История развития

О полете человек мечтал еще с глубокой древности. Одно из свидетельств тому – легенда о Дедале и его сыне Икаре, поднявшихся в небо на крыльях из перьев, скрепленных воском. Неудачность попыток оторваться от земли с помощью искусственных крыльев не останавливала человека. Он пытался осуществить полет, прыгнув с высоты. Но каждый эксперимент кончался увечьем или гибелью испытателя. Неизвестный изобретатель предпринял полет на крыльях из слюды и кожи (документальное свидетельство об этом относится к 1695 г.), но подняться в воздух он, конечно, не смог.

Первые воздушные суда были легче воздуха. В 1709 году был запущен первый воздушный шар. Впрочем, воздушные шары были неуправляемы. Создание летательного аппарата легче воздуха известило об открытии эры воздухоплавания. Простота конструкции воздушных шаров способствовала началу практических работ в этой области. Первый полет на воздушном шаре выполнен в Москве в 1805 г.

В 1852 г. состоялся первый полет на аэростате с паровым двигателем, построенном французом А.Жиффаром. К концу XIX века доминировать в воздухе стали огромные воздушные корабли – дирижабли. Их золотой век пришёлся на первую половину XX века, когда пассажирские дирижабли совершали регулярные перелёты между Европой и Америкой. Эпоха дирижаблей кончилась в 1937 году, когда прямо в аэропорту Нью-Йорка сгорел немецкий пассажирский дирижабль-лайнер «Гинденбург». В конце XX века возобновился интерес к дирижаблям: теперь вместо взрывоопасного водорода применяется инертный гелий, дирижабли хоть и много медленнее самолётов, но зато намного экономичнее. Тем не менее, до сих пор сфера их применения: рекламные и увеселительные полёты, наблюдение за дорожным движением. Дирижабли также предлагаются в качестве климатически приемлемой альтернативы самолётам.

Первые попытки построить самолёт предпринимались ещё в XIX веке. Первым самолётом, построенным в натуральную величину в 1882 году и запатентованным, является самолёт Можайского А.Ф. Кроме того, самолёты с паровыми двигателями строили Адер и Максим. Однако ни одна из этих конструкций не смогла подняться в воздух. Причинами этого служили: слишком высокая взлётная масса и низкая удельная мощность двигателей – (паровых машин), отсутствие теории полёта и управления, теории прочностных и аэродинамических расчётов. В связи с этим самолёты строились «наобум», «на глазок», несмотря на наличие инженерного опыта у многих пионеров авиации

Научный подход к решению проблем полета стал возможен со становлением в XVIII в. фабричного производства, с интенсивным развитием науки и техники. Разработки великого русского ученого М.В.Ломоносова в области воздушной среды впоследствии легли в основу аэродинамики.

В начале XIX в. английский ученый и изобретатель Д. Кэйли построил и испытал модель планера, который до начала XX в. оставался единственным типом летательного аппарата тяжелее воздуха.

В России возможность полета на планере впервые обосновал Н.А. Арендт в 70-80-е годы XIX века.

Разработка идеи летательного аппарата тяжелее воздуха с неподвижным крылом, развитие техники, вызванное становлением капитализма в России, способствовали появлению проектов самолетов. Артиллерийский офицер Н.А. Телешов первый в России и один из первых в мире предложил применить на самолете реактивный двигатель (1867 г.). Практически проект был невыполним, но представлял интерес как прообраз современных многоместных пассажирских самолетов.

Первым самолётом, который смог самостоятельно оторваться от земли и совершить управляемый горизонтальный полёт, стал «Флайер-1», построенный братьями Орвилом и Уилбуром Райт в США. Первый полёт самолёта в истории был осуществлён 17 декабря 1903 года. «Флайер» продержался в воздухе 59 секунд и пролетел 260 метров. Детище Райтов было официально признано первым в мире аппаратом тяжелее воздуха, который совершил пилотируемый полёт с использованием двигателя. Их аппарат представлял собой биплан типа «утка» - пилот размещался на нижнем крыле, руль направления сзади, руль высоты спереди. Двухлонжеронные крылья были обшиты тонким небелёным муслином. Двигатель «Флайера» был четырёхтактный, со стартовой мощностью 16 лошадиных сил и весил всего (или целых, если оценивать с современной точки зрения) 80 килограмм. Аппарат имел два деревянных винта. Вместо колёсного шасси Райты использовали стартовую катапульту, состоящую из пирамидальной башни и деревянного направляющего рельса. Привод катапульты осуществлялся с помощью падающего массивного груза, связанного с самолётом тросом через систему специальных блоков.

Модели первых самолетов с неподвижным крылом сконструировал русский изобретатель Д.Ф. Можайский. В 1882 г. первый в мире самолет поднялся в воздух.

Практическое развитие авиации в России задержалось из-за ориентации правительства на создание воздухоплавательных летательных аппаратов. Основываясь на примере Германии, русское военное руководство делало ставку на развитие дирижаблей и аэростатов для армии и не оценило своевременно потенциальные возможности нового изобретения – самолёта.

Свою отрицательную роль в отношении летательных аппаратов тяжелее воздуха сыграла и история с «Аэромобилем» В.В. Татаринова. В 1909 году изобретатель получил 50 тысяч рублей от Военного министерства для постройки вертолёта. Кроме того, было много пожертвований от частных лиц. Те, кто не мог помочь деньгами, предлагали бесплатно свой труд для воплощения замысла изобретателя. Россия возлагала большие надежды на это отечественное изобретение. Но затея закончилась полным провалом. Опыт и знания Татаринова не соответствовали сложности поставленной задачи, и большие деньги были выброшены на ветер. Этот случай отрицательно повлиял на судьбы многих интересных авиационных проектов – русские изобретатели не могли больше добиться государственных субсидий.

В 1909 году русское правительство наконец проявило интерес к самолётам. Было решено отклонить предложение братьев Райт о покупке их изобретения и строить самолёты своими силами. Конструировать самолёты поручили офицерам-воздухоплавателям М.А. Агапову, Б.В. Голубеву, Б.Ф. Гебауеру и А.И. Шабскому. Решили строить трёхместные самолёты различных типов, чтобы потом выбрать наиболее удачный. Никто из проектировщиков не только не летал на самолётах, но даже не видел их в натуре. Поэтому не приходится удивляться, что самолёты терпели аварию ещё во время пробежек по земле.

Первые успехи русской авиации датируются 1910 годом.

4 июня профессор Киевского политехнического института князь Александр Кудашев пролетел несколько десятков метров на самолёте-биплане собственной конструкции.

16 июня молодой киевский авиаконструктор Игорь Сикорский впервые поднял свой самолёт в воздух, а ещё через три дня состоялся полёт самолёта инженера Якова Гаккеля необычной для того времени схемы биплан с фюзеляжем (бимоноплан).

Несмотря на значительный успех русских ученых, авиаторов, царское правительство не уделяло должного внимания развитию собственного воздушного флота. Русские летчики летали на самолетах, купленных за границей.

Регулярные воздушные перевозки впервые появились в Германии. Это был маршрут "Берлин – Лейпциг – Веймар", а перевозчик позднее стал известен как "Lufthansa".

Создание гражданской авиации России началось после Октябрьской революции. В 1921 г. был подписан декрет "О воздушных передвижениях в воздушном пространстве над территорией РСФСР и ее территориальными водами". Начали развиваться первые транспортные перелеты, международные авиационные связи.

Скорость, комфорт и относительная безопасность сделали авиапутешествия лидирующим видом транспорта в туристских перевозках.

Первые грузовые самолёты, как в нашей стране, так и за рубежом, были разработаны на базе военно-транспортных самолётов или переоборудованы из пассажирских воздушных судов. В СССР первые грузовые самолёты были переоборудованы из бомбардировщиков ДБ-3 (проект ОКБ «Ильюшина) в 1937 г. и использовались для доставки различных грузов в Китай, который в то время воевал с Японией.

В послевоенные годы, в период 1947-1949 г. строились грузовые самолёты ИЛ-2Т, а затем ИЛ-12Д (с 1948 г). Самолёты ИЛ-12Д были способны перевозить до 3700 кг грузов.

Затем на базе пассажирского ИЛ-18 были созданы грузовые самолёты ИЛ-18Гр, которые могли перевозить до 13,5 тонны грузов на дальность 3900 км. В этот же период строились грузовые самолёты КБ «Туполева» – ТУ-107, ТУ-114Т, а затем ТУ-134С, ТУ-154С.

С 1973 г. строятся грузовые самолёты ИЛ-76. В отличие от грузовых самолётов предыдущего поколения, имеющих бортовые грузовые люки, на ИЛ-76 загрузка осуществляется через люк в хвостовой части самолёта. Первые модификации самолёта ИЛ-76 имели взлётную массу 170 т, грузоподъёмность 28 тонн и дальность полёта с максимальной нагрузкой 4200 км. В ходе модернизации грузоподъёмность этого самолёта была увеличена до 43 тонн. С 2002 г. начата эксплуатация грузовых самолётов ИЛ-96-400, рассчитанных на перевозку 92 т коммерческой нагрузки на дальность 5000 км.

Признанным лидером в строительстве грузовых самолётов является КБ «Антонова», разработавшее семейство грузовых воздушных судов АН-12, АН-26, АН-124 (Руслан), АН-225 (Мрия), который на сегодня является самым большим по грузоподъёмности грузовым воздушным судном. Парк грузовых самолётов РФ сегодня также включает самолёты ТУ-204С.

Историю развития вертолета обычно начинают с упоминания о китайской вертушке и о Леонардо да Винчи.

Около 400 лет до н. э. Китайская летающая вертушка – это палочка, к верхнему концу которой приделан пропеллер. Палочку раскручивали руками и отпускали.

1500-1600 гг. В трудах Леонардо да Винчи имеются чертежи машины, предназначенной для вертикального полета с помощью пропеллера типа гребного винта.

1754 г (Россия) М.В. Ломоносов 1784 г. (Франция) Лонуа и Бьенвеню. Модель винтокрылого летательного аппарата с приводом от пружины. Модель имела два несущих винта противоположного вращения с четырьмя лопастями каждый (лопасти были сделаны из перьев). Винты приводились во вращение дугообразной пружиной.

1790-е гг. (Англия) Сэр Дж. Кэйли сделал чертежи вертолетов и сконструировал модели с приводом от упругих элементов. Однако все эти модели мало повлияли на развитие вертолета.

1850-1900 гг. Во второй половине XIX в. вертолетом занималось много изобретателей. Был достигнут некоторый прогресс, но пригодного для эксплуатации аппарата не появилось. Главным препятствием было отсутствие дешевого, надежного и легкого двигателя. Известно несколько попыток использовать на вертолете паровой двигатель.

1880-е гг. Эксперименты с моделями проводил и Томас Эдисон (США). Он ясно понимал, что основная трудность заключается в отсутствии мощного, надежного и легкого двигателя. Эдисон пришел к выводу, что вертолет не сможет полететь до тех пор, пока не появятся двигатели с удельным весом менее 1-2 кг/л. с. Упомянутые выше модели были только моделями, но их конструкторы уже начали обращать внимание на проблему адекватного источника мощности, требуемой для полета. Паровая машина оказалась непригодной для летательного аппарата, особенно для вертолета, вследствие ее низкой удельной мощности.

1853-1860 гг. во Франции Понтон д’Амекур разработал проект летательной машины – «аэронефа». Аэронеф должен был подниматься вверх с помощью двух винтов, насаженных на одну вертикальную ось и вращающихся в противоположные стороны.

Август-сентябрь 1907 г. – первый в истории вертикальный полет. Вертолёт, построенный братьями Луи и Жаком Бреге под руководством профессора Шарля Рише, поднялся в воздух на 50 см. Gyroplane имел 4 несущих винта диаметром 8,1 м, каждый винт состоял из восьми лопастей, попарно соединённых в виде четырёх вращающихся бипланных крыльев. Максимальная высота полёта на режиме висения – 1,525 м. Также существуют данные о том, что в 1905 году француз М.Леже создал аппарат с двумя противоположно вращающимися винтами, который мог на некоторое время отрываться от земли.

Первым человеком, поднявшимся в воздух на вертолёте, был французский производитель велосипедов Поль Корню. 13 ноября 1907 он построил вертолёт, поднявший его вертикально в воздух на высоту 50 см и провисевший в воздухе 20 секунд. Но и этот вертолёт был плохо управляемым.

18 мая 1911 года выдающийся инженер Б.Н Юрьев опубликовал «схему одновинтового вертолёта с рулевым винтом и автоматом перекоса лопастей. До настоящего времени этот механизм используется на большинстве вертолётов. В 1912 году Юрьев построил первую модель одновинтового вертолёта с рулевым винтом. Однако, из-за отсутствия денег он не смог запатентовать свои изобретения и продолжить разработки.

В 1922 году профессор Георгий Ботезат, эмигрировавший после революции из России в США, построил по заказу армии США первый устойчиво управляемый вертолёт, который смог подняться в воздух с грузом на высоту 5 м и находиться в полёте несколько минут.

В России Игорь Сикорский построил два вертолёта – в 1908 и 1909 годах. Вертолёт поднимался в воздух, но был недостаточно силён, чтобы поднять пилота. Поэтому Сикорский охладел к вертолёту и занялся конструированием аэроплана. Сикорский вернулся к вертолётам только в 1938 году, пытаясь сохранить свою компанию на плаву. Первый более-менее завершённый летающий образец вертолёта Сикорского VS-300 (S-46) появился в 1939 году.

В 1926 году в РСФСР в ЦАГИ была сформирована «геликоптерная группа», которую возглавил А.М. Черёмухин. Результатом работы этой группы стал первый управляемый вертолёт ЦАГИ-1ЭА, совершивший свой первый полёт в сентябре 1930 года. Позднее на этом аппарате были достигнуты мировые рекорды: Для первых лётных испытаний было предложено прикрепить вертолёт к горизонтальному тросу, чтобы не дать вертолёту взлететь на высоту более нескольких метров и исключить опасность крушения в случае падения его с высоты.

Первый серийный советский вертолёт – Ми-1 разработки ОКБ под руководством М.Л. Миля. В 1950 году были завершены государственные испытания, вертолёт пошёл в серийное производство. С 1952 года Ми-1 начал выпускаться на Казанском вертолётном заводе, что положило начало крупносерийному производству вертолётов в нашей стране. В мае 1954 года вертолёт был введён в эксплуатацию в Гражданской авиации. 8 января 1956 года Ми-1 совершил свой первый полёт в Антарктиде.

Совершенствование идеи вертолета можно считать полностью завершенным к началу 50-х годов. В последующие годы серийный выпуск некоторых вертолетов достиг рекордных цифр, было построено несколько очень тяжелых машин. Эксплуатация вертолетов расширилась настолько, что они стали важным элементом транспортной авиации. Таким образом, инженерная деятельность в области вертолетостроения заключается теперь не столько в поиске принципиально новых решений, сколько в совершенствовании разработанной конструкции и технологии.