Курс лекций по "Авиации и космонавтике"

                                        СОЗДАНИЕ АВИАЦИИ

Основные тенденции становления авиации в начале 20 века.

Первые попытки создания самолетов в конце 19 века осуществлялись методом проб и ошибок. Знания в области аэродинамики и динамики полета были явно недостаточными и не позволяли построить летательный аппарат больших размеров, способный поднять человека и совершить полноценный полет.

Почти все аэропланы конца 19 века не имели органов поперечного управления не обладали потребными для безопасного полета характеристиками устойчивости и управляемости.

В 90е годы 19 века практическое изучение аэродинамики и теории свободного полета на планерах способствовало разработке средств балансировки и управления при полетах, позволило доказать необходимость поперечного управления. На планерах были изученыметоды взлета и посадки, исследованы достоинства и недостатки различных форм и схем крыла и стабилизирующих поверхностей. Все это создало предпосылки для создания моторизованного планера.

Моторный полет стал возможным после создания и значительного усовершенствования двигателя внутреннего сгорания, принципиально более простых и существенного более легких, чем паровая машина. Двигатели внутреннего сгорания были созданы Э. Ленуаром и Н. Отто в 1860-76 годах.

Первым из планеристов, кто решил применить легкий двигатель, был Отто Лиленталь. Осуществить полет на моторизированном планете ему не удалось- талантливый немецкий планерист погиб в 1896 году.

Преобразовать планер в самолет удалось впервые братьям Орвиллу и Уилберту Райтам. Аппарат представлял собой биплан с двумя толкающими пропеллерами, вращавшимися в противоположных направлениях. Под крылом были установлены полозья. Свой аэроплан братья Райт назвали "Флайер", первый полет был осуществлен в декабре 1903 года. Время полета составило 12 секунд.

Главный смысл перехода к двигателю внутреннего сгорания заключался в возможности значительного увеличения энерговооруженности самолета для горизонтального полета.

Братья Райт решили и другую важную задачу- обеспечили устойчивость и управляемость самолета, без чего достаточно длительный полет был бы невозможен. На их самолетах были применены: руль направления, руль высоты, переживание концов крыльев для управления по крену.

В первые годы 20 века в Европе продолжалось интенсивное развитие двигателей внутреннего сгорания, которое привело к созданию двигателей с весьма малым удельный весом. Это были двигатели воздушного охлаждения: братьев Райт " Анзани", "Гном", "Сальмсон", "Антуанет".

Следует отметить 2 схемы самолетов, которые получили широкое распространение и на базе которых происходило становление авиации:

1. Биплан братьев Карман-развитие схемы братьев Райт с толкающим винтом, рулем высоты перед крылом, стабилизатора и вторым рулем высоты за крылом.

2. Морочила Блерио оригинальной европейской конструкции. Его компановка с фюзеляжем и текущим стала основной для истребителей с поршневыми двигателями.

Период с 1903-1910 гг. стали завершающим в создании авиации так как за эти годы были:

1. Поняты и практически исследованы основы теории полета и принципы компановки самолета

2. Заложены основы аэродинамики- науки о силах и моментах, действующих на самолет в полете

3. Созданы патологическое компановки самолетов, обладающие необходимым комплексом свойств

4. Выбраны размеры самолета и энерговооруженности, обеспечившие достаточно продолжительные которые полеты.

Следующий период развития авиации оказался связанным с боевым применением самолетов. Впервые самолеты были пробовал как боевые в 1911 году в Триллионов во время войны Италии с Турцией и в 1912 на Балканах во время войны Греции и Болгарии. При этом самолеты были только у одной из воюющих сторон. Использовали их для заданий по связи и разведки.

                                   Проекты и опыты постройки самолетов

     первыми российскими авиаконструкторами

Один из пинеров отечественного самолетостроения являетя Яков Модестович Гаккель (1874-1945). Он родился в Иркутске в семье военного инжинера, высшее образование получил в Петербургском электротехническом институте.

Осенью 1910 Гаккель построил биплан с крыльями размахом 11,5 м. Самолет имел элюроны, на заднем конце фюзеляжа находился стабилизатор, а за ним руль высоты и руль направления. Края крыльев ыли сделаны гибкими. В передней части фюзеляжа был установлен четырехцилиндровый мотор "Аргус" мощностью 8-100 л.с. с водяным охлаждением. Под управлением Алехановича самолет в августе 1911 принял участие в перелете Петербург- Царское село и обратно.

Этот биплан (гаккель 7) предложил военному министру за 18000, но министр отказался возмещать расходы и приобрел его всего за 8000. Биплан был передан Гатчинской школе и там был брошен, потому что иснтуркторы на захотели осваивать новый аэроплан.

Гаккель первым в России скнструировал и построил поплавковый гидросамолет с винтом и мотором "Эрликон" в 50 л.с. Основным силовым элементом были две полые деревянные балки, водоизмещение которых удерживало на плаву аппарат с двумя летчиками. Самолет требовал конструктивной доработки, но из-за отсутствия средств Гаккель не имел возможности производить дальнейшие опыты с гидросамолетом.

В 1914 морское ведомство признало проект гидросамолета Гаккеля одним из лучших для аппаратов такого типа.

В своих конструкциях Гаккель стремился сделать аэроплан по возможности безопасным. Для этого он размещались мотор в носу самолета. Кроме того, он выполнял все ответственные части самолета весьма прочными. Гаккель положил начало производству самолетов биплан с фюзеляжем,текущим винтом и оперением (килем).

Всего в период с 1909-1924 Навеселе спроектированы около полутора десятков самолетов различных типов и назначения, девять из которых были построены и шесть успешно летали.

Впоследствии Гаккель занимался тепловозостроением. По его проекту и под его руководством в 1924 был построен первый в СССР и один из первых в мире мощный тепловоз.

Среди первых создателей аэроплана был Степан Васильевич Гризодубов- авиаконструктор, изобретатель и летчик.

В начале он построил копию известного мотора Эсно- Пельтри. Затем он спроектрировал и построил черехцилиндровый мотор водяного охлаждения мощностью 40 л.с. собственной конструкции. Все раоты по создани самолета Гризодубов выполнил на собственные средства. Аэроплан бы собран осенью 1910. в отличие от братьев Райт, Гризодубов предусмотрел установку на своем самолете несущего стабилизатора плщадью в 2 м2, установил колесное шасси. В след за этим самолетом он построил ряд других.

Оригинальный биплан спроектировал и построил в 1909-10 гг. профессор Александр Сергеевич Кудашев. Длина машины составляла 10 метров. Подобно аэроплану братьев Райт, самолет имел имел полозья-лыжи. Сзади имелось небольшое колесо в качестве третьей точки опоры. Двигатель помещался вереди пилота и приводил во вращение тянущий винт. 

Особое место среди первых российских авиаконструкторов принадлежит Игорю Ивановичу Сикорскому (1889-1972).

После опытов с летающими моделями и изучения воздушных винтов Сикорский в июле 1909 построил первый в России вертолет, доведенный до состояния натуральных испытаний. Подъемная сила основных несущих винтов была недостаточной и Сикорский пришел к выводу, что время вертолетов еще не наступило, и более перспективными являются самолеты.

Свой первый самолет Сикорский построил на Куреневском аэродроме. Законченный в апреле 1910 БиС-1 мог только подпрыгивать. Впервые подяться в воздух ему удалось на своем втором самолете БиС-2.

Вскоре Сикорский построил бипланы С-4 и С-5. По своей конструкции машины напоминали аэропланы Фармана. На С-5 Сикорский совершал полеты продолжительностью более часа и поднимался на высоту до 500 м. На нем Сикорский сдал экзамен на звание пилота, установил 4 всероссийских рекорда, совершил показательные полеты,участвовал в военных маневрах. В кнце 1911 учтя предыдущий опыт он построил С-6, на котором установил мировой рекорд скорости полета с двумя пассажирами.  И в апреле 1912 Сикорский был приглашен на должность главного конструктора авиационного отдела завода.

В 1911 Сикорский разработал концепцию многомоторного тяжелого самолета-гиганта с закрытой комфортбельной кабиной для членов экипажа и пассажиров.

В нчале марта 1913 был построен С-9 -"Большой Балтийский" или "Гранд". Превосходящий в несколько раз по размерам и весу все до тех пор построенные самолеты, гигантский биплан совершил полет 27 апреля 1913 г. Затем, 4 двигателя из положеня попарно в тандем переставили в ряд по крылу.  Самолет был переименован в "Русский Витязь". Самолет развивал скорост 90 км/ч.

Он дал жизнь целому направлению в авиации-тяжелому самолетостроению и стал родоначальником всех многомоторных гигантов- пассажирских авиалайнеров, тяжелых бомбардировщиков, транспортных самолетов.

  В 1913 поднялся в воздух "Илья Муромец"- модификация "Русского Витязя".Он побил все мировые рекордыпо грузоподъемности, высоте и дальности полета.

  Надо отметить, что Россия одна из первых стран мира, накануне первой мировой войны имела такой мощный многомоторный самолет.

Последний самолет, построенный Сикорским был одномоторный истребитель С-20, превосходивший по своим характеристикам аналогичные иностранные образцы.

Талантливый конструктор умер 26 октября 1972 года в городе Истоне в США.

   Одновременно с Сикорским спроектировал гигантский самолет В.А. Слесарев (1884-1923). Он разработал проект самого большого в мире самолета, названного"Святогор". В 1922-23 была сделана попытка достроить самолет и испытать, но работы прервались смертью В.А. Слесарева.

Одним из первых российских конструкторов гидросамолетов был Дмитрий Павлович Григорович (1883-1938). В 1913 сконструировал первую летающую лодку М-1. В конце 1915 Григорович создал удачный гидросамолет М-9 больших размеров и более мощным мотором.

Гиросамолеты М-9 и М-5 создали мировую известность их конструктору и в иностранной печати появился термин "русский стиль в гидроавиации".

На М-9 можно было совершать длительные полеты (до 5 часов), нести разедывательную и патрульную службу, вести бомбометания. Морошая мореходность позволяла применять его в открытом море.

Летающие лодки М-5 и М-9 Григоровича составляли, в основном, парк русской морской авиации и применялись в первой мировой и гражданской войнах.

Летом 1916 Григорович по заказу Морского штаба выпустил опытный образец морского истребителя лодочного типа- М-11. Он стал первым в мире гидросамолетом-истребителем.

Так же Григорович создал морской самолет-разедчик,применявшийся в зимних условиях.

Судьба талантливого конструктора оказалась суровой. Летом 1928 н был арестован за "вредительство". Всего им было создано 80 самолетов различных типов.

С 1909 строительством оригинальных самолетов в Москве занимался Александр Александрович Пороховщиков (1824-1943). В 1911 он построил небольшой моноплан, имевший размах крыльев 8 м, четырехцилиндровый бензиновый двигатель системы "Вольт" мощностью 22 л.с., вес 180 кг. Этот самолет совершил несколько удачных полетов.

Во время Первой мировой войны (1914-1918) Пороховщиков предложил военному ведомству оригинальый двухместный учебный самолет" Проховщиков-4", который был оборудован неависимым двойным управлением (для инструктора и ученика). В последующие годы Пороховщиков создал еще несколько ориганальных самолетов, качество которых постоянно получало признание и высокую оценку военных специалистов.

*Производство самолетов*

Создатели первых самолетов за границей и в России сами строили свои летательные аппараты. Первые самолетные заводы появились в 1908-1909гг на базе машиностроительного производства. Машиностроительная промышленность крупнейших европейских стран того времени- автомобильная, велосипедная, вагонная- находилась на давально высоком уровне, было налажено серийное производство изделий.

В это время в самолетостроении использовалось то же оборудование, которое применялось на машиностроительнх заводах в механических, деревообделочных и др целях.

Создание самолетостроительных заводов началось с организации на машиностроительных и др. предприятиях авиационных филиалов и цехов.

Вскоре нчали создаваться специализированные авиационные предприятия. В России в 1910 году было основано "Перовое Российское товарищество возухоплавания".  Во Франции в 1909 году существовало уже 7 значительных самолетостроительных фирм, в Англии было 5 предприятий. Авиационные фирмы возникали так же в Италии, Бельгии и др. Они изготовляли самолеты французских систем, главным бразом типа "Вуазен".

К 1914 году российское товарищество принадлежало С. С. Щетинину и на нем было занято 400 рабочих мест и служащих. Тем не менее оборудование было примитивным, а производительность- низкой.

В 1910 акционерное общество "Дукс" организовао проиводство самолетов в Москве.

В 1909-10 были известны авиационные русских изобретателей и конструкторов- С. П. Гризодубова, А. Т. Уфимцева, Т. Ф. Калепа, но они не производились серийно. В плане двигателестроения русская авиация зависила от иностранной, в основном французской авиационной промышленности.

Накнуне первой мировой войны русские авиационные завод были заняты в основном производством иностранных моделей самолетов. Военное министерство собиралось купить лицензию на постройку немецких самолетов "Альбатрос" и английских бипланов "Сопвич". Таким образом, всеми российскими предприятиямистроились модели инсотранных самолетов.

Выпуск самолетов значительно возрос в годы первой мировой войны,так как некоторые русские авиационные фирмы создали свои авиационные филиал в других городах. В течение года "Антра" построила отделение завода в Симферополе с предполагаемой производительностью 20 самолетов в месяц. В 1917 там работало 700 человек.

В 1917 в России было 12 смолетостроиттельных заводов, в Англии- 76, в Германии- 36, в США- 31, во Франции- 35.

Во время войны Россия по уровню авиационного производства была позади государств Европы и Америки и имела меньше самолетостроительных заводов. Это объяснялось тем, что царское правительство ориентировалось не на развитие отчесетвенной авиапромышленности, а на получение готовых самолетов из-за границы.