История авиации — 2

История авиации изучает развитие механического полета от первых попыток запусков бумажных змеев и планирующего полёта до оснащенных двигателями аппаратов тяжелее воздуха, а также более позднее его развитие.
Самолет — летательный аппарат тяжелее воздуха для полетов в атмосфере с помощью силовой установки, создающей тягу и неподвижного относительно других частей аппарата крыла, создающего подъемную силу. Неподвижное крыло отличает самолет от орнитоптера (махолета) и вертолета, а наличие двигателя — от планера. От дирижабля и аэростата самолет отличается тем, что использует аэродинамический, а не аэростатический способ создания подъемной силы.
Самолет — летательный аппарат для полетов в атмосфере, использующий аэродинамическую подъемную силу планера для удержания себя в воздухе и тягу силовой (двигательной) установки для маневрирования и компенсации потерь полной механической энергии на лобовое сопротивление.
Первые полеты
Мечта человечества о полете впервые была реализована в Китае, где полет человека, привязанного (в виде наказания) к бумажным змеям был описан в VI веке н. э. Первый управляемый полет на дельтаплане совершил Аббас ибн Фарнас в Аль-Андалусе в IX веке н. э. У Леонардо да Винчи (XV в.) мечта о полете нашла выражение в нескольких проектах, которые он не пытался их реализовывать. Серьезные попытки полета человека были реализованы в Европе в конце XVIII века. Привязанные воздушные шары, заполненные горячим воздухом, были усовершенствованы в первой половине XIX века и применялись в значительных масштабах в ряде войн середины столетия; наибольшую известность получило их применение во время Гражданской войны в США, когда воздушные шары использовались для наблюдения во время сражения у Питтерсберга. Мечта о полете встречается в мифах разных народов мира (например, о Дедале и Икаре в греческой мифологии). Первые попытки полета также часто связаны с идеей подражать птицам, как в мифе о Дедале его крылья из перьев и воска. Попытки строить крылья и спрыгивать из высоких башен продолжались даже в семнадцатом веке.
Древняя Греция. Около 400 до н. э. Архит Тарентский, древнегреческий философ, математик, астроном, государственный деятель и стратег, возможно, разработал первый летательный аппарат, представляющий собой модель птицы, и, как утверждают источники, пролетел около 200 метров. Эта машина, которую изобретатель назвал Голубем, вероятно, подвешивалась на тросе или на стержне во время полета.
Воздушные шары и воздушные змеи в Китае. Летающий фонарик был известен в Китае с древнейших времен. Его изобретение приписывается генералу Чжугэ Ляну (180-234 н. э), который использовал их, чтобы вселять страх во вражеские войска. Но устройство, представляющее собой лампу в бумажной емкости, зарегистрировано ранее, и, согласно Джозефу Нидхэму, воздушные шары с горячим воздухом в Китае были известны в III в. до н. э. В V веке н. э. Лю Бан изобрел деревянную птицу, которая была большим бумажным змеем или ранним планером.
В период династии Юань (XIII в.) при правителе Хубилай, прямоугольные лампы стали постоянно использоваться на праздниках, на которых присутствовало много людей. В монгольский период это изобретение, возможно, распространилось по Великому Шелковому Пути в Среднюю Азию и на Ближний Восток. Почти идентичные парящие фонарики с прямоугольной лампой в тонкой бумаге были обычны на Тибете во время больших праздников и на индийском фестивале огней, Дивали. Однако нет никаких свидетельств, что они использовались для полета человека.
В 559 полет человека на воздушном змее был задокументирован в королевстве Северной Вэй. После смерти императора Юань Ланга его генерал Гао Хуань стал императором. После смерти Гао Хуаня его сын Гао Ян запустил Юань Хуантоу, сына бывшего императора, на воздушном змее с башни в его столице Е. Юань Хуантоу пролетел над городскими стенами и приземлился живым, но вскоре был казнен.
Парашюты и планеры в Испании Омейядов и в Англии. В 852 Ибн Фирнас сообщил о том, что спрыгнул с этой мечети с аппаратом, похожим на парашют и приземлился, получив незначительные травмы. В мусульманской Испании во время правления Омейядов в Кордовском халифате зарегистрировано несколько попыток полета арабского ученого и изобретателя Аббаса ибн Фарнаса, пользовавшегося покровительством эмира Абд ар-Рахмана II. В 852 он сделал крылья из ткани, натянутой на деревянные распорки. С этим аппаратом Аббас ибн Фарнас спрыгнул из минарета Великой Мечети в Кордове — в то время как он не смог лететь, его аппарат замедлил его падение, и он упал, получив незначительные травмы. Его устройство явилось прообразом современного парашюта. Двадцать пять лет спустя, в возрасте 65 лет, ибн Фарнас разработал улучшенный проект, который включал первые поверхности управления полетом. Он взял этот каркас с крыльями, который был первым дельтапланом, и спустился с маленького холма, который назывался Джабаль ал-арус, и управляя им, продержался в воздухе в течение десяти минут. Это было первой попыткой управляемого полета, поскольку он мог изменять его высоту и направление, так как он возвратился туда, откуда начал путь. После успешного возвращения к отправной точке, он упал на землю, и сказал позднее, что приземление можно улучшить, сделав хвостовую часть. Его полет вдохновил Эйлмера Малмсберийского, который через столетие (около 1010), на аппарате, похожем на планер, пролетел около 200 метров.
Как люди научились летать
Человек всегда мечтал научиться летать. Именно поэтому часто в истории человечества и появлялись различные мифы и легенды, которые рассказывали о летающих людях — например, об Икаре. Икар, по этой легенде, был сыном искусного зодчего Дедала. Вместе с отцом на крыльях из перьев, скрепленных воском, Икар совершил перелет через море. Но когда Икар решил подняться поближе к солнцу, лучи солнца растопили воск, Икар потерял крылья, упал в море и утонул. Фантазия человека, опережая свое время, создавала и самые разные летательные аппараты. Многие изобретатели пытались построить настоящие летательные аппараты. Но самые первые чертежи таких машин были найдены в рукописях Леонардо да Винчи, великого итальянского ученого, художника и инженера эпохи Возрождения, который жил еще в 15 веке. Леонардо да Винчи еще в те годы разработал конструкцию аппарата, который мы бы назвали вертолетом. Сам Леонардо, правда, называл его иначе — геликоптер. И до, и после Леонардо да Винчи и другие изобретатели и ученые пытались создавать такие аппараты. Некоторые при этом копировали птиц, приделывая к себе крылья и так пытаясь подняться в воздух. Другие строили аппараты, которые были бы легче воздуха.
В 1885 году по проекту русского морского офицера А.Ф.Можайского был выстроен летательный аппарат, у которого уже были все основные части современного самолета — корпус, крыло, шасси, оперение. Но этому самолету так и не удалось взлететь — пробежавшись, он приподнялся, но тут же наклонился, крыло аппарата сломалось, и на этом все закончилось. Первый настоящий полет совершили два американца — братья Райт. И произошло это 17 декабря 1903 года. Аэроплан братья Райт поднялся в воздух и пролетел шесть с половиной метров — по тем временам, огромное расстояние. Сам полет продолжался 12 секунд. Этот день и можно считать днем рождения авиации. И в 20-х годах прошлого столетия самолеты стали летать быстрее птиц. Первые самолеты, конечно, очень сильно отличались от сегодняшних. Причем, были они двух типов — с одним крылом (их называли так — монопланы) и с двумя крылльямии (их называли бипланы). Современные самолеты имеют самые различные конструкции и назначение. На самолете сейчас можно без всякой заправки облететь весь земной шар. Что же касается вертолета, который пытался построить еще в 15 веке Леонардо да Винчи, то он появился примерно в тех же 20-х годах прошлого, 20-го столетия. В отличие от самолетов, которым для того, чтобы взлететь, нужна взлетная полоса, вертолеты поднимаются в воздух с любого места. Для этого им подходит любая площадка — крыша дома, палуба корабля, поляна в дремучем лесу. Вертолет помогает людям свободно и легко попадать туда, где нет никаких дорог или аэродромов — например, в горы.
Развитие авиации набирает темп
1880-е годы стали периодом интенсивного изучения, для этого времени были характерны исследования «учёных джентльменов», которые вносили наибольший вклад в науку до XX века. Началом в исследованиях 1880-х было строительство первых действительно практически пригодных к эксплуатации планеров. Основной вклад внесли три человека: Отто Лилиенталь, Перси Пильчер и Октав Шанют. Один из первых действительно современных планеров был построен Джоном Дж. Монтгомери; он совершил управляемый полёт недалеко от Сан-Диего 28 августа 1883.
Немец Отто Лилиенталь повторил опыты Венхэма и значительно развил его в 1874, издав его исследования в 1889 г. Он также сконструировал ряд лучших по своему времени планеров, и в 1891 уже мог совершать полёты на 25 метров или более. Он строго документировал свою работу, включая фотографии, и по этой причине он считается одним из самых известных ранних пионеров авиации. Он также продвигал концепцию «подпрыгнуть прежде, чем полететь», которая заключалась в том, что изобретатели должны начать с планеров и суметь их поднять в воздух, вместо того, чтобы просто разрабатывать машину с двигателем на бумаге и надеяться, что она будет работать. Его тип летательного аппарата сегодня известен как ручной планер. Со времени его смерти в 1896 он совершил 2500 полетов на разных аппаратах, когда порыв ветра сломал крыло его последнего планера, в результате чего Лилиенталь упал с высоты около 17 м, получив перелом позвоночника. Он умер на следующий день, его последними словами были: «жертвы должны быть принесены». Перед самой смертью Лилиенталь работал над небольшими двигателями, которые было бы возможно установить на его аппараты.
Продолжив дело Лилиенталя, Октав Шанют рано вышел в отставку, и финансировал строительство нескольких планеров. Летом 1896 несколько его аппаратов совершили серию полетов на Миллер Бич, Индиана, и в конечном счете он сделал вывод, что наиболее удачной конструкцией был биплан. Шанют особо интересовался решением проблемы естественной стабильности летательного аппарата в полёте, то, что птицы исправляли инстинктивно, но то, что люди должны будут делать вручную. Основной проблемой была продольная стабильность, потому что, поскольку угол атаки крыла увеличился, центр давления смещался вперед и увеличивал угол атаки еще больше.
В 1882 Александр Можайский недалеко от Красного Села, Россия создал и испытал моноплан с двумя паровыми машинами, который, по некоторым ничем неподтвержденным сообщениям, якобы смог самостоятельно оторваться от земли после разбега. Однако сам «полет» был неудачным: сразу после отрыва самолет потерял скорость и рухнул на крыло. Для продолжения исследований денег у А.Ф Можайского не нашлось. Исследования, проведенные в ЦАГИ в 1980-х годах, показали, что самолет Можайского не был способен к устойчивому горизонтальному полету ввиду недостатка мощности силовой установки, а кроме того — не имел никаких органов управления для компенсации возникающего в полете крена, был частично не управляем; тем не менее, не исключается возможность того, что при определенных обстоятельствах он мог после разбега оторваться от земли благодаря экранному эффекту, а после этого резко потерять подъемную силу и свалиться на крыло, что соответствует описаниям испытаний очевидцами.
Француз Клемент Адер успешно запустил Eole, оснащенный паровой машиной, сделав короткий 50-метровый полет недалеко от Парижа в 1890, совершив первый самопродвигаемый полёт на «большое расстояние» в истории. После этого испытания он немедленно начал большой проект, который занял пять лет. Однако, этот аппарат, Avion III, был слишком тяжел и был едва способен оторваться от земли. Самолет по сообщениям мог лететь на расстояние около 300 метров на маленькой высоте. В Великобритании попытка создания аппарата тяжелее воздуха была предпринята пионером авиации Перси Пильчером. Пильчер построил несколько рабочих планеров, Летучая мышь, Жук, Чайка и Ястреб, на которых он успешно летал в середине-конце 1890-х. В 1899 он построил опытный образец самолета с двигателями, который, как показало недавнее исследование, был способен к полету. Однако Пильчер умер после несчастного случая с планёром прежде, чем он смог проверить это, и о его планах забыли на многие годы.
Густав Уайтхед. 14 августа 1901 в Файрфилде, Коннектикут, Густав Уайтхед совершил полет длиной около 800 м на оснащенном двигателем аппарате на 15-метровой высоте. Никаких фотографий полета сделано не было, но существует рисунок — самолет в воздухе -, сделанный репортером Диком Хауэллом, который присутствовал при полёте вместе с помощниками Уайтхеда и другими свидетелями. Эта дата предшествует первому полёту братьев Райт более чем на два года. Несколько свидетелей поклялись и подписали показания под присягой о ряде других полетов в течение лета 1901 до случая, описанного выше, который стал достоянием прессы.
Аэроклуб Бостона и промышленник Хорсман из Нью-Йорка Нанимали Уайтхеда в качестве специалиста по ручным планерам, авиамоделям, воздушным змеям и двигателям для летательных аппаратов. Уайтхед пролетел небольшое расстояние на своем планере. Согласно сообщениям свидетеля, Уайтхед пролетел около 1 км в Питсбурге еще в 1899. Этот полет закончился крушением, когда Уайтхед попытался избежать столкновения с трехэтажным зданием, пролетая над домом. После этого крушения Уайтхеду запретили любые дальнейшие эксперименты с полётами в Питсбурге. По этой причине он переехал в Бриджпорт. В январе 1902, по его утверждению, он пролетел 10 км над Лонг Айленд Саунд на модернизированном Номер 22. В 1930-х свидетели дали 15 подтвержденных присягой и подписанных показаний под присягой, большинство из них засвидетельствовало полеты Уайтхеда; каждый из них засвидетельствовал полет над Саунд. Две современных точных копии его Номер 21 успешно совершили полет.
Братья Райт. Следуя принципу Лилиенталя прыжка перед полетом, братья построили и испытали ряд бумажных змеев и планеров с 1900 по 1902 до того, как построить аппарат с двигателем. Планеры успешно летали, но не так, как Райт ожидали, исходя из экспериментов и писем их предшественников XIX века. Подъемная сила их первого планера, запущенного в 1900 году, составляла около половины ожидаемого уровня. Их второй планёр, построенный в следующем году, оказался ещё менее удачным. После этого Райт построили собственную аэродинамическую трубу и создали большое количество сложных устройств для измерения подъёмной силы и испытали около 200 проектов крыла. В результате Райт исправили свои ранние ошибки в вычислениях аэродинамических показателей крыла, хотя они не учитывали эффект Рейнольдса, который дал им еще большее преимущество. Их испытания и вычисления позволили построить третий планёр, на котором они летали в 1902. Он был сделан намного лучше предыдущих моделей. В итоге, установив строгую систему проектирования, испытании в аэродинамической трубе и лётные испытания опытных полноразмерных образцов, Райт не только построили действующий самолёт, но также внесли вклад в современный подход к авиастроению.
Братья Райт, по видимому, являлись первой командой авиастроителей, которая проводила серьёзные исследования одновременного решения проблем управления и двигателей. Обе проблемы оказались трудными, но они никогда не теряли интереса к ним. В итоге они разработали и построили двигатель, который мог обеспечить необходимую мощность и решили проблему управления с помощью системы, известной как «перекос крыла». В то время как многие пионеры авиации, в вопросах безопасности полета полагались в значительной степени на удачу, в проекте Райт учитывалась потребность полета без неблагоразумного риска для жизни и здоровья, избегая аварий. Именно это было причиной для низкой скорости и для взлета при встречном ветре. Это была также причиной для конструкционного решения с центром тяжести сзади, схемы утка, и крыльев с отрицательным углом в поперечной плоскости.
Первый полет совершил Орвилл Райт, преодолев 37 м за 12 секунд, что было зарегистрировано на известной фотографии. В четвертом полете в тот же самый день Уилбер Райт пролетел 260 м за 59 секунд. Полеты были засвидетельствованы 4 свидетелями и деревенским мальчиком, в результате чего их первые публичные полеты и являются первыми хорошо задокументированными. Уилбер начал четвертый и последний полет около 12 часов. Первые несколько сотен футов самолёт поднимался и опускался, как и перед этим, однако получив опыт управления, он смог гораздо лучше им управлять. Этот полёт оказался наиболее продолжительным, за 59 секунд было преодолено расстояние в 260 м. После последнего приземления каркас сильно пострадал, однако главная часть машины осталась целой. Братья оценили, что аппарат мог быть приведен в летное состояние через один-два дня. Каждый полёт самолёта 14 и 17 декабря — в особенно тяжёлых условиях 17-го — заканчивался жестким и непреднамеренным приземлением.
При восстановлении аппарата Флайер-III после серьезной аварии 14 июля 1905 Райт сделали радикальные перемены в конструкции. Они почти удвоили размер элеватора и руля и перенесли их вдвое дальше от крыльев. Они добавили две жёсткие вертикальные лопасти между элеваторами, и дали крыльям очень небольшой положительный угол. Они отсоединили руль восстановленного Флайера-III от управления перекосом крыла, и, как во всем будущем самолете, стали использовать отдельную ручку управления. При испытаниях Флайера-III, возобновленных в сентябре, результат был получен почти немедленно. Резкие взлёты, спуски и повороты, которые мешали пилотированию Флайеров-I и -II, прекратились. Незначительные аварии, которые преследовали братьев Райт, также завершились. Полёты на перепроектированном Флайере-III начались с длительностей более 20 минут. Таким образом Флайер-III стал реальным, кроме того, надёжным самолётом, который мог лететь продолжительное время и вернуть пилота к отправной точке благополучно, приземлившись без повреждений. 5 октября 1905 Уилбер пролетел 38.9 км за 39 минут 23 секунды. Согласно апрельскому выпуску 1907 года журнала Scientific American, братья Райт обладали наибольшим знанием об управлении аппаратов тяжелее воздуха в то время.
Другие ранние полеты
В десятилетие 1900-1910, большое количество других изобретателей совершило короткие полеты. Лиман Гилмор объявил, что совершил полет 15 мая 1902. В Новой Зеландии, фермер и изобретатель из Южного Кентербери Ричард Пирс построил самолёт-моноплан, который, по сообщениям, поднялся в воздух 31 марта 1903. Карл Ято из Ганновера совершил короткий полет с двигателем в августе 1903, спустя несколько месяцев после Пирса. Конструкция крыла Ято и скорость полёта не позволяли его поверхностям управления работать таким образом, чтобы ими можно было управлять самолетом.
Летом 1903, по утверждению свидетелей, Престон Уотсон, совершил свои первые полёты в Эррол недалеко от Данди на востоке Шотландии. И в этот раз, однако, недостаток фотографических или документальных свидетельств делает информацию о полете труднопроверяемой. Многие заявления о первых полетах сложно однозначно проверить в связи с тем, что многие эти полёты были сделаны в очень низкой высоте, что, возможно, являются следствием экранного эффекта, а также есть определенные сложности в классификации полета с двигателями и без.
Публичные представления полетов на большой высоте были проведены Дэниелом Мэлони на планере с двойным крылом Джона Монтгомери в марте и апреле 1905 года в Санта-Клара, Калифорния. Эти полеты получили широкое освещение в американских СМИ и на них было продемонстрировано превосходное управление аппаратом, он поднимался на высоту до 1 200 м и приземлялся в заранее определенных местах.
Альберто Сантос-Дюмон совершил публичный полет в Европе 13 сентября 1906 в Париже. Он использовал элеватор-утку и крыло с положительным углом, пролетел при этом расстояние в 221 м. Впервые самолет не нуждался во встречном ветре и катапульте, поэтому часто этот полет рассматривают как первый истинный полет самолета с двигателем. Два изобретателя, Анри Фарман и Джон Уильям Данн, также работали над машинами, оснащенными двигателями. В январе 1908 Фарман выиграл Гран при на аппарате, который пролетел 1 км, хотя к этому времени были уже совершены и более дальние перелеты. Например, братья Райт покрыли расстояние в 39 км к 1905. Ранняя работа Данна финансировалась британскими вооруженными силами, и испытания проводились в условиях повышенной секретности в Глен Тилт в Хайленде. Его лучший из ранних проектов, D4, поднялся в воздух в декабре 1908 недалеко от Блэр Атолл в Пертшире. Главный вклад Данна в развитие ранней авиации был в стабильности полёта, которая была ключевой проблемой у самолетов братьев Райт и Сэмюэля Коди.
8 июля 1908 Тереза Пельте стала первой женщиной, которая поднялась на самолете в качестве пассажира, совершив полет на 200 м с Леоном Делагранжем в Милане, Италия. Томас Селфридж стал первым человеком, погибшим в авиакатастрофе самолета 17 сентября 1908, когда самолёт, пилотируемый Орвиллом Райтом и пассажиром которого был Селфридж, разбился во время испытаний для заключения контракта с Армией США в Форт Майр в Вирджинии.
25 июля 1909 Луи Блерио на моноплане Bl riot XI пересёк Ла-Манш, получив приз газеты Daily Mail. Его полет из Кале в Дувр продолжался 37 минут. 22 октября 1909 Раймонд де Ларош стала первой женщиной-пилотом, совершившей одиночный полёт на аппарате тяжелее воздуха с двигателем. Она же стала первой женщиной в мире, которая получила лицензию пилота.
10 мая 1913 года совершил свой первый полет первый в мире четырехмоторный самолет «Русский витязь» авиаконструктора И. И. Сикорского. Это событие дало существенный толчок развитию тяжёлой авиации. В 1877 Энрико Форланини создал беспилотный вертолет, оснащенный паровым двигателем. Он поднялся на высоту 13 метров, где оставался в течение около 20 секунд, вертикально взлетев в парке в Милане.
Вертолет Поля Корню, построенный в 1907, был первой летающей машиной, которая поднялась над землей, используя крутящиеся лопасти вместо крыльев. Первый пилотируемый вертолет, который поднялся над землей, был сконструирован Полем Корню. Этот полет состоялся в 1907 году, однако первым практическим вертолетом был Focke FA-61.
Первый гидросамолет был построен в марте 1910 французским инженером Анри Фабром. Он получил имя Le Canard (утка), он взлетел с воды и пролетел 800 метров во время первого рейса 28 марта 1910. Эти эксперименты были поддержаны пионерами авиации Габриэлем и Шарлем Вуазенами, которые приобрели несколько поплавков Фабра и установили их на свой самолет Canard Voisin. В октябре 1910 Canard Voisin стала первым гидросамолётом, который пролетел над рекой Сеной, а в марте 1912 первым гидросамолетом, стартовавшем с авианосца La Foudre (молния).

Источник: https://retrobazar.com/journal/interesting/1029_istorija-aviacii.html