2020-09-24
187
Введение. Важнейшие этапы развития авиационной техники
Авиация (от латинского слова аvis – птица) – это область деятельности по созданию и применению летательных аппаратов тяжелее воздуха в околоземном пространстве. К числу таких аппаратов относятся планеры, самолеты, вертолеты, ракеты, и др.
Аппараты, которые тяжелее воздуха, передвигаются в атмосфере за счет того, что при их движении создается подъемная сила.
Аэродинамика — раздел аэромеханики, в котором изучаются законы движения газа (например, воздуха) и сил, возникающих на поверхности обтекаемого газом тела. Данная наука сформировалась в начале XX в. в связи с развитием авиации. Основными задачами аэродинамики являются — определение сил, действующих на обтекаемое газом тело, распределение давления на его поверхности и скоростей движения в газе, его обтекающем.
Самолет — летательный аппарат тяжелее воздуха для полетов в атмосфере с помощью силовой установки и крыльев (в ряде случаев с изменяемой геометрией). Различают виды самолетов — гражданские, военные, винтовые, реактивные, поршневые, турбовинтовые, турбореактивные, ракетные, до-, сверх-, гиперзвуковые, сухопутные, корабельные, гидросамолеты; вертикального, короткого, обычного взлета и посадки; экспериментальные, опытные, серийные.
Первые попытки летать
Мечты и первые опыты полетов. Еще на заре человечества люди стремились летать, но поскольку они не умели этого делать, то желание переходило в мечты, превращаясь в сказания и мифы, Способностью и умением летать человек наделял богов, волшебников, умельцев, героев. Он видел, что с помощью крыльев летают птицы, насекомые, и он добавляет крылья персонажам своих легенд. Люди видели, как переносятся ветром плоские предметы, и появляется идея о ковре-самолете.
Вместе с тем, многие сказки, кроме поэзии идеи, содержат и информацию о творческом труде мастеров далекого прошлого, пытавшихся и тогда осуществить на деле мечту о полетах.
Известно, что в прекрасном мифе о греческом строителе Дедале и его сыне Икаре есть довольно подробные описания конструкции крыльев, с помощью которых они полетели с острова Крит к себе на Родину – в Афины. Оказывается, Дедал знал, какие размеры и какую кривизну должно иметь крыло, как прикрепить воском к каркасу перья птиц, как начать полет с возвышенного места.
Дедал · внук афинского царя Эрехфея и сын Метиона (Plat. Jon. 533 a), по другой версии, сын Эвпалма и внук Метиона (Apollod. III 15. 8). Изобретатель столярных инструментов и мастерства, искуснейший архитектор и скульптор (Дедал - букв. "искусный"). Он жил в Афинах, откуда ему пришлось бежать после того, как он сбросил с акрополя своего ученика и племянника Талоса (у Гигина - имя племянника Пердикс; Hyg. Fab. 39), чьё мастерство вызывало зависть Дедала.
Признанный виновным в ареопаге, Дедал после осуждения бежал на Крит к царю Миносу (Apollod. III 15, 9). На Крите Дедал построил по поручению Миноса лабиринт для чудовищного Минотавра, рождённого женой Миноса Пасифаей от быка. Ариадне он устроил площадку для плясок (Ноm. Il. XVIII 590 след.). Дедал помог Ариадне освободить из лабиринта Тесея: найти выход с помощью клубка ниток (Verg. Aen. VI 37 - 30). Узнав о его пособничестве бегству Тесея и его спутников, Минос заключил Дедала вместе с сыном Икаром в лабиринт, откуда их освободила Пасифая (Hyg. Fab. 40). Сделав крылья (склеив перья воском], Дедал вместе с сыном улетели с острова. Икар, поднявшись слишком высоко, упал в море, так как солнечный жар растопил воск. Оплакав сына, Дедал добрался в сицилийский город Камик к царю Кокалу (Ovid. Met. VIII 152 - 262). Минос, преследуя Дедала, прибыл ко двору Кокала и решил хитростью выманить Дедала. Он показал царю раковину, в которую надо было продеть нитку. Кокал попросил Дедала это сделать, тот привязал нить к муравью, который, забравшись внутрь, протянул за собой нитку в спираль раковины. Минос догадался, что Дедал находится у Кокала, и потребовал выдать мастера. Кокал пообещал это сделать, но предложил Миносу искупаться в ванне; там его погубили дочери Кокала, облив кипящей водой (Apollod. epit. I 13). Дедал же провёл остаток жизни на Сицилии.
Миф о Дедале характерен для периода поздней классической мифологии, когда выдвигаются герои, утверждающие себя не силой и оружием, а находчивостью и мастерством.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ КРЫЛАТОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА В ПЕРИОД ДО КОНЦА XVIII в.
Еще в глубокой древности люди осознали, что для осуществления полета необходимы крылья. Эта мысль, возникшая в результате наблюдения за птицами, прослеживается в легендах и мифах разных народов.
Со временем у человека возникло желание осуществить мечту о полете. Путь достижения этого казался очевидным - необходимо сделать искусственные крылья по образу птичьих, прикрепить их к рукам и, подражая маховым движениям птиц, подняться в воздух. Материалы для изготовления крыльев - прутья, ремни, перья -были доступны древнему человеку и попытки полета "по-птичьему" предпринимались, по-видимому, еще до нашей эры (1). Первое дошедшее до нас письменное свидетельство об испытаниях искусственных крыльев содержится в китайской рукописи "Цяньханьшу" ("История ранней династии Хань"), датируемой I в.н.э.
Невозможность оторваться от земли с помощью искусственных крыльев породила попытки полета после прыжка с высоты. Такие события имели место в арабских странах (бен Фиранс, около 875 г., ал-Джаухари, 1003 г,, в Англии (Элимер, начало XI в.), в Византии (1162 г.). Есть упоминание о применении искусственных крыльев и у славянских народов. В рукописи Даниила Заточника (XIII в.) отмечается: "Иные, вскочив на коня, скачут по ристалищу, рискую жизнью, а иные слетают с церкви или с высокого дома на шелковых крыльях...".
Первое документальное свидетельство о попытке полета на крыльях в России относится к 1695 г. Неизвестный изобретатель заявил царским сановникам в Москве, что он, сделав крылья, "станет летать, как журавль". Получив из царской казны 18 рублей, он изготовил крылья сначала из слюды, потом из кожи, но, как сильно ни пытался махать ими, не смог оторваться от земли ни на сантиметр.
В 1901 г. в журнале "Россия" (╧ 889) была опубликована рукопись А.И.Сулукадзева "О воздушном летании в России", написанная в 1819 г. Она содержит новые упоминания о попытках полетов в России в конце XVII и XVIII вв. на искусственных крыльях, а также сообщение о подъеме человека на воздушном шаре в Рязани в 1731 г.. Однако первоисточников сообщений, на которые ссылается Сулукадзев, не удалось обнаружить и, учитывая, что автор рукописи печально известен как фальсификатор некоторых исторических документов, нельзя рассматривать рукопись как источник по истории авиации.
В качестве материала для крыльев наряду с традиционными перьями (2) использовались также ткань, кожа, дерево. Как правило, попытки полета оканчивались падением и гибелью или увечьем испытателя.
Следует отметить, что еще в период Средневековья возникла мысль о необходимости хвостового оперения для полета. Так, по словам английского средневекового летописца, Элимер объяснял причину своей неудачи тем, что он "забыл присоединить хвост, как у птицы". Аналогичную мысль приписывают также бен Фирнасу.
(1) По мнению некоторых историков авиации,в основе легенды об Икаре и Дедале и предания о полетах английского короля Бладуда лежат реальные события.
(2) То, что многие энтузиасты полета использовали перья птиц при изготовлении крыльев, а также нередко покрывали все тело перьями, не является лишь наивной попыткой во всем подражать природе. Согласно воззрениям средневековой науки, базирующейся на учении Аристотеля, воздух, содержащийся внутри перьев, "облегчает" птицу, помогает полету.
Первые искусственные крылья являлись лишь придатком естественных органов человека. С развитием науки и техники появились проекты более сложных крылатых летательных аппаратов. В отличие от идеи "человека-птицы" в этих проектах предлагалась, скорее, "летающая повозка", упоминавшаяся еще в древних мифах Греции, Китая, Индии. Человек, располагаясь внутри аппарата, должен был с помощью передаточного механизма приводить в движение крылья. При этом предполагалось, что с помощью системы рычагов человеку удастся повысить эффективность своих мускулов и осуществить, наконец, долгожданный полет. (1)
Впервые идея летательной машины с машущими крыльями была высказана в общей форме английским ученым Р.Бэконом в середине XIII в. в труде "О тайных вещах в искусстве и природе" (опубликован в 1542 г.). Бэкон писал: "Можно построить машины, сидя в которых, человек, вращая приспособление, приводящее в движение искусственные крылья, заставлял бы ударять их по воздуху, подобно птичьим".
Два века спустя идея крылатого летательного аппарата привлекла внимание Леонардо да Винчи. В отличие от Бэкона, Леонардо да Винчи детально проработал проекты нескольких типов орнитоптеров - с лежачим положением летчика (1485-1487 гг.), орнитоптер-лодку (ок. 1487 г.), с вертикальным расположением летчика (1495-1497 гг.) и др.. При разработке этих летательных аппаратов ученый выдвинул ряд замечательных конструктивных идей: фюзеляж в виде лодки (рис. 1.1), поворотное хвостовое оперение, убирающееся шасси. Стремясь повысить мощность взмахов крыльев, Леонардо да Винчи предполагал, наряду с силой рук, использовать и силу ног человека, а также разработал проект орнитоптера, в качестве источника энергии которого должен был использоваться натянутый лук.
