Авиастроение — отрасль общего машиностроения развивающаяся на базе предприятий авиационной промышленности — направление межгосударственной состязательной научно-технической и производственной деятельности, обеспечивающая необходимые условия для создания и внедрения в серийное производство, в установленные сроки, перспективных летательных аппаратов (ЛА) различного назначения, используемых в пределах земной атмосферы и удовлетворяющих требованиям заказчика. Определяет собой ряд направлений совместной научно-технической и производственной деятельности различных предприятий: учебных, научно-исследовательских, проектных, лётно-испытательных, промышленных предприятий общего машиностроения (включая предприятия авиационной промышленности), а так же различных предприятий смежных отраслей промышленности. Развитие авиастроения стимулируется текущими потребностями обеспечения обороноспособности и экономического развития государств и достигается взаимодействием и прогрессом в областях развития авиационной науки, техники, технологии производства, накапливаемым опытом наземной и лётной эксплуатации опытных и серийных ЛА различного назначения. Достижения в областях авиастроения имеют принципиальное значение в обеспечении обороноспособности, геополитического и технико-экономического суверенитета — в первую очередь для экономически развитых государств. В государствах с жёсткой централизацией управления экономикой, в общей структуре производственных элементов авиастроения — предприятия авиационной промышленности являются исполнительным базисом опытного и серийного производства. Виды производственной деятельности в области авиастроения подразделяется на следующие направления: дирижаблестроение, самолётостроение, вертолётостроение, авиадвигателестроение и т. д.
Стремление летать. В истории древнего мира известна особая категория людей одержимых мечтой летать и всемерно стремящихся добиться её осуществления путём создания искусственных летательных средств. Мечта о полёте всех древних народов отражена в религиозных представлениях, сказках, легендах и поверьях в которых — боги, ангелы и демоны — наделены крыльями. С позиции Христианства — стремление человека обрести крылья может быть неверно истолковано как проявление гордыни или своеобразное проявление страстности (неуёмного интереса) — якобы подтверждающей притчу о Первородной повреждённости человеческой души… Так или иначе, с древних времён человек, в своём стремлении летать, и при этом — полностью осознавая потенциальную опасность любого полёта для своей жизни — стал изобретать и создавать всевозможные летательные средства, которые вполне соответствовали опытными образцами авиационной техники своего времени… В древних легендах и сказках, люди наделяя крыльями представителей добра и зла — подсознательно определили основной фактор, определяющий необходимые и достаточные условия для прогрессивного развития в первую очередь боевых, а также и транспортных летательных средств. Широко известный древний миф о полёте Икара, определяет, отнюдь не амбициозную, а целевую спасательную функцию созданных Дедалом — летателных средств (крыльев), при этом содержит весьма подробное описание их устройства (наличие кривизны его профилей, размеры перьев), технологии изготовления крыльев, инструкции выполнения взлёта с возвышенности. Актуальность легенды о падении Икара абсолютно не утрачена, она на все времена определила незыблемое правило строжайшего исполнения в полёте всех предписаний и инструкций разработчика и испытателя летательного средства. Первые попытки выполнить полёт на собственноручно изготовленных крыльях — свидетельство проявления незаурядных творческих способностей, ремесленного мастерства и личной отваги пилотов древней истории. Их полёты не прерывались трагически, если пилот благоразумно ограничивал себя малой высотой старта или кратковременными планирующими подлётами при разбеге. Об этом упоминается, например в найденные в Чудском монастыре рукописи Даниила Заточника (XIII в.), которая, независимо от различных толкований, определённо свидетельствует о том, что древние пилоты многократно совершали короткие планирующие полёты на искусственных крыльях[1].
В XII—XIII вв. предпринимались попытки создать летательные средства реализующие аэродинамический принцип создания подъёмной силы используя неподвижное (распластанное) крыло для осуществления «планирующего» полёта и комбинированный аэродинамический принцип осуществления «гребного» полёта (использование машущих крыльев в качестве средства создания подъёмной силы и движителя). С учётом того, что на данный момент не обнаружено каких-либо документальных подтверждений свидетельствующих о каких-либо теоретических изысканиях (рисунков и расчётов) сопровождающих процессы создания конкретных древних летательных средств — был сделан определённый вывод о том, что все древние летательные средства создавались исключительно методом копирования крыльев видов птиц и поэтому не внесли какого либо вклада в теорию полёта и не послужили базовыми образцами для последующих научно-технических изысканий в областях создания перспективных образцов авиационной техники реализующей аэродинамический принцип полёта[2].
В начале XII в., в 1306 г. в Китае, впервые в мире был изготовлен и выпущен в полёт летательный аппарат реализующий аэростатический принцип получения подъёмной силы — воздушный шар наполненный горячим дымом.
Примерно в XII—XIII вв. в Европе впервые узнали о широком применении в китайской и монгольской армиях (для устрашения противника и в качестве сигнальных средств) привязных летательных аппаратов, использующих для полёта аэростатический принцип создания подъёмной силы (воздушных змеев особой конструкции) — впервые созданных в Китае и заимствованных в Монголии. Наиболее сложные в конструктивном отношении «змеи» представляли собой наполняющиеся ветром, полые длинные оболочки сложной конфигурации, подкреплённые лёгким каркасом, и внешне подобные сказочным существам — «летающим драконам» — в виде толстой змеи с короткими лапами и зубастой пастью. Технология изготовления и техника применения «драконов» была отработана на высоком уровне. От воздушных «драконов» впоследствии произошло имя нарицательное «воздушный змей» для всех — аналогичных по принципу создания подъёмной силы привязных летательных аппаратов, различного конструктивного исполнения — создаваемых в XIII—XIV вв.[2]
К началу XV в. в результате поиска возможных средств и способов передвижения по воздуху, сформировалось несколько предполагаемых направлений развития авиационной техники по принципу создания подъёмной силы: аэродинамические летательные средства — с неподвижным крылом; с крыльями приводимыми в движение пилотом; аэростатические летательные средства — привязные (воздушные змеи); заполненные нагретым воздухом оболочки. Успешное развитие и практическое применение этих направлений могло быть обеспечено на основании более углублённых теоретических представлений о процессе осуществления управляемого полёта на основе законов механики — науки, которой в то время ещё не было.[3]
В августе 1709 года, проживающий в Португалии бразилец Бартоломеу де Гусман — продемонстрировал модель воздухоплавательного аппарата, состоящего из яйцеобразной тонкостенной оболочки с подвешенной под ней маленькой жаровней. В одном из испытаний модель поднялась в воздух на 4 метра. В том же году Гусман приступил к осуществлению проекта «Пассаролы», но о степени его осуществления нет никаких данных. По мнению историков, Б. Гусман является основоположником теории воздухоплавания, основанной на изучения физических явлений природы, и пионером в разработке проекта воздухоплавательного транспортного средства.
В 1731 году подьячий нерехтец (житель Нерехты) Крякутный в Рязани совершил попытку подъёма на тепловом воздушном шаре, однако по мнению большинства современных историков — легенда не подтверждена документально и является сфальсифицированной.
Cо второй половины XVIII века научно-технические изыскания в области авиастроения осуществлялись талантливыми энтузиастами с различным социальным статусом и различным образовательным уровнем. Зарождению авиастроения в значительной степени способствовали развивающиеся капиталистические производственные отношенния — всемерно стимулирующие научно технический прогресс в области машиностроения.
В 1765 г. немецкий изобретатель Бауэр, Мельхиор предложил проект самолёта — мускулолёта.
5 июня 1783 г. братья Монгольфье продемонстрировали полёт наполненной дымом сферической оболочки (диаметр около 11,5 м, объём 22000 куб. футов, вес 230 кг) — сшитой из полотна и оклеенной для непроницаемости бумагой. Оболочка плавно всплыла в воздухе до высоты 1500÷2000 м (по оценке очевидцев) и по мере охлаждении заполнявшего её дымного воздуха плавно опустилась на расстоянии около 2 км от точки взлёта. Полёт первого «монгольфьера», как впоследствии стали называть наполненные горячим воздухом аэростаты, был засвидетельствован актом, скреплённым подписями городских властей и направленным во французскую Академию Наук.
В 1783 г. французский изобретатель Жан Батист Мари Шарль Мёньеспроектировал первый в мире управляемый аэростатический летательный аппарат (дирижабль), однако практическое осуществление идеи сдерживалось отсутствием подходящего двигателя.
В 1799 г. английский изобретатель Кейли, Джордж явился автором идеи (концепции) создания ЛА тяжелее воздуха с неподвижным крылом, и отдельным от него движителем — выполнив эскиз аппарата с изображением диаграммы действующих на него сил в полёте. Эскизное изображение содержало в себе все основные части аэроплана нормальной аэродинамической схемы: корпус в виде лодки; неподвижную аэродинамическую несущая поверхность, установленную над корпусом, под некоторым углом; крестообразное хвостовое оперение установленное в кормовой части корпуса; поступательное движение аппарата в полёте должен был обеспечить 2-х вёсельный движитель.
В 1804 г. Дж. Кейли приступил к экспериментальным исследованиям аэродинамических характеристик крыла с использованием ротативной установки, в которой исследуемая аэродинамическая поверхность крепилась к концу рычага, вращающегося вокруг вертикальной оси под действием силы веса опускающегося груза. В ходе экспериментов Кейли измерял зависимость аэродинамической силы действующей на квадратную плоскую пластинку, в зависимости от угла атаки — получив, как было установлено вполне достоверные результаты. В этом же году Дж. Кейли изготовил экспериментальную модель планёра с крылом малого удлинения площадью около 993,5 кв. см. (154 кв. дюймов), которая совершала полёты на расстояние 18-27 м (20-30 ярдов).
В 1808 г. Дж. Кейли изготовил модель планёра с крылом значительного удлинения, сложной формы в плане и искривлённым профилем — испытав её на привязи (подобно воздушному змею) и в свободном полёте.
В 1809 г. Дж. Кейли построил полноразмерный аэроплан: с неподвижным крылом, хвостовым оперением; с движителем в виде машущих крыльев; пилот располагался в вырезе центральной части крыла и при разбеге бежал по земле… В процессе испытаний ЛА выполнял кратковременные подлёты, но — без использования машущих крыльев.
В 1809—1910 гг. Дж. Кейли — впервые в мире, опубликовал свои труды по теории полёта планёра и аэроплана.
В 1816—1817 гг. и в 1837 г. Дж. Кейли опубликовал несколько авторских работ, посвящённых проблеме создания управляемого аэростата (дирижабля), в которых описал свои проекты дирижаблей: с применением машущих и винтовых (пропеллерных) движителей; с разделением корпуса дирижабля на изолированные отсеки; с жёсткой конструкцией корпуса и применением металлической обшивки.
В 1842 г. английские изобретатели Хенсон, Уильям и Дж. Стринфеллоу подали патентную заявку на «Воздушный паровой экипаж» («Aerial Steam Carriage») — первый в мире аэроплан, содержащий в себе все элементы винтомоторного аэроплана с паровым двигателем; в 1843 г. они получили Патент Британии (№ 9478) и зарегистрировали акционерное общество «Aeriel Transit Company»; в то же время Дж. Стрингфеллоу построил первую 6-ти метровую модель «воздушного экипажа» под названием «Ариэль», оснащённую малогабаритной паровой машиной мощностью 1 л. с.
В 1843 г. Дж. Кейли опубликовал две работы в которых: изложил идеи создания самолёта-полиплана; описал проект конвертоплана с четырьмя дискообразными, разрезанными на сегменты, несущими поверхностями, которые на взлётно-посадочных режимах должны были выполнять функцию несущих винтов.
В 1844 ÷1847 гг. Дж. Стрингфеллоу провёл испытания закреплённой на проволоке модели аэроплана «Ариэль» — последовательно изменяя многие параметры, переделывая планёр и увеличивая мощность паровой машины; результаты испытаний в основном оказались неудовлетворительными — максимальная дистанция горизонтального полёта не превысила десяти метров; испытаний на взлётно-посадочных режимах не проводили. К 1847 г. при поддержке Парламента, акционерное общество не смогло собрать средства необходимые на дальнейшую разработку и постройку прототипа «Ариэль»; в прессе появилась публикация о том, что «Ариэль» — это выдумка и мошенничество… Расстроенный Хенсон, Уильям вышел из дела.
В 1849 г. Дж. Кейли построил ЛА, принцип полёта которого был аналогичен ЛА постройки 1809 г.: фюзеляж выполнен в виде лодки и установлен на колёсном шасси; три неподвижные несущих поверхности располагались одна над другой (схема триплан); движитель в виде машущих крыльев-пропеллеров, приводимых в движение, либо мускульной силой пилота, либо тепловым двигателем, использующим в качестве рабочего тела нагретый воздух. Данный ЛА испытывался (так же, как и предыдущий) — без использования движителя и при разбеге под уклон, мог поднять вес «мальчика лет десяти», на высоту нескольких метров. Некоторые историки классифицируют эти испытания, как первые в мире полёты человека на планере, однако существуют и две альтернативные точки зрения:
В 1852 г. Дж. Кейли — в журнале Mechanics’ Magazine, опубликовал проект планера (авторское название: «governable parachute» — «управляемый парашют»), указав на целесообразность использования неподвижной горизонтальной поверхности, расположенной позади крыла (стабилизатора) — для обеспечения продольной статической устойчивости ЛА , установленного на угол атаки, меньше, чем у крыла. При этом центр тяжести рекомендовалось располагать несколько впереди центра давления крыла.
В 1852 г. изобретатель Анри Жиффарсоздал первый в мире дирижабль с паровым двигателем — первый полёт 24 сентября 1852 г.
В 1863 г. французский изобретатель Шарль де Луврье запатентовал проект самолёта «Аэронав» («Aeronave») с винтомоторной силовой установкой, работающей на сжатом воздухе.
В 1864 г. русский изобретатель Н. А. Телешов, совместно с Менноном и Струве запатентовал во Франции и Великобритании два проекта летательных аппаратов: проект пассажирского самолёта с паровым двигателем под названием «Система воздухоплавания» и проект махолёта с мускульным двигателем (Патент Великобритании № 2299). Телешов и его партнёры получали патенты на свои изобретения, как представители фирмы «Меннон и Телешов» (Mennons & Telescheff). Самолёт «Система воздухоплавания» предназначался для перевозки 120 пассажиров; самолёт представлял собой цельнометаллический моноплан с верхнерасположенным крылом весьма малого удлинения; фюзеляж продолговатой обтекаемой формы с прямоугольным поперечным сечением, с двумя пассажирскими палубами; крыло имело тонкий слабоизогнутый профиль, заострённый с обоих концов, контуры которого образовывались двойной матерчатой обшивкой; нагрузки, действующие на крыло, должны были восприниматься системой расчалок и внутренними силовыми элементами крыла ферменной конструкции; управление ЛА должно было осуществляться с помощью рулей высоты и направления, расположенных в струе толкающего воздушного винта; предусматривалась возможность управления положением центра тяжести самолёта посредством перемещения специального груза вдоль бушприта на носовой оконечности фюзеляжа;толкающий воздушный винт, располагался на хвостовой оконечности фюзеляжа и приводился во вращение паровой машиной, установленной в середине фюзеляжа, посредством длинного вала; для разбега при взлёте предусматривалось отделяемое шасси в виде-тележки.
В 1865 г. Шарль де Луврье несколько переработал свой проект «Аэронав» — заменив винтомоторную силовую установку реактивной, предполагая использовать в качестве двигателя, запатентованный де Луврье, — клапанный пульсирующий воздушно-реактивный двигатель (ПуВРД), работающий на жидком углеводородном топливе.
В 1867 г. Н. А. Телешов запатентовал во Франции и Германии проект самолёта с пульсирующим воздушно-реактивным двигателем под названием «Усовершенствованная система воздухоплавания» (в некоторых источниках проект проходит под названием «Дельта») — предназначался для перевозки пассажиров внутри закрытого фюзеляжа; представлял собой моноплан с высокорасположенным треугольным крылом и продолговатым, заострённым с носа, фюзеляжем круглого сечения, геодезической конструкции (образованной диагональными силовыми элементами, расположенных непосредственно под обшивкой); обшивка фюзеляжа и крыла предполагалась полотняной; в хвостовой части фюзеляжа предполагалась установка ПуВРД, устройство которого было запатентовано Телешовым. Проект «Дельта» явился одним из первых проектов самолёта с ПуВРД и воздушно-реактивным двигателем.
В 1874 г. французский морской офицер — Ф. дю Тампль — создал первый в мире аэроплан с паровой винтомоторной установкой оригинальной схемы — лично совершил на своём аппарате кратковременный подлёт.
В 1882 г. русский морской офицер — капитан I ранга А. Ф. Можайский спроектировал и построил первый в мире «воздухоплавательный снаряд» с паровой винтомоторной установкой английской разработки.
В 1884 г. совершил первый полёт французский военный дирижабль с электрическим двигателем мощностью 8,5 л.с, построенный Шарлем Ренаром и Артуром Кребсом.
Первые «мягкие» дирижабли французской конструкции оказались недостаточно прочными, недолговечными и поэтому не пригодными для регулярных продолжительных полётов, вплоть до создания авиационного двигателя внутреннего сгорания.
В 1884 г. осуществил первый полностью управляемый полёт французский мягкий дирижабль «La France» (длина 78 м; объём 1900 м³).
Параллельно с постройкой и развитием получивших признание мягких дирижаблей, велось проектирование жёстких дирижаблей, которые, как оказалось впоследствии, могут иметь значительно большую грузоподъёмность по сравнению с самолётами. Пионером в деле создания и развития жёстких дирижаблей явился немец — граф Фердинанд фон Цеппелин.
В 1899 г. в плавучем сборочном цехе на Боденском озере в Заливе Манзелл, Фридрихсхафен началось строительство первого в мире жёсткого дирижабля (тип «Цеппелин»). Организация производства обуславливалась тем, что основатель предприятия — Граф фон Цеппелин, истратив на реализацию проекта все своё состояние — не располагал достаточными средствами для аренды земли под производственные площади. Первый опытный жёсткий дирижабль «LZ 1» («Luftschiff Zeppelin») — габаритная длина 128 м; носовая и кормовая части одинаковые: длина — 16 м; форма дирижабля — сигарообразная. средняя часть цилиндрическая длина — 96 м; диаметр — 11,7 м; площадь миделя — 36,7 м²; объём — 11298 м³; материал — алюминий; два двигателя внутреннего сгорания марки «Даймлер» мощностью по 14,2 л. с. (10,6 кВт); относительное удлинение — 10,98; балансировался перемещением груза между двумя гондолами.
2 июля 1900 г. дирижабль «LZ 1» совершил первый, 18-ти минутный полёт — прерванный аварийной посадкой на озеро по причине поломки механизма продольной балансировки. После восстановительного ремонта, «LZ 1» был успешно испытан в последующих полётах — побив рекорд скорости французского дирижабля «La France» (6 м/с против 3 м/с), тем самым было положено начало германо-французскому соперничеству в области дирижаблестроения. Однако этого оказалось недостаточно для привлечения в германское дирижаблестроение значительных инвестиций. Первые полёты серийных дирижаблей Цеппелин убедительно показали перспективность их использования в военном деле, но лишь спустя несколько лет, в условиях подготовки Германии к войне, Цеппелин получил достаточное финансирование.
19 октября 1901 г. французский воздухоплаватель Альберто Сантос-Дюмон на дирижабле собственной конструкции, после нескольких попыток, облетел Эйфелеву башню со скоростью чуть более 20 км/час.
В 1903 г. в США, механики-самоучки братья Райт построили первый в мире аэроплан с двигателями внутреннего сгорания, имеющими меньший вес чем паровая машина.[Красовский_ 1968(11)]
К 1906 г. Цеппелин построил усовершенствованный дирижабль, который заинтересовал военных. В военных целях применялись поначалу полужёсткие, а затем мягкие дирижабли «Парсеваль», а также дирижабли «Цеппелин» жёсткого типа;
23 октября 1906 года, в Париже, Сантос-Дюмон совершил первый в Европе публичный полёт на аэроплане, получившим название «Santos-Dumont 14-bis» или «Oiseau de proie» (франц. «хищная птица»). По мнению историков (сторонников приоритета Сантос-Дюмона), он стал первым пилотом аппарата тяжелее воздуха, совершившим все этапы полёта (взлет, горизонтальный полёт и посадку) без использования для взлёта дополнительных, внешних устройств и благоприятных погодных факторов (катапульты, рельсовых направляющих для разбега, сильного встречного ветра).
В 1910 году была открыта первая в Европе воздухоплавательная пассажирская линия Фридрихсхафен—Дюссельдорф, по которой курсировал дирижабль «Германия».
В 1910 г. русские авиационные заводы: первого Российского товарищества воздухоплавания (С. С. Щетинина), Акционерного общества воздухоплавания (В. А. Лебедева), Русско-Балтийский завод и др.), по заказам военного ведомства — приступили к производству самолётов в основном французских конструкций («Ньюпор-4», «Фарман-16», «Фарман-22»).[Красовский_ 1968(12)]
В 1913 г. был принят на вооружение жёсткий дирижабль «Шютте-Ланц».
В январе 1914 г. германский воздухоплавательный флот по общему объёму (244 000 м³) и по боевым качествам дирижаблей являлся самым мощным в мире.
В 1914 г. сравнительные испытания дирижаблей различных типов показали абсолютное превосходство дирижаблей жёсткого типа, которые при длине 150 м и объёме оболочки 22 000 м³ поднимали до 8000 кг полезной нагрузки, имея максимальную высоту подъёма 2200 м (германских военные 3-х моторные (мощностью по 210 л. с.) дирижабли постройки 1914÷1918 гг. показывали скорость полёта 21 м/с и достигали потолка до 8000 м);полезная нагрузка включала средства поражения: 10-ти килограммовые бомбы, и 15-см и 21-см гранаты (общим весом 500 кг) и радиотелеграфное оборудование.
Подготовка экономически развитых государств к предстоящей мировой войне и её ход, оказали значительное стимулирующее воздействие на развитие научно-исследовательской базы авиастроения. В 1914÷1917 гг. были основаны и получили значительное развитие авиационные научно-исследовательские центры с солидной экспериментальной базой: в Германии — аэродинамическая лаборатория проф. Л.Прандтля и лаборатории самолётостроительной организации «Flugzeugmeisterei»; в Англии — Королевский авиационный исследовательский институт «Royal Aircraft Establishement (RAE)" и Национальные физические лаборатории «National Physical Laboratory (NPL)»; во Франции — государственный комплекс аэродинамических лабораторий «Шале-Медон»; в США — Национальный консультативный комитет по аэронавтике «National Advistory Committee for Atronautics (NASA)»; в России работали небольшие аэродинамические лаборатории и расчётные бюро при высших технических учебных заведениях (на кораблестроительном факультете Петербургского политехнического института, в Петербургском институте инженеров путей сообщения) под руководством профессоров К. П. Боклевского, А. П. Фан-дер-Флита и Н. А. Рынина; особую значимость имело Авиационное расчётно-испытательное бюро, учреждённое по настоянию Н. Е. Жуковского при Московском высшем техническом училище[4].
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .