки по производству водорода и «баржи» для транспортировки аэростатов.

В 1861 г. военные впервые передали телеграфное сообщение с аэростата на землю. Это заставило пересмотреть традиционные каналы передачи почтовых сообщений.

Результатом поисков более удобных способов заправки аэростатов стало изобретение подвижной установки по производству водорода. В основу процесса химической выработки водорода был положен принцип взаимодействия железа и разбавленной серной кислоты. Установка позволяла быстро заправлять аэростаты, что повышало мобильность военных операций, позже эти установки стали использовать и в гражданской авиации.

Третье нововведение – применение угольной баржи, которая позволяла перевозить и буксировать аэростаты, как готовые, так и поврежденные. Иными словами, на службу авиации пришли другие транспортные средства, и начался процесс интеграции транспортных средств передвижения. В дальнейшем, кстати, это новшество подсказало идею создания и использования авианосцев.

2.2. Аэростаты

Аэростат состоит из шара, сделанного из плотной прорезиненной ткани. Шар наполняется воздухом или водородом (у современных аэростатов также гелием), который подогревается с помощью регулируемой горелки, установленной в пассажирской корзине (гондоле). Корзина крепится к шару при помощи тросов (рис. 2.2.).

Рис. 2.2.- Аэростат

Для продления времени полета часто использовали сброс балласта. В его качестве обычно выступали мешки с песком, висящие, как правило, за бортом корзины, хотя – в аварийных ситуациях – это могли быть самые необычные вещи, а точнее, первое, что попадет под руку.

Аэростаты не раз выручали военных. Так, в период с1870 по 1871 г. они сослужили неплохую службу парижанам, защищавшим свой город от нашествия прусских войск. Осажденные на скорую руку сооружали летательные аппараты, которые оказались необычайно удобным средством транспортировки людей, срочных сообщений, припасов, оружия. Но одно порождает другое. Со своей стороны, прусские военные именно в эту кампанию начали применять зенитные орудия, которые специально предназначались для таких воздушных целей.

Производились с аэростатов и бомбовые атаки. Первая такая атака была совершена в ноябре 1944 г. японцами при нападении на США. Ксати, тогда же они применили оригинальное устройство, которое позволило аэростату лететь

с неизменной высотой почти 10 000 км над Тихим океаном. Каждый аэростат нес 15-и килограммовую осколочную бомбу и два зажигательных снаряда. Однако «полезное» действие такого оружия оказалось чрезвычайно маленьким: из 9 тыс. запущенных аэростатов только одна тысяча достигла берегов Америки. Зарегистрировано было 258 случаев бомбардировки (то есть четверть от этой тысячи и1 /36 часть от количества запущенных аппаратов). Погибло 6 человек.

Вообще же аэростаты использовались в самых разных целях, в том числе и научных. 11 июля 1897 г. трое шведских ученых во главе с Соломоном Августом Андре предприняли исследовательскую экспедицию в Арктику на аэростате объемом 4531 м3, оснащенным парусами. К сожалению, экспедиция закончилась трагично – ученые погибли на Земле Франца-Иосифа.

Но время шло, техника совершенствовалась и рекорды продолжались. 30 июня 1901 г. профессора Берсон и Сюринг поднялись на аэростате на высоту 10 800 м.. А в 1931 г. швейцарский физик Огюст Пикар совершил полет в стратосферу, взлетев в герметической капсуле на высоту 15281 м. В следующем году он поднялся уже на 16 201 м. Три года спустя американцы Андерсен и Стивенсон достигли высоты 22 066 м.

Не отставали от зарубежных и отечественные энтузиасты воздухоплавания. В 1935 г. Зыков и Тропин пробыли в небе на аэростате 91 ч. 15 мин. Этот полет вошел в список мировых рекордов. Впечатляющим был и одновременный старт 25 воздушных шаров, который осуществили отечественные воздухоплаватели три года спустя.

Если же говорить о размерах, то самым большим и быстрым в мире монгольфьером, когда-либо поднимавшимся в воздух, является аппарат «Вирджин Оцука Пасифик Флайер» фирмы «Тендер энд Колт», объем оболочки которого составляет 73 624 м3, а высота – 68 м (это высота 25этажного дома). Во время тихоокеанского перелета в 1991 г. максимальная скорость, которой достиг аэростат, составила 385 км/час.

В предпринятой недавно попытке кругосветного путешествия на воздушном шаре использовался современный аэростат «Индевор» английской фирмы «Камерон Баллунз». К сожалению, из-за плохих погодных условий этот полет не удалось завершить в полном объеме.

А в октябре 1990 г. состоялся успешный перелет главы фирмы Дональда Камерона с нашим соотечественником Геннадием Опариным из Лондона в

СССР. Оболочка собственно баллона была изготовлена из современных материалов – кевлара и углеволокна. Подготовка была основательной – парашюты, костюмы, рации. На высоте 3 км путешественники благополучно долетели до Эстонии, но тут поднялся ветер 14 м/с, резко ухудшилась видимость. Пришлось подняться на высоту 5 км и снизиться в Латвии, где под Ригой произошло приземление на картофельное поле. И, если перепуганных местных фермеров удалось успокоить быстро, то с прибывшими ночью сотрудниками КГБ, пришлось разбираться довольно долго.

Подводя итоги, следует отметить, что аэростаты стали не только транспортным средством, но и своеобразным символом нашего времени. Эти аппараты первыми осуществили извечную мечту человека подняться в воздушное пространство.

1. Камни с неба падать не могут, им там неоткуда взяться! (Парижская Академия Наук о метеоритах, 1772 г)

2. В будущем компьютеры будут весить не более 1.5 тонн. (Журнал Popular Mechanics, 1949 г)

3. Думаю, что на мировом рынке мы найдем спрос для пяти компьютеров. (Томас Уотсон – директор компании IBM, 1943 г)

4. Я изъездил эту страну вдоль и поперек, общался с умнейшими людьми и я могу вам ручаться в том, что обработка данных является лишь причудой, мода на которую продержится не более года. (редактор издательства Prentice Hall, 1957 г)

5. Но, что… может быть полезного в этой штуке? (вопрос на обсуждении создания микрочипа в Advanced Computing Systems Division of IBM, 1968 г)

6. Ни у кого не может возникнуть необходимость иметь компьютер в своем доме. (Кен Олсон – основатель и президент корпорации Digital Equipment Corp., 1977 г)

7. Такое устройство, как телефон имеет слишком много недостатков, чтобы рассматривать его, как средство связи. Поэтому, считаю, что данное изобретение не имеет никакой ценности. (из обсуждений в компании Western Union в 1876 г)

8. Эта музыкальная коробка без проводов не может иметь никакой коммерческой ценности. Кто будет оплачивать послания, не предназначенные для какой-то частной персоны? (деловые партнеры Давида Сарнова в ответ на его предложение инвестировать проект создания радио, 1920 г)

9. Концепция интересна и хорошо оформлена. Но, для того, чтобы идея начала работать, она должна содержать здравый смысл. (профессура Yale University в ответ на предложение Фреда Смита об организации сервиса быстрой доставки; Фред Смит станет основателем службы доставки Federal Express Corp.)

11. Да, кого, к чертям, интересуют разговоры актеров? (реакция Warner Brothers на использование звука в кинематографе, 1927 г)

12. Нам не нравится их звук и, вообще, гитарные квартеты – это вчерашний день. (Decca Recording Co., отклонившая запись альбома группы The Beatles, в 1962 г)

13.Летательные аппараты тяжелее воздуха невозможны! (Лорд Кельвин – физик, президент Королевского Научного Общества, 1895г)

14. Профессор Годдард не понимает отношений между действием и реакцией, ему не известно, что для реакции нужны условия более подходящие, чем вакуум.

Похоже, профессор испытывает острый недостаток в элементарных знаниях, которые преподаются еще в средней школе. (передовая статья в газете New York Times, посвященная революционной работе Роберта Годдарда на тему создания ракеты, 1921 г)

15. Бурение земли в поисках нефти? Вы имеете в виду, что надо сверлить землю для того, чтобы найти нефть? Вы сошли с ума. (ответ на проект Эдвина Дрейка в 1859 г)

16. Самолеты – интересные игрушки, но никакой военной ценности они не представляют. (маршал Фердинанд Фош, профессор стратегии в Академии Генштаба Франции)

17. Все, что могло быть изобретено, уже изобрели. (Чарльз Дьюэлл – специальный уполномоченный американского Бюро Патентов, 1899 г)

18. Теория Луи Пастера о микробах – смешная фантазия. (Пьер Паше – профессор психологии университета Тулузы, 1872 г)

19. Живот, грудь и мозг всегда будут закрыты для вторжения мудрого и гуманного хирурга. (Сэр Джон Эрик Эриксен – британский врач, назначенный главным хирургом королевы Виктории, 1873 г)

20. 640 килобайт памяти должно быть достаточно для каждого. (Билл Гейтс, 1981 г)

21. 100 миллионов долларов – слишком большая цена за Microsoft. (IBM, 1982 г)