Авиация и воздухоплавание
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.
Утка, баран и петух — первые воздухоплаватели
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.
Вместо теплого воздуха — газ
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».
Летающая машина да Винчи
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.
Первый полет человека
17 декабря 1903 г. братья Уилбер и Орвилл Райт выполнили серию управляемых моторных полётов на самолёте Flyer. Первый полёт совершил Орвилл: он продолжался около 12 с и покрыл примерно 36,5 м. В четвёртом и самом дальнем полёте того дня Уилбер находился в воздухе 59 с и пролетел около 260 м.
Пролив Ла-Манш покорен на самолете
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.
Быстрокрылые монопланы
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,
Одно крыло по обе стороны
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.
Незаменимый труженик
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.
Рекордный перелёт Boeing 777
Boeing 777 — семейство крупных двухмоторных широкофюзеляжных пассажирских самолётов, первый полёт которого состоялся в 1994 г. В 2005 г. опытный Boeing 777-200LR выполнил демонстрационный беспосадочный перелёт Гонконг—Лондон протяжённостью около 21,6 тыс. км по восточному маршруту, установив рекорд для коммерческого авиалайнера. Это был специальный рекордный перелёт, а не обычная дальность регулярного рейса.
Concorde — сверхзвуковой пассажирский самолёт
Одним из двух типов сверхзвуковых пассажирских самолётов, работавших на регулярных линиях, был англо-французский Concorde, выведенный из эксплуатации в 2003 г. Он обычно перевозил около 100 пассажиров и летал с крейсерской скоростью примерно М=2, то есть около 2150–2180 км/ч. Указание скорости 6500 км/ч является грубой ошибкой.
Тяжелогруз-гигант
Ан-225 «Мрия», впервые поднявшийся в воздух в 1988 г., был создан для транспортировки крупногабаритных грузов и элементов программы «Буран». Самолёт установил ряд мировых рекордов и мог перевозить до 250 т полезной нагрузки. Единственный лётный экземпляр Ан-225 был уничтожен в феврале 2022 г. в аэропорту Гостомель, поэтому сегодня о его рекордах корректно говорить в историческом времени.
Самолеты-амфибии
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.
Ранние идеи вертикального полёта
В конце XV — начале XVI в. Леонардо да Винчи сделал знаменитый рисунок «воздушного винта», напоминающий идею несущего ротора. Это был важный исторический образ, но не полноценный проект современного вертолёта: для управляемого вертикального полёта потребовались двигатели, аэродинамика и системы управления, появившиеся столетия спустя.
Первые пилотируемые опыты
В 1907 г. француз Поль Корню выполнил один из первых свободных пилотируемых отрывов аппарата с несущими винтами от земли. Его машина поднялась лишь примерно на 1–2 м и находилась в воздухе считанные секунды. История раннего вертолётостроения включает несколько параллельных опытов, поэтому формулировку о единственном бесспорном «первом вертолёте» лучше использовать осторожно.
Гениальная идея Юрьева
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.
При поломке может совершить планирующую посадку
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.
Продольная и поперечная схемы
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.
Американский тяжеловес
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.
Российский гигант
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.
Взлет вертолетный, а полет самолетный
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,
Гибрид самолета и вертолета
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.