Мало кому известно, что знакомый каждому воздушный змей является самым древним летательным аппаратом на Земле. Впервые он был построен в Древнем Китае еще в III в. до н. э. На праздниках в воздух поднимались огромные полотнища, по форме напоминающие голову дракона, на концах которых крепились длинные пушистые хвосты. Отсюда, по-видимому, и появилось название этого удивительного летательного аппарата — змей.
4 июня 1783 г. во Франции братья Жозеф-Мишель (1740—1810) и Жак-Этьен (1745—1799) Монгольфье запустили в воздух летательный аппарат, изготовленный из льняного полотна и бумаги. Он был наполнен горячим воздухом и поднялся на высоту 1830 м. Первыми пассажирами воздушного шара, который получил название «монгольфьер», стали утка, баран и петух.
Французский физик Жак Шарль (1746—1823) предложил наполнять оболочку воздушного шара легким газом, например водородом. Ведь горячий воздух остывает, чего нельзя сказать о газе, который легче воздуха изначально. Такие шары стали называть «шарльерами».
В начале XXI в. Воздушный шар пережил свое второе рождение. В наши дни наполненные горячим воздухом монгольфьеры активно используются для спорта, отдыха и воздушных праздников. Этому способствовало появление компактных горелок и легких огнестойких синтетических материалов.
Маневренный цеппелин
В 1872 г. на смену неуклюжему воздушному шару пришел маневренный дирижабль — что в переводе с французского обозначает «управляемый». Изменилось не только название летательного аппарата, но и его форма, которая была вытянута по горизонтали и напоминала гигантскую сигару.
Первую попытку снабдить дирижабль механическим двигателем осуществил механик-самоучка француз Анри Жиффар (1825—1882). В конце XIX в. «воздушную монополию» французов разрушил немецкий энтузиаст воздухоплавания граф Фердинанд фон Цеппелин (1838— 1917). Дирижабли его конструкции до наших дней носят название «цеппелины».
Первые упоминания и чертежи летающих машин были обнаружены среди записок великого итальянского ученого Леонардо да Винчи (1452—1519). При описании своего изобретения ученый использовал термин «орнитоптер» (от греческих слов «ornitos» — «птица» и «pteron» — «крыло»). Конструкция этого летательного аппарата очень напоминает современный самолет и содержит практически все его составляющие.
Принято считать, что американцы Уилбер (1867— 1912) и Орвилл (1871—1948) Райт построили первый в мире аппарат тяжелее воздуха, который совершил моторный управляемый полет с человеком на борту. 17 декабря 1903 г. братья начали полеты на своем аэроплане, получившем название «Flyer» («Летун»), и Уилбер смог продержаться в воздухе целых 59 с, преодолев при этом 260 м.
В июле 1909 г. французский пилот Луи Блерио (1872—1936) на самолете собственной конструкции «Блерио XI» взлетел с поля, расположенного около Кале (Франция). Он летел в среднем на высоте 100 м и приземлился через 36 мин на скалах около Дуврского замка (Англия), преодолев при этом 38 км. Впервые пролив Ла-Манш был преодолен воздушным путем.
До начала 30-х годов XX в. самой распространенной самолетной конструкцией были бипланы (от латинских слов «Ы» — «дву(х)» и «planum» — «плоскость»). Такой аппарат имел два крыла, расположенных одно над другим.
Биплан был вытеснен монопланом из-за невысоких скоростных возможностей и в дальнейшем применялся ограниченно, в основном для учебных целей, сельскохозяйственных работ и на транспорте,
Все современные самолеты строят по схеме моноплана (от греческих слов «monos» — «один, единственный» и «planum» — «плоскость»), то есть они имеют одно крыло, расположенное по обе стороны фюзеляжа. Монопланы прочно заявили о себе еще в начале XX в. На самолетах, построенных по такой схеме, француз Луи Блерио перелетел через Ла-Манш, а англичанин Роберт Блэкберн и француз Арман Депердюссен подтвердили скоростные преимущества однокрылого самолета.
Самолеты гражданской авиации используется для перевозок пассажиров, багажа, почты и других грузов. Кроме этого они предназначены для выполнения авиационных работ в отдельных отраслях экономики — в сельском хозяйстве, строительстве, для охраны лесов, обслуживания экспедиций, оказания медицинской помощи населению и т. п.
В наши дни самым крупным в мире двухмоторным реактивным пассажирским самолетом является авиалайнер суперкласса «Боинг 777». Именно на нем был установлен абсолютный рекорд дальности для пассажирских самолетов — 21 601 км. Самолет был создан в 1994 г. американской компанией «Боинг» (Boeing). В нем можно разместить до 550 пассажиров.
Самым быстрым пассажирским самолетом являлся (в 2003 г. снят с полетов) англо-французский «Конкорд» («Concorde»). Его масса превышала 180 т, а длина фюзеляжа достигала 62 м. Такой самолет перевозил 90— 110 пассажиров на расстояние 4500 км со скоростью порядка 6500 км/ч.
Рекорд по грузоподъемности принадлежит советскому самолету Ан-225 «Мрия» («Мечта»). Он был создан в 1988 г. в конструкторском бюро Олега Константиновича Антонова (1906—1984). При стартовой массе более 500 т этот самолет мог доставлять груз массой 250 т на расстояние 4000 км с крейсерской скоростью 800 км/ч. 13 мая 1989 г. Ан-225 на своей «спине» транспортировал советский орбитальный корабль многоразового использования «Буран».
Считается, что первый самолет, успешно взлетевший с водной поверхности, в 1910 г. построил французский инженер Анри Фабр (1882—1984). В наши дни гидросамолеты бывают двух классов: поплавковые, в которых вместо шасси закреплены несколько поплавков, и летающие лодки — фюзеляж, выполненный в виде лодки, позволяет беспрепятственно садиться и взлетать с водной поверхности.
История создания вертолета также богата интересными событиями и фактами, как и самолетостроение. Берет она свое начало со времен итальянского ученого Леонардо да Винчи. Считается, что именно он еще в начале XVI в. впервые составил чертеж воздушного аппарата с вращающимся крылом, который прозвал «геликоптером» (в переводе с греческого — «спираль» и «крыло»).
Ошеломительный успех
В 1907 г. французский инженер Поль Корню (1881—1944) стал первым человеком, поднявшимся в воздух на вертолете. Во время полета, длившегося всего 20 с, его аппарат достиг высоты около 1,5 м. Но даже такой результат по тем временам показался ошеломительным, и поэтому все последующие испытания проводились на привязи.
Наибольший вклад в развитие вертолетостроения внес российский изобретатель Борис Николаевич Юрьев (1889—1957). Разработанная им в 1910 г. одновинтовая схема вертолета до наших дней остается наиболее популярной. В 1911 г. Юрьев внедрил в конструкцию своего вертолета оригинальную идею — автомат перекоса. Оказалось, что немного наклоняя ось вращения вертолетного ротора, можно заставить машину лететь в том или ином направлении. Этим устройством и поныне оснащают все вертолеты независимо от их веса и размера.
Современный вертолет способен взлететь вертикально вверх без разбега и совершить вертикальную посадку без пробега. Он может неподвижно висеть над одним местом, допуская поворот вокруг вертикальной оси в любую сторону, лететь в любом направлении со скоростью от нуля до максимальной. При вынужденной остановке двигателей в полете вертолет может совершить планирующий спуск и посадку, используя самовращение (авторотацию) несущих винтов.
Существуют двухвинтовые вертолеты, построенные по продольной схеме. У них компенсация реактивного момента происходит за счет наличия двух одинаковых винтов, вращающихся в противоположные стороны и расположенных впереди и в начале фюзеляжа. Встречаются также аппараты, построенные по двухвинтовой поперечной схеме — винты у них расположены на крыльях по бокам фюзеляжа.
В середине прошлого столетия во многих странах мира была начата разработка тяжелых транспортных вертолетов. В 1952 г. одновременно в США и СССР появились представители вертолетов-гигантов. Американский «богатырь» «Hughes» (ХН-17) имел массу 24 т., был оснащен несущим винтом диаметром 39,6 м и двумя турбореактивными двигателями. ХН-17 поднимал в воздух более 12 т груза.
В СССР проблемой тяжелых транспортных вертолетов занялись специалисты авиастроительного конструкторского бюро Александра Сергеевича Яковлева (1906—1989). В 1952 г. в воздух взмыл двухвинтовой вертолет-гигант Як-24. На его счету несколько рекордов. В одном из полетов он поднял четырехтонный груз на 2902 м и достиг высоты 5082 м с 2 т груза на борту.
Конвертоплан, как и вертолет, был оснащен несущим винтом. Кроме того, у него имелись еще самолетные крылья и толкающий пропеллер. Взлетал такой аппарат «по-вертолетному». В горизонтальном полете тяга создавалась наклоняемыми вперед несущими винтами,
Несмотря на столь замечательные летные качества, Як-24 никак не мог избавиться от своего главного недостатка — небольшой горизонтальной скорости. Для его устранения было принято решение объединить самолет с вертолетом. Это можно было сделать двумя путями. Так появились винтокрылы и конвертопланы.
Винтокрыл представлял собой наиболее очевидную комбинацию вертолета и самолета. Он имел крыло, оперение, несущие винты, как у вертолета, и тянущие винты, как у самолета. Винтокрыл так же, как и вертолет, был способен производить вертикальный взлет и посадку, а наличие крыла и двигателей с тянущими винтами позволяло ему развивать достаточно большую скорость горизонтального полета, которая превышала 500 км/ч.