С незапамятных времен человечество мечтало подняться в небо. Все исторические записи ясно показывают, что небо очаровывало людей с доисторических времен. Желание чувствовать себя свободным, тогда припасенное только для птиц, иногда было навязчивым и часто заканчивалось трагически для смельчаков, предпринимавших опасные попытки бороться с гравитацией. Примером здесь может служить известный миф о Дедале и Икаре. Сегодня мы можем свободно перемещаться по небу, преодолевая тысячи километров и воплощая в жизнь свои мечты о полетах, а значит, путешествуя в самые отдаленные уголки Земли. Как мы попали в облака? Прочтите нашу статью.
Воздушные змеи, одуванчики и… деревянные игрушки
Первые попытки поднять человека в воздух приписывают Китаю и их воздушным змеям. Записи, свидетельствующие о первых идеях «летательных аппаратов», датируются 2000 годом до нашей эры!Легенда гласит, что первое сооружение такого типа поднялось в воздух в 1766 году до Рождества Христова. Однако он был уничтожен по приказу императора Чэн Тана, чтобы никто не открыл мистическую тайну полета. В других мифах мы также можем найти упоминания о летающих, деревянных птицах, которые могли преодолевать даже несколько километров. В 19 году нашей эры, согласно старинным книгам, в небе был замечен человек с двумя сооружениями, напоминавшими большие птичьи крылья, покрытые густыми перьями. Это считается первым зарегистрированным «летающим экспериментом», который в значительной степени способствовал нашему пониманию основных принципов аэродинамики. Однако, если отбросить народные предания, предполагается, что предшественниками сегодняшней авиации были воздушные змеи, изобретенные в V веке нашей эры.
Вскоре после этого они использовались в военных целях и участвовали во многих сражениях в Китае и Японии. Они предназначались, прежде всего, для устрашения и замешательства врагов. Китайские ученые также первыми поняли, что можно парить предметы теплым воздухом. Поэтому прародителем сегодняшних воздушных шаров являются… китайские фонарики, которые мы теперь охотно пускаем вверх во время различных фестивалей. Китайская цивилизация также ответственна за создание фундамента для строительства вихревого двигателя. Первые гравюры с изображением «бамбукового вертолета» из бамбука,датируются 400 г. до н.э. И хотя сначала это была просто деревянная игрушка для детей, сегодня мы признаем в ней примитивную конструкцию того, что мы называем вертолетом .
Пионеры научной авиации
Огромное влияние на форму сегодняшней авиации приписывают эпохе Возрождения в Европе. Именно в этот период один из величайших известных нам умов Леонардо да Винчи разработал первые наброски «летательных аппаратов». Орнитоптеры — потому что они так назывались — по своей конструкции приводились в движение движением опорных поверхностей, которые работали подобно крыльям птиц. Однако сила, необходимая для их подъема, была слишком велика, и, несмотря на огромные усилия многих ученых, идеи Леонардо не удалось воплотить в жизнь в полной мере. И хотя его идеи не могли быть реализованы при его жизни, из-за технологических барьеров ушедшей эпохи они заложили прочную основу для последующих проектов, позволив создать первый летательный аппарат.
«Попробовав однажды полет, вы всегда будете ходить по земле, устремив взоры в небо, ибо именно там вы были и куда всегда будете стремиться вернуться». — Леонардо да Винчи.
17-й и 18-й века нашей эры были полны серьезных исследований в области аэродинамики и работы крыла. Без публикации законов движения Ньютона и работ выдающихся математиков и физиков, таких как Христиан Гюйгенс, Даниил Бернулли и Леонард Эйлер, британского инженера Джона Смитона и Джорджа Кейли (который создал современную концепцию самолета в 1799 г.), мечты летать, возможно, сбылись гораздо, намного позже. Одним из переломных моментов стал также 1871 год, когда инженер Фрэнсис Х. Уэнам вместе с известным американским конструктором огнестрельного оружия Джоном Браунингом построили первую аэродинамическую трубу.Их исследования впоследствии нашли широкое применение в машиностроении и полевых испытаниях. В 1870-е годы большой вклад в развитие авиации внес также немецкий инженер Отто Лилиенталь. Его точные измерения сил, действующих на крылья под разными углами, позже использовались в Соединенных Штатах, среди прочих, братьями Райт. Мало кто знает, что после публикации своих диссертаций Отто Лиленталь сконструировал и построил серию одноместных и бипланных планеров, на которых совершил более 2000 полетов! К сожалению, его величайшее изобретение также оказалось причиной его смерти в 1896 году.
Легкий как перышко
Настоящая «эпоха современной авиации» началась уже в первой половине 18 века и разделилась на две категории машин — легче и тяжелее воздуха. К первой категории относятся все виды дирижаблей и воздушных шаров. Предшественниками пилотируемых полетов на воздушном шаре были братья Жозеф-Мишель и Жак-Этьен Монгольфье, совершившие 4 июня 1783 года беспилотный полет на воздушном шаре во французском городке Аннуа. Чуть более 2 месяцев спустя, 27 августа того же года, братья презентовали первый в истории воздушный шар, наполненный водородом, который поднялся в воздух на Марсовом поле в Париже .. Результатом успешных испытаний стал первый полет пилотируемого воздушного шара (все еще привязанного) 19 октября, в котором приняли участие и другие ученые.
Свободный полет на дровяном воздушном шаре состоялся 21 октября. Они успели пролететь целых 8 километров, пока полотно не начало гореть и не пришлось быстро возвращаться на землю. В последующие годы аэростаты приобрели большую популярность, но из-за малых дальностей полета и проблем с управлением в пассажирской авиации не прижились. Однако их охотно использовали во время боевых действий, особенно для наблюдения за противником с больших высот, а также для всевозможных «хобби»-приложений и интересной формы проведения свободного времени элитой. Дирижабли стали ответом на недостатки вышеописанных конструкций. Их конструкция и использование водорода или гелия вместо горячего воздуха позволяли им преодолевать гораздо большие расстояния. первый,полностью управляемый полет совершил Анри Жиффар в 1852 году, 24-километровый полет на паровом дирижабле во Франции. Следующей вехой стала установка электродвигателей на дирижабли, что было достигнуто уже в 1884 году. Самые известные дирижабли производила немецкая компания Luftschiffbau Zeppelin GmbH. Благодаря стремительному развитию более совершенных технологий эра машин легче воздуха закончилась довольно быстро. Неофициально говорят, что его черной изюминкой стала знаменитая катастрофа дирижабля Zeppelin Hindenburg в 1937 году, в которой погибли 22 члена экипажа, 13 пассажиров и один человек из наземного экипажа.
«Скотти, нам нужно больше энергии!»
Эта популярная цитата из научно-фантастического сериала «Звездный путь» очень хорошо иллюстрирует проблему авиационных инженеров 18 и 19 веков. Тогдашние паровые или электрические двигатели не были в состоянии обеспечить достаточную тягу достаточно тяжелых машин и позволить им взлететь в воздух. С популяризацией паровых двигателей было предпринято много попыток приспособить их к нуждам летательных аппаратов. Было даже несколько более-менее успешных проектов, которым удалось сдвинуться с мертвой точки, но эта технология оказалась недостаточно хороша для использования в более широких масштабах.
Однако уже в 1860 году, когда Этьен Ленуар построил первый двигатель внутреннего сгорания , работающий на газе, открылись совершенно новые двери и ряд доселе неизвестных возможностей для развития авиации тяжелее воздуха. В Германии следующий шаг сделал в 1876 году немецкий конструктор Николаус А. Отто. Он выпускал четырехтактный двигатель, работающий на жидком топливе . 1890-е годы и разработка быстрых и легких двигателей внутреннего сгорания (а также постройка первых автомобилей) Готлибом Даймлером и Карлом Бенцем показали, что создание правильной силовой установки для самолета является лишь вопросом времени… и соответствующих финансов. .
12 секунд, которые изменили все.
«Желание летать — это идея, переданная нам нашими предками, которые в своих изнурительных путешествиях по пустыне в доисторические времена с завистью смотрели на птиц, свободно парящих в пространстве, во весь опор, над всеми препятствиями, на бескрайние Австралия воздуха.» — Уилбур Райт
В 1902 году, после нескольких лет исследований конструкции крыла и передовых методов управления самолетом в воздухе, братья Уилбур и Орвилл Райт совершили первый успешный полет на своем планере. Их точные расчеты позволили рассчитать соответствующую мощность двигателя, которая позволила бы совершить первый полностью управляемый полет самолета с двигателем внутреннего сгорания. К сожалению, из-за очень высоких требований братьев Райт к соотношению веса и мощности двигателя ни один из ведущих производителей не пожелал взяться за эту непростую задачу. Однако на помощь пришел Чарльз Тейлор, механик, работавший в магазине велосипедов братьев Райт. Он сконструировал четырехцилиндровый двигатель весом 90 кг и мощностью 12,5 л.с. Это был отнюдь не самый передовой дизайн в мире,17 декабря 1903 года братья Орвилл и Уилбур Райт совершили четыре успешных попытки полностью управляемого полета. Первый длился всего 12 секунд. Однако этого было достаточно, чтобы навсегда изменить мир того времени и войти в историю. Четвертый, самый длинный полет длился 59 секунд и преодолел около 300 метров. В последующие годы наибольший упор был сделан на разработку инструментов, позволяющих еще лучше контролировать летательные аппараты.
«И когда они пошли на войну, чтобы служить своей родине…»
Как учит история, все величайшие достижения техники охотно использовались в военных целях. Не иначе было и с самолетами. Итальянцы первыми использовали их в военных целях. В 1911 году во время итало-турецкой войны они обстреливали поля сражений противника в Ливии. За ними последовали болгары, сбросившие бомбы на османские позиции в 1912 году. Надвигающаяся Первая мировая война сильно ускорила развитие авиационной промышленности. В 1914 году, незадолго до первых выстрелов, Румыния построила первый цельнометаллический самолет.Немногим позже, в 1915 году, в раздираемом войной небе шли регулярные воздушные бои. Одним из самых известных пилотов того периода был Манфред фон Рихтгофен, более известный под прозвищем Красный барон . В записях говорится, что за время службы он сбил более 80 самолетов!
После окончания боевых действий многие летчики, в связи с высокой доступностью самолетов, которые уже не были нужны, стали использовать их для «вспомогательной авиации» — коммерческой фотосъемки, географических исследований, распыления удобрений на полях, а также — чрезвычайно популярных на время — авиашоу, во время которых они могли похвастаться своими неординарными способностями, а также заработать на них большие деньги.
Несмотря на большой кризис 1930-х годов, на развитие авиации по-прежнему тратились большие средства. Именно тогда были созданы первые легкие самолеты таких компаний, как Cesna Beechcraft или Piper. Также в этот период были построены первые общедоступные вертолеты, из которых Sikorsky R-4, пожалуй, самый известный. Сначала их использовали для специализированных спасательных операций, полицейских патрулей и т. д.
«А когда пошли на войну служить Родине…» — часть 2.
Технологические погони и огромное давление в межвоенный период способствовали быстрому развитию всех авиационных приборов. Самолеты, выпущенные в 1930-х годах, уже были оснащены такими устройствами, как импровизированный радар, радиотелефон или первые навигационные системы. Вторая мировая война также способствовала широкому использованию реактивного двигателя, который разрабатывался с 1920-х годов. Это была веха, которая произвела революцию в авиации (даже в большей степени в гражданской, чем в военной). Сэнфорд А. Мосс, инженер General Electric Co., был близок к изобретению этого типа двигателя. уже в 1918 г. Турбокомпрессор, который ему удалось создать, имел большое значение для американских ВВС во время Второй мировой войны. Два года спустя Алан А. Гриффит,теория конструкции турбины . Во время мирового конфликта величайшие державы уделяли большое внимание скорейшему внедрению этой технологии и использованию ее в военных операциях. Первыми реактивными самолетами, успешно прошедшими испытания, стали британский реактивный самолет Gloster E.28/39, совершивший первый полет в 1941 году, и немецкий He 178, сконструированный Гансом Иоахимом Пабстом фон Охайном. Последний при помощи и поддержке немецкого авиационного инженера поднялся в воздух в 1939 году. Двигатель серийного производства, используемый в одном из самых известных немецких реактивных самолетов — Messerschmitt Me 262 , был разработан Junkers Motorenwerke GmbH.
«Человек должен подняться над Землей — до верха атмосферы и выше, ибо только тогда он полностью поймет мир, в котором живет». — Сократ
Реактивная эра в гражданской авиации
В конце Второй мировой войны многие города построили свои аэропорты. Гражданская авиация в этот период переживала наибольший расцвет. Однако предыдущая технология, основанная на поршневых двигателях и воздушных винтах, уже достигла своих физических пределов. Для увеличения скорости, маневренности, безопасности и возможной дальности полета необходимо было популяризировать относительно новую технологию — реактивные двигатели. Хотя поначалу считалось, что эта система будет экономически невыгодной из-за большого расхода топлива, быстро обнаружилось, что она превосходит умирающий метод подъема тяжелых машин в воздух. Реактивные двигатели и инновационные конструкции самолетов позволили совершать полеты на гораздо больших высотах, что оказало огромное влияние на экономию средств, избежание опасных атмосферных явлений, вызывающих турбулентность, а также поддержание надлежащего давления в салоне, что значительно повысило комфорт пассажиров, путешествующих на борту.
Первым гражданским реактивным самолетом стал de Havilland Comet, построенный британской компанией de Havilland и дебютировавший в 1951 году.
Однако после серии довольно громких аварий, вызванных дефектами оконной конструкции и слишком большими нагрузками на металл, ее быстро списали и подвергли тщательным испытаниям. Первой авиакомпанией, начавшей в 1956 году регулярное авиасообщение на реактивных самолетах, стал российский «Аэрофлот». Затем компания использовала самолет Туполев Ту-104 .
Два года спустя другие авиационные компании также показали свои современные, четырехмоторные машины, подняв совершенство полетов на совершенно небывалый уровень — Boeing представил культовый 707 , а компания Douglas Aircraft Company — свой DC-8 . Благодаря коммерческому успеху этих самолетов эти две компании доминировали на рынке продажи самолетов крупным авиакомпаниям.
Менее чем через десять лет французская компания Aerospatial, представив самолет SE 210 Caravelle, предложила другую конструкцию реактивного самолета, переместив двигатели в заднюю часть своего самолета. Эту процедуру впоследствии довольно часто копировали другие, крупнейшие компании авиационной отрасли.
В 1969 году компания Aerospatial в сотрудничестве с British Aerospace явила миру технологический шедевр — сверхзвуковой авиалайнер Concorde . Двигаясь с головокружительной скоростью 2179 км/ч, он действительно был белым вороном авиации и вершиной инженерных возможностей, но при этом был совершенно невыгоден экономически. Огромные операционные расходы не позволили ему завоевать широкую популярность и привели к его уходу на пенсию в 2003 году.
В завершение статьи нельзя не упомянуть и о сегодняшнем магнате авиационной отрасли — компании Airbus Industries . Она была основана в 1970 году как совместная собственность французских, немецких, британских, испанских, голландских и бельгийских компаний, и поначалу никто не предсказывал ее большого успеха. Их первый продукт — А320 , однако, оказался хитом и привел к быстрому созданию целого семейства машин, которые сегодня используются во всем мире и составляют настоящую конкуренцию Боингу.
Всего за 100 лет авиация претерпела невероятно динамичные метаморфозы. От простых летательных аппаратов через самолеты-монопланы до нынешних широкофюзеляжных самолетов Dreamliner и пассажирских самолетов, которые могут перевозить более 800 человек за один рейс (Airbus A380).
В любой момент также наступят времена, когда обычные чартерные рейсы отправят нас в путешествие на околоземную орбиту и еще дальше в космос. Мы с нетерпением ждем того, что принесет авиация в будущем, а пока желаем вам прекрасных путешествий и мирных полетов!