Реферат на тему самолеты 2 класс
Обновлено: 04.07.2024
Путь к осуществлению мечты о полете человека в воздухе был чрезвычайно трудным. Только благодаря усилиям многих выдающихся ученых и инженеров XIX и XX веков полет человека на летательном аппарате тяжелее воздуха из мечты, волновавшей умы в течение многих столетий, превратился в практическую реальность, а ныне даже стал будничным делом.
Исторические документы неопровержимо доказывают, что первый в мире самолет был создан в России. Создателем первого в мире самолета является Александр Федорович Можайский. Он построил и испытал первый самолет на двадцать лет раньше американцев братьев Райт, которым до последнего времени совершенно незаслуженно приписывалось это изобретение.
Наш выдающийся соотечественник, замечательный ученый и инженер Александр Федорович Можайский построил первый в России самолет со специально изготовленными по его заказу паровыми машинами и воздушными винтами. Без необходимой материальной и моральной поддержки на протяжении более 30 лет А.Ф. Можайский вел изыскания – изучал аэродинамику и динамику моделей будущего летательного аппарата с помощью созданной им испытательной тележки, разрабатывал проекты самого аппарата и воздушных винтов для него, наконец, строил, испытывал и непрерывно совершенствовал первый в России самолет.
Александр Федорович Можайский родился 9 марта 1825 г. в семье потомственного моряка, адмирала русского флота Федора Тимофеевича Можайского. А.Ф. Можайский получил воспитание в Морском кадетском корпусе, который он блестяще окончил 19 января 1841 г. Год спустя он был произведен в мичманы.
После семилетнего плавания на различных кораблях в Балтийском и Белом морях Можайский в 1849 г. получил чин лейтенанта.
В 1863 г. Можайский был уволен в отставку в связи с вынужденным сокращением численности флота после Крымской войны, но в 1879 г. был вновь зачислен на действительную военную службу в чине капитана 1 ранга и направлен в Морской кадетский корпус, где вел курс морской практики.
Еще в 1876 г. Можайский начал работать над проектом давно задуманного им летательного аппарата тяжелее воздуха. Во время службы в Морском корпусе Можайский, пользуясь консультацией крупнейших русских ученых, продолжал совершенствовать свой проект.
Уволившись со службы, А.Ф. Можайский без какой-либо помощи со стороны царского правительства продолжал совершенствовать и улучшать свой самолет, испытанный в воздухе в июле 1882 г., и только смерть, наступившая 19 марта 1890 г., помешала ему закончить постройку нового самолета.
Все труды по истории авиации, написанные во второй половине прошлого и начале нынешнего века, скрывали или искажали подлинный смысл и значение работ Можайского.
Между тем архивные документы и высказывания современников Можайского с полной убедительностью доказывают, что путь его научного исследования от начала до конца был правильным, глубоко продуманным и закончился постройкой первого в мире самолета и испытанием его в воздухе.
Мысль о создании летательного аппарата тяжелее воздуха появилась у Можайского еще в 1855 г., когда он начал вести тщательные наблюдения за полетами птиц и воздушных змеев.
В 1872 г. после ряда кропотливых исследований и экспериментов Можайский установил зависимость между подъемной силой и лобовым сопротивлением при различных углах атаки и обстоятельно осветил вопрос полета птиц.
Немецкий исследователь и планерист Лилиенталь проделал аналогичную работу на 17 лет позднее Можайского.
Проверяя свои выводы и наблюдения на практике, Можайский производил опыты в двух направлениях: с одной стороны, он работал над винтами, которые должны были создавать самолету тягу в воздухе, с другой, – над моделями самолетов.
Кроме опытов с воздушными змеями, А.Ф. Можайский работал над созданием летающих моделей своего будущего самолета.
Можайский произвел большое количество различных расчетов, исследований и экспериментов, в результате которых в сентябре 1876 г. он построил первую летающую модель самолета.
После того как полеты модели показали, что путь, которым шел изобретатель, был правильным, он приступил к детальной разработке проекта своего летательного аппарата в натуральную величину.
Однако, если предшествующие работы Можайский мог выполнить на собственные ограниченные средства, то сооружение самолета в его натуральную величину требовало затраты значительных денежных сумм, которыми он не располагал.
20 января 1877 г. по распоряжению военного министра графа Милютина для рассмотрения проекта Можайского была образована особая комиссия. В состав этой комиссии вошли крупнейшие представители русской науки и техники: Д.И. Менделеев, Н.П. Петров (автор всемирно известной гидродинамической теории трения), генерал-лейтенант Зверев, полковник Богословский и военный инженер Струве.
Благодаря поддержке Д.И. Менделеева было решено отпустить изобретателю 3000 рублей на дальнейшие работы и обязать его представить программу опытов над аппаратом.
14 февраля 1877 г. Можайский представил Главному инженерному управлению свою программу опытов над моделями летательного аппарата. Она предусматривала исследование воздушных винтов, определение размеров и форм рулевых и несущих поверхностей, удельной нагрузки на крыло, разрешение вопроса управляемости и прочности самолета.
Колоссальное значение этих испытаний станет ясным, если вспомнить, что Можайский исследовал действия элеронов за 31 год до француза Фармана, который якобы их изобрел в 1908 г., а братья Райт, построившие свой первый аэроплан в 1903 г., не имели о них никакого представления.
Опыты Можайского над большим воздушным винтом, приводимым е движение паровой машиной, были первыми в мире опытами такого порядка.
Получив лишь часть обещанной суммы (2192 рубля), изобретатель взялся за осуществление своей программы. Работать ему приходилось в очень трудных условиях. Материальное положение его было крайне тяжелым.
В результате новых проведенных исследований Можайский в начале 1878 г. пришел к выводу, что можно использовать сопротивление воздуха для создания подъемной силы.
Предложение Можайского рассматривалось специальной комиссией, которой были представлены подробные чертежи самолета, обоснованные расчетами, и пояснительная записка, содержащая описание аппарата. В описании говорилось, что самолет состоит:
1) из лодки, служащей для помещения машины и людей;
2) из двух неподвижных крыльев;
3) из хвоста, который может подниматься и опускаться и служить для изменения направления полета вверх и вниз, равно через движущуюся в нем вертикальную площадь вправо и влево получать направление аппарата в стороны;
4) из винта большого переднего;
5) из двух винтов малых на задней части аппарата;
6) из тележки на колесах под лодкою, которая служит для того, чтобы аппарат, поставленный площадью своих крыльев, и хвоста наклонно, около 4 градусов к горизонту, переднею частью вверх мог сперва разбежаться по земле против воздуха и получить ту скорость, которая необходима для парения его;
7) из двух мачт, которые служат для укрепления его крыльев и связи всего аппарата по его длине и для подъема хвоста.
В качестве двигателей предусматривалась установка двух паровых машин общей мощностью 30 л.с. Одна из машин должна была работать на носовой тянущий винт, а другая – через передачу на два задних толкающих винта.
Аппарат, по замыслу изобретателя, мог совершать посадку и на воду, для чего фюзеляжу была придана форма лодки.
Из представленного описания видно, что Можайский задумал осуществить самолет монопланного типа с тонким профилем крыла, установленного под углом 4°, современными органами управления и шасси с пружинной амортизацией.
Теперь, когда история развития авиации достаточно хорошо изучена, мы можем по достоинству оценить заслугу русского моряка-изобретателя, предложившего в 1878 г. конструкцию самолета, все основные элементы которого присущи современным самолетам.
Впервые разработав фюзеляжный тип самолета, Можайский на 30 с лишним лет опередил западноевропейских и американских конструкторов, которые только в 1909–1910 гг. начали строить подобные самолеты.
Идея использовать фюзеляж-лодку для посадки на воду впервые была претворена в жизнь в 1913 г. другим русским конструктором и изобретателем Д.П. Григоровичем – создателем первого лодочного гидроаэроплана.
Помимо разработки проекта Можайский подробно описал технику взлета своего самолета и предусмотрел установку на нем аэронавигационного оборудования: компаса, измерителя скорости, барометра-высотомера, двух термометров, трех кренометров и прицела для производства бомбометания.
Самолет, по замыслу Можайского, предназначался для бомбардировочных и разведывательных целей.
Экспертная комиссия, в состав которой на этот раз входило иностранцы, мало заинтересованные в деле развития русской авиации, – генерал Паукер, генерал Геря и полковник Вальберг, – считали, что если проблема постройки летательного аппарата тяжелее воздуха и будет решена, то отнюдь не в России, а в Западной Европе.
На первом заседании, происходившем 12 апреля 1878 г., комиссия усомнилась, что аппарат сможет парить в воздухе при помощи воздушных винтов, и предложила автору проекта представить новые дополнительные данные и расчеты по этому вопросу.
Для удовлетворения требования комиссии Можайский после консультации с академиком Чебышевым составил дополнительную записку, в которой дал подробный и обстоятельный анализ работы винтов в воздухе и подкрепил их обоснованными расчетами.
Говоря иными словами, комиссия толкала изобретателя на ложный путь и сводила на нет результаты его многолетних трудов и исследований.
Можайский, протестуя против такого решения комиссии, обратился к военному министру Ванновскому с просьбой об его отмене. Однако Ванновский, даже не ознакомившись с существом дела, утвердил решение комиссии.
После получения патента Можайский приступил к изготовлению отдельных частей будущего аэроплана.
Лесовский, зная изобретателя лично, ходатайствовал перед министром финансов об отпуске Можайскому 5000 рублей, но получил отказ.
Тогда Можайский обратился в военное ведомство к генерал-адъютанту Грейгу и добился от него обещания в поддержке при условии, если морской министр также будет об этом ходатайствовать.
Это были двухцилиндровые вертикальные паровые машины компаунд облегченной конструкции. Одна из машин развивала мощность в 20 л.с. при 300 об/мин. Вес ее был 47,6 кг. Другая машина имела мощность в 10 л.с. при 450 об/мин. Вес ее составлял 28,6 кг. Пар в машины поступал от прямоточного котла весом 64,5 кг. Топливом служил керосин.
Коленчатые валы и поршневые штоки машин для уменьшения веса были сделаны пустотелыми. Получив машины, Можайский приступил к сборке самолета.
Для производства некоторых работ изобретатель обратился за помощью на Балтийский завод. Но дирекция завода, узнав, что у изобретателя нет денег, отказала ему.
У изобретателя не осталось никаких надежд на правительственную поддержку, и казалось, что вся проделанная работа сорвется на последнем этапе. Но все же постройка самолета Можайским была доведена до конца.
На деньги, вырученные от продажи личных вещей и занятые у родных и заинтересованных лиц, Можайский весной 1882 г. закончил сборку самолета.
По свидетельству современников, готовый аппарат Можайского представлял собой лодку с деревянными ребрами. К бортам лодки были прикреплены прямоугольные крылья, слегка выгнутые вверх.
Лодка, крылья и хвостовое оперение самолета были обтянуты тонкой шелковой материей, пропитанной лаком. Переплеты крыльев были деревянные (сосновые). Аппарат стоял на шасси с колесами. Обе его машины были расположены в передней части лодки.
Самолет имел три четырехлопастных винта и два руля – горизонтальный и вертикальный.
Размах крыльев самолета был около 24 м при длине 15 м. Площадь несущих поверхностей равнялась 371,6 кв. м. При полетном весе около 950 кг полезная нагрузка самолета была 300 кг. Расчетная скорость полета не превышала 40 км/час при общей мощности машин 30 л. с.
Летом 1882 г. самолет был готов к испытаниям. Для разбега самолета Можайский построил специальную взлетную дорожку в виде наклонного деревянного настила. Он решил, что эта наклонная дорожка даст возможность развить дополнительную скорость во время разбега самолета, увеличив тем самым его подъемную силу.
Испытания самолета Можайского производились в условиях большой секретности.
20 июля 1882 г. на военном поле в Красном селе собрались представители военного ведомства и Русского технического общества.
Самому Можайскому лететь не разрешили, так как ему в это время было уже 57 лет. Испытание самолета в воздухе было доверено помощнику Можайского – механику И.Н. Голубеву.
Самолет, пилотируемый Голубевым, набрав в конце разбега необходимую скорость, поднялся в воздух и, пролетев некоторое расстояние по прямой, сел. При посадке было повреждено крыло самолета.
Несмотря на это, Можайский был доволен результатами испытания, так как впервые была практически доказана возможность полета человека на аппарате тяжелее воздуха. Казалось, теперь обеспечены всеобщее признание и поддержка со стороны правительства.
Однако на деле получилось совсем иное. Изобретение А.Ф. Можайского было объявлено военной тайной, и строжайше запрещалось писать что-либо о самолете. Никакой помощи изобретателю по-прежнему не оказывалось. Царские чиновники и иностранцы на русской службе сделали все для того, чтобы не только успехи русского изобретателя, но и его имя были забыты.
Верный себе и своей родине, энтузиаст науки и неутомимый труженик, Можайский сразу же после первых испытаний приступил к улучшению созданной им конструкции самолета и спроектировал для него новые, более мощные машины.
Эти машины были заказаны Балтийскому судостроительному заводу. По тому времени это были наиболее легкие и мощные паровые машины с воздушным поверхностным холодильником для пара. Их общая мощность (т.е. мощность двух машин) составляла 50 л.с. при удельном весе 4,9 кг на 1 л.с. Братья Райт лишь через 20 лет сумели собрать бензиновый мотор примерно с таким же удельным весом на 1 л.с.
В наше время даже при наличии огромного опыта и большого запаса теоретических знаний все же труд конструктора самолета отделен от труда конструктора мотора. Можайскому же приходилось быть и тем и другим одновременно. Тем не менее, он сумел построить и испытать самолет, создав для него такие двигатели, которые по техническим показателям того времени превосходили подобные двигателя иностранных фирм, специально занимавшихся их проектированием и изготовлением.
Пока машины изготавливались, Можайский произвел уточнение расчетных данных своего самолета. Расчеты показали, что конструкцию самолета необходимо облегчить и заменить часть старых деталей новыми.
Однако этой суммы ни изобретатель, ни Русское техническое общество так и не получили.
Как сейчас стало известно, ассигнования не были выданы вследствие вмешательства и происков генеральных штабов иностранных государств, перед которыми столь усердно заискивало царское правительство.
А.Ф. Можайский на свои ничтожные средства продолжал работать над совершенствованием своего аппарата до последних дней своей жизни.
После смерти изобретателя его самолет долгие годы стоял под открытым небом в Красном селе и, после того как военное ведомство отказалось его купить, был впоследствии разобран и перевезен в имение Можайских близ Вологды.
А.Ф. Можайский – самоотверженный, преданный своей идее выдающийся ученый и инженер, построив первый в России самолет-моноплан с паровой машиной и воздушными винтами, в своих замыслах намного опередил возможности техники и науки.
На рубеже XX века многие ученые-механики обратились к изучению ведущих проблем, выдвигавшихся созданием летательных аппаратов нового типа.
В 1893–96 гг. успешно совершал полеты на сконструированных и построенных им планерах известный ученый-инженер О. Лилиенталь.
Решающее значение для всего последующего развития авиационной науки и техники имели работы Н.Е. Жуковского, С.А. Чаплыгина, Л. Прандтля и многих других ученых-механиков по теориям крыла, воздушного винта, пограничного слоя (1904, 1905, 1910 гг.). Этими исследованиями были заложены основы аэродинамики как науки.
Огромное значение для авиационной науки и практики имело создание аэродинамических труб – этого важнейшего устройства, применяемого ныне во всем мире для экспериментального определения основных аэродинамических характеристик будущих самолетов путем испытаний их моделей.
Только 20 лет спустя после подвига А.Ф. Можайского были накоплены минимально необходимые научные данные по аэродинамике, динамике полета и устойчивости. Благодаря прогрессу техники были созданы столь необходимые для самолетостроения легкие двигатели внутреннего сгорания. 17 декабря 1903 г. в США братья Райт совершили свой подвиг – был поднят в воздух самолет с человеком на борту.
Значителен и исторически важен вклад А.Ф. Можайского – первого конструктора отечественного самолетостроения. Наш народ свято хранит память об А.Ф. Можайском – родоначальнике авиации. Его имя записано на страницах истории рядом с именами талантливейших людей нашей страны, завоевавших приоритет отечественной мысли в самых различных областях науки и техники.
2. Крылов В.Я. Александр Федорович Можайский. – Л.: Молодая гвардия, 1951.
4. Н. Черемных, И. Шипилов А.Ф. Можайский – создатель первого в мире самолета. – М.: Воениздат, 1955 г. – 208 с.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 3 имени Героя России Сергея Ромашина
Руководитель:
Жукова Полина Анатольевна,
учитель начальных классов.
Этот вопрос заинтересовал меня, и я решил выяснить – почему самолет летает?
1. Изучить принцип полета самолета и понять почему самолет летает.
2. Сделать макет самолета.
Достижение данной цели обусловило решение следующих задач:
2. Изучить историю создания самолета.
3. Изучить строение самолета, условия при которых он летает.
4. Посетить Центр технических видов спорта с целью ознакомления и детального рассмотрения конструкции самолета.
5. Провести практические опыты.
6. Изготовить макет самолета.
1. Информационный поиск (статьи из научно-популярных изданий, Интернет, экскурсия в Центре технических видов спорта).
2. Экспериментальный и теоретический метод изучения.
4. Метод моделирования.
Объект исследования: самолет.
Предмет исследования: законы физики, которые лежат в основе полета самолетов.
Гипотеза исследования - вероятно, на все тела в воздухе действует какая-то сила.
Глава 1. История развития авиации.
В начале своего исследования я провел социологический опрос среди одноклассников, друзей и знакомых, задавая вопрос – Почему самолет летает? Результаты опроса в приложении №1!
Глава 2. Теоретическое изучение конструкции самолета.
Чтобы детально рассмотреть самолет я посетил Центр технических видов спорта. Там я ознакомился с основными деталями самолета, которые представлены в приложении №2.
Самолетом называется летательный аппарат, тяжелее воздуха, с подъемной силой, созданной по аэродинамическому принципу (обтекание воздухом крыла).
Крыло – предназначено для создания подъемной силы и размещения топливных баков.
Фюзеляж – предназначен для размещения внутри экипажа, оборудования, а также пассажиров и грузов.
Силовая установка (двигатель) – предназначен для разгона самолета и создания тяги.
Системы бортового оборудования (находятся внутри самолета) – предназначены для управления самолетом.
Таким образом я уяснил, что самолет состоит из таких основных деталей как крыло, фюзеляж, силовая установка (двигатель), системы бортового оборудования.
Глава 3. Изготовление модели самолета и проведение опытов.
Для закрепления полученных знаний мы с папой в домашних условиях собрали макет самолета. А в классе с ребятами мы сделали бумажные самолеты и запустили их. ( Приложение №3).
Чтобы доказать эту теорию подъемной силы я провел элементарный опыт. (Приложение №4).
Я включил фен и поместил над ним воздушный шар. Воздушный шар постоянно находился в воздухе. Это доказывает, что предметы тяжелее воздуха под воздействием воздушного потока воздуха способны летать. Этот же процесс происходит с самолетом в воздухе. Но одной подъемной силы не достаточно, нужна еще тяга двигателя. Откуда она получается? Чтобы получить ответ на этот вопрос я провел еще 2 опыта. (Приложение №4).
В начале рассмотрим турбовинтовой двигатель, который создает тягу при помощи винта.
А сейчас рассмотрим турбореактивный двигатель, который создает тягу при помощи выходящих газов из двигателя.
В этом опыте я надул воздушный шарик и отпустил его. Он полетел потому, что из него очень быстро начал выходить воздух. Точно такой же процесс происходит и в турбореактивных двигателях.
Проведя эти опыты я доказал, каким образом создается тяга двигателей, которая так необходима для полета самолета.
Делая окончательный вывод, можно сказать, для того чтобы самолет летал, необходимы следующие условия: сила тяги, подъемная сила, скорость, воздух, особое строение самолета.
В ходе работы моя гипотеза подтвердилась – на самолет в воздухе действует сила, которая называется подъемной силой.
Список литературы:
Авиамодельный кружок. Издательство ДОСААФ СССР 1988г. Драгунов Г.Б.
Ермаков А.М. Простейшие авиамодели: Кн. Для учащихся 5-8 кл. /Под ред. Г.И.Житомирского. - М.: Просвещение, 1984. – 160 с., ил.
П
1.3. Научное описание и объяснения явлений…………………………..
Глава 2. Экспериментальное исследование взаимосвязи формы крыла и аэродинамической силы……………………………………………….
2.1. Изучение действия силы сопротивления на тела различной формы………………………………………………………………………
Летом мы живём в деревне с родителями, часто мы наблюдаем за семьями воронов, летающих высоко в небе. Мне очень нравится, как они красиво летают. Наблюдая за ними, я обращаю внимание, что над ними высоко в небе прилетают самолеты.
И тут у меня в голове возникла мысль – почему вороны машут крыльями, а самолеты нет?Задавшись этим вопросом я с родителями решила изучить эту тему. Что бы понять, как человек смог перенять дар птиц к полету.
Миф о Дедале и Крите.
В процессе размышления над вопросом возникла гипотеза: предположим, что самолёт может летать благодаря силе, которая удерживает самолёт его в воздухе, и она зависит от формы крыла и фюзеляжа. Физические явления лежат в основе полёта самолёта. Самолеты летают благодаря мощным двигателям.
Цель работы: проследить историю появления авиации. Выяснить каким образом крыло и двигатель влияют на процесс взлета и полёта самолёта. Исследовать некоторые физические явления, происходящие при полете самолёта, установить между ними.
Для достижения поставленных целей были выделены следующие задачи:
изучить литературу и интернет – источники по вопросу исследования.
Разобраться в вопросах движения тел в воздушном потоке.
Выяснить какие характеристики крыла оказывают влияние на взлет самолёта.
Выяснить почему самолёт летает.
Глава 1. Теоретические основы
История возникновения авиации.
Авиация (французского aviation, от латинского avis — птица) — собирательное понятие, которое обозначает всю совокупность летательных аппаратов тяжелее воздуха для перемещения в околоземном воздушном пространстве ,все достижения специализированных областей знаний (аэродинамики, механики полёта, аэронавигации и т. д.) и всю систему организаций и государственных учреждений, которые используют летательные аппараты тяжелее воздуха, а также — обладают аэродромами, специалистами и соответствующими средствами обеспечения полётов. Первые чертежи летательных аппаратов, похожих на птичьи крылья, нам оставил знаменитый художник и ученый эпохи Возрождения Леонардо да Винчи.
Леонардо да Винчи был убежден, что "человек, преодолевающий сопротивление воздуха с помощью больших искусственных крыльев, может подняться в воздух".
Убежденный в своей правоте, он начал разрабатывать аппарат, приводимый в движение только силой мышц человека, и позволяющий ему парить в воздухе как птица. Существует множество рисунков такого "ornitotteri", придуманных Леонардо. Одни из них изображают лежащего человека, который собирается взлететь с помощью механизмов, присоединенных к крыльям; другие - движение вперед при помощи более совершенной системы винтов и шкива. Есть и рисунки человека, расположенного вертикально в летательном корабле, на педали которого он нажимал руками и ногами.
Его проектом явился аппарат с движущимися крыльями, который был назван орнитоптером, или птицелетом. В одной из пробных моделей этого летательного аппарата крылья были, как у летучей мыши.
Но технически эта идея не решалась. Попыток подняться в воздух по идеи великого учёного и художника было не мало. Увенчались они успехом только в 1882 году. Русский морской инженер Александр Федорович Можайский (9.03.18 25-20.03.1890) построил первый самолёт и совершил на нём полёт, он продолжался несколько секунд.
Так произошло событие большого исторического значения — самолет с человеком на борту впервые в мире совершил взлет. Основная причина неудачи А.Ф. Можайского с технической точки зрения заключалась: во-первых, в отсутствии мощного и легкого двигателя; во-вторых, в те годы совершенно отсутствовала теория расчета - крыльев, воздушных винтов; в-третьих, отсутствие материалов и технологий, пригодных для строительства самолета.
К чести профессора Лэнгли, его аэропланы с паровыми двигателями летали вполне успешно. Недостаток мощности двигателя компенсировался стартовой катапультой, установленной на барже посреди реки Потомак. 5 мая 1896 года неуправляемый аппарат Лэнгли пролетел около километра и благополучно приводнился на реку, отчасти посрамив предсказания скептиков.
Самолёт — воздушное судно, предназначенное для полётов в атмосфере с помощью силовой установки, создающей тягу, и неподвижного, относительно других частей аппарата крыла, создающего подъёмную силу. Неподвижное крыло отличает самолёт от махолёта (орнитоптера) и вертолёта, а наличие двигателя — от планёра. От дирижабля и аэростата самолёт отличается тем, что использует аэродинамический, а не аэростатический способ создания подъёмной силы.
1.2. Основные положения аэродинамики
В процессе изучения литературы было выяснено, что движение тела в воздухе подчинено определённым законам. Изучением этих законов занимается аэродинамика. Аэродинамика –наука, изучающая законы движения воздуха и силовое взаимодействие между телом и обтекающим его воздухом. Если мы рассматриваем движение самолета, вертолета, парашюта, птицы, кленового семечка, смерча, везде мы встречаемся с особенностью аэродинамического воздействия воздуха.
Рассмотрим основные положения аэродинамики:1. При движении потока воздуха по аэродинамической трубе или при обтекании различных тел, чем меньше площадь сечения или больше длина пути обтекания, тем выше скорость потока. То есть в узком месте движение ускоряется, в широком месте замедляется. 2.Там, где скорость потока больше, давление меньше и наоборот. В узком сечении трубы скорость больше, чем в широком, поэтому в сужающейся трубе газ движется ускоренно. Ускорение возможно только под действием силы. Эта сила создается разностью давлений. Следовательно, давление в широкой части трубы должно быть больше, чем в узкой.
Это положение описывается уравнением Бернулли.
Один из видов современного транспорта — воздушный. Высокая скорость и возможность достичь самого отдалённого уголка делают авиацию незаменимой в критических ситуациях (природные катастрофы, вывоз раненых), в случае ограничения времени (отпуск), отсутствия другого вида транспорта. В статье рассмотрим особенности и виды воздушного транспорта.
История развития авиации
Первый полёт (Китай, VI век) совершил человек, привязанный к воздушному змею. Он спланировал с башни, преодолел городские стены и опустился на землю. Полёты на планерах совершались в разных странах мира до конца XIX столетия.
В 1709 году в небо поднялся первый воздушный шар, заполненный горячим воздухом, летящий по направлению ветра. До сих пор такие шары используются для рекламы, спортивных соревнований, во время различных общественных мероприятий.
В середине XIX века появился первый дирижабль, представляющий собой воздушный шар в форме чечевицы, оснащённый мотором. Эра дирижаблей продлилась до 1937 года, когда крупнейшее судно того времени, наполненное водородом, взорвалось и сгорело.
Аэростаты, разновидность дирижаблей, использовались во время Великой Отечественной войны для защиты городов. Они не имели моторов, крепились к тросам, зависали на высоте 3–4,5 км. У немецких бомбардировщиков, задевавших за тросы, повреждались крылья, самолёты падали. Иногда к тросам крепись мины, тогда самолёты противника взрывались.
Рис. 1. Аэростаты заграждения над Москвой.
Первый полёт на самолёте, похожем на современный, совершили в 1903 году братья Райт (США).
Воздушный транспорт
Определение воздушного транспорта звучит так: воздушные суда всех типов вместе с системами, обеспечивающими их деятельность. Это разнообразные виды летающих устройств, аэропорты, диспетчерские, авиамаяки и электронные приборы, служащие успешным полётам.
Воздушный транспорт можно разделить на несколько групп:
- пассажирский;
- грузовой;
- грузопассажирский;
- учебный;
- специальный (медицинский, пожарный, сельскохозяйственный, геологический и другие).
Существует два отдельных вида воздушного транспорта — военный, МЧС.
При добыче нефти требуется контролировать её состав, поэтому регулярно отбираются пробы и отправляются в лабораторию. В условиях ненаселённой местности, где нет дорог, для доставки бутылей с пробами используются беспилотники.
Рис. 2. Беспилотная авиа доставка проб нефти.
Самолёт Бе-200
Бе-200 — это многоцелевой самолёт-амфибия, созданный в Таганрогском научном комплексе имени Г. М. Бериева. Его используют при тушении пожаров, для перевозки грузов и людей, охраны водоёмов, в поисковых и спасательных операциях МЧС. Самолёты помогали тушить лесные пожары в Германии, Италии, Малайзии, Греции, Франции, Китае и других странах.
Самолёт может садиться и взлетать с суши и воды. За один сброс выливается до 300 т воды одним залпом или постепенным сливом.
Двигатели самолёта расположены над крыльями, внизу размещаются поплавки. Пилотажно-навигационное оборудование позволяет работать в любое время суток при любой погоде.
Рис. 3. Самолёт Бе-200.
Что мы узнали?
Кратко подытоживая, воздушный транспорт — составляющая часть транспортной системы страны. Воздушный транспорт бывает пассажирским, грузовым, грузопассажирским, учебным и специальным. Примеры — самолёт, дирижабль, воздушный шар.
Самолёты!
Самолёты!
Самолёт - это летательный аппарат тяжелее воздуха, оснащенный силовой установкой, конструкция которого предусматривает наличие неподвижного крыла, создающего при наборе скорости подъёмную силу.
Наличие неподвижного крыла отличает самолёт от махолёта (орнитоптера) и вертолёта, а наличие двигателя - от планёра.
От дирижабля и аэростата самолёт отличается тем, что использует аэродинамический, а не аэростатический способ создания подъёмной силы.
Так, в 1857 году, капитан 1-го ранга Н. М. Соковнин использовал это слово для обозначения управляемого аэростата.
Продолжая изучать физику полета, Кэйли сформулировал большую часть основ аэродинамики и ввёл такие термины как подъёмная сила и лобовое сопротивление.
Кэйли в своих работах использовал двигатели внутреннего и внешнего сгорания, в качестве топлива для которых использовался порох, но остановился на резиномоторе Альфонса Пено, что позволяло делать модели с двигателем более простыми.
В результате Кэйли удалось построить полномасштабный летательный аппарат, который совершил беспилотный полёт в 1849 году. А в 1853 году был совершён уже пилотируемый короткий полёт в Бромптоне, недалеко от Скарборо в Йоркшире.
В 1848 году, англичанин Джон Стрингфеллоу также осуществил успешный испытательный полёт модели с паровым двигателем, в Чарде, Сомерсет. Его аппарат был беспилотным.
В 1874 году, Феликс дю Тампль в Бресте (Франция) построил Моноплан, большой самолёт из алюминия, с размахом крыла 13 метров и весом 80 кг (без пилота). Было произведено несколько испытаний, стартовал планёр с трамплина, полёт продолжался короткое время и благополучно возвратился.
Ещё одним человеком, который внёс вклад в изучение теории полёта, был Фрэнсис Герберт Венхэм, который неоднократно пытался построить ряд беспилотных планёров. В процессе работы, он обнаружил, что больший вклад в подъём от крыла, похожего на птичье, производится в передней его части, из чего заключил, что длинные и тонкие крылья будут эффективнее, чем похожие на крылья летучей мыши, обычно используемыми его коллегами, потому как они имеют больший передний край относительно их веса. Сегодня эта характеристика известна как относительное удлинение крыла.
В 1866 году, Фрэнсис Герберт Венхэм представил свои исследования недавно созданному Королевскому Аэронавигационному Обществу Великобритании. После чего, Фрэнсис Герберт Венхэм решил получить практическое подтверждение своей концепции, построив первую в мире аэродинамическую трубу, которая была создана в 1871 году.
Члены Королевского Аэронавигационного Общества использовали аэродинамическую трубу и определили, что изогнутые крылья обладают значительно лучшими показателями подъёма, чем ожидалось по исследованиям Кэйли, основанными на ньютоновской механике.
Таким образом, уже в это время была ясно продемонстрирована возможность практического строительства аппаратов тяжелее воздуха. Оставались, однако, проблемы двигателей и управления полётом.
Исследования в области аэродинамики, в 1880-х годах, были подкреплены строительством первых действительно практически пригодных к эксплуатации планёров. Основной вклад внесли три человека: Отто Лилиенталь, Перси Пильчер и Октав Шанют.
Один из первых действительно современных планёров был построен Джоном Дж. Монтгомери, на котором Монтгомери совершил управляемый полёт недалеко от Сан-Диего 28 августа 1883 года.
После гибели, Отто Лилиенталя, можно выделить работы Октава Шанюта. Летом 1896 года, несколько аппаратов Октава Шанюта совершили серию полётов на Миллер Бич, Индиана, и в конечном счёте он сделал вывод, что наиболее удачной конструкцией для полетов был биплан. Также как и Лилиенталь, Октав Шанют документировал всю свою работу и фотографировал её результаты, кроме того, он вёл переписку со многими энтузиастами авиации со всего мира.
Октав Шанют особо интересовался решением проблемы стабильности летательного аппарата в полёте, то, что птицы исправляли инстинктивно, но то, что люди должны будут делать вручную.
В течение этого периода было сделано множество попыток сконструировать самолёт, оснащённый двигателями. Однако большинство этих усилий было обречено на неудачу, так как они разрабатывались любителями, которые не имели полного понимания проблем, изучаемых Лилиенталем и Шанютом.
Француз Клемент Адер успешно испытал свой аппарат Eole, оснащённый паровой машиной, который смог сделать короткий 50-метровый полёт недалеко от Парижа в 1890 году. После этого испытания он немедленно начал большой проект, который занял пять лет. Однако, созданный в результате аппарат, Avion III, был слишком тяжёл и был едва способен оторваться от земли.
Сэр Хайрам Стивенс Максим изучил ряд проектов в Англии, после чего сконструировал огромный аппарат весом 3175 кг с размахом крыла 32 м, оснащённый двумя модернизированными облегчёнными паровыми двигателями мощностью 180 л. с. (134 кВт) каждый. Максим построил этот аппарат для изучения основных проблем конструкции и двигателей, но не управления, и, понимая, что полёт будет опасным, он испытывал его на специально построенном для этого рельсовом пути длиной 550 м.
Англичанин Перси Пильчер в середине-конце 1890-х годов создал несколько рабочих планёров, Летучая мышь, Жук, Чайка и Ястреб, на которых он успешно летал. В 1899 году Перси Пильчер построил опытный образец самолёта с двигателями, который, как показало недавнее исследование, был способен к полёту. Однако Перси Пильчер умер после несчастного случая с планёром прежде, чем смог провести испытания созданной им машины.
В России первый проект самолёта был предложен Николаем Афанасьевичем Телешовым в 1864 году.
В 1882 году в присутствии представителей военного ведомства Российской Империи и Русского технического общества была предпринята попытка взлёта на самолёте с паровой силовой установкой, построенном по проекту русского морского офицера Александра Фёдоровича Можайского. Мощность двигателей самолёта Можайского была мала для совершения полёта, однако по утверждению очевидцев, имел место кратковременный отрыв аппарата от земли, в результате которого аппарат пролетел более 100 саженей.
На усовершенствованных моделях братья Райт 20 сентября 1904 года впервые в мире выполнили полёт по кругу.
В 1905 году братья Райт осуществили полёт по замкнутому маршруту длиной в 39 км.
Вместо колёсного шасси Райты использовали стартовую катапульту, состоящую из пирамидальной башни и деревянного направляющего рельса. Привод катапульты осуществлялся с помощью падающего массивного груза, связанного с самолётом тросом через систему специальных блоков.
В то время как многие пионеры авиации, в вопросах безопасности полёта полагались в значительной степени на удачу, в проекте братьев Райт учитывалась потребность полёта без неблагоразумного риска для жизни и здоровья, избегая аварий. Именно это, а не недостаток мощности, было причиной для низкой скорости и для взлёта при встречном ветре. Это было также причиной для конструкционного решения с центром тяжести сзади, схемы утка, и крыльев с отрицательным углом в поперечной плоскости.
В России практическое развитие самолетной авиации началось в 1909 году. Правительством Российской империи было принято решение отклонить предложение братьев Райт о покупке их изобретения и строить самолёты своими силами.
Конструировать российские самолёты поручили офицерам-воздухоплавателям М. А. Агапову, Б. В. Голубеву, Б. Ф. Гебауеру и А. И. Шабскому. Решили строить трёхместные самолёты различных типов, чтобы потом выбрать наиболее удачный. Но, вышеуказанные проектировщики не добились положительных результатов.
Первые успехи русской авиации датируются 1910 годом.
4 июня 1910 года профессор Киевского политехнического института князь Александр Кудашев пролетел несколько десятков метров на самолёте-биплане собственной конструкции.
16 июня 1910 года молодой киевский авиаконструктор Игорь Сикорский впервые поднял свой самолёт в воздух, а ещё через три дня состоялся полёт инженера Якова Гаккеля на самолете необычной для того времени схемы - биплан с фюзеляжем (бимоноплан).
Эра самолетостроения.
Начиная с 1920-х годов, авиаконструкторы, освоив первые азы самолетостроения, начали соревноваться в создании аппаратов, которые были бы быстрее, летели дальше и выше, и имели бы более простое управление.
Классификация самолётов!
В настоящее время самолеты представляют большую группу летательных аппаратов различаемых по назначению и конструкции.
По целевому назначению самолеты различают гражданские и военные.
К гражданским самолетам относятся пассажирские, грузовые и грузопассажирские, административные, спортивные, сельскохозяйственные и другие самолеты невоенного назначения.
К военным самолетам относятся истребители (воздушного боя, истребители-бомбардировщики, истребители-перехватчики, многоцелевые), штурмовики, бомбардировщики (фронтовые, дальние, межконтинентальные), разведчики (тактические, оперативные, стратегические), военно-транспортные (лёгкие, средние, тяжёлые), противолодочные, самолеты боевого обеспечения (радиолокационного дозора и наведения, постановщики помех, воздушные пункты управления, заправщики топливом в полёте и др.).
В состав военной и гражданской авиации также входят учебные, учебно-тренировочные, санитарные, патрульные, поисково-спасательные самолеты.
По типу движителя самолеты относят к винтовым или реактивным.
В соответствии с типом двигателей самолеты часто называют поршневыми, турбовинтовыми, реактивными.
По условиям базирования различают самолеты сухопутного базирования, корабельные самолеты, гидросамолёты (летающие лодки или поплавковые) и самолеты-амфибии, а по требованиям к длине взлетно-посадочной полосы - самолеты вертикального, короткого и обычного взлёта и посадки.
По способности к маневрированию (максимальное значение эксплуатационной перегрузки) самолеты разделяют на манёвренные, ограниченно манёвренные и неманёвренные самолеты.
Читайте также: