Реферат: Развитие авиации
Еще осенью 1898 г. на Х съезде русских естествоиспытателей и врачейН.Е.Жуковский организовал воздухоплавательную подсекцию и выступил с обзорным докладом " О воздухоплавании " , в которомрешительно 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 ввоздухе со скоростью, достигающей 50 км/ч , и могут пересекать моря , на орлов , которые описывают в синем небекрасивые 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 воздухана 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 авиацибыло 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 экспериметальныхработ 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 надсозданием 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 профилейкрыла 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 практическииспользуемых в авиации форм из-за отсутствия в то время ЭВМ, позволяющих использовать численные методы, большая часть теоретиков была занята конкретнымирасчетами. Правильность базовой теории и приближенных методов решения требовали экспериментальной проверки - подтверждения, а если необходимо, то иэкспериментальных поправок, что имело и имеет место и до настоящего времени.
Для таких проверок была построена экспериментальная труба ЦАГИ диаметром 3 м изатем вторая - диаметром 6 м. В создании экспериментальной базы ЦАГИ особенно велика роль А.Н.Туполева. Здесь, по мнению Г.П.Свищева, с полной силойпроявился талант Андрея Николаевича как организатора крупного масштаба. Создание аэродинамических труб с такими размерами и высокими скоростями потокасделало 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 самолетеАНТ-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 летательныйаппарат получает свой воздушный паспорт, дающий право на первый взлет.
Был создан справочник конструктора, в котрый были включены все разделы аэродинамикисамолета : 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, гдедавались рекомендации по вопросам от выбора геометрических форм самолёта до получения результатов испвтаний моделей в аэродинамической трубе позволяющиеучесть особенности и детали реальной конструкции самолёта.
Вторым напралением развития прикладной науки является накопление фактов. Ваэродинамике, как и в любой науке, говорил А. М. Черемухин, факты для развития теории и прикладных методов расчёта приносят познание явленй природы. Этифакты, кк правильно сказано, узнаются из "Неожиданных тел", возникающих при эксплуатации самолётов и их испытаниях, а также при изучении ваэродинамических трубах. На базе осмысления фактов идёт разработка теории, а затем уже на базе теории и накопленных экспериментальных данных создаютсяприкладные расчётные методы.
Лётные испытания всегда являлись отличнм источником информации, т.к. они проходят внатурных условиях и являются наиболее достоверными источниками для полученя научно-практических данных. Именно поэтому уже в прошлом в отечественных КБсоздавались экспериментальные самолёты начиная с самолёта АНТ-4, о котором уже говорилось.
Однако, фудаментальные испытания оставались на стороне аэродинамических труб, кторыестроились 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 кабинесамолёта 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 эксплуатациюаэродинамические 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 констукций , работающих в условиях циклического аэродинамического нагрева , характерного для высоких сверхзвуковых скоростей полета .
Последние 40-50 лет характеризовались бурным ростом скоростей, высот и значительнымувеличением 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 скочок стал возможным благодаря широкомувнедрению 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 иЛенгли в США.