Развитие самолетостроения в начале XX столетия

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ»

КАФЕДРА «Кафедра эксплуатации и управления в аэрокосмических системах»

Результат аттестации

По практике _________

Руководитель практики

Панферов А.И.

«08» июля 2016 г. подпись

ОТЧЕТ

о учебно-ознакомительной практике

(о вычислительной практике)

студентки гр. 1531 Мисенко В.А.

подпись

Санкт-Петербург

Первые попытки

Начать хотелось бы с самых истоков. Мечта летать отражается в древнейших легендах и мифах, сложенных задолго до нашей эры. Всем известен, например, миф о Дедале и Икаре. В древнеиндийских Ведах сохранились сведения о так называемых виманас- летательных аппаратах, использовавших двигатели, которые явно опережали технологии второго тысячелетия до нашей эры.

Принципы создания летательных аппаратов были известны еще в древности. Архимед, живший в III веке до н.э., доказал, что закон вытеснения применим не только к жидкостям, но и к газам. Примерно в это же время в Китае был изобретен воздушный змей. А уж идея крыльев (то есть идея планеризма) возникла чуть ли не с самой мечтой подняться в воздух.

Но лишь в конце XVII века начали появляться первые реальные проекты «воздушных кораблей», полет которых в разной степени зависел от воли человека. Это время принято считать зарождением эры воздушных полетов и авиации.

Человек всегда мечтал летать. Эта фраза, может быть уже слегка поднадоевшая, тем не менее определяет многое. Человек тысячи раз пробовал подняться в воздух, чтобы не упасть камнем вниз, а полететь дальше, как птица. Часто в ход шли искусственные крылья, от которых, впрочем, до сих пор не отказались разработчики, создающие новые виды воздушного транспорта. А начиналось все с воздуха. Точнее, с теплого воздуха, который, как известно, легче холодного. Он-то и поднял первые пилотируемые летательные аппараты. Так появились аэростаты, или, проще говоря, воздушные шары.

Поначалу их «пилотировали» животные, но вскоре и люди стали подниматься на высоту, которая совсем недавно казалась недосягаемой. Новый транспорт стал настолько популярным, что даже с развитием техники и появлением самолетов, в скорости соперничающих со звуком, от него не отказались. А вслед за аэростатами полетели дирижабли, которые уже не зависели от воли ветра. Начиналось все с фантастических идей, в которые никто не верил. Потом энтузиастов стало столько же, сколько и тех, кто мешал новому начинанию (последних, вероятно, все же больше).

Аэростатическая техника начала завоевывать все новые и новые позиции — поначалу она служила для экспериментальных полетов, спортивных мероприятий и развлечений, а затем для науки, промышленности и военных целей.

Воздухотехника стала популярным видом пассажирского транспорта. Конечно, развитие воздухоплавания не обходилось без отдельных промахов и даже катастроф. Провалы надолго выбивали из колеи. Но все же аэронавтика не умерла. В наше время появляется все больше и больше сторонников этого вида воздушного транспорта и его разнообразного использования. Это объясняется не только тем, что совершенствуются технологии производства, материалы и топливо, но и тем, что аэростатическая техника решает многие трудности, связанные с экологией и в целом с антропогенным влиянием на планету.

Развитие самолетостроения в начале XX столетия

Начало XX в. ознаменовалось созданием аэроклубов в различных странах. Простые обыватели уже не смотрели на пионеров авиации как на чудаков, желающих «построить железную дорогу на Луну». С каждым годом все большее число людей начинало интересоваться аэроделом и с нетерпением ожидало, когда же будут достигнуты успехи в самолетостроении. Они не заставили себя долго ждать.
Основными аэродинамическими вариантами самолетов в период с 1905 по 1908 г. являлись: биплан с коробчатым крылом, передним рулем высоты и толкающим пропеллером; биплан (полиплан) без перегородок на крыле с тянущим винтом и задне-расположенным оперением; моноплан «нормальной» схемы с тянущим винтом; моноплан с самобалансирующимся крылом без стабилизирующего хвостового оперения; моноплан-тандем.
К 1910 г. в самолетостроении сложилось два направления: Двухместные бипланы без фюзеляжа с толкающим пропеллером и находящимся перед крылом рулем высоты и одноместные монопланы с фюзеляжем, хвостовым оперением и тянущим винтом. Каждая из этих конструкций имела свои достоинства: бипланы отличались большой грузоподъемностью и лучшим обзором для пилота и пассажира, часто их использовали в качестве обучающих машин, в то время как скоростные монопланы больше подходили для пилотов-любителей и спортсменов. Таким образом, существовали предпосылки для эволюции самолетов обоих типов, и на протяжении нескольких десятилетий между моно- и бипланами шла острая борьба.

В тот период совершенствовались не только общие конструкции самолетов, но и их отдельные системы: приборы управления, силовые установки, шасси. К концу 1913 г. элероны превратились в единственное средство поперечной управляемости.

Были унифицированы кабины самолетов: появились педали, соединенные с рулем направления, и рычаг, управляющий рулем высоты и элеронами. Таким образом, пилот мог вести самолет одной рукой и ногами, что было очень важно для военных целей (стрельба, фотографирование местности и другие задачи). Компоновка, ставшая стандартной, используется и в современных самолетах.

В предвоенные годы получили распространение колесные и колесно-полозные шасси. Взлет в зимних условиях способствовал появлению лыжного шасси, разработка и испытания которого производились в России. Первый самолет подобной конструкции был изготовлен в 1909 г. Через три года изобретатель Н. Р. Лобанов предложил новый вариант лыжного шасси — с обтекателем верхней стороны полоза и части стойки, что позволило бы уменьшить лобовое сопротивление.

Разработки в области двигателестроения оказались очень результативными: за счет увеличения числа цилиндров двигатель водяного охлаждения стал более мощным и нашел широкое применение в самолетостроении Германии, Австро-Венгрии и России. Использование профилей с меньшей относительной кривизной способствовало улучшению аэродинамических показателей многих аэропланов начала XX столетия.
Наиболее распространенными типами пропеллеров в предвоенный период являлись винты с цельнодеревянными лопастями и высоким для того времени коэффициентом полезного действия. На корпус и крылья самолетов делалась обшивка из дерева или полотна, сталь применялась преимущественно в конструкции шасси, соединительных узлах крыла и фюзеляжа, расчалках и проводке управления. Однако в качестве конструкционного материала металл использовался еще очень редко.
Помимо военного назначения, авиацию начали использовать и в мирных целях: для транспортировки пассажиров, грузов и почты. Письма на аэропланах стали перевозить в 1911 г., зачинателем этого дела явилась Англия. Воспользоваться самолетом для транспортировки пассажиров впервые предложил А. Фарман. Однако его попытка организовать авиалинию между французскими городами Бук и Этамп оказалась неудачной. Гораздо успешнее действовала первая в истории регулярная пассажирская авиалиния Санкт-Петербург — Тампа (Флорида, США), просуществовавшая всего один месяц в 1914 г.

В рассматриваемый период широкое развитие получила палубная авиация, которая производила взлет и посадку на большой корабль. Благодаря этому самолеты могли выполнять возложенные на них боевые задачи даже в открытом море. Еще в 1910 г. были осуществлены экспериментальные взлеты на биплане «Кертисс» с палубы американского крейсера «Бирмингем», оказавшиеся весьма удачными. Самолет производил разбег по наклонному двадцати пятиметровому настилу. Вскоре английские и французские летчики повторили успех американцев. Идея взлета и посадки самолета непосредственно с корабля ко времени заключения мира в 1918 г. нашла горячих сторонников, и в палубной авиации появились аэропланы на колесном шасси.

Однако во время ведения боевых действий для полетов с кораблей чаще использовали поплавковые гидросамолеты, которые осуществляли взлет и посадку непосредственно с водной поверхности. Спуск на воду и подъем на палубу производились при помощи подъемного крана. На вооружении в палубной авиации многих государств стояли поплавковые самолеты «Шорт», «Кодрон» и «летающие лодки» Григоровича, выполняющие преимущественно вспомогательные функции. Лишь изредка эти летательные аппараты выполняли самостоятельные боевые задачи.

За годы Первой мировой войны количество гидропланов, построенных в Европе и Америке, достигло 2500, что составило всего 6% от общего числа самолетов, выпущенных в 1914-1918 гг. Тем не менее морские истребители, разведчики, самолеты многоцелевого назначения и торпедоносцы сыграли важную роль при обороне побережий и в морских операциях. Со второй половины 1910-х гг. гидроавиация стала неотъемлемой частью военно-воздушных сил многих стран мира.

В 1914—1918 гг. сложились благоприятные условия для развития самолетостроения, в первую очередь военного. Правительство, заинтересованное в практическом применении авиации, выделяло значительные средства на усовершенствование старых моделей и создание новых. Помимо этого, осознав перспективность вложения средств в самолетостроение, крупные предприниматели начали содействовать его развитию. К изготовлению летательных аппаратов стали привлекаться ученые. Значительно расширилась сеть конструкторских бюро и научных учреждений, занятых созданием авиационной техники. В годы Первой мировой войны самолеты ярко продемонстрировали свое преимущество перед дирижаблями, вытеснив последние из поднебесного пространства.
Тем не менее в конструкциях самолетов рассматриваемого периода не произошло значительных изменений. Сохранялись тенденции к увеличению размеров и веса летательных аппаратов, многомоторные бипланы с толкающим пропеллером и стационарным двигателем начали играть в самолетостроении ведущую роль.

Новым в развитии авиации времен Первой мировой войны явилась специализация аэропланов по назначению. В 1914 г. существовал только один тип — самолет-разведчик, но уже к концу войны произошло разделение на истребители, бомбардировщики, штурмовики, торпедоносцы, палубные самолеты и др. Однако создание таких машин осуществлялось в первую очередь за счет изменения размеров, числа двигателей и членов экипажа, а также установки определенного оборудования — стрелкового, бомбардировочного, навигационного и т. д. Большие успехи были достигнуты в двигателестроении: появились новые конструктивные схемы многоцилиндровых двигателей большей мощности.