Летательные аппараты легче воздуха
С изобретением воздушного шара казалось, что вековая мечта человечества о полете наконец-то осуществилась. Однако опьянение от успеха скоро прошло.
Действительно, аэростаты целиком подвластны воли ветра. Сменилось его направление, и шар вместо Парижа могло занести, скажем, в Лондон. Такая "точность" не могла, конечно, радовать воздухоплавателей. Неудивительно, что конструкторы стали задумываться о создании управляемых аэростатов.
Аппараты такого типа получили название "дирижабли" (от французского глагола "руководить") или "цеппелины" (по имени Фердинанда Цеппелина).
Иногда к ним также применяют термины "воздушное судно" или "воздушный корабль". Сходство аэростатов с морскими судами натолкнуло изобретателей на мысль снабдить шар веслами. Конечно, от этой нелепой идеи пришлось отказаться: оттолкнуться от воздуха не удавалось, и аэронавты безрезультатно молотили веслами.
Дирижабль сподвижника Мелье Дюпюи де Лома.
Следующим шагом была попытка установить на аппарате пропеллер, приводимый в действие мускульной силой человека. Одним из первых эту идею высказал в 1784 году Жан-Батист Мари Мелье, лейтенант вооруженных сил Франции. Задуманный им гигантский дирижабль предполагалось оснастить тремя большими трехлопастными винтами, приводимыми в действие экипажем, состоящим из 80-ти человек. Проект был нереальным и остался только в мечтах.
Первую попытку снабдить дирижабль механическим двигателем предпринял французский механник-самоучка Анри Жиффар (1825-1882 гг.).
Первый дирижабль А. Жиффара.
Ему удалось построить паровой агрегат мощностью в 3 л.с. и весом всего лишь 45 кг. Для того времени это были рекордные результаты. Еще одно ноу-хау Жиффара: оболочка его дирижабля по форме напоминала остроконечную сигару.
Жиффар был гениальным изобретателем, но фортуна все время отворачивалась от него. 24 сентября 1852 года его первый корабль легко взмыл в воздух, но остался на месте (помешал встречный ветер).
Дирижабль конструкции А.Жиффара.
Его вторая конструкция на высоте стала внезапно выпускать газ, вынудив экипаж к аварийному спуску. А, едва коснувшись земли, "сигара" выскользнула из сетки и исчезла за облаками. И после всего этого несчастья продолжали преследовать Жиффара. Он ослеп, а в 1882 году его нашли мертвым в собственной квартире. Похоже, что воздухоплаватель, лишившись возможности заниматься любимым делом, покончил счеты с жизнью.
С развитием техники возрастала безопасность полетов. Демонстрацией полной управляемости воздушных кораблей стал круговой полет соотечественников Жиффара Шарля Ренана и Антуана Кребса, состоявшийся 9 августа 1884 года.
Дирижабль Ш.Ренана и А.Кребса.
Их дирижабль "La France" имел жесткий корпус и электродвигатель мощностью 1,5 л.с. Аэростат преодолел расстояние в 8 км. со скоростью 23,5 км./ч. и приземлился на месте старта.
Когда был создан бензиновый мотор, ему сразу нашли применение в аэронавтике. В 1888 году Карл Вельферт (Германия) установил его на самодельном аэростате. Однако ставить мотор, из выхлопной трубы которого летели искры на оболочку, наполненную водородом, было самоубийством. В 1897 году газ взорвался и Вельферт со своим механником Кнабе погиб.
Портреты Фердинанда фон Цеппелина разных лет.
В конце 90-ых годов XIX века вводятся технические новшества. Немецкий граф Фердинанд фон Цеппелин (1838-1917 гг.) на озере Констан построил огромный ангар, в котором началось строительство дирижаблей-гигантов. Первый из них, LZ-1, увидел свет 2 июля 1900 года.
Он имел даймле - ровский двигатель мощностью 16 л.с. и длину 128 метров. LZ-1 находился в воздухе 20 минут с пятью пассажирами на борту.
Цеппелин LZ 1902 года.
Аппарат плохо слушался управления и требовал доработки. Только третья модель Цеппелина LZ-3 оказалась по настоящему качественной.
В 1909 году она была приобретена военными. И это не случайно, начинался XX век - эпоха мировых войн, в которых дирижабли сыграют далеко не последнюю роль.
Торжества в Германии, в честь 100-летия первого цеппелина.
"Итак, XVIII-е и XIX-е столетия можно охарактеризовать как эру воздухоплавания. Появившись во Франции, воздушные шары и дирижабли становятся популярными в большинстве развитых европейских стран. Не смотря на многие неудачи и трагедии, аэронавтика стремительно прогрессировала. Первые тепловые шары-монгольфьеры, сменились более летучими шальерами, а в XIX веке им на смену приходят дирижабли, управляя которыми человек действительно мог ощущать себя покорителем Пятого океана.
Изобретение парашюта.
Изобретение парашюта
Воздухоплавание всегда было весьма экстремальным родом деятельности. Поэтому параллельно с покорением Пятого океана совершенствовались средства безопасности полета, важнейшим из которых является парашют.
Жилой китайский дом.
Многие народы мира имеют легенды, связанные с парашютом. Уже в древних китайских летописях есть упоминания о первых попытках. Император династии Шунь, если верить хроникам, спрыгнул с чердака объятого пламенем дома, подвесившись к двум большим шляпам, сплетенным из камыша, и счастливо приземлился.
Принцип парашюта был впервые сформулирован знаменитым гуманистом 13-го века Роджером Беконом.
Спуск грузов с помощью парашютов.
В своем сочинении "О секретных произведениях искусства и природы" Бекон признал возможность постройки летательных машин и указал, что можно опираться на воздух при помощи вогнутой поверхности.
Великий Леонардо да Винчи развил эту идею. В одной из его рукописей находится рисунок парашюта пирамидальной формы с подписью под ним:
Рисунок Леонардо да Винчи.
Леонардо да Винчи. Эскиз парашюта.
"Если у человека имеется палатка из накрахмаленного полотна, каждая сторона которой имеет двенадцать локтей в ширину и столько же в высоту, он может броситься с любой высоты, не подвергая себя при этом никакой опасности".
В 1595 году в Италии был опубликован труд некоего Фауста Верачио "Новые машины". В книге был помещен рисунок такого устройства: кусок квадратного холста, прикрепленного к раме, к углам которой привязывались веревки. Они в свою очередь крепились к подвесной системе, которую одевал на себя человек.
Бастилия в 1700 году.
Нотр-Дам де Пари.
Человеком, о котором доподлинно известно, что он совершил спуск на парашюте, был француз Лавен. В 20-х годах 17 века Лавен был заключен в крепость. Решив бежать, он тайно изготовил себе парашют из сшитых вместе простыней с прикрепленным к ним китовым усом, не дававшим куполу свернуться.
Спуск прошел совершенно спокойно, но стража заметила беглеца и задержала его.
В 1777 году парижский профессор Дефонтаж изобрел "летающий плащ" - аппарат, который, по его утверждению, гарантировал безопасный спуск с любой высоты. Однако испытывать свое детище лично француз не решился. Он обратился к судебным властям с просьбой предоставить ему для испытания "плаща" преступника, приговоренного к смертной казни.
Управляемый парашют Джорджа Кейли (1773-1875 гг.)
Такого смертника профессор получил. Это был узник Бастилии Жак Думье, грабитель и убийца. Он спрыгнул с крыши парижского оружейного склада и - к вящей радости Дефонтажа - остался жив, лишь несколько повредив при приземлении колено.
После этого смертная казнь была ему заменена пожизненной каторгой.
Аэростат конца XIX века.
Дальнейшая судьба парашютизма связана с развитием воздухоплавания. В 1783 году французский физик Себастиан Ленорман изготовил и лично испытал парашют, прыгнув с обсерватории. Ленорман первым назвал свое изобретение - "парашют".
В 1791 году Жан-Пьер Бланшар поднялся в воздух над Варной и сбросил с парашюта собаку. Через два года он сам отважился сделать прыжок. Попытка оказалась не совсем удачной - аэронавт сломал ногу.
Первый удачный прыжок с парашюта из корзины аэростата был совершен в Париже в 1797 году Анре Жаком Гарнереном с воздушного шара, поднявшегося на высоту 680 метров. Его парашют (круглый, мягкий, без каркаса, с полюсным отверстием) очень близок к самому распространенному типу современных парашютов - зонтичному.
Плащ-парашют Ф.Рейхельта.
Эйфелева башня. Париж.
Много изобретателей погибло во время испытаний своих изделий. Австриец Франц Рейхельт сконструировал подобие парашюта - специальный костюм для летчика с общей площадью торможения около десяти квадратных метров.
Желая проверить пригодность прибора к использованию, он спрыгнул с одной из площадок Эйфелевой башни и погиб. Почти одновременно с ним в Берлине погиб конструктор Биттенер, а в Англии - Джим Коккинг.
Своеобразной вехой в истории парашютного дела стал прыжок, совершенный американским капитаном Эрвином Болдуином с аэростата в 1880 году.
Интересен он тем, что парашют открывался автоматически. К верхнему узлу строп была привязана стропа-шнур, второй конец которой закреплялся на корзине или оболочке воздушного шара. Когда парашютист отделялся от аэростата, стропа-шнур под его тяжестью обрывалась, матерчатый купол без всякого каркаса от скорости падения сначала вытягивался во всю длину, а затем наполнялся воздухом и раскрывался.
Этот принцип действия автоматического раскрытия парашюта сохранился и до наших дней.
В течение 19 века парашют совершенствовался, но существенных изменений в технологии не было.
Интерес к парашютам стал падать вместе с сужением области применения воздушных шаров. Однако пройдет совсем немного времени и в связи с развитием авиастроения в истории парашюта откроется новая страница.
Дело в том, что с прогрессом в авиации возрастет и аварийность. Необходимость в надежном спасательном средстве для пилотов возродит парашюты и вернет их из забвения.
Создание аэропланов с двигателем.
Развитие идеи самолета
МиГ-27. Работа Юрия Тепсуркаева для обложки журнала "Мир Авиации" №1-2001.
Издавна люди стремились в небо, завидуя птицам. Они строили всевозможные крылья и воздушные шары. Но настоящее ощущение полета человек смог обрести, только создав летательный аппарат тяжелее воздуха. Летные качества такой " рукотворной птицы" во многом зависели от установленного на ней мотора.
Первые авиационные моторы представляли собой ничто иное, как громоздкие и тяжелые паровые машины. Проект первого аэроплана с мотором такого типа принадлежит немцу Ф. Маттису.
Проект самолета Ф.Маттиса.
Проект самолета У.Хенсона.
Проект самолета Х.Максима.
Огромный с двухэтажный дом самолет конструкции Х.Максима.
"Avion" конструкции К.Адера.
В центре ромбовидного крыла самолета Маттис предполагал разместить тяжелый двигатель. Конструкция не совершенной и была забыта.
Более продуманно подошел к своему делу У.Хенсон (Великобритания). Его аппарат "Эриел Стим Кэрридж " имел паровой двигатель мощностью 25-30 л.с., который привадил в действие воздушные винты диаметром 3,05 м.
Для уменьшения веса машины, Англичанин предложил заменить обычный котел системой сосудов конической формы и использовать воздушный конденсатор.
В 1844-1847 годах Хенсон произвел несколько испытаний своих аэропланов. Все они закончились неудачно. Слава создателя первого самолета, оторвавшегося от земли, принадлежит британцу Джону Стрингфеллоу.
На исходе XIX века созданием аэропланов с паровыми двигателями увлекся "пушечный король" Хайрем Максим.
Самоуверенный англичанин решил сразу же приступить к строительству самолета, минуя стадию долгих опытов. И был наказан за свою беспечность! Его аппарат был снабжен паровой машиной мощностью в 360 л.с. и по размерам напоминал двухэтажный дом.
Не удивительно, что это 3,5-тонное чудовище, едва приподнявшись над землей, рухнуло вниз и превратилось в груду обломков. А Хайрем Максим тем временем оставил авиастроение и вернулся к производству наземного оружия.
Французский инженер Клеман Адер тоже замыслил "с ходу" покорить небеса. Он решил взять не качеством, а количеством. Адер построил почти десяток неудачных аэропланов, а когда его лучший образец "Аvion III" упал на глазах государственной комиссии, разочарованный француз предал огню все свои разработки и занялся конструированием автомобилей… Небо покоряется только настойчивым и несгибаемым безумцам!
К концу XIX столетия стало окончательно ясно, что из-за своих размеров и массы паровые двигатели не могут успешно использоваться в авиастроении. Впрочем, попытки найти замену пару предпринимались и раньше. Например, в 1857-1858 годах Феликс дю Тампль де ла Круа произвел испытание своего аэроплана, оснащенного электрическим мотором.
Схема работы четырехтактного двигателя внутреннего сгорания.
1 - выпускной клапан
2 - свеча
3 - поршень
4 - шатун
5 - выпускной клапан
A - Всасывание
B - Сжатие
C - Рабочий ход
D - Выхлоп
Важнейшей вехой в истории самолетостроения явилось изобретение двигателя внутреннего сгорания (ДВС), сделанное в 1876 году немецким инженером Н.-А. Отто. Его основная идея состояла в том, что перед зажиганием рабочую смесь надо подвергнуть сжатию, а взрыв выгоднее производить в крайнем верхнем положении поршня.
Изготовленный таким образом двигатель назвали четырехтактным, т.к. процесс в нем совершался в течение 4-х ходов поршня.
Г.Даймлер (справа) на Международной промышленной выставке в Париже. (1898 г.)
Через несколько лет соотечественник Отто, Готлиб Даймлер, изобрел двигатель, работающий на бензине. В нем было применено особое устройство, карбюратор, в котором бензин испарялся, пары смешивались с воздухом и поступали в цилиндр двигателя.
Уилбер и Орвилл Райт.
Получив, наконец, в свое распоряжение достаточно легкие ДВС мощностью всего 10-30 л.с., целый ряд конструкторов приступили к постройке аэропланов. Результат не заставил себя долго ждать: 17 декабря 1903 года поднялся в небо самолет братьев Райт. Он был снабжен бензиновым двигателем с горизонтально расположенными двумя цилиндрами.
"Таким образом, во второй половине XIX в.,благодаря изобретениям Отто и Даймлера, было преодолено важнейшее препятствие на пути создания летательных аппаратов тяжелее воздуха. Путь для развития самолетостроения был открыт. Наступающему XX столетию суждено было стать веком АВИАЦИИ!