7.16. Создание первых аэропланов и самолетов
Аэроплан от англ. фшк – воздух + фр. plaher – парить, более позднее название – самолет. Первоначально конструкция самолетов отрабатывалась с помощью планеров. Значительный вклад в теории и практику летания внес немецкий ученый О. Лапиенталь (1848-1896). На планерах собственной конструкции – моноплане (рис.7.12а) и биплане (рис.7.12б) он совершил большое число скользящих полетов. Он установил, что крыло с вынутым профилем обладает большей подъемной силой, чем плоское. Экспериментально вывел зависимость изменения подъемной силы от угла атаки, дал объяснение полету птиц. Погиб во время полета с горы Риновер близ Берлина.
Капитан-лейтенант А.Ф. Можайский (1825-1898) в 1871 году построил большой воздушный змей, который запустил с помощью тройки лошадей, запряженных в телегу. Встречный ветер подхватил змей и поднял Можайского, а затем перевернулся и упал, Можайский сломал ногу. Чтобы планер был устойчивым, он сконструировал хвостовое оперение. После опытов со змеем-планером он изготовил модель самолета с тремя винтами, приводимыми в движение часовым механизмом. На ней имелись горизонтальный и вертикальный рули (рис.7.12в). После этого Можайский приступил к постройке самолета с двумя паровыми машинами мощностью 10л.с. и 20л.с. в Красном селе. При испытании самолета в 1885 году показало, что мощность двигателя мала для полета. Самолет с более мощным двигателем Можайский создать не смог т.к. умер.
В 1890 году французский инженер Клеман Адер (1841-1925) построил аэроплан с паровым двигателем, крылья которого, сделанные из бамбука в виде птичьих перьев, могли складываться. При испытании, аэроплан поднялся и пролетел 50 метров. После модернизации машина уже пролетела 100 метров, но наткнулась на препятствие и сломались (рис.7.12г).
Аэроплан с паровым двигателем английского изобретателя Хайрэма Максимо (рис.7.12д) (1840-1916) также не имел успеха. Эти первые модели аэропланов были связаны с несовершенством крыльев, винта, рулевого управления, двигателей.
а)
б) в)
г)
д) е)
ж) з)
Рис. 7.12. Первые аэропланы и самолеты: а – моноплан Лапиенталя; б – биплан Лапиендаля; в – аэроплан Можайского; г – самолет Адера; д – аэроплан Максима; е – аэроплан братьев Райт; ж – самолет Сикорского «Илья Муромец»; з – «Илья Муромец» в полете
Первыми поставили на самолет двигатель внутреннего сгорания американские механики, братья Райт. 17 декабря 1903 года был совершен первый полет самолета с д.в.с. мощностью 16л.с. продолжительностью 20с. Затем они установили более емкий бензобак и достигли устойчивых полетов самолета в течении 30 минут при скорости 60км/ч (рис.7.12е).
После этого строились самолеты во Франции Ф. Фербером, Л.Блерио, и др. Они улучшили конструкцию самолета, введя вертикальные стойки на концах крыльев, эпероны и другие новшества. Анри Фарман в октябре 1908 года совершил перелет из одного города в другой, покрыв расстояния в 27 километров за 20 минут. Луи Блерио летом 1909 года перелетел на своем самолете через пролив Ла-Манш из Франции в Англию.
В России в 1909-1914 годах появляется ряд оригинальных самолетов конструкции Л.М.Гюккеля, Д.П. Григоровича, В.А.Слесарева и др. Гюккель построил биплан, моноплан и гидросамолет, за которые он получил большую серебряную медаль в 1911 году на первой Международной воздухоплавательной выставке в Париже. Пилот Г.В. Алехнович на гидросамолете установил рекорд высоты (1350м). В 1910 году Б.Н. Юрьев спроектировал первый в России вертолет.
В 1913 году совершил свой первый полет тяжелый самолет И.И. Сикорского “Русский Витязь”. Затем был построен прославленный самолет-гигант “Илья Муромец” (рис.7.12ж,з). Этот биплан поражает размерами: размах верхнего крыла – 34,5м, фюзеляж цельной высоты 7м., на нижнем крыле расположились четыре двигателя, общей мощностью 530л.с.
Развитию самолетостроения в России способствовали полеты М.Н. Ефимова, Н. Е. Попова, Б.И. Росинского и др. В 1910 году совершил первый полет С.И. Уточкин. Авиатор А.А. Васильев совершил полет из Петербурга в Москву. 9 сентября русский летчик П.Н. Нестеров на самолете “Ньюпор-4” осуществил фигуру высшего пилотажа “мертвую петлю”, в последствии названную «петлей Нестерова».
Теория самолетостроения были разработаны русским ученым Н.Е. Жуковским (1847-1921), которого В.И. Ленин назвал “отцом русской авиации”. Благодаря ряду научных работ профессора Н.Е. Жуковского и его ученика академика С.А. Чаплыгина (1869-1941) были разработана наука аэродинамика, теория винта, профилей крыла. Все это позволило конструировать самолеты на основе научных достижений.
Совершенствовались авиационные двигатели. В 40х г. XX века поршневые д.в.с. достигли предела своих возможностей, не позволяя преодолеть звуковой барьер. Скорость самолета с поршневым двигателем достигла своего предела 750км/ч.
Создание реактивных двигателей значительно расширило возможности авиации и привело к развитию космонавтики.