Развитие авиации

Московский Авиационный Институт


Реферат по введению в авиаионно-космическую технику

на тему



студента группы 03-109 Овчинников Денис

предпадаватель Постников Валерий Александрович



Развитие авиации


Человек не имеет крыльев и по отношению
веса своего тела к весу мускулов он в 72
раза слабее птицы... Но я думаю , что он
полетит, опираясь не на силу своих скулов, а

на силу своего разума.

Н.Е.Жуковский


В протоколе заседания Российской Академии наук от 1 июля 1754 года имеется запись:


"Высокопочтенный советник Ломоносов показал изобретенную им машину называемую им аэродромической (воздухобежной) которая должна употребляться для того чтобы с помощью крыльев движимых горизонталь­но в различных направлениях силой пружины какой обычно снабжаются ча­сы нажимать воздух (отбрасывать его вниз) отчего машина будет подни­мать­ся в верхние слои воздуха с той целью чтобы можно было обследо­вать условия (состяние) верхнего воздуха посредством метеорологических машин (приборов) присоединенных к этой аэродромической машине".


В том же году М. В. Ломоносов писал что он сделал машину которая са­ма поднимаясь вверх может поднять маленький термометр . Это была мо­дель вертолета и первая в мире документированная практическая разработка ле­тательного аппарата тяжелее воздуха - вертолета с соосными винтами . Од­нако для того времени реализация идеи вертолета оказалась слишком слож­ной.


Русские ученые и изобретатели продолжали работать над созданием ап­па­ратов тяжелее воздуха.


В 1854-1855 гг. к идее создания самолета обращается военный моряк Рос­сийского флота А.М.Можайский . Серьезными поисками в этой области он стал заниматься несколько позже и пришел к выводу о необходимости разра­ботать летательный аппарат с неподвижным крылом в работе которого ис­поль­зовался бы принцип динамического полета .


Научный эксперимент - это был единственно возможный в то время путь исследования для оценки возможного значения подъемной силы при различ­ных углах атаки а также определения необходимой площади крыла и скорос­ти полета ведь аэродинамика как наука тогда еще не существовала и лишь спустя 25-30 лет основы ее были заложены великим русским ученым Н. Е. Жу­ковским. Не было еще аэродинамических труб и аэродинамических весов для испытания моделей самолета. А.Ф.Можайский создал прибор - движущуюся тележку с прообразом аэродинамических весов. С помощью этого прибора можно было производить расчет лобового сопротивления и подъемной силы крыла самолета . Изготовленные Можайским модели самолета с приводом винтов от пружины демонстрировалась в полете в Петербургском манеже.


В марте 1879 г. был поставлен вопрос о постройке самолета в натураль­ную величину.*) Изобретатель подготовил объяснительную записку лично раз­работал чертежи самолета и смету необходимых расходов . Заявку на изо­бре­тение самолета с описанием аппарата и чертежи Можайский направил в Департамент торговли и мануфактур а 15 ноября 1881 г. ему была выдана "при­вилегия" (патент) на "воздухоплавательный снаряд".


По проекту самолет должен был состоять из лодки (фюзеляжа) в кото­рой предполагалось разместить экипаж силовую установку и приборное обо­­рудование двух паровых двигателей и четырехколесного шасси . На са­молете были предусмотрены тросовое управление штурвал емкости для горючего и некоторые приборы в том числе и оптический прицел .


В конструкции первого самолета была применена монопланная схема ко­­то­рая имеет наибольшее распространение и в современном самолётостро­ениии . Длина лодки в соответствии с принятыми в то время единицами изме­рения равнялась 20 5 аршина длина каждого крыла - 15 аршинам ширина крыла - 20 аршинам .


6 июля 1882 г. построенный самолет был осмотрен специальной комис­сией Штаба войск гвардии и Петербургского военного округа . В протоколе комиссии от 22 февраля 1883 г. было записано что масса самолета должна составлять 57 пудов . Испытания проводились под Петербургом на военном поле в Красном селе и продолжались до 1885 г. но на завершающем этапе по военным соображениям были засекречены . Об зтом периоде сохранилось очень мало документов.


Велики заслуги Александра Федоровича Можайского перед отечествен­ной и мировой наукой и техникой .

---------------------

*) В январе 1887 г. работала первая комиссия рассмотревшая и одоб­рившая предложение А.Ф.Можайского. В результате изобретателю были от­пущены деньги (3 тыс. руб.) и он начал работать над созданием самолета. В состав комиссии входил Д. И. Менделеев .

Однако в то время были ученые как например известный английский ученый Кельвин отрицающие возможность создания аппаратов тажелее воз­духа отдавая предпочтение аппаратам легче воздуха .


В области исследования теории полета аппаратов тяжелее воздуха ра­бо­тал великий русский ученый Д.И.Менделеев . Его труд "О сопротивлении жидкостей и воздухоплавании" по словам Н.Е.Жуковского является капи­тальной монографией по сопотивлению жидкостей и может служить основ­ным руководством для лиц занимающихся воздухоплаванем . В труде особо отмечается необходимость накопления опытных данных о сопротивлении сре­ды . Менделеев писал что когда-нибудь будет достигнута полная победа над воздухом станет возможным управлять полетом . Только для этого необ­хо­димо точно знать сопротивление воздуха .


В 1894 г. увидела свет работа К.Э.Циолковского "Аэроплан или птицеподобная (авиационная) летательная машина " в которой автор обо­сно­вал идею создания аэроплана с неподвижным свободнонесущим крылом . На самолете предлагалось иметь крыло трапециевидной формы с попереч­ным V при изогнутости по типу чайки . На эскизе помещенном в статье были показаны тянущий винт обтекающей формы корпус хвостовое опере­ние и шасси . В 1905 г. Циолковский предложил ромбовидный и клиновидный профили крыла для аппаратов со сверхзвуковыми скоростями полета .


Несмотря на трудности обусловленные незнанием законов аэро­дина­мики создание планеров и самолетов продолжалось . Конструкция их часто была очень сложной. Один из них (девятиплан) имел несущие поверх­ности в виде трех трипланов горизонтальное оперение его состояло из че­ты­­рёх повехностей двигатель имел мощность 55 л.с. и передавал ее на два толкающих винта посредством цепной передачи . Было построено нес­колько трипланов однако работа над ними осталась незавершенной . Можно упомянуть также работы А. Г. Уфимцева которого Максим Горький назвал "поэтом в области научной техники" . Уфимцев построил четыре оригиналь­ных двигателя и два самолета с крылом круглой формы в плане и круглым го­ризонтальным оперением . Постройкой самолетов и двигателей занимался в 1909-1910 гг. С.В.Гризодубов отец известной летчицы Героя Советского Союза и Героя Социалистического труда В. С. Гризодубовой . В 1912 г. на одном из своих самолетов он совершил несколько полетов .


В годы предшествовавшие первой мировой войне русские кон­структоры работали над созданием легкого маневренного самолета который обладал бы достаточной устойчивостью и управляемостью . В 1912 г. воен­ным ведомством был объявлен конкурс на разработку самолета с максималь­ной скоростью не менее 114км/ч и полезной нагрузкой 450 кг (летчик-наблю­датель и груз) . По чертежам представленным на конкурс было построено несколько машин например самолет Пороховщикова . Но несмотря на неко­то­рые преимущества его перед иностранными на авиационных заводах Рос­сии по лицензиям строились самолеты иностранных марок . Это сильно сдер­живало развитие самолетостроения в России особенно проектирование .


Несколько позже на конкурс были представлены другие самолеты из ко­торых биплан РБВЗ ( Русско - Балтийского вагонного завода ) завоевал первый приз .


Этот период характерен также поисками в области проектирования гид­ро­самолетов одним из создателей которых являлся Д.П.Григорович .


К авиационным конструкторам начального периода развития авиации в России относится советский ученый и конструктор Я.М.Гакель впоследствии профессор заслуженный деятель науки и техники . В 1910-1912 гг. он создал семь самолетов оригинальной конструкции два из которых ( гидроплан - ам­фи­бия Г-V и биплан Г-VIII ) на воздухоплавательных выстовках в Москве в 1911 и1912 гг. были удостоены большой серебряной и большой золотой медалей.


Особое место в развитии отечественной авиации принадлежит самолё­там выпущенным авиационным отделом Русско - Балтийского вагонного за­вода в Петербурге . Одним из них являлся " РУССКИЙ ВИТЯЗЬ " - первый в мире четырехмоторный самолет . Это был биплан с размахом верхнего кры­ла 27 м и нижнего - 20 м . Полетная масса самолета составляла 4200 кг. Первый полет его состоялся 23 июля 1913 г. " РУССКИЙ ВИТЯЗЬ " - прототип тяжелых самолетов с двигателями установленными в ряд на крыле.


Следующим в этой серии был " ИЛЬЯ МУРОМЕЦ " первоначально имев­ший четыре двигателя мощностью 100 л.с. каждый в дальнейшем заме­нённые более мощными - по 220 л.с. 4 июня 1914 года на самолете " ИЛЬЯ МУРОМЕЦ " был установлен мировой рекорд высоты полета с десятью членами экипажа на борту . В августе того же года этот самолет был при­нят на вооружение русской армии в качестве разведывательного . На пос­ледних модификациях машин этого класса экипаж состоял из семи - восьми человек а вооружение включало восемь пулеметов самолет мог брать до 30 пудов ( пуд = 16 кг. -Ф.С. ) бомб частично размещаемых в фю­зеляже . Всего было построено до 80 самолетов " ИЛЬЯ МУРОМЕЦ " кото­рые участвовали в первой мировой и гражданской войнах . Это были крупнейшие по тому времени воздушные корабли . По техническим данным вооружению и бомбовой нагрузке " ИЛЬЯ МУРОМЕЦ " превосходил англий­ский тяжелый бомбардировщик ВИМИ и немецкий самолет фирмы " ГОТАМ ФРИДРИХСХАФЕН " ( хотя последний являлся по существу несколько изме­нённой копией единственного сбитого за годы первой мировой войны самолета "ИЛЬЯ МУРОМЕЦ" ) . Недаром французское военное министерство через своего атташе в Петрограде обратилось с просьбой сообщить данные относящиеся к аэропланам типа " ИЛЬЯ МУРОМЕЦ ".


Однако не все созданные самолеты строились . На единственном в на­ча­ле двадцатых годов комендантском аэродроме Петрограда в одном из ста­рых ангаров можно было увидеть самолет " СВЯТОГОР " конструкции В. А. Слесарева . Самолет представлял собой гигантский биплан цельнодеревянной конструкции с двумя двигателями расположенными в фюзеляже причем трансмиссия к двум толкающим винтам диаметром 6 метров осуществлялась посредством канатной передачи . Размах верхнего крыла составлял 36 метров .


На завершающем этапе постройки самолета " СВЯТОГОР " В.А.Слесарев обратился к правительству с просьбой о предоставлении средств но получил отказ несмотря на то что специальная комиссия под руководством Н.Е.Жуковского проверявшая аэродинамический расчет этого самолета и расчет его на прочность " единогласно пришла к выводу что полет аэроплана Слесарева при полной нагрузке в 6 5 т и при скорости 114 км/ч является возможным а посему окончание постройки аппарата Слесарева является желательным ". Однако Технический комитет Управления Воздушного Флота решил " что достройка аэроплана Слесарева даже и в том случае если подсчет профессора Жуковского подтвердится в действительности никакой практической пользы принести не может".


Тем не менее В.А.Слесарев ободренный поддержкой Н.Е.Жуковского продолжал строить самолет на личные средства а так же пожертвования авиационных клубов . Работа двигалась очень медленно а после гибели конструктора практически прекратилась . Испытания самолета так и не были завершены к 1918 г. Впоследствии он использовался при обучении курсантов Военно - технической школы.


Рассматривая начальный период развития авиации следует более подробно остановиться на значении деятельности и основополагающих работ НИКОЛАЯ ЕГОРОВИЧА ЖУКОВСКОГО .


Н.Е.Жуковский - создатель теории подъемной силы крыла и автор одного из первых курсов по авиации " Теоретические основы воздухоплавания " . Его статья " О присоединенных вихрях " опубликованная в 1906 г. явилась итогом большой работы в области исследования подъемной силы крыла . Активное участие в разработке этой проблемы принимал С.А.Чаплыгин автор монографии " О газовых струях " на основе которой были созданы впоследствии разделы аэродинамики больших скоростей .


Еще осенью 1898 г. на Х съезде русских естествоиспытателей и врачей Н.Е.Жуковский организовал воздухоплавательную подсекцию и выступил с обзорным докладом " О воздухоплавании " в котором решительно высказался за развитие летательных аппаратов тяжелее воздуха . Докладчик говорил : "...Глядя на летающие живые существа на стрижей и ласточек которые со своим ничтожным запасом энергии носятся в продолжении нескольких часов в воздухе со скоростью достигающей 50 км/ч и могут пересекать моря на орлов которые описывают в синем небе красивые круги с неподвижно распростертыми крыльями на неуклюжую летучую мышь которая бесшумно переносится ветром во всевозможных направлениях невольно задаешься вопросом : неужели для людей нет возможности подражать этим существам ? "


Сформулированная Н.Е.Жуковским теорема заключается в следующем :


"Величина подъемной силы крыла на метр размаха является произведением плотности воздуха на циркуляцию скорости и на скорость полета аэроплана."


Очевидно что этот вывод - основа современного учения о подъемной силе крыла фундамент теоретической аэродинамики . Без этого открытия невозможно было бы равитие авиационной науки .


Организованный Н.Е.Жуковским еще до революции кружок по изучению воздухоплавания успешно продолжал свои теоретические и практические исследования и после ее победы .


Ученики Жуковского не только основали школу но и вели подготовку к созданию будущего Центрального аэрогидродинамического института ( ЦАГИ ) . Решение об образовании национального русского центра авиаци было принято с одобрения В.И.Ленина. Н.Е.Жуковский и А.Н.Туполев посетили Высший совет народного хозяйства и получили не только согласие на организацию института но и финансовую помощь . Аэродинамическая лаборатория в МВТУ им. Баумана была вначале основной базой экспериметальных работ ЦАГИ который в настоящее время является мировым центром авиационной науки и техники .


Придавая особое значение развитию авиации Советское правительство в 1919г. приняло решение о создании в Москве учебного заведения для подготовки инженерно - технических кадров . В сентябре того же года сотоялось первое заседание совета авиационного техникума под председательством Н.Е.Жуковского а в сетябре 1920 г. техникум был реорганизован в Институт инженеров Красного Воздушного Флота им. Н.Е.Жуковского . Позднее на его базе создается Военно-воздушная академия носящая в настоящее время имя Н.Е.Жуковского .


Деятельность великого русского всю свою жизнь посвятившего исследованию вопросов теории авиации ученого была очень высоко оценена Советским правительством . Специальным постановлением Совета Народных Комиссаров от 3 декабря 1920 г. в котором Н.Е.Жуковский именовался " отцом русской авиации он был освобожден от обязательного чтения лекций и получил право " объявлять курсы более важного научного содержания ". Ученому устанавливался месячный оклад . Тем же постановлением учреждалась премия Н.Е.Жуковского за выдающиеся труды в области математики и механики . Было так же принято решение об издании трудов ученого .


В предисловии к переизданным в 1972 г. лекциям профессора Н.Е.Жуковского " Динамика аэропланов в элементарном изложении " которые он читал слушателям теоретических курсов авиации А.Н.Туполев писал о великом вкладе Н.Е.Жуковского в создание нашей русской авиации о том что " он (Н.Е.Жуковский - Ф.С.) всегда оставался истинным патриотом глубоко любил свою Родину радовался ее успехам переживал неудачи и всегда хотел быть ей полезен " .


Жуковский был прекрасным учителем . Он учил просто ясно всегда чрезвычайно доброжелательно и то что хотел передать ученикам западало им в душу не только как знание но и как любовь к тому что любил он сам .


А любил он науку авиацию и очень любил эксперимент считая его совершенно необходимым . Н.Е.Жуковский был не только великим ученым но и инженером " высшего ранга " поэтому его ученики не замыкались только в науке а стремились к созданию оригинальных конструкций планеров вертолетов глиссеров самолетов на основании научной теории и результатов экспериментов . Поэтому основанные на школе Николая Егоровича Жуковского авиационные институты - это не просто учебные заведения а еще и научные организации работающие над созданием российского воздушного флота.


А.Н.Туполев хотел чтобы получая памятный курс лекций прочитанных Жуковским в 1913 г. и иданных в 1917 г. каждый почувствовал то уважение и тепло к Николаю Егоровичу Жуковскому которое сохранили его ученики . Эти воспоминания А.Н.Туполева являются прекрасной характеристикой научных и личных качеств великого русского ученого .


Напомню основные этапы развития научно - исследовательских работ в области аэродинамики самолетов отечественной авиации.


В первые послереволюционные годы бурное развитие аэродинамики как и в теоретическом так и в прикладном смысле и в первую очередь в изучении пограничного слоя получило свое практическое применение. Были заложены основы норм устойчивости и управляемости изучены флатбер и бафтинг в применении к конкретным типам летательных аппаратов разработаны серии новых скоростных и несущих профилей крыла с механизацией.


Разработанные основы дозвуковой и трансзвуковой аэроинамики с введением в эксплуатацию новых аэродинамических труб позволили совершить скачок влетных данных самолетов. Этому способствовали и увеличение мощности двигателей разработка воздушных винтов изменяемого шага создание новых конструционных материалов на основе алюминия и новых технологических процессов для обработки.

Страницы: 1 2 3