|
Скачать реферат: Родоначальники авиации |
|||
«Человек не имеет крыльев и по отношению веса своего тела к весу мускулов он в 72 раза слабее птицы… Но я думаю, что он полетит, опираясь не на силу своих скул, а на силу своего разума».
Н. Е. Жуковский
В протоколе заседания Российской Академии наук от 1 июля 1754 года имеется запись: «Высокопочтенный советник Ломоносов показал изобретенную им машину, называемую им аэродромической (воздухобежной), которая должна употребляться для того, чтобы с помощью крыльев, движимых горизонтально, в различных направлениях силой пружины, какой обычно снабжаются часы, нажимать воздух (отбрасывать его вниз), отчего машина будет подниматься в верхние слои воздуха, с той целью, чтобы можно было обследовать условия (состояние) верхнего воздуха посредством метеорологических машин (приборов), присоединенных к этой аэродромической машине».
В том же году М. В. Ломоносов писал, что он сделал машину, которая, поднимаясь вверх, может поднять маленький термометр. Это была модель вертолета и первая в мире документированная практическая разработка летательного аппарата тяжелее воздуха — вертолета с винтами. Однако для того времени реализация идеи вертолета оказалась слишком сложной.
Русские ученые и изобретатели продолжали работать над созданием аппаратов тяжелее воздуха.
В 1854 – 1855 гг. к идее создания самолета обращается военный моряк Российского флота А. М. Можайский. Серьезными поисками в этой области он стал заниматься несколько позже и пришел к выводу о необходимости разработать летательный аппарат с неподвижным крылом, в работе которого использовался бы принцип динамического полета.
Научный эксперимент — это был единственно возможный в то время путь исследования для оценки возможного значения подъемной силы при различных углах атаки, а также определения необходимой площади крыла и скорости полета, ведь аэродинамика как наука тогда еще не существовала. Лишь спустя 25 – 30 лет основы ее были заложены великим русским ученым Н. Е. Жуковским. Не было еще аэродинамических труб и аэродинамических весов для испытания моделей самолета. А. Ф. Можайский создал прибор — движущуюся тележку с прообразом аэродинамических весов. С помощью этого прибора можно было производить расчет лобового сопротивления и подъемной силы крыла самолета. Изготовленные Можайским модели самолета с приводом винтов от пружины демонстрировалась в полете в Петербургском манеже.
В марте 1879 г. был поставлен вопрос о постройке самолета в натуральную величину. Изобретатель подготовил объяснительную записку, лично разработал чертежи самолета и смету необходимых расходов. Заявку на изобретение самолета с описанием аппарата и чертежи Можайский направил в Департамент торговли и мануфактур, а 15 ноября 1881 г. ему была выдана «привилегия» (патент) на «воздухоплавательный снаряд».
По проекту самолет должен был состоять из лодки (фюзеляжа), в которой предполагалось разместить экипаж, силовую установку и приборное оборудование — два паровых двигателя и четырехколесное шасси. На самолете были предусмотрены тросовое управление, штурвал, емкости для горючего и некоторые приборы, в том числе и оптический прицел.
В конструкции первого самолета была применена монопланная схема, которая имеет наибольшее распространение и в современном самолётостроении. Длина лодки в соответствии с принятыми в то время единицами измерения равнялась 20,5 аршинам, длина каждого крыла — 15 аршинам, ширина крыла — 20 аршинам.
6 июля 1882 г. построенный самолет был осмотрен специальной комиссией Штаба войск гвардии и Петербургского военного округа. В протоколе комиссии от 22 февраля 1883 г. было записано, что масса самолета должна составлять 57 пудов. Испытания проводились под Петербургом, на военном поле в Красном селе, и продолжались до 1885 г., но на завершающем этапе по военным соображениям были засекречены. Об этом периоде сохранилось очень мало документов.
Велики заслуги Александра Федоровича Можайского перед отечественной и мировой наукой и техникой.
В области исследования теории полета аппаратов тяжелее воздуха работал великий русский ученый Д. И. Менделеев. Его труд «О сопротивлении жидкостей и воздухоплавании», по словам Н. Е. Жуковского, является капитальной монографией по сопротивлению жидкостей и может служить основным руководством для лиц, занимающихся воздухоплаванием. В труде особо отмечается необходимость накопления опытных данных о сопротивлении среды. Менделеев писал, что когда-нибудь будет достигнута полная победа над воздухом, станет возможным управлять полетом. Только для этого необходимо точно знать сопротивление воздуха.
В 1894 г. увидела свет работа К. Э. Циолковского «Аэроплан, или птицеподобная (авиационная) летательная машина», в которой автор обосновал идею создания аэроплана с неподвижным свободнонесущим крылом. На самолете предлагалось иметь крыло трапециевидной формы при изогнутости по типу чайки. На эскизе, помещенном в статье, были показаны тянущий винт, обтекающей формы корпус, хвостовое оперение и шасси. В 1905 г. Циолковский предложил ромбовидный и клиновидный профили крыла для аппаратов со сверхзвуковыми скоростями полета.
Несмотря на трудности, обусловленные незнанием законов аэродинамики, создание планеров и самолетов продолжалось. Конструкция их часто была очень сложной. Один из них (девятиплан) имел несущие поверхности в виде трех трипланов, горизонтальное оперение его состояло из четырёх поверхностей, двигатель имел мощность 55 л/с и передавал ее на два толкающих винта посредством цепной передачи. Было построено несколько трипланов, однако работа над ними осталась незавершенной. Можно упомянуть также работы А. Г. Уфимцева, которого Максим Горький назвал «поэтом в области научной техники». Уфимцев построил четыре оригинальных двигателя и два самолета с крылом круглой формы в плане и круглым горизонтальным оперением. Постройкой самолетов и двигателей занимался в 1909 – 1910 гг. С. В. Гризодубов, отец известной летчицы, Героя Советского Союза и Героя Социалистического труда В. С. Гризодубовой. В 1912 г. на одном из своих самолетов он совершил несколько полетов.
В годы, предшествовавшие Первой мировой войне, русские конструкторы работали над созданием легкого маневренного самолета, который обладал бы достаточной устойчивостью и управляемостью. В 1912 г. военным ведомством был объявлен конкурс на разработку самолета с максимальной скоростью не менее 114 км/ч и полезной нагрузкой 450 кг (летчик-наблюдатель и груз).
По чертежам, представленным на конкурс, было построено несколько машин, например, самолет Пороховщикова. Но несмотря на некоторые преимущества его перед иностранными, на авиационных заводах России по лицензиям строились самолеты иностранных марок. Это сильно сдерживало развитие самолетостроения в России, особенно проектирование.
Несколько позже на конкурс были представлены другие самолеты, из которых биплан РБВЗ (Русско-Балтийского вагонного завода) завоевал первый приз. Этот период характерен также поисками в области проектирования гидросамолетов, одним из создателей которых являлся Д. П. Григорович.
начального периода развития авиации в России
Особое место в развитии отечественной авиации принадлежит самолётам, выпущенным авиационным отделом Русско-Балтийского вагонного завода в Петербурге. Одним из них являлся «Русский витязь» — первый в мире четырехмоторный самолет. Это был биплан с размахом верхнего крыла 27 м и нижнего — 20 м. Полетная масса самолета составляла 4200 кг. Первый полет его состоялся 23 июля 1913 г. «Русский витязь» — прототип тяжелых самолетов с двигателями, установленными в ряд на крыле.
Следующим в этой серии был «Илья Муромец», первоначально имевший четыре двигателя мощностью 100 л/с каждый, в дальнейшем заменённые более мощными — по 220 л/с. 4 июня 1914 года на самолете «Илья Муромец» был установлен мировой рекорд высоты полета с десятью членами экипажа на борту. В августе того же года этот самолет был принят на вооружение русской армии в качестве разведывательного. На последних модификациях машин этого класса экипаж состоял из семи – восьми человек, а вооружение включало восемь пулеметов, самолет мог брать до 30 пудов (пуд = 16 кг) бомб, частично размещаемых в фюзеляже. Всего было построено до 80 самолетов «Илья Муромец», которые участвовали в Первой мировой и гражданской войнах. Это были крупнейшие по тому времени воздушные корабли. По техническим данным, вооружению и бомбовой нагрузке «Илья Муромец» превосходил английский тяжелый бомбардировщик ВИМИ и немецкий самолет фирмы «Готам Фридрихсхафен» (хотя последний являлся, по существу, несколько изменённой копией единственного сбитого за годы Первой мировой войны самолета «Илья Муромец»).
Недаром французское военное министерство через своего атташе в Петрограде обратилось с просьбой сообщить данные, относящиеся к аэропланам типа «Илья Муромец».
Однако не все созданные самолеты строились. На единственном в начале двадцатых годов комендантском аэродроме Петрограда в одном из старых ангаров можно было увидеть самолет «Святогор» конструкции В. А. Слесарева. Самолет представлял собой гигантский биплан цельнодеревянной конструкции с двумя двигателями, расположенными в фюзеляже, причем трансмиссия к двум толкающим винтам диаметром 6 метров осуществлялась посредством канатной передачи. Размах верхнего крыла составлял 36 метров.
На завершающем этапе постройки самолета «Святогор» В. А. Слесарев обратился к правительству с просьбой о предоставлении средств, но получил отказ. Несмотря на то, что специальная комиссия под руководством Н. Е. .Жуковского, проверявшая аэродинамический расчет этого самолета и расчет его на прочность, «единогласно пришла к выводу, что полет аэроплана Слесарева при полной нагрузке в 6,5 т и при скорости 114 км/ч является возможным, а посему окончание постройки аппарата Слесарева является желательным». Однако Технический комитет Управления Воздушного Флота решил, «что достройка аэроплана Слесарева, даже и в том случае, если подсчет профессора Жуковского подтвердится, в действительности никакой практической пользы принести не может».
Тем не менее, В. А. Слесарев, ободренный поддержкой Н. Е. Жуковского, продолжал строить самолет на личные средства, а также пожертвования авиационных клубов. Работа двигалась очень медленно, а после гибели конструктора практически прекратилась. Испытания самолета так и не были завершены к 1918 г. Впоследствии он использовался при обучении курсантов Военно-технической школы.
Рассматривая начальный период развития авиации, следует более подробно остановиться на значении деятельности и основополагающих работ Николая Егоровича Жуковского.
Н. Е. Жуковский — создатель теории подъемной силы крыла и автор одного из первых курсов по авиации «Теоретические основы воздухоплавания». Его статья «О присоединенных вихрях», опубликованная в 1906 г., явилась итогом большой работы в области исследования подъемной силы крыла. Активное участие в разработке этой проблемы принимал С. А. Чаплыгин, автор монографии «О газовых струях», на основе которой были созданы впоследствии разделы аэродинамики больших скоростей.
Еще осенью 1898 г. на Х съезде русских естествоиспытателей и врачей Н. Е. Жуковский организовал воздухоплавательную подсекцию и выступил с обзорным докладом «О воздухоплавании», в котором решительно высказался за развитие летательных аппаратов тяжелее воздуха. Докладчик говорил: «Глядя на летающие живые существа, на стрижей и ласточек, которые со своим ничтожным запасом энергии носятся в продолжение нескольких часов в воздухе со скоростью, достигающей 50 км/ч, и могут пересекать моря; на орлов, которые описывают в синем небе красивые круги с неподвижно распростертыми крыльями; на неуклюжую летучую мышь, которая бесшумно переносится ветром во всевозможных направлениях, невольно задаешься вопросом: неужели для людей нет возможности подражать этим существам?».
Сформулированная Н. Е. Жуковским теорема заключается в следующем: «Величина подъемной силы крыла на метр размаха является произведением плотности воздуха на циркуляцию скорости и на скорость полета аэроплана».
Очевидно, что этот вывод — основа современного учения о подъемной силе крыла, фундамент теоретической аэродинамики. Без этого открытия невозможно было бы развитие авиационной науки.
Организованный Н. Е. Жуковским еще до революции кружок по изучению воздухоплавания успешно продолжал свои теоретические и практические исследования и после ее победы.
Ученики Жуковского не только основали школу, но и вели подготовку к созданию будущего Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ).
Решение об образовании национального русского центра авиации было принято с одобрения В. И. Ленина. Н. Е. Жуковский и А. Н. Туполев посетили Высший совет народного хозяйства и получили не только согласие на организацию института, но и финансовую помощь. Аэродинамическая лаборатория в МВТУ им. Баумана была вначале основной базой экспериментальных работ ЦАГИ, который в настоящее время является мировым центром авиационной науки и техники.
Придавая особое значение развитию авиации, Советское правительство в 1919 г. приняло решение о создании в Москве учебного заведения для подготовки инженерно-технических кадров. В сентябре того же года состоялось первое заседание совета авиационного техникума под председательством Н. Е. Жуковского, а в сентябре 1920 г. техникум был реорганизован в Институт инженеров Красного Воздушного Флота им. Н. Е. Жуковского. Позднее на его базе создается Военно-воздушная академия, носящая в настоящее время имя Н. Е. Жуковского.
Деятельность великого русского, всю свою жизнь посвятившего исследованию вопросов теории авиации, ученого была очень высоко оценена Советским правительством. Специальным постановлением Совета Народных Комиссаров от 3 декабря 1920 г., в котором Н. Е. Жуковский именовался «отцом русской авиации», он был освобожден от обязательного чтения лекций и получил право «объявлять курсы более важного научного содержания». Ученому устанавливался месячный оклад. Тем же постановлением учреждалась премия Н. Е. Жуковского за выдающиеся труды в области математики и механики. Было также принято решение об издании трудов ученого.
В предисловии к переизданным в 1972 г. лекциям профессора Н. Е. Жуковского «Динамика аэропланов в элементарном изложении», которые он читал слушателям теоретических курсов авиации, А. Н. Туполев писал о великом вкладе Н. Е. Жуковского в создание нашей русской авиации, о том, что «он (Н. Е. Жуковский) всегда оставался истинным патриотом, глубоко любил свою Родину, радовался ее успехам, переживал неудачи и всегда хотел быть ей полезен».
Жуковский был прекрасным учителем. Он учил просто, ясно, всегда чрезвычайно доброжелательно, и то, что хотел передать ученикам, западало им в душу не только как знание, но и как любовь к тому, что любил он сам.
А любил он науку, авиацию и очень любил эксперимент, считая его совершенно необходимым. Н. Е. Жуковский был не только великим ученым, но и инженером «высшего ранга», поэтому его ученики не замыкались только в науке, а стремились к созданию оригинальных конструкций планеров, вертолетов, глиссеров, самолетов на основании научной теории и результатов экспериментов. Поэтому основанные на школе Николая Егоровича Жуковского авиационные институты — это не просто учебные заведения, а еще и научные организации, работающие над созданием российского воздушного флота.
А. Н. Туполев хотел, чтобы, получая памятный курс лекций, прочитанных Жуковским в 1913 г. и данных в 1917 г., каждый почувствовал то уважение и тепло к Николаю Егоровичу Жуковскому, которое сохранили его ученики. Эти воспоминания А. Н. Туполева являются прекрасной характеристикой научных и личных качеств великого русского ученого.
Напомню основные этапы развития научно-исследовательских работ в области аэродинамики самолетов отечественной авиации.
В первые послереволюционные годы бурное развитие аэродинамики, как и в теоретическом, так и в прикладном смысле, и, в первую очередь, в изучении пограничного слоя, получило свое практическое применение. Были заложены основы норм устойчивости и управляемости, изучены флатбер и бафтинг в применении к конкретным типам летательных аппаратов, разработаны серии новых скоростных и несущих профилей крыла с механизацией.
Разработанные основы дозвуковой и трансзвуковой аэродинамики с введением в эксплуатацию новых аэродинамических труб позволили совершить скачок взлетных данных самолетов. Этому способствовали и увеличение мощности двигателей, разработка воздушных винтов изменяемого шага, создание новых конструкционных материалов на основе алюминия и новых технологических процессов для обработки.
Как и во всякой науке, ведущая роль в решении задач в области аэродинамики принадлежала фундаментальным теоретическим исследованиям, на базе которых строились расчетные инженерные методы, составляющие основу прикладной теории. Корифеи советской аэродинамики, такие, как Н. Е. Жуковский, С. А. Чаплыгин, Б. Н. Юрьев, В. В. Голубев, М. В. Келдыш, С. А. Христианович, Г. П. Свищев, В. В. Струминский и многие другие, находились во главе прогресса авиации.
Трудность прикладного использования теоретических исследований состояла в том, что теоретические решения могли быть найдены только для отдельных форм профилей, крыльев, тел вращения. Это означало, что почти для всех практически используемых в авиации форм из-за отсутствия в то время ЭВМ, позволяющих использовать численные методы, большая часть теоретиков была занята конкретными расчетами. Правильность базовой теории и приближенных методов решения требовали экспериментальной проверки — подтверждения, а если необходимо, то и экспериментальных поправок, что имело и имеет место и до настоящего времени.
Для таких проверок была построена экспериментальная труба ЦАГИ диаметром 3 м и затем вторая — диаметром 6 м. В создании экспериментальной базы ЦАГИ особенно велика роль А. Н. Туполева. Здесь, по мнению Г. П. Свищева, с полной силой проявился талант Андрея Николаевича как организатора крупного масштаба. Создание аэродинамических труб с такими размерами и высокими скоростями потока сделало возможным испытание крупных по размерам моделей, позволяющих точно моделировать формы самолетов, отрабатывать их аэродинамические характеристики, а часто испытывать и натуральные элементы самолета, в том числе фюзеляж.
В числе первых достижений аэродинамиков тех лет была обклейка полотном гофра поверхностей фюзеляжа на самолете АНТ-4, что дало большой эффект по улучшению летных данных. В порядок допуска в воздух самолета в первый раз вмешался предшественник АТК ВВС, определивший, что без соответствующего свидетельства ЦАГИ ни одна машина не может подняться в воздух. От ЦАГИ летательный аппарат получает свой воздушный паспорт, дающий право на первый взлет.
Был создан справочник конструктора, в который были включены все разделы аэродинамики самолета: аэродинамика крыла и воздушных винтов, охлаждение двигателей, аэродинамический расчет, устойчивость и управляемость, проверка на штопор, методика испытаний в аэродинамических трубах и методика летных испытаний.
Дальнейшим развитием этого направления было создание руководства для конструкторов, где давались рекомендации по вопросам — от выбора геометрических форм самолёта до получения результатов испытаний моделей в аэродинамической трубе, позволяющие учесть особенности и детали реальной конструкции самолёта.
Вторым направлением развития прикладной науки является накопление фактов. В аэродинамике, как и в любой науке, говорил А. М. Черемухин, факты для развития теории и прикладных методов расчёта приносят познание явлений природы. Эти факты, как правильно сказано, узнаются из «Неожиданных тел», возникающих при эксплуатации самолётов и их испытаниях, а также при изучении в аэродинамических трубах. На базе осмысления фактов идёт разработка теории, а затем уже на базе теории и накопленных экспериментальных данных создаются прикладные расчётные методы.
Лётные испытания всегда являлись отличным источником информации, т. к. они проходят в натурных условиях и являются наиболее достоверными источниками для получения научно-практических данных. Именно поэтому уже в прошлом в отечественных КБ создавались экспериментальные самолёты, начиная с самолёта АНТ-4, о котором уже говорилось.
Однако фундаментальные испытания оставались на стороне аэродинамических труб, которые строились в нашей стране, и их объёмы и степень совершенства были уже таковыми, что в 1944 году в трубе Т-101 ЦАГИ испытывался самолёт ТУ-2, а в кабине самолёта находился лётчик-испытатель.
С появлением турбореактивных двигателей появилась возможность преодоления «звукового барьера» и выхода самолёта на сверхзвуковую скорость. Для исследований новых эффектов была построена трансзвуковая аэродинамическая труба, а затем введены в эксплуатацию аэродинамические трубы больших сверхзвуковых скоростей.
Особое место в аэродинамике и самолётостроении занимает познание трансзвуковой скорости полёта, стоившей жизни многим лётчикам-испытателям и ставившей в трудное положение тех, кто строит самолёты и принимает их в эксплуатацию.
Переход военной и гражданской авиации к сверхзвуковым скоростям полета и совершение длительных полетов потребовали решения многих задач. Для этого, прежде всего, было необходимо существенно повысить аэродинамическое качество самолета на этих скоростях и решить вопросы устойчивости и балансировки самолета во всем диапазоне скоростей — от дозвуковой до сверхзвуковой. Вопросы теплостойкости конструкционных материалов, смазки и герметиков стали одними из определяющих для конструкций, работающих в условиях циклического аэродинамического нагрева, характерного для высоких сверхзвуковых скоростей полета.
Последние 40 – 50 лет характеризовались бурным ростом скоростей, высот и значительным увеличением дальности полета на дозвуковой скорости, особенно для транспортных и пассажирских самолетов. За этот период авиация увеличила максимальные скорости примерно в 4 раза, высоту и дальность — в 2,5 – 3 раза. Этот скачок стал возможным благодаря широкому внедрению в авиацию реактивных двигателей.
За рубежом созданием аппаратов тяжелее воздуха занимались Хенсен, Венси, Лилиенталь, Адер, Шанют и др., а научными исследованиями в этой области и экспериментами в аэродинамических трубах — Эйфель во Франции, Кейли в Англии и Ленгли в США.
Полеты братьев Райт, Сантос-Дюмона, Блерио, Кертиса, Уточкина, Ефимова и др. положили начало систематическим полетам в воздухе.
Самолетостроение в мирное время
После победы революции партия и правительство очень быстро осознали необходимость создания и развития воздушного флота России. Вопросы развития авиации неоднократно были в центре внимания советских партийных и государственных органов, неоднократно рассматривались на партийных съездах, специальных заседаниях и совещаниях с участием высших советских партийных и государственных деятелей.
Отечественное самолетостроение в начале двадцатых годов базировалось на модернизации и серийном выпуске лучших образцов самолетов зарубежных марок. Параллельно велись работы по созданию собственных конструкций.
Одним из первых самолетов, построенных в советское время, был модернизированный вариант английской машины ДН-9. Освоение ее было поручено Н. Н. Поликарпову, а самолет различных модификаций имел наименование Р-1. В это время на базе английской машины марки «АВРО» выпускался двухместный учебный самолет У-1, предназначенный для летных училищ.
Из отечественных самолетов оригинальной конструкции, созданных в двадцатые годы, следует отметить пассажирский самолет АК-1 В. Л. Александрова и В. В. Калинина. Два самолета сконструировал летчик В. О. Писаренко и построил в мастерских севастопольской школы летчиков, где был инструктором. Большую известность имели конструкторские группы под руководством Д. П. Григоровича и Н. Н. Поликарпова, работавшие над созданием летающих лодок, пассажирских самолетов, а также истребителей.
В этот период в отечественном самолетостроении наметился переход к созданию летательных аппаратов из металла. В 1925 г. в ЦАГИ было создано конструкторское бюро АГОС (авиация, гидроавиации и опытное строительство), руководителем которого стал А. Н. Туполев. Тематика работы АГОС отличалась большим разнообразием, и в составе бюро были образованы бригады. Возглавлявшие их инженеры стали впоследствии известными конструкторами.
Многие из созданных в бюро самолетов участвовали в международных выставках и перелетах на дальние расстояния. Так на машинах АНТ-3 (Р-3) были совершены полеты по европейским столицам и дальневосточный перелет Москва – Токио. Тяжелый металлический самолет ТБ-1 (АНТ-4) в 1929 г. совершил перелет Москва – Нью-Йорк через Северный полюс. Самолеты этого типа применялись не только в дальней бомбардировочной авиации, но и в арктических экспедициях. Техническим руководителем проекта ТБ-1 являлся конструктор В. М. Петляков. В АГОС был также спроектирован пассажирский самолет АНТ-9, совершивший дальний перелет протяженностью 9037.
Одновременно отдел сухопутного самолетостроения (ОСС) под руководством Н. Н. Поликарпова строил самолеты-истребители И-3, ДИ-2. В этот же период был построен широко известный самолет У-2 (По-2), прослуживший около 35 лет. Одной из весьма удачных оказалась созданная отделом сухопутного самолетостроения машина Р-5, которая впоследствии выпускалась в различных вариантах — как разведчик, штурмовик и даже как легкий бомбардировщик.
Отдел морского самолетостроения, руководимый Д. П. Григоровичем, строил морские самолеты, в основном — разведчики.
Наряду с боевыми и пассажирскими машинами конструировались авиетки и легкие самолеты по заказу спортивных организаций, среди них и первые самолеты А. С. Яковлева, именовавшиеся АИР.
В начале тридцатых годов самолеты имели старые формы — бипланную схему и не убирающееся в полете шасси. Обшивка металлических самолетов была гофрированной. В то же время в опытном самолетостроении происходила реорганизация, и на заводе «Авиаработник» были созданы бригады по типам самолетов.
Вначале задание на разработку самолета И-5 было выдано А. Н. Туполеву, а позже его созданием занимались Н. Н. Поликарпов и Д. П. Григорович. Этот самолет в различных модификациях состоял на вооружении почти десять лет, а истребители И-15, И-153, И-16 даже участвовали в боевых действиях начального периода Великой Отечественной войны.
Бригада И. И. Погосского проектировала гидросамолеты, в частности дальний морской разведчик МДР-3 (позже ее коллектив возглавлял Г. М. Бериев, который строил самолеты для авиации ВМФ вплоть до семидесятых годов).
Бригада дальних бомбардировщиков под руководством С. В. Ильюшина несколько позже спроектировала самолет ДБ-3, а затем широко известный штурмовик ИЛ-2. Бригада С. А. Корчигина в течение нескольких лет занимались проектированием штурмовика, который, правда, не получил применения. Под руководством А. Н. Туполева создавались тяжелые бомбардировщики, в том числе ТБ-3 — один из лучших и наиболее известных самолетов этого типа.
Конструкторские бюро, руководимые А. И. Путиловым и Р. Л. Бартини, работали над созданием стальных цельнометаллических самолетов.
Успехи, достигнутые в самолетостроении и особенно проектировании двигателей, позволили приступить к созданию самолета рекордной дальности полета АНТ-25. Этот самолет с двигателем М-34Р конструкции А. А. Микулина вошел в историю после выполненных на нем перелетов из Москвы в США через Северный полюс.
К началу сороковых годов в соответствии с постановлением Совета Народных Комиссаров «О реконструкции существующих и строительстве новых самолетных заводов» было введено в эксплуатацию несколько новых авиационных заводов, которые предназначались для выпуска новейших самолетов. В этот же период был объявлен конкурс на лучшую конструкцию самолета-истребителя. Над его созданием работали талантливые инженеры- конструкторы: С. А. Лавочкин, В. П. Горбунов, М. И. Гудков, А. И. Микоян, М. И. Гуревич, М. М. Пашинин, В. М. Петляков, Н. Н. Поликарпов, П. О. Сухой, В. К. Таиров, И. Ф. Флоров, В. В. Шевченко, А. С. Яковлев, В. П. Яценко. Все они внесли огромный вклад в развитие не только советской, но и мировой авиации. В итоге конкурса в 1941 г. на вооружение стали поступать самолеты ЛаГГ, МиГ и Як — широко известные истребители периода Великой Отечественной войны.
Слова К. Э. Циолковского о том, что за эрой аэропланов винтовых наступит эра аэропланов реактивных, оказались пророческими. Эра реактивных самолетов практически началась в сороковые годы. По инициативе видного советского военачальника М. Н. Тухачевского, являвшегося в то время заместителем Наркома по вооружению, были созданы многие научно-исследовательские учреждения, работавшие в области ракетной техники.
Теоретические разработки и проведенные исследования в конце двадцатых годов позволили вплотную подойти к созданию ракетоплана. Такой планер был построен Б. И. Черановским для ГИРД, а в 1932 г. планер модифицировали под опытный двигатель одного из основоположников отечественного ракетостроения — инженера Ф. А. Цандера.
В апреле 1935 г. С. П. Королев сообщил о намерении строить крылатую ракету-лабораторию для полетов человека на небольших высотах с использованием воздушно-ракетных двигателей.
Обеспечение максимальной скорости самолета было мечтой каждого конструктора. Проводились попытки снабдить поршневые самолеты реактивными ускорителями. Характерным примером может служить самолет Як-7 ВРД, под крыло которого подвешивались два прямоточных воздушно-реактивных двигателя. При их включении скорость возрастала на 60 – 90 км/ч.
Большая работа проводилась по созданию специального самолета-истребителя с ЖРД, который должен был иметь большие скороподъемность при значительной продолжительности полета.
Однако ни истребители с поршневыми двигателями и установленными на них ускорителями, ни самолеты с ракетными двигателями не нашли применения в практике боевой авиации.
В 1945 г. советская авиация перешагнула рубеж скорости в 825 км/ч после установки на самолеты И-250 (Микояна) и Су-5 (Сухого) моторно-компрессорного двигателя, сочетавшего особенности поршневого и реактивного двигателей.
Указанием Государственного Комитета Обороны работа по созданию и постройке реактивных самолетов была поручена Лавочкину, Микояну, Сухому и Яковлеву.
24 апреля 1946 года в один и тот же день взлетели самолеты Як-15 и МиГ-9, которые имели в качестве силовых установок турбореактивные двигатели. Позже был построен Ла-160, первый в нашей стране реактивный самолет со стреловидным крылом. Его появление сыграло значительную роль в повышении скоростей истребителей, но до скорости звука было еще далеко.
Второе поколение отечественных реактивных самолетов представляло собой более совершенные, более скоростные, более надежные машины, в их числе Як-23, Ла-15 и особенно МиГ-15, признанный в сое время одним из лучших военных самолетов того времени.
Впервые в СССР скорость звука в полете со снижением была достигнута в конце 1948 г. на опытном самолете Ла-176 летчиком О. В. Соколовским. А в 1950 г. уже в горизонтальном полете самолеты МиГ-17, Як-50 проходили «звуковой барьер». В сентябре – ноябре 1952 г. МиГ-19 развивал скорость в 1,5 раза большую, чем скорость звука и превосходил по главным характеристикам «SUPER-SEIBR», который к тому времени являлся основным истребителем ВВС США. Преодолев «звуковой барьер», авиация продолжала осваивать все большие скорости и высоты полета. Скорость достигла таких значений, при которых для дальнейшего ее увеличения требовались новые решения проблемы устойчивости и управляемости. Кроме того, авиация вплотную подошла к «тепловому барьеру». Проблема теплозащиты самолета требовала безотлагательного решения.
28 мая 1960 г. на самолете Т-405 генерального конструктора П. О. Сухого летчик Б. Адрианов установил абсолютный мировой рекорд скорости полета —2092 км/ч по замкнутому маршруту 100 км.
В итоге наша авиация получила самолет, способный в течение 30 минут лететь со скоростью примерно 3000 км/ч. Полеты на этих самолетах свидетельствовали о том, что благодаря применению жаропрочных материалов и мощных систем охлаждения проблема «теплового барьера» для этих скоростей полета в основном была решена.
За послевоенные годы в СССР были созданы превосходные пассажирские и транспортные самолеты. Еще в 1956 г. на линиях Аэрофлота началась эксплуатация самолета Ту-104, который впервые в мире начал регулярные пассажирские перевозки. Ил-18, Ту-124, Ту-134, Ан-10 и Як-40 выдвинули в то время наш Гражданский воздушный флот на одно из ведущих мест в мире.
Новые отечественные пассажирские самолеты Ан-24, Ту-154М, Ил-62М и Як-42 осуществляют массовые воздушные перевозки внутри страны и за ее пределами. В конце семидесятых годов был создан сверхзвуковой пассажирский самолет Ту-144. Новый качественный и количественный уровень пассажирских перевозок был достигнут с введением в эксплуатацию самолета — аэробуса Ил-86. Военно-транспортная авиация получила самолеты Ан-22 и Ил-76Т, использующиеся для перевозки грузов военного и гражданского назначения. В 1984 г. началась эксплуатация самолета-гиганта Ан-124 «Руслан», а позже Ан-225 «Мрия».
Вертолеты, которые только после Второй мировой войны стали работоспособным и экономически целесообразным транспортным средством, в настоящее время получили широчайшее распространение. Советские авиационные конструкторы создали надежные винтокрылые машины различного назначения — легкие (Ми-2 и Ка-26), средние (Ми-6 и Ка-32) и тяжелые (Ми-26 и другие для военной и гражданской авиации).
Успехи русской авиационной промышленности в деле создания самолетов боевой авиации были продемонстрированы в 1988 г. на международной авиационной выставке в Фарнборо (Англия), где демонстрировался истребитель МиГ-29; этот же самолет, «Буран» и Су-27 демонстрировались в Париже в 1989 г.
До настоящего времени самолеты МиГ-29 и Су-27 являются непревзойденными лидерами в своем классе истребителей. Благодаря своей схеме и совершенству силовых установок, они могут выполнять уникальные фигуры высшего пилотажа, которые недоступны зарубежным аналогам этих истребителей.
Подводя черту подо всем вышесказанным можно сделать вывод, что, несмотря на все трудности и неудачи авиация в нашей стране сделала огромный шаг в своем развитии. И мне хочется верить, что, благодаря гигантскому интеллектуальному потенциалу, накопленному в России, авиация и в дальнейшем будет развиваться не менее быстрыми темпами, чем прежде.
«Смерд Никитка, боярского сына Лупатова холоп», летал на деревянных крыльях в Александровской слободе и «за сие дружество с нечистою силою» был по приказу Грозного казнен. Приговор будто бы гласил «…человек не птица, крыльев не имать … Аще же приставит себе аки крылья деревянны, противу естества творит. То не божье дело, а от нечистой силы. За сие дружество с нечистою силою отрубить выдумщику голову. Тело окаянного пса смердящего бросить свиньям на съедение. А выдумку, аки диавольскою помощью снаряженную, после божественныя литургии огнем сжечь».
Это одна из первых в России попыток летать, которая была засвидетельствована историками (в данном случае — историками Ивана Грозного).
Так, ещё со времён Ивана Грозного, наши соотечественники демонстрировали необычные для остального мира качества: изобретательность (я имею в виду умение из ничего сделать что угодно), инстинктивное понимание законов природы. Увы, здесь проявилась ещё одна традиционная российская черта, сохранившаяся до наших дней в России: вечное противостояние науки и власти. Конечно, вряд ли можно причислить «смерда Никитку» к учёным, ведь перед полётом он в лучшем случае прикинул «на глаз» — полетит ли его аппарат или нет, но основатели русской воздухоплавательной школы, о которых речь пойдёт ниже, выросли на тех же легендах и сказках, в которых говорилось о возможности человека летать, что и первые российские «воздухоплаватели». Прежде чем приступить непосредственно к рассказу о создателях русской авиации, я хотел бы рассказать о первых попытках полётов в России.
Русский фольклор насчитывает немало сказок и легенд о фантастических существах и людях, обладающих «дьявольской» силой и умением летать по воздуху. Мысль о возможности летания жила в народе, переходя из поколения в поколение. До нас дошли былины о Тугарине Змеевиче, сказки о Коньке-Горбунке, о Кощее Бессмертном, о ковре-самолете, на котором летал Иван-царевич, о полете Ивана-царевича на сове. Ряд легенд говорит и о реальных попытках создать летающие механизмы и приспособления. Так сохранилась легенда, относящаяся еще в 906 г., о пуске по воздуху на осажденный князем Олегом Царьград каких-то снарядов. Другая легенда говорит о летающем искусственном орле, сделанном во времена Ивана III (1482 – 1505 гг.).
Известно сказание о спуске на устройстве, подобном парашюту, поповского сына Симеона и др.
Несомненно, что русские люди пытались летать на самодельных крыльях, причем полеты, по-видимому, преследовали увеселительные цели. В рукописи Даниила Заточкина, относящейся к Х III столетию и хранившейся ранее в Чудовом монастыре, есть указания на полеты людей. Перечисляя народные увеселения славян, Даниил Заточник пишет: «…а иные слетают с церкви или с высокого дома на шелковых крыльях … показывая крепость сердец своих…»
Как видно из этой записи, еще в ХIII столетии у славян «иный летает с церкви или с высоки паволочиты крилы», «Паволочиты крилы» — это крылья, сделанные из хорошего византийского шелка. С помощью таких крыльев, возможно, и совершали наши предки своеобразные планирующие спуски. Постройкой крыльев для полета в 1762 г. занимался «колодник расстрига» Федор Мелес. Он был убежден, что «…может человек совершенно подобию птице по воздуху, куда хочет летать». Мелес совершил побег из метрополичьего дома и двое суток мастерил крылья на небольшом островке возле Тобольска, намереваясь обтянуть их мешками из-под хлеба. Наступившие холода заставили прекратить опыты. На допросе Мелес показал, что «…намерен был отсель, из Тобольска, чрез те улететь прямо в Малороссию». Тобльский митрополит Павел, считая, что «…диавол показал ему безумный способ к летанию», распорядился «за содеянное безумие Мелесу каждую пятницу на неделе по сорок ударов плетями или лозами отчитывать вместо поклонений земных».
Михаил Васильевич Ломоносов
Возможно, такие попытки летать продолжались бы до поголовного истребления «изобретателей от сохи» но в XVIII веке за проблему воздухоплавания взялся основатель первого российского университета — Михаил Васильевич Ломоносов.
Михайло Ломоносов задолго до официально признанных изобретателей геликоптера построил и испытал аппарат в России. Правда, Леонардо да Винчи ещё в 1475 г. писал о возможности построить геликоптер, но Ломоносову эти работы Леонардо, обнародованные только в конце XVIII столетия, не были известны.
Ломоносов обратил внимание на циркуляцию свободного воздуха в шахте в зависимости от наружной температуры. 1 января 1745 г. изложил свои выводы «О вольном движении воздуха, в рудниках примеченном» конференции Академии наук. Это исследование наложило отпечаток и на изобретенный Ломоносовым геликоптер. Лопасти винта геликоптера сильно напоминали лопасти «ветрогонной машины», применявшейся на рудниках.
«Г-н сов. и проф. Ломоносов собранию представил о машинке маленькой, которая бы вверх подымала термометры и другие малые инструменты метеорологические и предложил оной же машины рисунок; того ради, господа заседающие, оное его представление опробовали и положили канцелярию Академии наук репортом просить, чтоб соблаговолено было приказать реченную машину по приложенному при сем рисунку для опыта сего изображения сделать под его г-на авторасмотрением мастером Фуциусом. И о вышеописанном ввиду протокола академического собрания рапортую марта 4 дня 1754 г.».
Под непосредственным руководством Ломоносова и по его чертежам такая машина к июлю 1754 г. была создана и опробована. Это был небольшой геликоптер. В протоколах конференции от 1 июля 1754 г. сохранилось следующее описание этого геликоптера: «Высокопочтенный советник Ломоносов показал изобретенную им машину, называемую им аэродромической (воздухобежной), которая должна употребляться для того, чтобы с помощью крыльев, движимых горизонтально в различных направлениях силой пружины, какой обычно снабжаются часы, нажимать воздух (отбрасывать его вниз), отчего машина будет подниматься в верхние слои воздуха с той целью, чтобы можно было обследовать условия (состояние) верхнего воздуха посредством метеорологических машин (приборов), присоединенных к этой аэродромической машине. Машина подвешивалась на шнуре, протянутом по двум блокам, и удерживалась в равновесии грузиками, подвешенными с противоположного конца. Как только пружина заводилась, (машина) поднималась в высоту и потому обещала достижение желаемого действия. Но это действие, по суждению изобретателя, еще более увеличится, если будет увеличена сила пружины, если увеличить расстояние между той и другой парой крыльев, а коробка, в которой заложена пружина, будет сделана для уменьшения веса из дерева. Об этом он (изобретатель) обещал позаботиться».
Скорее всего, исследования заняли все время Ломоносова и не дали ему возможности довести до «желаемого конца» постройку геликоптера, но приоритет Ломоносова в этом изобретении несомненен. Изобретателем же геликоптера до сих пор часто называют Пауктона, которому в 1768 г. действительно удалось сконструировать небольшой геликоптер.
Создание Ломоносовым геликоптера так же интересно тем, что даже значительно позднее — в 1782 г. — французская Академия наук (одна из самых элитных в то время) в лице астронома Лаланда признала летание невозможным.
Михаил Васильевич сделал первую в истории практическую попытку применить архимедов винт для воздушного плавания. Нельзя забывать, что винт в то время не был еще известен даже в качестве движителя для морских судов. Тем значительнее это открытие русского ученого. Оно показывает, что Ломоносов один из первых понял действительные законы сопротивления воздуха и нашел силу, способную поддерживать и продвигать аппарат в полете. Также интересно и то, что Ломоносов, очевидно, стремясь уничтожить реактивный момент, предусмотрел в своем геликоптере два винта, вращающихся в противоположные стороны.
Ломоносов, разрабатывая основы метеорологии (существование которой также необходимо для нормального развития авиации), одновременно с этим разработал основы аэродинамики, возникшей как наука только в конце XIX столетия.
Следующим из русских учёных, серьёзно занимающихся проблемой поднятия человека в воздух с помощью геликоптерного винта, был Михаил Александрович Рыкачёв.
Михаил Александрович Рыкачёв
Михаил Александрович Рыкачев, моряк по профессии, впоследствии академик и директор Главной физической обсерватории, заинтересовался проблемой летания в конце 60-х годов прошлого столетия. В 1868 г. Рыкачев поднимался на воздушном шаре для метеорологических наблюдений. В 1871 г. в «Московском сборнике» была опубликована его статья «Первые опыты над подъемной силой винта, вращаемого в воздухе”. Предпринятые исследования для определения мощности, необходимой для вращения винта определенных размеров, и веса груза, который можно поднять на воздух с помощью такого винта, Рыкачев проводил для того, чтобы построить геликоптер, на котором можно было бы, изменяя наклон оси винта, передвигаться в воздухе в желаемом направлении. Михаил Александрович тщательно проанализировал все проведенные до него опыты и расчеты, касающиеся сопротивления воздуха и воды. Он правильно отметил противоречие в коэффициентах Понселе и Дюшмена, установивших разные данные для неподвижной пластинки в текущей воде и для пластинки, двигающейся в воде с известной скоростью, свои опыты Рыкачев проводил с помощью специально сконструированного им прибора.
Прибор этот состоял из весов Роберваля, на одной чашке которых был установлен четырехлопастный винт, который приводился во вращение падающей гирей или часовыми пружинами. Движение передавалось на вал винта с помощью зубчатых колес. На другой чашке весов находилась гиря, уравновешивавшая прибор при неподвижных лопастях винта. Лопасти винта, имевшие форму трапеции, каждая площадь 2,8 кв. фута (0,26 мл), могли быть установлены под разными углами к горизонту.
Результаты опытов, проведенных с 29 ноября 1870 г. по 14 марта 1871 г., были сведены Рыкачевым в таблицы.
Рыкачев не ограничивался научно-исследовательской работой. Он был одним из инициаторов создания VII воздухоплавательного отдела Русского технического общества и первым председателем этого общества (1881 – 1884 гг.).
По инициативе Михаила Александровича русские воздухоплаватели в содружестве с учеными других стран приняли участие в международных наблюдениях за движением облаков (проводившихся в 1896 – 1897 гг.), позволивших сделать ряд интересных заключений. Рыкачевым в 1898 г. были осуществлены подъемы змеев с анемографом собственной конструкции. Михаил Александрович совместно с Валеном вычислил также средние температуры зимних месяцев для Европейской России.
Рыкачёв поддерживал в России интерес к научному воздухоплаванию. Еще в 1868 и 1873 гг. он совершал полеты на свободном аэростате, во время которых произвел ряд ценных метеорологических наблюдений. Благодаря его содействию в качестве директора Главной физической обсерватории многие из физиков обсерватории — В. В. Кузнецов, С. И. Савинов, Д. А. Смирнов и др. — принимали участие в полетах, организованных Международной ученой воздухоплавательной комиссией.
Как и Ломоносов, Рыкачёв одновременно занимался и проблемой поднятия человека в воздух, и проблемой исследования атмосферы, наверняка представляя неотделимость этих наук. Однако если Ломоносов пытался построить летательный аппарат для изучения свойств атмосферы, то Рыкачёв уже больше склонялся к мысли о том, что метеорология должна быть поставлена на службу авиации, «…вовремя предупреждая воздухоплавателей о возможности или невозможности полётов…»
Почти одновременно с Рыкачёвым проблемой воздухоплавания занимался и Дмитрий Иванович Менделеев, автор знаменитой «Периодической системы химических элементов».
Дмитрий Иванович Менделеев
Начавшееся после Крымской войны и падения Севастополя перевооружение русской артиллерии, в частности, переход на нарезные и стальные дула орудий, а позже применение бездымного пороха остро поставили задачу изучения упругости газов. Менделеев, изучая по заданию Главного инженерного управления эту проблему, столкнулся с двумя сторонами вопроса. С одной стороны, в условиях высоких давлений газ должен быть близок к «предельному объему», с другой — при незначительной плотности газа «…можно ждать уничтожения его упругости, т. е. прекращения в дальнейшем расширения. Тогда должно будет признать существование реальной границы для земной атмосферы», — писал Менделеев.
Считая вопрос «О сжимаемости газов при столь малых давлениях, какие только можно измерять» весьма важным и требующим разработки, Дмитрий Иванович невольно должен был заинтересоваться строением верхних слоев атмосферы. Он тщательно изучает работы в этой области знаменитого английского физика Глешера, неоднократно поднимавшегося на воздушном шаре с научными целями. Позже Дмитрий Иванович писал: «Меня так заняла гордая мысль подняться выше знаменитого англичанина и постичь закон наслоения воздуха при нормальном состоянии атмосферы, что временно я оставил все другие занятия и стал изучать аэростатику». В статьях, опубликованных в отчетах французской Академии наук, разбирая вопрос о закономерности изменения температуры в атмосфере, Менделеев подчеркивает необходимость опытной проверки своих положений с помощью аэростата, который может подняться в верхние слои атмосферы. Он разрабатывает и проект аэростата, «допускающего возможность безопасно оставаться на больших высотах в атмосфере». В своем сообщении Химическому и физическому обществу при Петербургском университете он высказывает возможность «…прикреплять к аэростату герметически закрытый оплетенный упругий прибор для помещения наблюдателя, который тогда будет обеспечен сжатым воздухом и может безопасно для себя делать определения и управлять шаром». К этой мысли Д. И. Менделеев возвращается и в 1873 г., утверждая, что с помощью таких аэростатов можно «…изучать условия верхних слоев атмосферы, где надобно искать зародыш всех погодных изменений, в атмосфере совершающихся».
Таким образом, Менделеев еще в 1875 г. обосновал принцип создания стратостата с герметически закрытой кабиной, осуществленный лишь спустя полстолетия. Менделеев как бы продолжал работы М. В. Ломоносова по изучению высших слоев атмосферы. В 1875 г. (исходя из опыта французского воздухоплавателя Дюпюи де Лома, с работами которого он был знаком) Менделеев составил эскиз управляемого аэростата и сделал необходимые расчеты.
Великий ученый мечтал собрать необходимые для постройки аэростата средства за счет продажи издаваемых им книг. В 1876 г., издавая под своей редакцией книгу немецкого ученого Мона «Метеорология или учение о погоде», Менделеев пишет в предисловии: «Издавая предлагаемое сочинение, я имею в виду приобрести через продажу и распространение его средства, необходимые для устройства аэростата, назначаемого для восхождения в верхние слои атмосферы». Единственной страной, имевшей опыт постройки аэростатов, была в эти годы Франция. Менделеев решает отправиться за границу для изучения этого вопроса. Он обращается в военно-морское министерство с письмом следующего содержания: «Воздухоплавание бывает и будет двух родов: одно в аэростатах, другое в аэродинамах. Первые легче воздуха и всплывают в нем. Вторые тяжелее его и тонут. Так, рыба, недвижимая и мертвая, всплывает на воду, а птица тонет в воздухе. Подражать первой уже умеют в размерах, годных для практики. Подражание второй — еще в зародыше, в размерах, негодных в жизни людей, подобных полету бабочки, детской игрушке. Но этот род воздухоплавания обещает наибольшую будущность, дешевизну (в аэростатах дорогие оболочки и газ) и, так сказать, указывается самой природой, потому что птица тяжелее воздуха и есть аэродинам.
В изложении временного состояния дела и ведении опытов необходимо преследовать оба рода воздухоплавания, так сказать, в равной мере, потому что по тому и другому еще предстоит много неясного, и в будущей истории воздухоплавания важнейшее место займут не счастливых комбинаций догадки, а строго последованные опыты, от которых можно ждать решения практических задач. Хотя оба рода воздухоплавания одинаково заслуживают исследователя, но для практической потребности, какова, например, военная, только одни аэростаты обещают дать скорый и возможный результат, тем более что весь вопрос с теоретической стороны в главных чертах здесь окончательно ясен. А потому, прежде всего, должно обратиться в практике к опытам в большом виде, над хорошо обдуманным управляемым аэростатом. Не задаваясь чем-либо невозможным или мечтательным, я думая и хорошо убежден, что большим аэростатом управлять возможно в такой же мере, как кораблем. У меня есть давно начатый проект такого аэростата. На днях я его сличил вновь с основными данными тех аэростатов, которые уже выполняли задачу, и, по исправлению некоторых подробностей, думаю, что мой проект представит некоторые немаловажные преимущества. Но я не изобретатель. А потому мое содействие делу должно состоять не в том, чтобы проводить свой проект прямо в практику и настаивать на его совершенстве, а в том, чтобы ближе узнать практику дела и сообразно ей ввести в проект дальнейшие улучшения. Чтобы сделать недостающие, предварительные опыты, необходимые для рационального выполнения проекта. Чтобы предварительно не секретничать, а все изложить в подробностях, необходимо дать нечто зрелое, не одну основную идею. Вот это мне и желательно. Итак, задача: направлять аэростат, как корабль, к целям практической надобности — по моему разумению разрешима. Если заняться делом аэростатики, надо будет отложить те дела, для которых я командируюсь от Университета, и необходимо сделать немало новых расходов: побывать в Англии, войти в сношение с многими лицами, на что мои заграничные связи дадут мне, полагаю, возможность; надо будет закупить новые книги, приборы и т. п.
В результате моей поездки должно быть два дела: выполнение проекта управляемого аэростата с изложением оснований с чертежами. Этот проект должен быть представлен мне для выполнения или опубликован во всей его подробности (если не пожелают почему-либо ни выполнять, ни публиковать, то я это право удерживаю за собой).
Кроме проекта моего аэростата, я предлагаю как результат своей поездки статью, выражающую общее современное состояние вопроса о воздухоплавании. Поездка с этой целью, имеющейся уже у меня материал и, то, что всего важнее, те связи с иностранными учеными, которые дают мне мои прежние труды, позволяют мне надеяться на то, что я могу лучше, чем многие другие, получить хорошие сведения, относящиеся до этого дела. Я предполагаю избежать истории (она изложена в куче книг), приключений и подробностей, касающихся аэростатов и аэродинамов, а хочу ограничиться описанием краткой теории дела (с указанием источников для подробностей), описанием опытов над сопротивлением воздуха, систематическим изложением результатов сделанных полетов, опытами над новыми приборами для воздухоплавания, проектами, как более самостоятельным и критическим сводом, относящимся ко всему изложенному, чтобы перейти затем к своему проекту».
В архиве сохранилась докладная записка Главного инженерного управления военному министерству «О действиях г. Менделеева». В этой записке военный инженер Недзеловский докладывал о просьбе Менделеева выделить ему 12 450 рублей на предварительные опыты, издание книги и на заказ двигателя для большого аэростата и моделей. Хотя управляющий морским министерством согласился с тем, что «…профессор Менделеев более кого-либо другого способен выполнить принимаемое им на себя дело», повторилась старая история: Менделееву дали только треть необходимых средств. Этих денег хватило только на издание книги.
В 1887 г. Д. И. Менделеев был избран академиком Петербургской Академии наук. Менделеев продолжает свою научную работу над проблемой воздухоплавания. В 1887 г. великий ученый поднялся один на воздушном шаре до высоты 3350 м для наблюдения солнечного затмения; свой полет и сделанные наблюдения он подробно описал в статье «Воздушный полет из Клина во время затмения», опубликованный в № 11 «Северного вестника» за тот же год.
Этот полет, организованный военными воздухоплавателями, показал вместе с тем и крайне низкий уровень воздухоплавательной техники того времени. Аэростат, рассчитанный на подъем двух человек, мог поднять лишь одного, главным образом потому, что газ смешивался с воздухом при поступлении в оболочку. Крайне сложна была и техника наполнения шара водородом.
На основании опыта своего полета на воздушном шаре в Клину Менделеев предлагает для наполнения аэростатов газом применить особые подушки со сжатым водородом. Из письма видно, что Дмитрий Иванович пришел к мысли о таком способе наполнения аэростата еще в 1879 г. и обсуждал это в Париже с Дюпюи де Ломом. Менделеев заканчивает письмо следующими словами: «Я охотно готов содействовать успеху нашей военной аэронавтики; когда угодно, хотя для испытания чего-либо готов и полететь, с удовольствием поделюсь мнением и советом, только избавьте от комиссий».
На отпущенные ему 2500 руб. Менделеев организовал в своей лаборатории опыты по наполнению аэростатов с помощью специальных баллонов для водорода, изучая также и возможность добывать водород более совершенными способами. Проведенное исследование позволило прийти к выводу о возможности сохранять водород с помощью «цилиндрических вместилищ для сжатого водорода» под давлением 100 – 120 ат.
В августе 1888 г. в Англии начали применять для хранения газа специальные стальные трубы Норденфельда. Главное инженерное управление по справке по этому вопросу писало: «На воздухоплавательном полигоне на Волковом Поле имеются доставленные из Англии стальные трубы Норденфельда, служащие для хранения и перевозки водорода, сжатого до 120 ат. Было бы полезно с помощью параллельных опытов сравнить эти трубы с вместилищами, предложенными профессором Менделеевым для этой же цели, причем желательно, чтобы означенные опыты производились в присутствии председателя и членов Комиссии по применению воздухоплавания к военным целям».
Надо сказать, что предложенный Менделеевым способ сохранения водорода в баллонах под давлением 120 – 200 атмосфер широко принят современной техникой. Приоритет же Менделеева в этом открытии, несомненно, доказывают публикуемые документы.
Характерно, что Менделеева поддержал другой русский ученый — профессор Лачинов, который предложил для электролиза водорода батарею своей системы.
В случае осуществления предложений этих ученых Россия имела бы необходимые приборы для добывания и сохранения водорода. К сожалению, военное ведомство и на сей раз обошло молчанием эти предложения.
Дмитрий Иванович не ограничивался изучением аэродинамики. Он верил в конечную победу аэропланов, считая, что они имеют «наибольшую будущность». Менделеев внимательно изучает структуру птичьего крыла и делает наброски его остова. В январе 1877 г. в качестве члена предварительной комиссии он участвует в рассмотрении предложенного А. Ф. Можайским аэроплана и в мае 1877 г. дает заключение военному министерству о летательном аппарате доктора Арендта. В 1895 г. Дмитрий Иванович заинтересовался опытами с летающими моделями В. В. Котова и даже написал предисловие к его книге. К сожалению, эта книга так и не вышла в свет.
Д. И. Менделеев был глубоко убежден, что изобретение летательного снаряда «составит эпоху, с которой начнется новейшая история образованности».
К сожалению, дальнейшие разработки «летающего снаряда» привели к созданию ракет, используемых на поле боя. Да и дальнейшее развитие авиации свелось в основном к разработке военных самолётов, аэростатов, воздушных шаров, а в последствии и вертолётов. Возможно, это произошло из-за приближения Первой мировой войны, а может быть из-за чего-то другого. Факт остаётся фактом: все воздухоплавательные средства имели военную основу. Забегая вперёд, ТУ-104 переделан из бомбардировщика-ракетоносца Ту-16. Поначалу воздухоплавательные аппараты использовались для наблюдения, а потом некоторые из лётчиков обнаружили, что предмет, брошенный с большой высоты, может причинить сильные повреждения из-за развиваемой скорости. Также интересны воспоминания командующих о том, что «…некоторые пилоты обстреливают пилотов вражеских самолетов из личного оружия, а иные для этой цели даже берут с собой карабины или гранаты. Последние употребляются для сброса на позиции неприятеля…»
Итак, Первая мировая война дала мощный толчок развитию авиации и, естественно, это не могло не отразиться на направлении работы учёных воюющих государств. Как писал академик Б. Н. Юрьев: «Война с первых же дней указала на огромное значение авиации, и царское правительство вынуждено было начать организацию авиационной науки. Однако делалось это из рук вон плохо, денег на науку по-прежнему не давали, людей вернуть с фронтов также не удалось». Достойно удивления, что в этих условиях русские учёные сумели добиться серьёзных успехов в развитии авиационной науки. Центром авиационной мысли в России в годы первой мировой войны было Московское высшее техническое училище (МВТУ), где работал один из лучших учёных своего времени — Н. Е. Жуковский
Николай Егорович Жуковский
Отец русской авиации, Николай Егорович Жуковский, родился 5 (17) января 1847 г. в семье инженера путей сообщения Егора Ивановича Жуковского.
В 1876 г. Николай Егорович впервые получил возможность поехать за границу для того, чтобы познакомиться с выдающимися французскими и немецкими учеными. Во Франции Жуковский встречался с Дарбу и Резалем, в Германии — с Гельмгольцем и Кирхгоффом.
В 1879 г. Жуковский получил место профессора на кафедре аналитической механики в Московском высшем техническом училище. В 1882 г. он защитил докторскую диссертацию на тему: “О прочности движения».
Начиная с 1886 г., Жуковский читает в Московском университете курс гидроаэродинамики.
Проблемы летания заинтересовали Николая Егоровича еще в юности. В 1877 г. в Париже Жуковский познакомился с французскими исследователями, работавшими над созданием летательных аппаратов тяжелее воздуха и изучавшими полет птиц. Из этой поездки Николай Егорович привез много летающих моделей, которые демонстрировал на своих лекциях и докладах.
Вспоминая об этом периоде, Жуковский пишет: «При кабинете прикладной механики уже с 1889 г. проводились исследования по различным вопросам воздухоплавания — испытывались различные модели летательных машин и строились небольшие аэродинамические аппараты». Жуковский привез из-за границы и велосипед с громадным передним колесом, изобретенный французом Мишо. Николай Егорович разъезжал на этом велосипеде, укрепив за плечами большие крылья из ткани. Этими экспериментами он старался определить подъемную силу крыльев и изменения, как величины этой силы, так и точки ее приложения (центр парусности).
Дальнейшие поездки за границу и знакомство с Отто Лилиенталем, знаменитым немецким планеристом, книга которого «Полет птиц, как основа искусства летания» стала для Жуковского настольной книгой, все больше и больше втягивали Николая Егоровича в изучение проблемы летания.
Жуковский вместе с тем правильно указал на значение восходящих потоков воздуха, так искусно используемых птицами. Он пишет: «Если на некоторой высоте над землей плывут громадные вихри с горизонтальными осями, то птица, забравшись с той стороны вихря, с которой имеется восходящий поток воздуха. Следя за движением вихря, может некоторое время оставаться в восходящем потоке и описывать благодаря нему в движении относительно некоторых подвижных осей горизонтальные круги».
Все это говорило о том, что Жуковский уже ясно представлял себе принципы полета аэроплана. Труд «О парении птиц» явился зрелой работой, в которой было критически оценено все сделанное за границей и в России в области теории летания. Здесь проявляется замечательная особенность Жуковского — не двигаться вперед, пока не изучено все главное, что сделано другими для решения рассматриваемой проблемы. Жуковский внимательно следит за успехами летания в Европе, ему хорошо знакомы работы Адера, Филиппса, Максима, сконструировавших летательные аппараты.
Жуковский, продолжая упорно работать над проблемой летания, опубликовал в 1897 г. статью «О наивыгоднейшем угле наклона аэропланов». В этой статье он пересмотрел выводы Джевецкого, относящиеся к данному вопросу, и определил оптимальный угол атаки крыла аэроплана.
Год спустя Николай Егорович подробно разобрал орнитоптерную теорию полета и на основании проведенных опытов (им была сконструирована специальная модель) отметил, что колеблющаяся пластинка получает сопротивление, в десять раз большее, «…нежели пластинка, движущаяся поступательным равномерным движением с той же средней скоростью». Опыт показал, что если быстро перевести пластинку из покоя в движение, то «…на каждый метр скорости и квадратный метр площади пластинки приходится 80 кг сопротивления воздуха».
Жуковский указывает, с одной стороны, на постепенное уменьшение массы двигателей, с другой, — правильно подчеркивает значение поступательной скорости для летательной машины. Он говорит: «Двигаясь под малым углом к горизонту с большой горизонтальной скоростью, наклонная плоскость сообщает громадному количеству воздуха, последовательно прилегающего к ней, малую скорость вниз, тем развивает большую подъемную силу вверх при незначительной затрате работы на горизонтальное перемещение».
Анализируя достигнутые успехи, Николай Егорович особое значение придает планеризму, заявляя, что «…проще прибавить двигатель к хорошо изученной скользящей летательной машине, нежели сесть на машину, которая никогда не летала с человеком».
В 1902 году Жуковский построил в Московском университете (МВТУ) аэродинамическую трубу квадратного сечения размером 75х75 см. Длина трубы — 7 м, скорость потока — 9 м/с.
В университетской же лаборатории был установлен прибор, сконструированный Николаем Егоровичем для испытания винтов без поступательной скорости. Аэродинамическая трубка Жуковского была одной из первых в Европе.
С помощью этих аппаратов Николай Егорович провел вместе со своими учениками ряд интересных исследований, в частности, о центре парусности, о вращении в потоке воздуха пластинок, ось которых перпендикулярна потоку, а также проверил законы Вельнера и Ренара для геликоптерного винта. Эти исследования позже позволили Жуковскому предложить весьма рациональный профиль (дужку) крыла с высокими аэродинамическими качествами. Этот профиль известен до сих пор во всем мире под названием «профиля Жуковского». В 1904 году Н. Е. Жуковский «…нашёл источник поддерживающей планы силы, — как пишет один из его коллег, — безусловно, его открытия ведут к созданию аэродинамики…»
Николай Егорович сделал также немалый вклад и в развитие военной авиации. Под его руководством велись работы по созданию авиабомб большого калибра, в 1916 году он основал новую науку — аэробаллистику, опубликовав свою работу «Бомбометание с самолётов». В этой работе он научно обосновал полёт авиабомбы и его особенности, указал возможные типы бомбардировочных прицелов. Жуковский за свою жизнь написал: по теоретической механике (включая астрономические и математические задачи) — 40 печатных работ, по прикладной механике — 23, гидравлике и гидродинамике — 40, аэродинамике — 22, воздухоплавания — 21. Кроме всего вышеперечисленного, Николай Егорович помогал другим авиаконструкторам в разработке новых аппаратов и усовершенствовании старых. В качестве эксперта давал заключения о пригодности или непригодности к использованию летательных аппаратов, проверял модели строящихся самолётов в аэродинамических трубах и так далее. В общем, Николай Егорович принес наибольшую практическую пользу России, и его труды вполне оправдывают звание «отца русской авиации».
Русские учёные не были только теоретиками. Перечисление всех проектов русских конструкторов — это тема для отдельного реферата, но нельзя не рассказать о гордости русской авиации — самолётах «Русский витязь» и «Святогор», которые в то время не имели аналогов.
Самолёт «Русский витязь» был сконструирован И. И. Сикорским, причём проект этого аэроплана Сикорский обдумывал ещё в 1911 году, когда ни один самолёт не поднимал груза больше 635 кг (рекорд грузоподъёмности на 1911 год принадлежал французскому лётчику Дюси, пролетевшему 800 метров с грузом 600 кг).
Аэроплану предрекали полный провал, однако 13 мая 1913 года были успешно проведены первые испытания «Русского витязя». Как рассказывали очевидцы: » Самолёт легко оторвался от земли и, совершив несколько больших кругов, плавно опустился у ангара, при бурном ликовании собравшихся зрителей…» За границей долго не хотели верить сообщениям о полёте «Русского витязя», считая эти сообщении газетной уткой. Это неверие вполне естественно для того времени, ведь считалось, что самолёт, подобный «Русскому витязю» полететь не мог.
«Русский витязь» представлял собой четырёхмоторный многостоечный биплан, нижнее крыло которого было короче верхнего. Общая площадь несущих поверхностей составляла 120 м (верхнее крыло 66 м и нижнее крыло 54 м).
Размах верхнего крыла составлял 27 м, а нижнего — 20 м. Штурвальное управление было дублировано. Общая масса «Русского витязя» без нагрузки равнялась 3500 кг, а полезная нагрузка составляла 1440 кг. Крылья двухлонжеронной конструкции были прямоугольной формы и имели глубину 2,5 м, причём расстояние между крыльями также равнялось 2,5 м.
Опасения за устойчивость такого самолёта заставили сделать его достаточно длинным (20 м).
Фюзеляж представлял собой деревянную ферму прямоугольного сечения, обшитую снаружи фанерными листами. В фюзеляже была расположена капитанская рубка (с двойным рулевым управлением), две пассажирские каюты и помещение для запасных частей и инструмента. Перед капитанской рубкой вперёд выдавалась площадка для прожектора и пулемёта. Поперечная остойчивость обеспечивалась элеронами на верхних крыльях. В движение самолёт приводили четыре двигателя «Аргус», установленные попарно в тандем (самолёт был спроектирован как двухмоторный).
Самолёт оказался достаточно устойчивым в полёте. После первых полётов (10 – 27 мая 1913 года) было установлено, что по кабине можно вполне свободно ходить, причём это не отражалось на устойчивости. «Русский витязь» отделялся от земли после пробега в 700 метров и развивал скорость в 90 км/ч.
Еще одним шедевром самолётостроения того времени был самолёт «Святогор», построенный вскоре после «Ильи Муромца» (которого я не касаюсь, так как он достаточно известен).
Этот двухмоторный биплан был спроектирован Василием Андриановичем Слесарёвым и был самым большим самолетом в мире. Его запроектированные размеры и расчетные данные были следующие: площадь крыльев — 180 м, площадь хвостового оперения — 20 м, размах верхнего крыла — 36 м, угол установки крыльев — 4,5°, длина самолёта — 21 м, полётная масса — 6500 кг, причём нагрузка составляла около 50 % полётной массы, продолжительность полёта — 30 ч, высота полёта — 2500 м, скорость — свыше 100 км/ч, общая мощность моторов — 440 л/с.
Форма крыльев, по очертаниям напоминавших крылья стрижа, использование обтекаемых наружных стоек, тщательное сглаживание выступов говорили об огромной исследовательской работе, проделанной изобретателем.
«Святогор» был гораздо совершеннее «Ильи Муромца» и других самолётов того времени. Чего стоило хотя бы нововведение Слесарёва: двигатели помещались в корпусе, близко к центру тяжести и приводили винты в движение с помощью тросовой передачи.
Предыдущие исследования Слесарёва в области аэродинамики и его сотрудничество при создании тяжёлых самолётов типа «Илья Муромец» создали ему авторитет, достаточный для признания его проекта. Тем не менее, выполнимость такого проекта вызывала сомнения, и проект Слесарёва был предоставлен на рассмотрение технической комиссии особого комитета Воздухоплавательного отдела. Расчёт и обоснование проекта были признаны убедительными; комитет единогласно признал, что проект осуществим, и рекомендовал приступить к постройке самолёта.
Предварительные переговоры позволили установить срок постройки в 3 месяца, причём стоимость равнялась 100 000 рублей. Кстати, правительство и на этот раз отказалось финансировать проект, и эту обязанность взял на себя богатый польский помещик М. Э. Малынский. Заказ на постройку самолёта был передан заводу Лебедева в Петербурге.
К 22 июня 1915 года «Святогор» был собран, но война 1914 года сильно осложнила положение конструктора. Во-первых, Слесарёв лишился возможности купить двигатели «Мерседес», а установка двигателей » Рено » (и то полученных только в 1916) перетяжелила самолёт. Во-вторых, по требованиям военных, Слесарёв должен был обеспечить десятикратную прочность всех ответственных деталей. Зачем это понадобилось? «Святогор» и так обладал достаточной прочностью — он изначально предназначался для военных целей, что ещё больше перетяжелило самолет, а также вызвало смещение центра тяжести.
К этим проблемам добавилось отсутствие средств и нежелание военной комиссии финансировать эти работы. Мнение профессора Н. Л. Кирпичёва, председателя комиссии: «…при мощности двигателей в 440 л/с аэроплан мог бы обладать общей грузоподъёмностью в 6500 кг при скорости около 60 км/ч, однако для этого он должен был бы иметь поддерживающие поверхности площадью не менее 440 м». Соответственным было и решение комиссии: «…затрата на достройку этого аппарата даже самой ничтожной суммы является недопустимой…» Однако конфликт между комиссиями привел к тому, что на проект Слесарёва обратил внимание Н. Е. Жуковский. Самолет был тщательнейшим образом проверен в лабораториях, также был сделан расчет прочности основных элементов. Кроме того, впервые в России был проведён полный аэродинамический расчёт самолёта. На основании проведенных исследований и расчетов комиссия под председательством Жуковского 11 мая 1916 года «единогласно пришла к выводу, что полет аэроплана Слесарёва при полной нагрузке в 6,5 т и при скорости в 114 км/ч является возможным, а посему окончание постройки аппарата Слесарёва является желательным».
В марте 1916 года состоялись первые испытания аэроплана. «Святогор» пробежал по земле около 200 м, как поломались некоторые детали правого двигателя и обнаружились неполадки в передаточном механизме. По мере устранения одних недоделок стали обнаруживаться другие. Они не порочили саму конструкцию самолёта, а являлись следствием доделки самолёта в кустарной мастерской Слесарёва, где не могли изготовить детали с достаточно большим запасом прочности. То разлетался вентилятор, то ломался вал, то разваливалось колесо.
Слесарёв вынужден был переделывать всю трансмиссию из-за непригодности шарниров Гука. Но переделка трансмиссии затянулась, и самолет не был испытан до 1917 года.
В 1922 – 1923 годах была сделана попытка достроить и испытать этот самолёт. Слесарёва уговаривали отказаться от централизованных моторных установок и установить на крылья два двигателя «Либерти» мощностью по 400 л/с. Работы по восстановлению «Святогора» были прерваны смертью Слесарёва.
Константин Эдуардович Циолковский
Рассказывая о работах русских изобретателей нельзя не рассказать о работах Константина Эдуардовича Циолковского. Его труды охватывали все горизонты авиации: от дирижаблей до космических кораблей, и тем не менее признание он получил только после революции, как и Слесарёв. Как и подавляющее большинство людей, опередивших свое время, Циолковский остался непонятым своими современниками, тем не менее, его работы вспоминают и сейчас, так как только в наше время появились возможности для воплощения его проектов в реальные аппараты. Такая же история произошла в своё время с Леонардо да Винчи: спроектировав экскаватор, да Винчи оставил свой проект без двигателя — паровой двигатель изобрели гораздо позже.
Константин Эдуардович Циолковский родился 5 (17) сентября 1857 года в селе Ижевское (сейчас — Спасский район Рязанской области).
Родившись в семье лесничего и не получив никакого специального образования, он тем не менее успешно защитил диплом на звание учителя. Свою работу учителем он совмещал с научной деятельностью. Также Циолковский писал рассказы, которые являлись дополнением к его исследованиям.
Например, его произведения «На луне», «Изменение относительной тяжесть на Земле», «Вне Земли» и «Грёзы о Земле и небе…» представляют собой сплав популярных сведений о физических законах, научно-технического предвидения и утопии. Тем не менее, в произведениях такого необычного жанра Константин Эдуардович сумел правильно предсказать некоторые явления (например, невесомость).
Большинство научно-фантастических рассказов Циолковского были опубликованы ещё в 1887 – 1906 годах, но действительно ценные научные труды Циолковского получили признание только после революции (приблизительно в 1920 году).
© Реферат плюс
