Реферат: Физика и авиация
Тем не менее В.А.Слесарев, ободренный поддержкой Н.Е.Жуковского, продолжал строить самолет на личные средства, а так же 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 продолжении 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 равитие 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 авиаци 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 экспериметальных работ ЦАГИ, который в настоящее время является мировым центром авиационной науки и техники.
Придавая особое значение развитию авиации, Советское правительство в 1919г. приняло решение о создании в Москве учебного заведения для подготовки инженерно - технических кадров. В сентябре того же года сотоялось первое заседание совета авиационного техникума под председательством Н.Е.Жуковского, а в сетябре 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 так же 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 - Ф.С.) 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 иданных 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 аэроинамики с введением в эксплуатацию новых аэродинамических труб позволили совершить скачок влетных данных самолетов. Этому способствовали и увеличение мощности двигателей, разработка воздушных винтов изменяемого шага, создание новых конструционных 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 котрый были включены все разделы аэродинамики самолета : аэродинамика крыла и воздушных винтов, охлаждение двигателей, аэродинамический расчет, устойчивость и управляемость, проверка на штопор, методика испытаний в эродинамических 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 испвтаний моделей в аэродинамической трубе позволяющие учесть особенности и детали реальной конструкции самолёта.
Вторым напралением 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 явленй природы. Эти факты, кк 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 отличнм источником информации, т.к. они проходят в натурных условиях и являются наиболее достоверными источниками для полученя научно-практических данных. Именно поэтому уже в прошлом в отечественных КБ создавались экспериментальные самолёты начиная с самолёта АНТ-4, о котором уже говорилось.
Однако, фудаментальные испытания оставались на стороне аэродинамических труб, кторые 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 " звуквого барьера " и выхода самоёта 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.