Курсовая работа: История развития авиатранспорта
Братья Райт успешно решили и другую важнейшую проблему - оснастили аппарат мощным и легким двигателем. Т.к. никто не взялся создать для Райтов двигатель мощностью в 8 л.с., весящий всего 80 кг, братьям пришлось самим находить выход из сложившейся ситуации. Часть деталей они заказали на стороне, стальные изготовили в своей мастерской. Оказалось, мотор развивал даже 16 л.с. Таким же доморощенным способом были сделаны пропеллеры: форму и размеры винтов Райты рассчитали по собственной методике. 14 декабря 1903 года аэроплан впервые оторвался от земли, но полет прекратился через 3 секунды из-за потери скорости. Только через три дня машина взлетела по-настоящему.
Любопытное совпадение – выражение «американская утка», означающее досужий вымысел заокеанских газетчиков, применительно к аэроплану обрело вдруг точность и недвусмысленность термина. Ведь и по сей день «уткой» называют летательный аппарат, горизонтальное оперение которого находится впереди крыла.
«В каких-либо пять лет аэроплан, бывший так недавно простой игрушкой, — писал в начале 1912 года русский журнал «Техника воздухоплавания», — прыгавшей на расстояние нескольких метров, превращается в летательную машину, поднимающуюся до 4 тыс. м., пролетающую безостановочно более 8 часов и более 800 км».
Аэропланы были неоценимы в разведке, с них сбрасывались листовки, фотографы снимали местность. Популярность авиации с каждым днем росла в геометрической прогрессии.
«Итало-турецкая война предоставила аэроплану случай доказать свою пригодность не только в смысле орудия разведки, но также и как средство для нападения,— заметил в 1912 году французский журнал «Артиллерийское ревю»,— польза аэроплана в первом случае всегда казалась неоспоримой, что же касается второго применения, то в нем часто сомневались».
Во время итало-турецкой войны в Триполи (1911 г.) на турецкие позиции сыпались 10-килограммовые бомбы куда большей мощности. В массивном корпусе цилиндро-сферической формы вместе с взрывчатым веществом располагалась картечь. Осколки корпуса и стальные вкрапления и поражали противника.
В октябре 1912 года боевые действия начались на Балканах, войну Турции объявили Черногория, Сербия, Греция и Болгария. Над полями сражения появлялись уже не единичные самолеты, а организованный авиаотряд. За рычагами расчалочных «этажерок» сидели русские летчики- добровольцы.
Откликнувшись на просьбу болгарского правительства, наши соотечественники объединились в добровольческий отряд, пришедший на помощь братскому болгарскому народу. Под руководством С. Щетинина, одного из основателей Российского товарищества воздухоплавания, частные летчики Агафонов, Евсюков, Колчин и Костин составили, вероятно, первое в истории боевое авиационное подразделение.
Не только боевые действия, но и мирные авиаконкурсы способствовали стимулированию деятельности авиаконструкторов. До начала мировой войны русское военное ведомство провело три конкурса аэропланов основными требованиями к которым были:
1. «Самолет должен быть построен в России. Допускалось использование материалов и отдельных частей иностранного производства. Полезная нагрузка - человека экипажа, необходимые инструменты и приборы (сумка с инструментами для регулировки аппарата, карта, буссоль, фотографический аппарат и т.п.) + запас бензина и масла на 3 часа пути полным ходом».
2. Скорость (80 км/ч)
3. Скороподъемность (500 м за 15 мин)
4. Продолжительность полета.
5. Особо отмечались в требованиях эксплуатационные свойства самолетов: длина разбега и пробега, способность аэроплана взлетать со вспаханного (но не свежевспаханного) и засеянного поля и опускаться на них же без каких бы то ни было поломок.
6. Конструкции должны были допускать перевозку разобранных аэропланов «по обыкновенным дорогам».
7. На полную разборку аппарата, укладку частей в ящики и операции по сборке отводилось два часа.
Любопытно, что еще в 1911 году, стремясь создать удобный для наземной перевозки аэроплан, подполковник С. Ульянин выдвинул идею «складного самолета». Машину, представлявшую собой разборный вариант «Фармана-1У», построили под руководством летчика В. Лебедева. Он же и поднял ее в воздух. «Складной» «Фарман» неплохо летал, не уступая по характеристикам неразборному оригиналу.
В последствии к требованиям конкурсов добавился пункт о «предоставлении наибольшего удобства для обращения с огнестрельным оружием и для бросания бомб».
Эксперименты с бомбометанием и воздушной стрельбой из «бортового оружия» только начинались.
В конкурсе 1912 года участвовало девять аэропланов, построенных в России. Два из них — биплан и моноплан — представил 23-летний конструктор Игорь Иванович Сикорский. Двукрылая машина будущего создателя «Ильи Муромца» продемонстрировала отличные свойства, перекрыла многие пункты требований к конкурсным аэропланам. Вместо установленных 80 км/ч биплан С-6Б разгонялся до 113,5 км/ч — весьма высокий по тем временам результат. Полукилометровой высоты он достигал за 6,4 мин (вместо 15). На полную разборку аэроплана уходило лишь 18,2 мин.
В то время как вся Европа была поглощена новым веянием – гидроавиацией, русские авиаконструкторы ещё долго не могли преодолеть консерватизм и недоверчивость к морским «вандалам»
Начав работы в области гидроавиации практически одновременно с зарубежными специалистами, наши соотечественники до поры оставались лишь экспертами ведомств при закупке иностранных деталей. Инженер Я. Гаккель продемонстрировал свою оригинальную конструкцию «Гаккель-V». В 1912-м на воду был спущен поплавковый самолет И. Сикорского. Тем не менее, до 1913 года морское ведомство предпочитало импортировать для нужд флота иностранные образцы: французские и американские поплавковые машины «Вуазен-Канар», «Кертис», «Моран», «Фарман», летающие лодки «Донне-Левек» и «Кортис».
Лишь накануне первой мировой войны набрало силу отечественное гидроавиастроение, и вскоре общее количество серийно выпущенных аппаратов такого типа составило около 15 процентов всей продукции русских самолетостроительных заводов.
В предвоенные годы родилось еще одно, быть может, самое главное «оружие» летчиков будущей истребительной авиации — высший пилотаж, мастерское управление аэропланом в любых его положениях.
В августе 1913 года наш соотечественник— военный летчик Петр Николаевич Нестеров впервые в истории авиации проделал петлю в вертикальной плоскости. Через несколько месяцев этим приемом овладели десятки русских и зарубежных летчиков.
«Мертвую петлю» Нестеров выполнил, задавшись отнюдь не спортивной целью. Замечательный летчик и патриот старался расширить маневренные способности аэроплана и создать самолет, предназначенный для настоящего воздушного поединка.
С мастерством и отвагой другого русского летчика, Константина Константиновича Арцеулова, связаны первые успешные попытки победить смертельного врага авиаторов — штопор. Арцеупов первый преднамеренно ввел самолет в это положение и вопреки утверждениям о неуправляемости штопора вывел машину.
В то время как пилоты осваивали воздушное пространство, российское военное ведомство занялось «гигиеной воздухоплавания». Еще в 1912 году по распоряжению главного военно-санитарного инспектора в севастопольскую авиационную школу командируются врачи. Им поручили «совершать совместно с военными летчиками полеты на аэропланах с целью изучения действия полетов на организм человека».
Весной 1913 года недалеко от Петербурга впервые поднялся в небо аэроплан, весивший вчетверо больше, чем самая крупная летательная машина тех времен, самолет, способный составить конкуренцию грузоподъемным дирижаблям. Создателем 4-тонного «Русского витязя» был И. Сикорский.
Самый большой аэроплан тех лет весил тонну. «Витязь» был в четыре раза тяжелее. Казалось, надо пропорционально увеличить исходный самолет, соответственно усилить двигатель, можно, наконец, оснастить машину несколькими моторами,
Увы, что такое «эффект масштаба», Сикорский отлично знал на собственном опыте. Построенные им модели вертолетов отлично летали, а геликоптер в натуральную величину так и не оторвался от земли. "Большую роль сыграла просто интуиция, — вспоминал Сикорский. — Я сделал крылья «Витязя» с очень большим размахом, хотя мог бы получить ту же площадь крыльев при половинном размахе и удвоенной ширине. Кстати, такая конструкция весила бы меньше, чем несущие поверхности «Витязя», но он не полетел бы. Влияние размаха крыла на «летучесть» самолета стало известно гораздо позже». При одинаковой подъемной силе длинное крыло обладает куда меньшим аэродинамическим сопротивлением, чем короткое.
Сикорский делом доказал скептикам несостоятельность их опасений: аэроплан отлично летал и на трех двигателях. Оказалось также, что самолет весьма «терпелив» и к изменению центровки. При старте второй пилот, Алехнович, играл роль живого груза: если бы у «Витязя» появилась при старте тенденция задрать или опустить нос, Алехнович перешел бы соответственно вперед или назад (ныне ту или иную тенденцию самолета парируют с помощью триммера — отклоняемой поверхности на руле высоты, «помогающей» пилоту держать руль в отклоненном положении). Все обошлось — человек-триммер остался без дела.
«Витязь» совершил 53 удачных полета, установив в одном из них мировой рекорд продолжительности — 1 ч 54 мин.
Сохранив в основном конструктивную форму «Витязя», «Муромец» был поначалу вполне мирной машиной: кроме пилотской кабины, в его Просторном фюзеляже уместились гостиная, спальная и уборная. В одном из полетов, который длился 5 часов, аэроплан поднял 16 человек. Летчик-испытатель Алехнович предлагал даже использовать «Муромец» в авиа экспедиции на Северный полюс.
Еще одним шедевром самолётостроения того времени был самолёт "Святогор", построенный вскоре после "Ильи Муромца". 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 І, площадь хвостогого оперения 20 м І, 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.
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.
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.
Деятельность ещё одного великого русского учёного, всю свою жизнь посвятившего исследованию вопросов теории авиации , 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 так же принято решение об издании трудов ученого.
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.