Летательный аппарат

Кто изобрел самолет?

Разработки Уильяма Хенсона

Данное изобретение можно приписать английскому конструктору Уильяму Хенсону, который в 1849 году получил патент на разработку проекта самолета.

Летательный аппарат Хенсона также обозначали как «паровой воздушный экипаж». Крыло агрегата имело в своем строении лонжероны, нервюры и стойки, все это получило дальнейшее развитие в самолетостроении. Обшивка крыла была двухсторонней, поскольку нервюры имели разную кривизну обводов. Для облегчения конструкции были использованы продольные балки, это позволило сделать крыло пустотелым и более легким.

Летательный аппарат Хенсона

Крыло крепилось к верхней части фюзеляжа. В самом корпусе был установлен двигатель, который приводил в движение два винта толкающего типа. Также фюзеляж имел место для пассажиров и экипажа.

Хвостовое оперение крепилось к задней части корпуса. Оно имело подвижные детали, а именно рули направления, что касается киля, то он был неподвижный. Конструкция аппарата не имела элеронов, в силу чего мог возникать крен, но конструктор решал данную проблему за счет изменения оборотов винтов. Все это творение имело трехосное шасси с передним колесом.

Разработки Николая Афанасьевича Телешова

Что касается Российской Империи, то первый летательный аппарат был предложен конструктором Н.А. Телешовым еще в 1864 году. Проект конструктора имел название «система воздухоплавания», которая по первоначальному замыслу должна иметь возможность перевозки 120 пассажиров на борту. Данный самолет проектировался как цельнометаллический моноплан с крылом, расположенным на верхней части корпуса. Прямоугольное сечение внутренней части фюзеляжа должно было иметь две пассажирские палубы.

Н.А. Телешов — самолет (проект)

Нужно отметить, что предлагаемое крыло имело малое удлинение при больших геометрических параметрах самого фюзеляжа. Крылья имели немного изогнутый профиль и заострения к концам. Двойная обшивка позволила увеличить их прочность при снижении общего веса. За счет ферменной конструкции и системы расчалок крылья должны были выдерживать большие перегрузки.

Управление аппаратом осуществлялось за счет системы рулей направления и высоты. Всю конструкцию в воздух должен был поднять паровой двигатель, который вращал один винт толкающего типа. Нужно отметить, что сама силовая установка была размещена в средней части корпуса, а с винтом ее соединял большой вал. Для смещения центра тяжести в полете машина должна оснащаться дополнительным грузом, который нужно было перемещать с носовой части в хвостовую или наоборот. Самолет не имел собственной системы шасси, поэтому разбег осуществлялся с применением шасси-тележки. Конечно же, все это так и не было воплощено в реальность.

Разработки самолета Александром Федоровичем Можайским

Морской офицер А.Ф. Можайский в конце XIX века активно начал работы по созданию летательного аппарата, который в дальнейшем был изготовлен в натуральную величину. К сожалению, подробные данные об испытаниях сохранить не удалось. Все же некоторые источники утверждают, что полноценный полет так и не состоялся. Максимальным достижением был кратковременный отрыв аппарата с пилотом. В качестве силовой установки использовался паровой двигатель с недостаточной мощностью.

Это далеко не все мировые разработки летательных аппаратов, которые использовали паровые двигатели в качестве силовых установок. Все же основной проблемой неудач была недостаточная база наработок в области аэродинамики и конструирования аппаратов для полета.

Проекты компании Avro Canada

Avrocar

тест Avrocar

Основная статья: Avrocar

В 1952 году канадская компания Avro Aircraft Ltd. начала разработку дискообразного летательного аппарата вертикального взлёта и посадки (проект Y или Avrocar). Разработкой и созданием аппарата занимался английский конструктор Джон Фрост (John Frost).
В 1953 году для демонстрации потенциальным инвесторам был изготовлен опытный экземпляр тарелки габаритами 6х11 см, в том же году финансировать проект стала NASA. На полученные деньги был собран диск диаметром 15 метров.
Первый полёт был совершён 2 ноября 1959 года. В 1961 году проект был закрыт «в связи с невозможностью „тарелки“ оторваться от земли выше 1,5 метров».
Всего было построено два аппарата «Avrocar», один из которых находится в Национальном аэрокосмическом музее США в штате Мэриленд.

Project 1794

Национальный архив США опубликовал секретные чертежи летающей тарелки, разрабатываемой в 1950-х годах для американских ВВС. Аппарат Project 1794 был рассчитан на вертикальный взлёт и посадку и должен был развивать скорость от 3200 до 4300 километров в час. Высота полёта тарелки должна была превысить 30 километров.

Необычные самолеты СССР и России

Авиастроительство в СССР, а позже в России, всегда пользовалось крепкой поддержкой государства. На протяжении всей истории авиастроения в нашей стране было построено немало уникальных в своем роде летательных аппаратов.

Экраноплан «Каспийский монстр»

Сокращение «КМ» изначально подразумевало значение «Корабль-макет», но позже за самолетом закрепилось прозвище «Каспийский монстр». Этот тестовый экраноплан был разработан в СССР и эксплуатировался с 1966 по 1980 годы, после чего затонул. На его основе был позже разработан экраноплан «Лунь».

Особенностями «Каспийского монстра» являлись его размеры: на момент постройки это был самый большой летательный аппарат. Другой его особенностью была возможность по аналогии с амфибиями перемещаться одинаково эффективно как по воде, так и по воздуху. Образ этого летательного средства находил отголоски в научно-фантастической литературе и кинематографе много лет спустя после гибели.

Самолет-амфибия VVA-14

ВВА-14 расшифровывается как «вертикально взлетающая амфибия». Самолет выпущен в СССР в 1972 году, сейчас является музейным экспонатом. Выпущен аппарат был в качестве экспериментального гидросамолета, а точнее, сверхзвуковой летающей лодки-бомбардировщика. В процессе разработки умер главный конструктор ВВА-14, после чего над амфибией работали еще 2 года. Запуска готового изделия так и не было осуществлено, т. к. в ходе работы обнаружились серьезные проблемы с разработкой вертикального взлета и системы управления.

Су-47 «Беркут» с обратной стреловидностью крыла

«Беркут» — экспериментальный палубный истребитель, выпущенный в России, в 1997 году. Название и характерную черно-белую окраску самолет получил из-за сходства крыльев с крыльями пикирующего беркута. Проект был крайне перспективным при разработке, на его основе впоследствии выпущены несколько истребителей последующих поколений. Однако на практике оказалось, что обратная стреловидность крыла вызывает больше проблем, чем преимуществ. Проект «Беркут» уже закрыт, а существующие экземпляры используются как лаборатории.

Выбор критерия

Принцип полёта

Принцип полёта — понятие определяющее категорию основных физических законов, принятых для описания движения заданного летающего объекта, в заданных условиях полёта.

Принцип полёта определяется тем, каким образом и за счёт чего создаётся подъёмная сила. В настоящее время техническое значение имеют следующие принципы полёта, в которых подъёмная сила определяется:

• аэростатический — Архимедовой силой, равной силе тяжести вытесненной телом массы воздуха;
• аэродинамический — подъёмная сила создаётся через силовое взаимодействие движущегося сквозь воздушную среду летательного аппарата. Таким образом, сила тяжести преодолевается благодаря аэродинамической силе, как силе реакции на отбрасывание вниз части воздуха, обтекающего несущие поверхности летательного аппарата.
• инерционный — силой инерции летящего тела за счёт начального запаса скорости или высоты, поэтому такой полет называют также пассивным;
• ракетодинамический — реактивной силой за счёт отбрасывания части массы летящего тела. В соответствии с законом сохранения импульса системы возникает движение при отделении от тела с какой-либо скоростью некоторой части его массы;
• В безвоздушном пространстве летательный аппарат может совершать инерциальный полёт или на других физических принципах (например, с помощью солнечного паруса, на площадь которого оказывает давление звёздный ветер, либо получением ускорения после витка между относительно массивными планетами, выполнив гравитационный манёвр (см. Вояджер-2).

ТРУДНОСТИ ПОЛЕТА

Большинство пилотов не может позволить себе ремонтировать авиатехнику в специализированных салонах. Их по всей стране единицы. К тому же, это дорого. Ремонт небольшого самолета будет стоить, как новый автомобиль, поэтому пилоты стараются делать все своими силами.

Чтобы получить корочку пилота, сейчас надо выложить почти 700 тысяч рублей. При этом учиться особо негде – авиационных учебных центров почти не осталось. Позволить себе покупку летательного аппарата и получить сертификацию – тоже дорогое удовольствие. На всю страну всего один стол регистрации самолетов – в Москве.

Кроме этого, нужно каждый год продлевать ТО воздушного судна. Стоимость документа – порядка 150 тысяч рублей.

Пока вся малая авиация держится на энтузиазме тех, кто уже не может обойтись без неба. Авиаторам от этого нет никакой выгоды – сплошное удовольствие.

О конструктивных особенностях

Принадлежность к конкретной категории лайнера определяют пять признаков. Здесь конструкторы говорят о числе и способу крепления крыльев, разновидности фюзеляжа, расположению оперения и виде шасси. Кроме того, значение имеет количество, место фиксации и виды мотора. Выясним известные вариации конструкции бортов.

Различия по конструктивным особенностям — важный критерий при систематизации авиалайнеров

Если рассматривать классификацию крыла, тут лайнеры делятся на полипланы, бипланы и монопланы. Причем в последней категории различают еще три подвида: низкоплановые, среднеплановые и высокоплановые борта. Этот критерий определяет взаимное положение и фиксация фюзеляжа и крыльев. Что касается типологии фюзеляжа, здесь авиаторы выделяют однофюзеляжные и двухбалочные модификации. Тут же встречаются и такие разновидности: гондола, лодка, несущий фюзеляж и комбинации этих типов.

Шасси авиалайнеров систематизируют по конструкции и способу фиксации опор. Эти элементы делятся на роликовые, поплавковые, гусеничные, комбинированные виды и шасси на воздушной опоре. Двигатели оборудуют на крыле или в фюзеляже. Причем лайнеры оснащены одним мотором или большим числом двигателей. Кроме того, решающую роль при систематизации класса борта играет и тип силовой установки.

Беспилотные летательные аппараты нашли применение в научной и военной сфере

Безусловно, определить конкретные параметры авиалайнера под силу лишь практикующим авиаторам. Однако многообразие модификаций и функций, которые несут летательные аппараты, означает растущее число потребностей человечества. Сегодня ученые разрабатывают модели, которые в недалеком будущем получат известность и будут пользоваться спросом в разных сферах жизни. А тут читатели узнают, кто изобрел самолет первым.

Гиперзвуковые БПЛА

Главная задача создания беспилотного ГЛА состоит в отработке возможности проектирования одно- и двухступенчатых транспортных многоразовых АКС следующих поколений. В Германии, Австралии, России и США существовали доведенные практически до последней степени реализации беспилотные ГЛА. Также раньше существовали, как и сейчас присутствуют, проекты боевых и экспериментальных крылатых ракет, способных достигать гиперзвуковые скорости: «Боинг Х-43» и «Х-51», гиперзвуковые летающие лаборатории «Игла» и «Холод», Falcon HTV-2, SHEFEX, Skylon.

Гиперзвуковые боевые блоки:

1. Министерство обороны США в ноябре 2011 года провело испытание нового гиперзвукового боевого планирующего блока AHW.
2. КНР в январе 2014 объявила о ранее проведенных испытаниях боевого гиперзвукового блока, сумевшего развить скорость до 10 Маха.
3. Россия в июне 2015 года объявила о намерении разработать и испытать ГПЛА «Ю-71».

Технологии и применение

ГЛА могут иметь разные силовые установки, вплоть до их полного отсутствия. Среди чаще применяемых двигателей эксплуатируются жидкостные реактивные (ЖРД), гиперзвуковые воздушно-реактивные прямоточные (ГПВРД), твердотопливные ракетные (РДТТ) и теоретически ядерные ракетные двигатели (ЯРД). Поскольку такая технология потенциальна, ее разработки ведутся во многих точках мира. Естественным остается тот факт, что первые испытания и полное финансирование будут применяться в военных целях.

Космические гиперзвуковые системы могут обладать или, наоборот, не иметь преимуществ перед эксплуатацией ступеней с ГПВРД. Эффективность ГПВРД или удельный импульс теоретически составляет от 1 тыс. до 4 тыс. с, в то время как ракета обладает величинами (по данным на 2009 год), не превышающими 470 с. Но данный показатель будет стремительно уменьшаться в соответствии с набором скорости, дополнительно будет происходить понижение аэродинамического качества.

Воздушный авиалайнер с ГПВРД значительно сократит потраченное время на путешествие с пункта А в пункт Б, что также потенциально делает доступной в течение 90 минут любую точку земного шара. Но есть в таких проектах и прорехи. Во-первых, до сих пор не понятно, каким образом подобный аппарат будет вмещать в себя столько топлива для преодоления огромных расстояний и смогут ли такие ЛА набирать достаточную высоту, на которой звуковые эффекты сводятся к нулю. Помимо этого, присутствует самый главный вопрос – сколько подобный проект будет стоить.