Начальный период развития авиации
Расчёты, проведённые с использованием сегодняшних знаний и результатов достоверного эксперимента, показывают, что самолёты конца XIX в., оснащённые паровыми машинами в качестве источников энергии, не могли совершать горизонтальный полёт, поскольку не имели органов поперечного управления и не обладали потребными для безопасного полёта характеристиками устойчивости и управляемости.
Моторный полёт стал возможным только после создания и значительного усовершенствования двигателей внутреннего сгорания принципиально более простых и существенно более легких, чем паровые машины.
Первым, кто решился использовать ДВС на реально строившемся само-лёте был Василий Кресс, известный за рубежом как Вильгельм Кресс. Русский подданный из немецкой семьи, Кресс переехал из Петербурга в Вену и там построил гидросамолёт. Во время испытаний на озере самолёт взле- тел, но, приближаясь к берегу, опрокинулся и разрушился. Это было в 1901 г.
Судя по параметрам гидросамолёта, а также по результатам лётных ис-пытаний его моделей, самолёт мог совершить взлёт и продолжить устойчивый полёт. Но пилот не обладал никакими навыками пилотирования и не смог справиться с выполнением разворота.
Через два года американцы братья Райт, научившись сначала пилотированию планеров, смогли совершить успешный полёт на самолёте, параметры которого, были близки к параметрам гидросамолёта Кресса. Для своего планера, а затем и самолёта, братья Райт выбрали схему биплана, а руль высоты, тоже выполненный в виде бипланной коробки, вынесли вперёд. В 1903 г. на планере был установлен бензиновый ДВС мощностью 16 л.с. и два толкающих воздушных винта за крылом.
|
|
|
17 декабря 1903 г. состоялся успешный полёт. Самолёт держался в воздухе и пролетел 30 метров. В тот же день совершено ещё три полёта, причём последний продолжался уже 59 секунд и аппарат пролетел 260 метров. В январе 1904 г. братья Райт через американскую прессу известили общественность об этих успехах. Однако в Европе к этому отнеслись скептичес-ки. В 1904 – 1905 гг. успешные полёты братьев Райт продолжались, их длительность возросла до 38 минут.
В это же время в Европе упорно трудились местные изобретатели. В 1906 г. пролетел свои первые 40 метров самолёт датчанина Я. Эллехаммера. Так как братья Райт держали в тайне своё изобретение, то Эллехаммер строил свой самолёт без всякого влияния американских идей. В отличие от братьев Райт он построил самолёт с колесным шасси, задним расположением горизонтального оперения и двигателем мощностью 18 л.с. На два дня позже Эллехаммера во Франции совершил свой первый полёт самолёт-биплан А. Сантос-Дюмона. Еще через две недели поднял в воздух свой самолёт-моноплан Т. Вуйя.
|
|
|
Следующие годы стали годами создания во Франции, а затем в России, США, Австрии большого числа новых конструкций самолётов. В России только за 1909 г. было построено и испытано 16 новых самолётов; в 1910г. эта цифра возросла до 39.
Следует отметить две схемы самолётов, которые получили широкое распространение и на базе которых в дальнейшем происходило становление авиации.
Удачный самолёт-биплан создали французы братья Фарман. Он представлял собой развитие схемы братьев Райт: с толкающим винтом, рулём высоты перед крылом, стабилизатором и вторым рулём высоты за крылом, двумя поворотными килями за крылом. Крылья соединялись вертикальными стойками и диагональными проволочными растяжками. Это обеспечивало прочность и жесткость конструкции, но создавало значительное лобовое сопротивление. На таком самолёте бывший автогонщик А.Фарман в 1908 г. совершил первый в Европе перелёт протяжённостью 28 км.
Моноплан оригинальной европейской конструкции создал во Франции Л. Блерио. Компоновка самолёта существенно отличалась от райтовской. Он имел фюзеляж, тянущий винт, хвостовое горизонтальное и вертикальное оперение. Наличие органов поперечного управления способствовало тому, что Блерио стал первым пилотом, освоившим маневрирование на самолёте-моно-плане. На самолёте «Блерио-11» его создатель в 1909 г. совершил первый перелёт из Франции в Англию через пролив Ла-Манш.
|
|
|
К концу 1909 г. рекорд скорости полёта, установленный Блерио, достиг 77км/ч. Рекорд дальности принадлежал грузоподъёмному биплану А.Фар-мана, на котором он пролетел без посадки 234 км. А рекорд высоты установил лётчик Г. Латам, поднявшись почти на полкилометра. В январе 1910 г. он первым среди пилотов мира достиг рекордной высоты полёта в 1000 метров.
В 1910 г., следуя схеме самолёта Л. Блерио, построил свой моноплан французский лётчик Э. Ньюпор. Основное отличие заключалось в том, что его самолёт обладал фюзеляжем большого диаметра. Это позволяло расположить двигатель и кабину пилота внутри него. В 1911 г. самолёт «Ньюпор-2» стал ре-кордсменом скоростных полётов: на дистанции более 200 км показал среднюю скорость 120 км/ч.
Полёты самолётов братьев Райт и самолётов европейских конструкторов в 1903 – 1910 гг. завершили период становления авиации, в результате которого были:
– поняты и практически исследованы основы теории полёта и принципы компоновки самолёта;
|
|
|
– заложены основы аэродинамики, науки о силах и моментах, действующих на самолёт в полёте;
– созданы аэродинамические компоновки самолётов, обладающие необходимым для полёта комплексом свойств;
– выбраны размеры самолёта и энерговооружённость, обеспечивающие достаточно продолжительные моторные полёты.
Задачи практического использования самолётов в этот период реально не ставились. Пилоты соревновались в борьбе за призы на дальность, скорость и высоту полёта. С 1909 г. началось серийное производство самолётов, во Франции открылись первые школы по подготовке пилотов.
Первые успехи братьев Райт в 1903 г. и других зарубежных деятелей авиации воодушевили российских учёных, изобретателей и энтузиастов летного дела. В начале XX в. определённое преимущество принадлежало иностранным конструкторам. Практическое развитие авиации в России задержалось из-за ориентации правительства на создание воздухоплавательных летательных аппаратов. Русское военное руководство делало ставку на развитие дирижаблей и аэростатов для армии и не оценило своевременно перспективные возможности нового изобретения – самолёта. Свои первые полёты в небе России отечественные летчики совершали на иностранных самолётах.
Конец 1908 – начало 1909 гг. были в России переломными в развитии авиации. В обществе возник огромный интерес к полетам. Был учреждён Императорский Всероссийский аэроклуб, а вслед за ним в 1908 – 1910 гг. возникают аэроклубы и воздухоплавательные общества в Одессе, Киеве, Москве, Харькове и ряде других городов России, в вузах создаются кружки.
Активизировались изобретатели летательных аппаратов. Упорная работа отечественных конструкторов постепенно даёт положительные результаты. В 1910 г. поднялся в воздух самолёт-биплан, созданный профессором Киевского политехнического института А.С. Кудашевым. В том же году молодой киевский авиаконструктор И. И. Сикорский поднял в воздух свой самолёт. Затем состоялся полёт самолёта петербургского инженера Я.М. Гаккеля. С 1910 г. конструкции русских самолётов начинают конкурировать с зарубежными.
Конструктор бипланов Яков Модестович Геккель с самого начала решил искать свой собственный стиль в авиастроении. Характерной особенностью самолёта «Гаккель-3» было отсутствие стоек между крыльями. Это обеспечивало меньшее аэродинамическое сопротивление. «Гаккель-7» (1911 г.) отличался более мощным двигателем, элеронным управлением, усиленной конструкцией и повышенной грузоподъёмностью. На первом военном конкурсе самолётов, построенных в России, этот самолёт совершил полёт продолжительностью 3,5 часа при сильном ветре и, в частности, оказался единственным самолётом, осуществившим взлёт и посадку на вспаханном поле. Особенно выдающимся был первый в авиации мира подкосный моноплан «Гаккель-9» (1912 г.). Консоли крыла моноплана не имели растяжек сверху, а поддерживались только снизу и не растяжками, а подкосами из деревянных брусков.
В 1910 – 1911 гг. Игорь Иванович Сикорский построил целую серию самолётов-бипланов. Его самолёты С-6 и С-10 напоминали бипланы немецкого типа, но благодаря большему размаху крыльев и отличной для того времени внешней отделке превосходили немецкие самолёты по величине полезной нагрузки и скорости. Трёхместный биплан С-6 принёс авиаконструктору славу и успех. На нём в 1911 г. Сикорский установил мировой рекорд скорости с двумя пассажирами на борту – 111 км/ч. Одновременно это был мировой рекорд и вообще для самолёта-биплана.
Дмитрий Павлович Григорович в 1913 г. успешно решил проблему лодочного гидросамолёта и вскоре создал серию морских самолётов, оказав существенное влияние на развитие мировой гидроавиации.
Новым этапом в развитии не только отечественной, но и мировой авиации явилось создание в России под руководством И.И.Сикорского самолётов «Русский витязь» и «Илья Муромец». Важнейшими отличительными особенностями этих самолётов были: a) применение четырёх двигателей; б) установка двигателей на крыле; в) в несколько раз большие размеры и вес, чем у других самолётов того времени.
И. И. Сикорский с 1912 г. работал главным конструктором в авиационном отделении Русско-Балтийского вагонного завода в Петербурге. Там по его проекту и был построен биплан « Русский витязь ». Размах верхнего крыла достигал 27 метров. В 1913 г. этот гигант успешно прошёл все испытания. На нем был совершён полёт продолжительностью 1 ч 54 мин с семью пассажира-ми на борту, что стало новым мировым достижением.
На базе «Русского витязя», построенного в единственном экземпляре, к концу 1913 г. был создан более совершенный тяжёлый аэроплан «Илья Муромец». Этот четырёхмоторный самолёт снискал мировую известность. Он имел еще большие размеры: размах верхнего крыла превышал 34 м, длина фюзеляжа 22 м, общая мощность четырёх моторов – 530 л.с., полётная масса достигала 5 – 7 т в разных модификациях. И при таких размерах самолёт обладал скоростью полёта 100 км/ч. Он мог продолжать полёт с двумя остановленными двигателями, мог взлетать на лыжах со снега. На нём было установлено несколько мировых рекордов грузоподъёмности, дальности и высоты полёта. Грузоподъемность достигала 1,5 т и была 2,3 раза больше максимальной грузоподъёмности тогдашних самолётов. «Илья Муромец» совершил беспримерный для того времени перелёт Петербург – Киев (700 км) с одной промежуточной посадкой.
Самолёты «Русский витязь» и «Илья Муромец» были первыми в истории авиации четырёхмоторными самолётам, самыми большими самолётами в мире. «Илья Муромец» стал первым серийным многомоторным самолётом. Работы Сикорского полностью опровергли утверждения об опасности и технической неэффективности тяжёлых многомоторных самолётов и открыли дорогу этому направлению в самолётостроении.
В рассматриваемый период практика самолётостроения всё чаще обращалась к авиационной науке. Трудности и неудачи в освоении летательных аппа-ратов были вызваны в значительной степени незнанием законов воздухоплава-ния. Существенный вклад в ликвидацию этого пробела внесли такие видные представители авиационной науки, как Н. Е. Жуковский и С.А. Чаплыгин.
Николай Егорович Жуковский (1847 – 1921 гг.) был выдающимся ученым, оставившим свой след в решении широкого круга исследуемых в то время проблем. Однако главным в научном творчестве Жуковского является разработка теоретических и экспериментальных основ аэродинамики. Он является основоположником аэродинамики как самостоятельной отрасли науки. В работе «О присоединённых вихрях» (1906 г.) Жуковский раскрыл механизм возникновения подъёмной силы и вывел формулу, определяющую ее количественно. Открытие основного закона о подъёмной силе было обусловлено соединением в лице Жуковского выдающегося теоретика – механика и математика, а также настойчивого и пытливого экспериментатора.
Ещё одной труднейшей проблемой, которую блестяще удалось разрешить Жуковскому, является разработка вихревой теории воздушного винта. В его работах 1912 – 1918 гг. содержатся теоретические основы для решения всех задач, возникающих при проектировании и постройке винтов.
Кроме аэродинамики, Жуковский совместно со своими учениками создал основы аэродинамического расчёта и расчёта устойчивости самолёта.
Деятельность Жуковского в области авиации неразрывно связана с созданием экспериментальной базы по аэродинамике. Он был прекрасным организатором. В 1902 г. им была построена в Московском университете одна из первых в Европе аэродинамических труб всасывающего типа. При его участии в 1904 г. в Кучине под Москвой был организован аэродинамический институт (первый в Европе). В 1909 г. были созданы аэродинамическая лаборатория в Московском высшем техническом училище и новая лаборатория в Московском университете. В 1916 г. Жуковский открыл Авиационное расчетно-испытательное бюро при Московском высшем техническом училище, которое решало практические задачи, связанные с расчётами самолётов (аэродинамическими и на прочность), находившихся в эксплуатации и поступавших в производство.
Научная деятельность профессора Жуковского была неразрывно связана с огромной педагогической деятельностью. Почти полвека он преподавал в Московском высшем техническом училище и Московском университете. В годы первой мировой войны Жуковский создаёт Теоретические курсы авиации при МВТУ, на которых читает будущим военным лётчикам специальный курс «Динамика аэропланов в элементарном изложении». Он воспитал несколько поколений русских учёных, выдающихся инженеров и конструкторов. Среди них С.А. Чаплыгин, В.Я. Климов, А.Н. Туполев, П.О. Сухой.
Огромной была научно-общественная деятельность Н.Е. Жуковского. Он неутомимо нёс научное знание в российское общество. Читал лекции и доклады по вопросам воздухоплавания, созывал научные съезды. В 1911 г. к 40-летию научной деятельности Н.Е. Жуковского почти все университеты и высшие технические школы России избрали его своим почётным членом.
Сергей Алексеевич Чаплыгин (1869 – 1942 гг.) также является автором большого количества трудов, составляющих основу аэродинамики. Его работа «О газовых струях» (1902 г.) через несколько десятилетий стала незаменимой в самолётостроении, приблизившемся к звуковым скоростям полёта. Вместе с Н.Е. Жуковским он стал создателем современной теории крыла. Фундаментальную роль играет работа Чаплыгина «Теория решетчатого крыла», появившаяся в 1914 г., в которой заложены основы теории обтекания циркуляционным потоком разрезного крыла, теории предкрылка и закрылка, и которая является базой для расчёта винтов и турбин.
Работы учёных и конструкторов, выполненные в рассматриваемый период, позволили значительно улучшить аэродинамические характеристики самолётов, увеличить коэффициент полезного действия винтов, решить многие практические задачи безопасности полётов.
В годы, предшествовавшие первой мировой войне, авиационная промышленность всех стран делала свои первые шаги. Её успехи находились в прямой зависимости от общего состояния науки, техники, промышленности, прежде всего от уровня развития велосипедов, мотоциклов и автомобилей. Почти все основные авиазаводы за границей возникли на базе автомобильных, велосипедных или дирижаблестроительных предприятий. В России в 1910 г. самолётостроительное производство организовали Русско-Балтийский вагонный завод в Риге (РБВЗ) и завод велосипедов «Дукс» в Москве.
Начали создаваться и специализированные авиационные предприятия. В 1910 г. было основано «Первое российское товарищество воздухоплавания» С. Щетинина в Петербурге. Там был начат серийный выпуск самолётов по образцу французских «Фарман-3» и «Блерио-11».
Фундаментальную роль в развитии самолётостроения играли различные конструкционные материалы. Непременным условием их качества должны быть лёгкость и прочность. В конструкциях самолётов наиболее часто применялись сосна и ясень. Обшивочные материалы, как правило, изготавливались из берёзы и осины. При обтяжке крыльев наибольшее распространение получила тонкая лёгкая и прочная хлопчатобумажная ткань – перкаль, а также льняное неотбеленное полотно. С течением времени всё большее место в конструкциях летательных аппаратов начинают занимать различные металлы.
По мере совершенствования самолёта к нему начинают проявлять интерес государственные круги, в первую очередь военные ведомства. Впервые самолёты были опробованы как боевые в 1911 г. во время войны Италии с Турцией и в 1912 г. в Балканской войне между Болгарией и Грецией. Этот опыт показал, что авиация является эффективным средством воздушной разведки и корректировки артиллерийского огня. Осознав, что самолёт может сыграть в скором времени большую роль в военном деле и других сферах практической деятельности, правительства Франции, России, Германии, Англии, США стали во всё возрастающем объеме выделять средства на развитие авиации. Начинается формирование авиационных частей в армии. Развёртывается проектирование и серийное производство самолётов для военных целей.
В этот же период идёт процесс формирования отечественных лётных кадров. В 1910 г. военное министерство России командировало во Францию для обучения полётам группу офицеров. В конце того же года в России начали работать первые авиационные школы. В большинстве своём это были военные школы авиации, где учились главным образом офицеры. До начала первой мировой войны военное ведомство обучило в них около 300 пилотов. Имелись также и частные школы пилотов.
Постепенно формировалась наземная база авиации. Если в Одессе для полётов использовали ипподром, в Москве – Ходынское поле, служившее для народных гуляний, то в столице в 1910 г. были специально построены 3 аэродрома. Один располагался в пригороде Петербурга на военном поле под Гатчиной, другой – на северной окраине города в Новой Деревне на Комендантском поле, а третий – около Корпусного шоссе между линиями Балтийской и Варшавской железных дорог. На них имелись взлётно-посадочные полосы, ангары для аэропланов, помещения для авиаторов и механиков.
Дата добавления: 2018-10-27; просмотров: 1053; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!