Зміст:

лист

Родоначальники авіації

Розвиток авіації

Людина не має крил і по відношенню ваги свого тіла до ваги м'язів він у 72 рази слабкіше птиці ... Але я думаю, що він полетить, спираючись не на силу своїх скул, а

на силу свого розуму.

Н. Е. Жуковський

У протоколі засідання Російської Академії наук від 1 липня 1754 року є запис:

"Високопочтенний радник Ломоносов показав винайдену ним машину, звану їм аеродроміческой (воздухобежной), яка повинна вживатися для того, щоб за допомогою крил, рухомих горизонтально, в різних напрямках силою пружини, який зазвичай забезпечуються годинник, натискати повітря (відкидати його вниз), чому машина буде підніматися у верхні шари повітря, з тією метою, щоб можна було обстежити умови (состянии) верхнього повітря за допомогою метеорологічних машин (приладів), приєднаних до цієї аеродроміческой машині ".

У тому ж році М. В. Ломоносов писав, що він зробив машину, яка, сама піднімаючись вгору, може підняти маленький термометр. Це була модель вертольота і перша в світі документована практична розробка літального апарата важче повітря - вертольота з співвісними гвинтами. Однак для того часу реалізація ідеї вертольота виявилася занадто складною.

Російські вчені і винахідники продовжували працювати над створенням апаратів важчих за повітря.

У 1854-1855 рр.. до ідеї створення літака звертається військовий моряк Російського флоту А. М. Можайський. Серйозними пошуками в цій сфері він став займатися дещо пізніше і прийшов до висновку про необхідність розробити літальний апарат з нерухомим крилом, в роботі якого використовувався б принцип динамічного польоту.

Науковий експеримент - це був єдино можливий у той час шлях дослідження для оцінки можливого значення підйомної сили при різних кутах атаки, а також визначення необхідної площі крила і швидкості польоту, адже аеродинаміка як наука тоді ще не існувала, і лише через 25-30 років основи її були закладені великим російським ученим Н. Е. Жуковським. Не було ще аеродинамічних труб і аеродинамічних вагів для випробування моделей літака. А. Ф. Можайський створив прилад - рухливу візок з прообразом аеродинамічних ваг. За допомогою цього приладу можна було проводити розрахунок лобового опору і підйомної сили крила літака. Виготовлені Можайським моделі літака з приводом гвинтів від пружини демонструвалася в польоті в Петербурзькому манежі.

У березні 1879 р. було поставлено питання про будівництво літака у натуральну величину .*) Винахідник підготував пояснювальну записку, особисто розробив креслення літака і кошторис необхідних витрат. Заявку на винахід літака з описом апарату і креслення Можайський направив до Департаменту торгівлі і мануфактури, а 15 листопада 1881 р. йому була видана "привілей" (патент) на "повітроплавний снаряд".

За проектом літак повинен був складатися з човна (фюзеляжу), в якій передбачалося розмістити екіпаж, силову установку і приладове обладнання, двох парових двигунів і чотириколісного шасі. На літаку були передбачені тросове управління, штурвал, ємності для пального і деякі прилади, в тому числі і оптичний приціл.

У конструкції першого літака була застосована моноплана схема, яка має найбільше поширення і в сучасному літакобудуванні. Довжина човна відповідно до прийнятих у той час одиницями виміру дорівнювала 20,5 аршина, довжина кожного крила - 15 аршинам, ширина крила - 20 аршинам.

6 липня 1882 побудований літак був оглянутий спеціальною комісією Штабу військ гвардії і Петербурзького військового округу. У протоколі комісії від 22 лютого 1883 р. було записано, що маса літака повинна складати 57 пудів. Випробування проводилися під Петербургом, на військовому полі в Червоному селі, і тривали до 1885 р., але на завершальному етапі з військових міркувань були засекречені. Про цей період збереглося дуже мало документів.

Великі заслуги Олександра Федоровича Можайського перед вітчизняною і світовою наукою і технікою.

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

*) У січні 1887 р. працювала перша комісія, що розглянула і схвалила пропозицію О. Ф. Можайського. В результаті винахіднику були відпущені гроші (3 тис. руб.), І він почав працювати над створенням літака. До складу комісії входив Д. І. Менделєєв.

Однак у той час були вчені, як, наприклад, відомий англійський учений Кельвін заперечують можливість створення апаратів важчих за повітря, віддаючи перевагу апаратам легше повітря.

У галузі дослідження теорії польоту апаратів важче повітря працював великий російський вчений Д. І. Менделєєв. Його праця "Про опір рідин і повітроплаванні", за словами Н. Є. Жуковського, є капітальною монографією по опору рідин і може служити основним керівництвом для осіб, що займаються повітроплаванням. У праці особливо наголошується необхідність накопичення дослідних даних про опір середовища. Менделєєв писав, що коли-небудь буде досягнута повна перемога над повітрям, стане можливим керувати польотом. Тільки для цього необхідно точно знати опір повітря.

У 1894 р. побачила світ робота К. Е. Ціолковського "Аероплан, або птицеподобная (авіаційна) літальна машина", в якій автор обгрунтував ідею створення аероплана з нерухомим свободнонесущім крилом. На літаку пропонувалося мати крило трапецієподібної форми з поперечним V при зігнутості по типу чайки. На ескізі, вміщеному в статті, були показані тягне гвинт, обтічної форми корпус, хвостове оперення і шасі. У 1905 р. Ціолковський запропонував ромбовидний і клиновидний профілі крила для апаратів з надзвуковими швидкостями польоту.

Незважаючи на труднощі, зумовлені незнанням законів аеродинаміки, створення планерів і літаків тривало. Конструкція їх часто була дуже складною. Один з них (девятіплан) мав несучі поверхні у вигляді трьох тріпланов, горизонтальне оперення його складалося з чотирьох поверхонь, двигун мав потужність 55 л.с. і передавав її на два штовхають гвинта за допомогою ланцюгової передачі. Було побудовано декілька тріпланов, однак робота над ними залишилася незавершеною. Можна згадати також роботи А. Г. Уфімцева, якого Максим Горький назвав "поетом в області наукової техніки". Уфімцев побудував чотири оригінальні двигуна і два літаки з крилом круглої форми в плані і круглим горизонтальним оперенням. Спорудою літаків і двигунів займався в 1909-1910 рр.. С. В. Гризодубов, батько відомої льотчиці, Героя Радянського Союзу і Героя Соціалістичної праці В. С. Гризодубової. У 1912 р. на одному зі своїх літаків він зробив декілька польотів.

У роки, що передували першій світовій війні, російські конструктори працювали над створенням легкого маневреного літака, який володів би достатньою стійкістю і керованістю. У 1912 р. військовим відомством був оголошений конкурс на розробку літака з максимальною швидкістю не менше 114км / ч і корисним навантаженням 450 кг (льотчик-спостерігач і вантаж). За кресленнями, представленим на конкурс, було побудовано декілька машин, наприклад літак Пороховщикова. Але незважаючи на деякі переваги його перед іноземними, на авіаційних заводах Росії по ліцензіях будувалися літаки іноземних марок. Це сильно стримувало розвиток літакобудування в Росії, особливо проектування.

Трохи пізніше на конкурс були представлені інші літаки, з яких біплан РБВЗ (Російсько - Балтійського вагонного заводу) завоював перший приз.

Цей період характерний також пошуками в області проектування гідролітаків, одним із творців яких був Д. П. Григорович.

До авіаційних конструкторам початкового періоду розвитку авіації в Росії відноситься радянський вчений і конструктор Я. М. Гакель, згодом професор, заслужений діяч науки і техніки. У 1910-1912 рр.. він створив сім літаків оригінальної конструкції, два з яких (гідроплан - амфібія Г-V і біплан Г-VIII) на повітроплавних виставках у Москві в 1911 і1912 рр.. були удостоєні великою срібною і великий золотий медалей.

Особливе місце в розвитку вітчизняної авіації належить літакам випущеним авіаційним відділом Російсько - Балтійського вагонного заводу в Петербурзі. Одним з них був "РОСІЙСКA ВИТЯЗЬ" - перший у світі чотиримоторний літак. Це був біплан з розмахом верхнього крила 27 м і нижнього - 20 м. Польотна маса літака становила 4200 кг. Перший політ його відбулася 23 липня 1913 р. "РОСІЙСКA ВИТЯЗЬ" - прототип важких літаків з двигунами, встановленими в ряд на крилі.

Наступним в цій серії був "Ілля Муромець", спочатку мав чотири двигуни потужністю 100 к.с. кожен, надалі замінені більш потужними - по 220 к.с. 4 червня 1914 на літаку "Ілля Муромець" був встановлений світовий рекорд висоти польоту з десятьма членами екіпажу на борту. У серпні того ж року цей літак був прийнятий на озброєння російської армії в якості розвідувального. На останніх модифікаціях машин цього класу екіпаж складався з семи - восьми чоловік, а озброєння включало вісім кулеметів, літак міг брати до 30 пудів (пуд = 16 кг. -Ф.С.) Бомб, частково розміщуються у фюзеляжі. Всього було побудовано до 80 літаків "Ілля Муромець", які брали участь у першій світовій та громадянській війнах. Це були найбільші на той час повітряні кораблі. За технічними даними, озброєння і бомбового навантаженні "Ілля Муромець" перевершував англійська важкий бомбардувальник ВИМИ і німецький літак фірми "Готам Фрідріхсхафена" (хоча останній був, по суті, трохи зміненою копією єдиного збитого за роки першої світової війни літака "Ілля Муромець"). Недарма французьке військове міністерство через свого аташе в Петрограді звернулося з проханням повідомити дані, пов'язані з аеропланах типу "Ілля Муромець".

Однак не всі створені літаки будувалися. На єдиному на початку двадцятих років комендантську аеродромі Петрограда в одному зі старих ангарів можна було побачити літак "СВЯТОГОР" конструкції В. А. Слєсарєва. Літак був гігантський біплан цельнодеревянной конструкції з двома двигунами, розташованими у фюзеляжі, причому трансмісія до двох штовхає гвинтів діаметром 6 метрів здійснювалася за допомогою канатної передачі. Розмах верхнього крила становив 36 метрів.

На завершальному етапі будівництва літака "СВЯТОГОР" В. А. Слесарев звернувся до уряду з проханням про надання коштів, але отримав відмову, незважаючи на те, що спеціальна комісія під керівництвом Н. Є. Жуковського, яка перевіряла аеродинамічний розрахунок цього літака і розрахунок його на міцність, "одноголосно прийшла до висновку, що політ аероплана Слєсарєва при повному навантаженні в 6,5 т і при швидкості 114 км / год є можливим, а тому закінчення побудови апарату Слєсарєва є бажаним". Однак Технічний комітет Управління Повітряного Флоту вирішив, "що добудова аероплана Слєсарєва, навіть і в тому випадку, якщо підрахунок професора Жуковського підтвердиться, насправді ніякої практичної користі принести не може".

Проте В. А. Слесарев, підбадьорений підтримкою Н. Є. Жуковського, продовжував будувати літак на особисті кошти, а так само пожертвування авіаційних клубів. Робота рухалася дуже повільно, а після загибелі конструктора практично припинилася. Випробування літака так і не були завершені до 1918 р. Згодом він використовувався при навчанні курсантів Військово - технічної школи.

Розглядаючи початковий період розвитку авіації, слід докладніше зупинитися на значенні діяльності і основоположних робіт Миколи Єгоровича Жуковського.

Н. Е. Жуковський - творець теорії підйомної сили крила і автор одного з перших курсів по авіації "Теоретичні основи повітроплавання". Його стаття "Про приєднаних вихори", опублікована в 1906 р., стала підсумком великої роботи в галузі дослідження підйомної сили крила. Активну участь у розробці цієї проблеми брав С. А. Чаплигін, автор монографії "Про газові струмені", на основі якої були створені згодом розділи аеродинаміки великих швидкостей.

Ще восени 1898 р. на Х з'їзді російських природознавців і лікарів Н. Е. Жуковський організував повітроплавальну підсекцію і виступив з оглядовим доповіддю "Про повітроплаванні", в якому рішуче висловився за розвиток літальних апаратів важчих за повітря. Доповідач говорив: "... Дивлячись на літаючі живі істоти, на стрижів і ластівок, які зі своїм нікчемним запасом енергії носяться в продовженні кількох годин у повітрі зі швидкістю, що досягає 50 км / год, і можуть перетинати моря, на орлів, які описують в синьому небі красиві круги з нерухомо розпростертими крилами, на незграбну кажана, який безшумно переноситься вітром у всіляких напрямках, мимоволі задаєшся питанням: невже для людей немає можливості наслідувати цим істотам? "

Сформульована Н. Е. Жуковським теорема полягає в наступному:

"Величина підйомної сили крила на метр розмаху є твором щільності повітря на циркуляцію швидкості і на швидкість польоту літака."

Очевидно, що цей висновок - основа сучасного вчення про підйомної сили крила, фундамент теоретичної аеродинаміки. Без цього відкриття неможливо було б Равіта авіаційної науки.

Організований Н. Е. Жуковським ще до революції гурток з вивчення повітроплавання успішно продовжував свої теоретичні та практичні дослідження і після її перемоги.

Учні Жуковського не тільки заснували школу, а й вели підготовку до створення майбутнього Центрального аерогідродинамічного інституту (ЦАГІ). Рішення про утворення національного російського центру авіації було прийнято зі схвалення В. І. Леніна. Н. Е. Жуковський і А. Н. Туполев відвідали Вища рада народного господарства і отримали не тільки згоду на організацію інституту, але й фінансову допомогу. Аеродинамічна лабораторія в МВТУ ім. Баумана була спочатку основною базою експеріметальних робіт ЦАГІ, який в даний час є світовим центром авіаційної науки і техніки.

Надаючи особливого значення розвитку авіації, Радянський уряд у 1919р. прийняло рішення про створення в Москві навчального закладу для підготовки інженерно - технічних кадрів. У вересні того ж року сотоялась перше засідання ради авіаційного технікуму під головуванням М. Є. Жуковського, а в сетябре 1920 технікум був реорганізований в Інститут інженерів Червоного Повітряного Флоту ім. Н. Є. Жуковського. Пізніше на його базі створюється Військово-повітряна академія, що носить нині ім'я М. Є. Жуковського.

Діяльність великого російського, все своє життя присвятив дослідженню питань теорії авіації, вченого була дуже високо оцінена Радянським урядом. Спеціальною постановою Ради Народних Комісарів від 3 грудня 1920 р., в якому М. Є. Жуковський іменувався "батьком російської авіації, він був звільнений від обов'язкового читання лекцій і одержав право" оголошувати курси більш важливого наукового змісту ". Вченому встановлювався місячний оклад. Тим ж постановою засновувалася премія М. Є. Жуковського за видатні праці в галузі математики і механіки. Було так само прийнято рішення про видання праць вченого.

У передмові до перевиданий у 1972 р. лекцій професора М. Є. Жуковського "Динаміка аеропланів в елементарному викладі", які він читав слухачам теоретичних курсів авіації, А. Н. Туполев писав про великий внесок М. Є. Жуковського у створення нашої російської авіації , про те, що "він (Н. Е. Жуковський - Ф.С.) завжди залишався справжнім патріотом, глибоко любив свою Батьківщину, радів її успіхам, переживав невдачі і завжди хотів бути їй корисним".

Жуковський був прекрасним вчителем. Він учив просто, ясно, завжди надзвичайно доброзичливо, і те, що хотів передати учням, западало їм у душу не тільки як знання, а й як любов до того, що любив він сам.

А любив він науку, авіацію і дуже любив експеримент, вважаючи його абсолютно необхідним. Н. Е. Жуковський був не тільки великим ученим, а й інженером "вищого рангу", тому його учні не замикалися тільки в науці, а прагнули до створення оригінальних конструкцій планерів, вертольотів, глісер, літаків на підставі наукової теорії і результатів експериментів. Тому засновані на школі Миколи Єгоровича Жуковського авіаційні інститути - це не просто навчальні заклади, а ще й наукові організації, що працюють над створенням російського повітряного флоту.

А. Н. Туполев хотів, щоб, отримуючи пам'ятний курс лекцій, прочитаних Жуковським в 1913 р. і іданних в 1917 р., кожен відчув те повагу і тепло до Миколи Єгоровичу Жуковському, яке зберегли його учні. Ці спогади А. Н. Туполева є прекрасною характеристикою наукових та особистих якостей великого російського вченого.

Нагадаю основні етапи розвитку науково - дослідницьких робіт в області аеродинаміки літаків вітчизняної авіації.

У перші післяреволюційні роки бурхливий розвиток аеродинаміки, як і в теоретичному, так і в прикладному сенсі, і в першу чергу у вивченні прикордонного шару, отримало своє практичне застосування. Були закладені основи норм стійкості і керованості, вивчені флатбер і бафтинг в застосуванні до конкретних типів літальних апаратів, розроблені серії нових швидкісних і несучих профілів крила з механізацією.

Розроблені основи дозвуковою і трансзвуковой аероінамікі з введенням в експлуатацію нових аеродинамічних труб дозволили зробити стрибок влетних даних літаків. Цьому сприяли і збільшення потужності двигунів, розробка повітряних гвинтів змінного кроку, створення нових конструціонних матеріалів на основі алюмінію і нових технологічних процесів для обробки.

Як і у всякій науці, провідна роль у вирішенні завдань в області аеродинаміки належала фундаментальних теоретичних досліджень, на базі яких будувалися розрахункові інженерні методи, складові основу прикладної теорії. Корифеї радянської аеродинаміки, такі, як М. Є. Жуковський, С. А. Чаплигін, Б. М. Юр 'єв, В. В. Голубєв, М. В. Келдиш, С. А. Християнович, Г. П. Свищев, В . В. Струмінський і багато інших, перебували на чолі прогресу авіації.

Труднощі прикладного використання теоретичних досліджень полягала в тому, що теоретичні рішення могли бути знайдені тільки для окремих форм профілів, крил, тіл обертання. Це означало, що майже для всіх практично використовуваних в авіації форм через відсутність у той час ЕОМ, що дозволяють використовувати чисельні методи, більша частина теоретиків була зайнята конкретними розрахунками. Правильність базової теорії і наближених методів рішення вимагали експериментальної перевірки - підтвердження, а якщо необхідно, то і експериментальних поправок, що мало і має місце і до теперішнього часу.

Для таких перевірок була побудована експериментальна труба ЦАГІ діаметром 3 м і потім друга - діаметром 6 м. У створенні експериментальної бази ЦАГІ особливо велика роль А. Н. Туполева. Тут, на думку Г. П. Свищева, з повною силою проявився талант Андрія Миколайовича як організатора великого масштабу. Створення аеродинамічних труб з такими розмірами і високими швидкостями потоку зробило можливим випробування великих за розмірами моделей, що дозволяють точно моделювати форми літаків, відпрацьовувати їх аеродинамічні характеристики, а часто відчувати і натуральні елементи літака, у тому числі фюзеляж.

У числі перших досягнень аеродинаміків тих років була обклеювання полотном гофра поверхонь фюзеляжу на літаку АНТ-4, що дало великий ефект щодо поліпшення льотних даних. У порядок допуску в повітря літака в перший раз втрутився попередник АТК ВВС, що визначив, що без відповідного свідоцтва ЦАГІ жодна машина не може піднятися в повітря. Від ЦАГІ літальний апарат отримує свій повітряний паспорт, що дає право на перший зліт.

Був створений довідник конструктора, в який були включені всі розділи аеродинаміки літака: аеродинаміка крила і повітряних гвинтів, охолодження двигунів, аеродинамічний розрахунок, стійкість і керованість, перевірка на штопор, методика випробувань в еродінаміческіх трубах і методика льотних випробувань.

Подальшим розвитком цього напрямку було створення керівництва для конструкторів, де давалися рекомендації з питань від вибору геометричних форм літака до отримання результатів іспвтаній моделей в аеродинамічній трубі дозволяють врахувати особливості і деталі реальної конструкції літака.

Другим напраленіем розвитку прикладної науки є накопичення фактів. У аеродинаміці, як і в будь-якій науці, говорив А. М. Черемухин, факти для розвитку теорії і прикладних методів розрахунку приносять пізнання явищ природи. Ці факти, кк правильно сказано, впізнаються з "Несподіваних тел", що виникають при експлуатації літаків та їх випробуваннях, а також при вивченні в аеродинамічних трубах. На базі осмислення фактів йде розробка теорії, а потім вже на базі теорії та накопичених експериментальних даних створюються прикладні розрахункові методи.

Льотні випробування завжди були отлічнм джерелом інформації, тому що вони проходять в натурних умовах і є найбільш достовірними джерелами для полученя науково-практичних даних. Саме тому вже в минулому у вітчизняних КБ створювалися експериментальні літаки починаючи з літака АНТ-4, про який вже говорилося.

Однак, фудаментальние випробування залишалися на стороні аеродинамічних труб, ктор будувалися в нашій країні, і їх обсяги і ступінь досконалості були вже такими, що в 1944 році в трубі Т-101 ЦАГІ випробовувався літак ТУ-2, а в кабіні літака перебував льотчик-випробувач .

З появою турбореактивних двигунів з'явилася можливість подолання "звуквого бар'єру" і виходу самоета на надзвукову швидкість. Для досліджень нових ефектів була побудована трансзвукових аеродинамічна труба, а потім введені в експлуатацію аеродинамічні труби великих надзвукових швидкостей.

Особливе місце в аеродинаміці і літакобудуванні займає пізнання трансзвуковой швидкості польоту, яка коштувала життя багатьом льотчикам - випробувачам і ставила в скрутне становище тих, хто будує літаки і приймає їх в експлуатацію.

Перехід військової та цивільної авіації до надзвукових швидкостей польоту і здійснення тривалих польотів зажадали рішення багатьох задач. Для цього насамперед було необхідно суттєво підвищити аеродинамічний якість літака на цих швидкостях і вирішити питання стійкості і балансування літака у всьому діапазоні швидкостей - від дозвуковою до надзвуковий. Питання теплостійкості конструкційних матеріалів, оливи та герметиків стали одними з визначальних для констукции, що працюють в умовах циклічного аеродинамічного нагріву, характерного для високих надзвукових швидкостей польоту.

Останні 40-50 років характеризувалися бурхливим зростанням швидкостей, висот і значним збільшенням дальності польоту на дозвуковою швидкості, особливо для транспортних і пасажирських літаків. За цей період авіація збільшила максимальні швидкості приблизно в 4 рази, висоту і дальність - в 2,5-3 рази. Цей Скочок став можливим завдяки широкому впровадженню в авіацію реактивних двигунів.

За кордоном створенням апаратів важче повітря займалися Хенсен, Венсі, Лілієнталь, Адер, Шанют та інші, а науковими дослідженнями в цій області і експериментами в аеродинамічних трубах - Ейфель у Франції, Кейлі в Англії і Ленглі в США.

Польоти братів Райт, Сантос - Дюмона, Блеріо, Кертіса, Уточкіна, Єфімова та ін поклали початок систематичним польотів у повітрі.

Літакобудування в РАДЯНСЬКЕ ЧАС

Після перемоги революції партія і уряд дуже швидко усвідомили необхідність створення та розвитку повітряного флоту Росії. Питання розвитку авіації неодноразово були в центрі уваги радянських партійних і державних органів і неодноразово розглядалися на партійних з'їздах, спеціальних засіданнях і нарадах за участю вищих радянських партійних і державних діячів.

Вітчизняне літакобудування на початку двадцятих років базувалося на модернізації і серійному випуску кращих зразків літаків зарубіжних марок. Паралельно велися роботи зі створення власних конструкцій.

Одним з перших літаків, побудованих за радянських часів, був модернізований варіант англійської машини ДН - 9. Освоєння її було доручено Н. Н. Полікарпову, а літак в різних модифікацій мав найменування Р - 1. У цей час на базі англійської машини марки "Авро" випускався двомісний навчальний літак У-1, призначений для льотних училищ.

З очественних літаків оригінальної конструкції, створених у двадцяті роки, слід відзначити пасажирський літак АК-1 В. Л. Александрова і В. В. Калініна. Два літаки сконструював льотчик В. О. Писаренко і збудував у майстернях севастопольської школи льотчиків, де був інструктором. Велику популярність мали конструкторські групи під керівництвом Д. П. Григоровича і Н. Н. Полікарпова, що працювали над створенням літаючих човнів, пасажирських літаків, а також винищувачів.

У цей період у вітчизняному літакобудуванні намітився перехід до створення літальних апаратів з металу. У 1925 р. в ЦАГІ було створено конструкторське бюро АГОС (авіація, гідроавіації і дослідне будівництво), керівником якого став А. Н. Туполев. Тематика роботи АГОС відрізнялася великою різноманітністю, і у складі бюро були утворені бригади. Очолювали їх інженери стали згодом відомими конструкторами.

Багато зі створених в бюро літаків брали участь у міжнародних виставках і перельотах на далекі відстані. Так, на машинах АНТ - 3 (Р-3) були здійснені польоти до європейських столиць і далекосхідний переліт Москва - Токіо. Важкий металевий літак ТБ - 1 (АНТ-4) в 1929 р. зробив переліт Москва - Нью-Йорк через Північний полюс. Літаки цього типу застосовувалися не тільки в далекій бомбардувальної авіації, а й в арктичних експедиціях. Технічним керівником проекту ТБ-1 був констуктор В. М. Петляков. У АГОС був також спроектований пасажирський літак АНТ-9, який учинив далекий переліт протяжністю 9037.

Одночасно відділ сухопутного літакобудування (ОСС) під керівництвом Н. Н. Полікарпова будував літаки - винищувачі І - 3, ДІ - 2. У цей же період був побудований широковідомий літак У - 2 (По-2), який прослужив близько 35 років. Однією з дуже вдалих виявилася створена відділом сухопутного літакобудування машина Р - 5, яка згодом випускалася в різних варіантах - як розвідник, штурмовик і навіть як легкий бомбардувальник.

Відділ морського літакобудування, керований Д. П. Григоровичем, будував морські літаки, в основному розвідники.

Поряд з бойовими і пасажирськими машинами конструювалися авієтки і легкі літаки на замовлення спортивних організацій, серед них і перші літаки А. С. Яковлєва, що іменувалися АИР.

На початку тридцятих років літаки мали старі форми - біплан схему і не забирається у польоті шасі. Обшивка металевих літаків була гофрованою. У той же час в дослідному літакобудуванні відбувалася реорганізація, і на заводі "авіапрацівників" були створені бригади по типах літаків.

Спочатку завдання на розробку літака І-5 було видано А. Н. Туполеву, а пізніше його створенням займалися Н. Н. Полікарпов і Д. П. Григорович. Цей літак в різних модифікаціях перебував на озброєнні майже десять років, а винищувачі И-15, І-153, І-16 навіть брали участь у бойових діях початкового періоду Великої Вітчизняної війни.

Бригада І. І. Погоського проектувала гідролітаки, зокрема морської дальній розвідник МДР - 3 (пізніше її колектив очолював Г. М. Берієв, який будував літаки для авіації ВМФ аж до сімдесятих років).

Бригада дальніх бомбардувальників під керівництвом С. В. Іллюшина трохи згодом спроектувала літак ДБ - 3, а потім широковідомий штурмовик ІЛ - 2. Бригада С. А. Корчігіна протягом декількох років займалися проектуванням штурмовики, котрий, щоправда, не отримав застосування. Під керівництвом А. М. Туполєва створювалися важкі бомбардувальники, в тому числі ТБ - 3 - один з кращих і найбільш відомих літаків цього типу.

Конструкторські бюро, керовані А. І. Путилова і Р. Л. Бартіні, працювали над створенням суцільнометалевих сталевих літаків.

Успіхи, досягнуті в літакобудуванні і особливо проектуванні двигунів, дозволили приступити до створення літака рекордної дальності польоту АНТ - 25. Цей літак з двигуном М - 34 Р конструкції А. А. Мікуліна увійшов в історію після виконаних на ньому перельотів з Москви через Північний полюс в США.

На початку сорокових років відповідно до постанови Ради Народних Комісарів "Про реконструкцію існуючих та будівництво нових літакових заводів" було введено в експлуатацію кілька нових авіаційних заводів, які призначалися для випуску новітніх літаків. У цей же період був оголошений конкурс на кращу конструкцію літака - винищувача. Над його створенням працювали талановиті інженери - конструктори С. А. Лавочкін, В. П. Горбунов, М. І. Гудков, А. І. Мікоян, М. І. Гуревич, М. М. Пашинін, В. М. Петляков, Н. Н. Полікарпов, П. О. Сухий, В. К. Таїров, І. Ф. Флоров, В. В. Шевченко, А. С. Яковлєв, В. П. Яценко. Всі вони внесли величезний вклад у розвиток не тільки радянської, а й світової авіації. В результаті конкурсу в 1941 р. на озброєння стали надходити літаки ЛаГГ, МіГ і Як - широковідомі винищувачі періоду Великої Вітчизняної війни.

Слова К. Е. Ціолковського про те, що за ерою аеропланів гвинтових настане ера аеропланів реактивних, виявилися пророчими. ера реактивних літаків практично почалася в сорокові роки. З ініціативи відомого радянського воєначальника М. М. Тухачевського, що був у той час заступником Наркома з озброєння, було створено багато науково - дослідні установи, які працювали в галузі ракетної техніки.

Теоретичні розробки та проведені дослідження в кінці двадцятих років дозволили впритул підійти до створення ракетоплана. Такий планер був побудую Б. І. Черановскім для ГИРД, а в 1932 р. планер модифікували під досвідчений двигун одного з основоположників вітчизняного ракетобудування - інженера Ф. А. Цандера.

У квітні 1935 р. С. П. Корольов повідомив про намір будувати крилату ракету - лабораторію для польотів людини на невеликих висотах з використанням повітряно - ракетних двигунів.

Забезпечення максимальної швидкості літака було мрією кожного конструктора. Проводилися спроби забезпечити поршневі самлети реактивними прискорювачами. Характерним прикладом може служити літак Як - 7 ВРД, під крило якого підвішувалися два прямоточних повітряно - реактивних двигуна. При їх включенні швидкість зростала на 60 - 90 км / ч.

Велика робота проводилась по створенню спеціального літака - винищувача з ЖРД, який повинен був мати великі скоропідйомність при значній тривалості польоту.

Проте ні винищувачі з поршневими двигунами і встановленими на них прискорювачами, ні літаки з ракетними двигунами не знайшли застосування в практиці бойової авіації.

У 1945 р. світська авіація переступила рубіж швидкості в 825 км / год після установки на літаки І - 250 (Мікояна) і Су - 5 (Сухого) мотрні - компресорного двигуна, який поєднував осбенно поршневого і реактивного двигунів.

Вказівкою Державного Комітету Оборони робота зі створення та будівництва реактивних літаків була доручена Лавочкіна, Мікояну, Сухому і Яковлєву.

24 квітня 1946 в один і той же день злетіли літаки Як - 15 і МіГ - 9, які мали як силових установок турбореактивні двигуни. Пізніше був побудований Ла -160, перший у нашій країні реактивний літак із стрілоподібним крилом. Його поява зіграло значну роль у підвищенні швидкостей ісребітелей, але до швидкості звуку було ще далеко.

Друге покоління вітчизняних реактивних самлетов являло собою більш досконалі, більш швидкісні, більш надійні машини, в їх числі Як - 23, Ла - 15 і особливо МіГ - 15, визнаний в сої час одним з кращих військових літаків того часу.

Вперше в СРСР швидкість звуку в польоті зі зниженням була дстігнута наприкінці 1948 р. на дослідному літаку Ла - 176 льотчиком О. В. Соколовським. А в 1950 р. вже в горизонтальному польоті літаки МіГ - 17, Як - 50 проходили "звуковий бар'єр". У вересні - листопаді 1952 р. МіГ - 19 розвивав швидкість в 1,5 рази більшу, ніж швидкість звуку і перевершував по головних характеристиках "SUPER-SEIBR", який на той час був основним винищувачем ВВС США.

Подолавши "звуковий бар'єр", авіація продовжувала освоювати всі великі швидкості і висоти польоту. Швидкість досягла таких значень, при яких для подальшого її збільшення були потрібні нові рішення проблеми стійкості і керованості. Крім того авіація впритул підійшла до "тепловому бар'єра". Проблема теплозахисту літака вимагала невідкладного рішення.

28 травня 1960 на літаку Т - 405 генерального конструктора П. О. Сухого льотчик Б. Адріанов встановив абсолютний світовий рекорд швидкості польоту - 2092 км / ч по замкнутому маршруту 100 км.

У ітге наша авіація отримала літак, здатний протягом 30 хв летіти зі швидкістю приблизно 3000 км / год. Польоти на цих літаках свідчили про те, що завдяки застосуванню жароміцних матеріалів і потужних систем охолодження проблема "теплового бар'єру" для цих скорстей польоту в основному була вирішена.

За післявоєнні роки в СРСР були створені чудові пасажирські і транспортні літаки. Ще в 1956 р. на лініях Аерофлоту почалася експлуатація літака Ту-104, який вперше у світі почав регулярні пасажирські перевезення. Іл-18, Ту-124, Ту-134, Ан-10 і Як-40 висунули в той час наш Цивільний повітряний флот на одне з провідних місць у світі.

Нові вітчизняні пасажирські літаки Ан-24, Ту-154М, Іл-62М і Як-42 здійснюють масові повітряні перевезення всередині країни і за її межами. В кінці сімдесятих років був створений надзвуковий пасажирський літак Ту-144. Новий якісний і кількісний рівень пасажирських перевезень був достгнуть з введенням в експлуатацію літака - аеробуса Іл-86. Військово-транспортна авіація отримала літаки Ан-22 та Іл-76Т, що використовуються для перевезення вантажів військового та цивільного призначення. У 1984 р. почалася експлуатація літака - гіганта Ан-124 "РУСЛАН", а пізніше Ан-225 "МРІЯ".

Вертольоти, що тільки після другої світової війни стали працездатним і економічно доцільним транспортним засобом, в даний час отримали широке розповсюдження. Радянські авіаційні конструктори створили надійні гвинтокрилі машини різного призначення - легкі Мі-2 і Ка-26, середні Мі-6 і Ка-32 і важкі Мі-26 та інші для військової та цивільної авіації.

Успіхи російської авіаційної промисловості в справі створення літаків бойової авіації були продемонстровані в 1988р. на міжнародній авіаційній виставці в Фарнборо (Англія), де демонструвався винищувач МіГ-29; цей же літак, "Буран" і Су-27 демонструвалися в Парижі в 1989 р.

До теперішнього часу літаки МіГ-29 і Су-27 є неперевершеними лідерами у своєму класі винищувачів. Завдяки своїй схемі і досконалості силових установок, вони можуть виконувати унікальні фігури вищого пілотажу, які недоступні зарубіжним аналогам цих винищувачів.

Підводячи риску під всім вищесказаним можна зробити висновок, що, незважаючи на всі труднощі і невдачі авіація в нашій країні зробила огоромний крок у своєму розвитку. І мені хочеться вірити, що, завдяки гігантського інтелектуальному потенціалу, накопиченого в Росії, авіація і надалі розвиватиметься не менш биструмі темпами, ніж раніше.

"Смерд Микитка, боярського сина Лупатова холоп", літав на дерев'яних крилах в Александровській слободі і "за це дружество з нечистою силою" був за наказом Грозного страчений. Вирок нібито свідчив "... людина не птах, крил не імать ... Аще ж приставить собі аки крила дерев'ян, противу єства творить. То не боже діло, а від нечистої сили. За це дружество з нечистою силою відрубати вигадник голову. Тіло окаянного пса смердить кинути свиням на поживу. А вигадку, аки диявольську допомогою споряджену, після божественної літургії вогнем спалити ".

Це одна з перших спроб в Росії літати, яка була засвідчена істориками (в даному випадку - істориками Івана Грозного). Так, ще з часів Івана Грозного наші співвітчизники демонстрували незвичайні для решти світу якості: винахідливість (я маю на увазі вміння з нічого зробити що завгодно), інстинктивне розуміння законів природи. На жаль, тут проявилася ще одна традиційна російська риса, що збереглася до наших днів в Росії: вічне протівопостояніе науки і влади. Звичайно, навряд чи можна зарахувати "смерда Микитку" до вчених, адже перед польотом він у кращому випадку прикинув "на око" - полетить його апарат чи ні, проте засновники російської повітроплавної школи, про які йтиметься нижче, виросли на тих же легендах і казках, в яких йшлося про можливості людини літати, що і перші російські "повітроплавці". І, перш ніж приступити безпосередньо до розповіді про творців російської авіації, я хотів би розповісти про перші спроби польотів в Росії.

Російський фольклор налічує чимало казок і легенд про фантастичних істот і людей, що володіють "диявольською" силою і вмінням літати по повітрю. Думка про можливість літання жила в народі, переходячи з покоління в покоління. До нас дійшли билини про Тугарин Змеевіча, казки про коники-Горбунок, про Кощія Безсмертного, про килимі-літаку, на якому літав Іван-царевич, про політ Івана-царевича на сові. Ряд легенд говорить і про реальні спроби створити літаючі механізми і пристосування. Так, збереглася відноситься ще в 906 р. легенда про пуск по повітрю на обкладена князем Олегом Царгород якихось снарядів. Інша легенда говорить про літаючому штучному орле, зробленому за часів Івана III (1482-1505гг.). Відомо оповідь про спуск на пристрої, подібному парашута, попівського сина Симеона та ін

Безсумнівно, що російські люди намагалися літати на саморобних крилах, причому польоти, очевидно, переслідували розважальні цілі. У рукописі Данила Заточкіна, що відноситься до Х III століття і зберігалася раніше в Чудовому монастирі. є вказівки на польоти людей. Перераховуючи народні розваги слов'ян, Данило Заточник пише: "... а інші злітають з церкви або з високого будинку на шовкових крилах ... показуючи фортеця сердець своїх ..."

Як видно з цього запису, ще в ХІІІ столітті у слов'ян "іний літає з церкви або з високі паволочіти крило", "паволочіти крила" - це крила, зроблені з хорошого візантійського шовку, За допомогою таких крил, можливо, і робили наші предки своєрідні планують спуски. Спорудою крил для польоту в 1762 н. займався "колодник розстрига" Федір Мелес. Він був переконаний, що "... може людина абсолютно подобою птаху по повітрю, куди хоче літати". Мелес скоїв втечу з метрополічьего будинку і дві доби майстрував крила на невеликому острівці біля Тобольска, маючи намір обтягнути їх мішками з-під хліба. Настали холоди змусили припинити досліди, На допиті Мелес показав, що "... мав намір отсель, з Тобольська, через ті полетіти прямо в Малоросію". Тобльскій митрополит Павло, вважаючи, що "диявол ... показав йому божевільний спосіб до літання", розпорядився "за скоєне безумство Мелес щоп'ятниці на тижня по сорок ударів батогами або лозами вичитувати замість поклонінь земних."

МИХАЙЛО ВАСИЛЬОВИЧ ЛОМОНОСОВ

Можливо, такі спроби літати тривали б до поголовного винищення "винахідників від сохи" але в XVIII столітті за проблему повітроплавання взявся засновник першого російського університету, Михайло Васильович Ломоносов.

Михайло Ломоносов задовго до офіційно визнаних винахідників гелікоптера побудував і випробував апарат в Росії. Правда, Леонардо да Вінчі ще в 1475 р. писав про можливість побудувати гелікоптер, але Ломоносову ці роботи Леонардо, оприлюднені лише наприкінці XVIII століття, не були відомі.

Ломоносов звернув увагу на циркуляцію вільного повітря в шахті в залежності від зовнішньої температури і 1 січня 1745 Ломоносов виклав свої висновки "Про вільний рух повітря, в рудниках прімеченном" конференції Академії наук. Це дослідження наклало відбиток і на винайдений Ломоносовим гелікоптер. Лопаті гвинта гелікоптера сильно нагадували лопаті "вторгнень машини", що застосовувалася на рудниках.

"Г-н сов. І проф. Ломоносов зборам представив про машинці маленької, яка б вгору підіймала термометри та інші малі інструменти метеорологічні і запропонував оной ж машини малюнок; того ради пани засідають оне його подання випробували і поклали канцелярії Академії наук репортом просити , щоб спромоглися було наказати звіщав машину по додається при цьому малюнку для досвіду цього зображення зробити під його пана авторасмотреніем майстром Фуціусом. І про вищеописаному зважаючи протоколу академічного зібрання репорт 4 березня дня 1754 "

Під безпосереднім керівництвом Ломоносова і за його кресленнями така машина до липня 1754 була створена і випробувана. Це був невеликий гелікоптер. У протоколах конференції від 1 липня 1754 р. збереглася наступний опис цього гелікоптера:

"Високопочтенний радник Ломоносов показав винайдену ним машину, звану їм аеродроміческой (воздухобежной), яка повинна вживатися для того, щоб за допомогою крил, рухомих горизонтально в різних напрямках силою пружини, який зазвичай забезпечуються годинник, натискати повітря (відкидати його вниз), чому машина буде підніматися у верхні шари повітря з тією метою, щоб можна було обстежити умови (стан) верхнього повітря за допомогою метеорологічних машин (приладів), приєднаних до цієї аеродроміческой машині. Машина підвішувалася на шнурі, протягненому по двох блоках, і утримувалася в рівновазі грузиками, підвішеними з протилежного кінця. Як тільки пружина заводилася, (машина) піднімалася у висоту і тому обіцяла досягнення бажаного дії. Але ця дія, по розсуду винахідника, ще більше збільшиться, якщо буде збільшена сила пружини і якщо збільшити відстань між тією і іншою парою крил, а коробка, в якій закладена пружина, буде зроблена для зменшення ваги з дерева. Про це він (винахідник) обіцяв подбати ".

Швидше за все, дослідження зайняли весь час Ломоносова і не дали йому можливості довести до "бажаного кінця" споруду гелікоптера, але пріоритет Ломоносова в цьому винаході безсумнівний. Винахідником ж гелікоптера досі часто називають Пауктона, якому в 1768 р. дійсно вдалося сконструювати невеликий гелікоптер.

Створення Ломоносовим гелікоптера так само цікаво тим, що навіть значно пізніше - в 1782 р. - французька Академія наук (одна з найелітніших в той час) в особі астронома Лаланда визнала літання неможливим.

Михайло Васильович зробив першу в історії практичну спробу застосувати архимедів гвинт для повітряного плавання. Не можна забувати, що гвинт у той час не був ще відомий навіть як двіжетеля для морських судів. Тим значніше це відкриття російського вченого. Воно показує, що Ломоносов один із перших зрозумів дійсні закони опору повітря і знайшов силу, здатну підтримувати і просувати апарат у польоті. Так само цікаво і те, що Ломоносов, очевидно, намагаючись знищити реактивний момент, передбачив у своєму гелікоптері два гвинти, що обертаються в протилежні сторони.

Ломоносов, розробляючи основи метеорології (існування якої також необхідно для нормального розвитку авіації) одночасно з цим розробив основи аеродинаміки, що виникла як наука тільки в кінці XIX століття.

Наступним з російських учених, що серйозно займаються проблемою підняття людини в повітря за допомогою гелікоптерного гвинта був Михайло Олександрович Рикачев.

МИХАЙЛО ОЛЕКСАНДРОВИЧ Рикачев

Михайло Олександрович Рикачев, моряк за професією, згодом академік і директор Головної фізичної обсерваторії, зацікавився проблемою літання в кінці 60-х років минулого сторіччя. У 1868 р. Рикачев піднімався на повітряній кулі для метеорологічних спостережень. У 1871 р. в "Московському збірнику" була опублікована його стаття "Перші досліди над підйомної силою гвинта. Обертається в повітрі". Вжиті дослідження для визначення потужності, необхідної для обертання гвинта певних розмірів, і ваги вантажу, який можна підняти у повітря за допомогою такого гвинта, Рикачев проводив для того, щоб побудувати гелікоптер, на якому можна було б, змінюючи нахил осі гвинта, пересуватися в повітрі в бажаному напрямку. Михайло Олександрович ретельно проаналізував всі проведені до нього досліди і розрахунки, що стосуються опору повітря і води. Він правильно зазначив протиріччя в коефіцієнтах Понселе та Дюшмена, які встановили різні дані для нерухомої платівки в поточній воді і для платівки, яка рухається у воді з відомою швидкістю, свої досліди Рикачев проводив за допомогою спеціально сконструйованого ним приладу.

Прилад цей складався з терезів Роберваля, на одній чашці яких був встановлений чотирилопатевий гвинт, який приводився в обертання падаючої гирею або часовими пружинами. Рух передавалося на вал гвинта за допомогою зубчастих коліс. На іншій чашці терезів перебувала гиря, урівноважує прилад при нерухомих лопатях гвинта. Лопаті гвинта, що мали форму трапеції, кожна площею 2,8 кв.футів (0,26 мІ), могли бути встановлені під різними кутами до горизонту.

Результати дослідів, проведених з 29 листопада 1870 р. по 14 березня 1871. були зведені Рикачева в таблиці.

Рикачев не обмежувався науково-дослідною роботою. Він був одним з ініціаторів створення VII повітроплавного відділу Російського технічного товариства і першим головою цього товариства (1881-1884 рр.).

З ініціативи Михайла Олександровича російські повітроплавці у співдружності з вченими інших країн взяли участь у міжнародних спостереженнях за рухом хмар (що проводилися в 1896-1897 рр..), Що дозволили зробити ряд цікавих висновків. Рикачева в 1898 р. були здійснені підйоми зміїв з анемографом власної конструкції. Михайло Олександрович спільно з Валеня обчислив також середні температури зимових місяців для Европейсокй Росії.

Рикачев підтримував у Росії інтерес до наукового повітроплавання. Ще в 1868 і 1873 рр.. він здійснював польоти на вільному аеростаті, під час яких здійснив низку цінних метеорологічних спостережень. Завдяки його сприянню в якості директора Головної фізичної обсерваторії багато хто з фізиків обсерваторії - В.В. Кузнецов, С. І. Савінов, Д. А. Смирнов та інших - брали участь у польотах, організованих Міжнародною наукового повітроплавної комісією.

Як і Ломоносов, Рикачев одночасно займався і проблемою підняття людини в повітря, і проблемою дослідження атмосфери, напевно представляючи невіддільність цих наук. Однак якщо Ломоносов намагався побудувати літальний апарат для вивчення властивостей атмосфери, то Рикачев вже більше схилявся до думки про те, що метеорологія повинна бути поставлена ​​на службу авіації, "... вчасно попереджаючи повітроплавців про можливість або неможливість польотів ...".

Майже одночасно з Рикачева проблемою повітроплавання займався і Дмитро Іванович Менделєєв, автор знаменитої "Періодичної системи хімічних елементів".

ДМИТРО ІВАНОВИЧ МЕНДЕЛЄЄВ

Започаткували після Кримської війни і падіння Севастополя переозброєння російської артилерії, зокрема, перехід на нарізні і сталеві дула знарядь, а пізніше застосування бездимного пороху гостро поставили завдання вивчення пружності газів. Менделєєв, вивчаючи за завданням Головного інженерного управління цю проблему, зіткнувся з двома сторонами питання. З одного боку, в умовах високих тисків газ повинен бути близький до "граничного обсягу", з іншого, - при незначній щільності газу "... можна чекати знищення його пружності, тобто припинення надалі розширення. Тоді повинна буде визнати існування реальної межі для земної атмосфери ", - писав Менделєєв.

Вважаючи питання "Про стисливості газів при настільки малих тисках, які тільки можна вимірювати" дуже важливим і вимагає розробки, Дмитро Іванович мимоволі мав зацікавитися будовою верхніх шарів атмосфери. Він ретельно вивчає роботи в цій області знаменитого англійського фізика Глешера, неодноразово піднімалося на повітряній кулі з науковими цілями. Пізніше Дмитро Іванович писав: "Мене так зайняла горда думка піднятися вище знаменитого англійця і осягнути закон нашарування повітря при нормальному стані атмосфери, що тимчасово я залишив всі інші заняття і став ізучасть аеростатіку". У статтях, опублікованих у звітах французької Академії наук, розбираючи питання про закономірність зміни температури в атмосфері, Менделєєв підкреслює необхідність дослідної перевірки своїх положень за допомогою аеростата, який може піднятися у верхні шари атмосфери .. Він розробляє і проект аеростата, "... допускає можливість безпечно залишатися на великих висотах в атмосфері". У своєму повідомленні Хімічному і фізичному суспільству при Петербурзькому університеті він висловлює можливість "... прикріплювати до аеростат герметично закритий обплетений пружний прилад для приміщення спостерігача, який тоді буде забезпечений стисненим повітрям і може безпечно для себе робити визначення і керувати кулею". До цієї думки Д. І. Менделєєв повертається і в 1873 р., стверджуючи, що за допомогою таких аеростатів можна "... вивчати умови верхніх шарів атмосфери, де треба шукати зародок всіх погодних змін, в атмосфері відбуваються".

Таким чином, Менделєєв ще в 1875 р. обгрунтував принцип створення стратостата з герметично закритою кабіною, здійснений лише через півстоліття. Менделєєв як би продовжував роботи М. В. Ломоносова з вивчення вищих шарів атмосфери. У 1875 р. (виходячи з досвіду французького повітроплавця Дюпюї де Лома, з роботами якого він був знайомий) Менделєєв склав ескіз керованого аеростата і зробив необхідні розрахунки.

Великий вчений мріяв зібрати необхідні для побудови аеростата кошти за рахунок продажу видаються ним книг. У 1876 р., видаючи під своєю редакцією книгу німецького вченого Мона "Метеорологія або вчення про погоду", Менделєєв пише в передмові: "Видаючи пропоноване твір, я маю на увазі придбати через продаж і поширення його кошти, необхідні для влаштування аеростата, що призначається для сходження у верхні шари атмосфери ". Єдиною країною, яка мала досвід будівлі аеростатів, була в ці роки Франція. Менделєєв вирішує відправитися за кордон для вивчення цього питання. Він звертається у військово-морське міністерство з листом наступного змісту:

"... Повітроплавство буває і буде двох пологів: одне в аеростатах, інше в аеродінамах.

Перші легше повітря і спливають в ньому. Другі важче його і тонуть. Так, риба, нерухома і мертва, спливає на воду, а птах тоне в повітрі. Наслідувати першої вже вміють у розмірах, придатних для практики. Подраженіе другий - ще в зародку, в розмірах, негідних в житті людей, подібних польоту метелика, дитячої іграшки. Але цей рід повітроплавання обіцяє найбільшу майбутність, дешевизну (в аеростатах дорогі оболонки і газ) і, так би мовити, вказується самою природою, тому що птах важчий за повітря і є аеродінам.

У викладі тимчасового стану справи і веденні дослідів необхідно переслідувати обидва роду повітроплавання, так би мовити, рівною мірою, тому що по тому і іншому ще належить багато неясного, і в майбутній історії повітроплавання найважливіше місце займуть не щасливих комбінацій припущення, а строго за досліди, від яких можна чекати рішення практичних завдань. Хоча обидва роду повітроплавання однаково заслуговують дослідника, але для практичної потреби, яка, наприклад, військова, тільки одні аеростати обіцяють дати швидкий і можливий результат, тим більше, що все питання з теоретичної сторони в головних рисах тут остаточно ясний. А тому перш за все повинно звернутися в практиці до дослідів у великому вигляді, над добре обдуманим керованим аеростатом. Не задаючись чимось неможливим або мрійливим, я думаючи і добре переконаний, що великим аеростатом керувати можливо в такій же мірі, як кораблем. У мене є давно розпочатий проект такого аеростата. Днями я його звірив знову з основними даними тих аеростатів, які вже виконували завдання, і, по виправленні деяких подробиць, думаю, що мій проект представить деякі важливі переваги. Але я не винахідник. А тому моє сприяння справі має полягати не в тому, щоб проводити свій проект прямо в практику і наполягати на його досконало, а в тому: 1) щоб ближче пізнати практику справи і відповідно їй ввести в проект подальші поліпшення; 2) щоб зробити відсутні, попередні досліди, необхідні для раціонального виконання проекту; 3) щоб попередньо не секретничати, а все викласти в подробицях, необхідно дати щось зріле, не одну основну ідею. Ось це мені і бажано. Отже, завдання: направляти аеростат, як корабель, до цілей практичної потреби - на мою думку можна вирішити. Якщо зайнятися справою аеростатікі, треба буде відкласти ті справи, для яких я командіруешь від Університету, і необхідно зробити чимало нових витрат: побувати в Англії, увійти в зносини з багатьма особами, на що мої закордонні зв'язки дадуть мені, гадаю, можливість, треба буде закупити нові книги, прилади тощо

В результаті моєї поїздки має бути дві справи: а) виконання проекту керованого аеростата з викладенням підстав з кресленнями. Цей проект повинен бути представлений мені для виконання або опублікований у всій його подробиці (якщо не побажають чому-небудь ні виконувати, ні публікувати, то я це право ударжіваю за собою).

Окрім проекту мого аеростата, я пропоную як результат своєї поїздки статтю, яка має загальне сучасний стан питання про повітроплаванні. Поїздка з цією метою, наявної вже у мене матеріал і, те, що найважливіше, ті зв'язки з іноземними вченими, які дають мені мої колишні праці, дозволяють мені сподіватися на те, що я можу краще, ніж багато інших, отримати хороші відомості, пов'язані до цієї справи. Я припускаю уникнути історії (вона викладена в купі книг), пригод і подробиць, які стосуються аеростатів і аеродінамов, а хочу обмежитися описом короткою теорії справи (із зазначенням джерел для подробиць), описом дослідів над опором повітря, систематичним викладом результатів зроблених польотів, дослідами над новими приладами для повітроплавання, проектами, як більш самостійним і критичним склепінням, що належать до всього викладеного, щоб перейти потім до свого проекту ".

В архіві збереглася доповідна записка Головного інженерного управління військовому міністерству "Про дії г.Менделеева". У цій записці військовий інженер Недзеловскій доповідав про прохання Менделєєва виділити йому 12 450 рублів на попередні досліди, видання книги та на замовлення двигуна для великого аеростата і моделей.Хотя керуючий морським міністерством погодився з тим, що: "... професор Менделєєв ... більше будь-кого іншого здатний виконати прийняте ним на себе справу ", повторилася стара історія: Менделєєву дали лише третину необхідних коштів. . Цих грошей вистачило тільки на видання книги.

У 1887 р. Д. І. Менделл був обраний академіком Петербурзької Академії наук. Менделєєв продовжує свою наукову роботу над проблемою повітроплавання. У 1887 р. великий вчений піднявся один на повітряній кулі до висоти 3350 м для спостереження сонячного затемнення; свій політ і зроблені спостереження він докладно описав у статті "Повітряний політ з Клину під час затемнення", опублікований у № 11 "Північного вісника" за той же рік.

Цей політ, організований військовими повітроплавцями, показав разом з тим і вкрай низький рівень повітроплавної техніки того часу. Аеростат, розрахований на підйом двох людей, міг підняти лише одного, головним чином тому, що газ змішувався з повітрям при вступі в оболонку. Вкрай складна була і техніка наповнення кулі воднем.

На підставі досвіду свого польоту на повітряній кулі в Клину Менделєєв пропонує для наповнення аеростатів газом застосувати особливі подушки зі стисненим воднем. З листа видно, що Дмитро Іванович прийшов до думки про такий спосіб наповнення аеростата ще в 1879 р. і обговорював це в Парижі з Дюпюї де Ломом. Менделєєв закінчує лист такими словами: "Я охоче готовий сприяти успіху нашої військової аеронавтики; коли завгодно, хоча для випробування чого-небудь готовий і полетіти, із задоволенням поділюся думкою і порадою, тільки позбавте від комісій".

На відпущені йому 2500 руб. Менделєєв організував у своїй лабораторії досліди по наповненню аеростатів за допомогою спеціальних балонів для водню, вивчаючи також і можливість видобувати водень більш досконалими способами. Проведене дослідження дозволило прийти до висновку про можливість зберігати водень за допомогою "циліндричних вмістищ для стисненого водню" під тиском 100-120 ат.

У серпні 1888 р. в Англії почали застосовувати для зберігання газу спеціальні сталеві труби Норденфельда. Головне інженерне управління за довідкою з цього питання писало:

"На повітроплавної полігоні на Волковому Поле є доставлені з Англії сталеві труби Норденфельда, службовці для зберігання і перевезення водню, стиснутого до 120 ат, а тому було б корисно за допомогою паралельних дослідів порівняти ці труби з вмістилищем, запропонованими професором Менделєєвим з цією ж метою, причому бажано, щоб зазначені досліди проводилися в присутності голови і членів Комісії із застосування повітроплавання до військових цілей ".

Треба сказати, що запропонований Менделєєвим спосіб збереження водню в балонах під тиском 120-200 ат широко прийнятий сучасною технікою. Пріоритет ж Менделєєва в цьому відкритті, безсумнівно, доводять публікуються документи.

Характерно, що Менделєєва підтримав інший російський учений - професор Лачинов, який запропонував для електролізу водню батарею своєї системи.

У разі здійснення пропозицій цих вчених Росія мала б необхідні прилади для добування та збереження водню. На жаль, військове відомство і цього разу обійшло мовчанням ці пропозиції.

Дмитро Іванович не обмежувався вивченням аеродинаміки. Він вірив у кінцеву перемогу аеропланів, вважаючи, що вони мають "найбільшу майбуття". Менделєєв уважно вивчає структуру пташиного крила і робить начерки його кістяка. У січні 1877 р. як члена попередньої комісії він бере участь у розгляді запропонованого А. Ф. Можайським аероплана і в травні 1877 р. дає висновок військовому міністерству про літальному апараті доктора Арендт. (У додатку 4 наведено це висновок) У 1895 р. Дмитро Іванович зацікавився дослідами з літаючими моделями В. В. Котова і навіть написав передмову до його книги. На жаль, ця книга так і не вийшла в світ.

Д. І. Менделєєв був глибоко переконаний, що винахід літального снаряда "складе епоху, з якої почнеться новітня історія освіченості".

На жаль, подальші розробки "літаючого снаряда" призвели до створення ракет, використовуваних на полі бою. Та й подальший розвиток авіації звелося в основному до розробки військових літаків, аеростатів, повітряних куль, а надалі і вертолетов.Возможно, це сталося через наближення першої світової війни, а може бути через чогось другого.Однако факт залишається фактом: всі повітроплавний кошти мали військову основу (забігаючи вперед: ТУ -104 перероблений з бомбардувальника - ракетоносці Ту-16). Спочатку повітроплавні апарати використовувалися для спостереження, а потім деякі з льотчиків виявили, що предмет, кинутий з великої висоти може заподіяти сильні пошкодження через що розвивається скорості.Также интерестно спогади командуючих про те, що: "... деякі пілоти обстрілюють пілотів ворожих літаків з особистої зброї, а інші для цієї мети навіть беруть із собою карабіни або гранати. Останні вживаються для скидання на позиції ворога. .. ".

Отже, перша світова війна дала потужний поштовх розвитку авіації і, природно, це не могло не відбитися на напрямку роботи вчених воюючих государств.Как писав академік Б. М. Юр 'єв: "Війна з перших же днів вказала на величезне значення авіації, і царський уряд змушене було почати організацію авіаційної науки. Однак робилося це з рук геть погано, грошей на науку як і раніше не давали, людей повернути з фронтів також не вдалося ". Гідно подиву, що в цих умовах російські вчені зуміли добитися серйозних успіхів у розвитку авіаційної науки. Центром авіаційної думки в Росії в роки першої світової війни було Московське вище технічне училище (МВТУ), де працював один з кращих учених свого часу - Н. Е. Жуковський.

Микола Єгорович Жуковський

Батько російської авіації, Микола Єгорович Жуковський, народився 5 (17) січня 1847 р. в сім'ї інженера шляхів сполучення Єгора Івановича Жуковського.

У 1876 р. Микола Єгорович вперше отримав можливість поїхати за кордон для того, щоб познайомитися з видатними французькими та німецькими вченими. У Франції Жуковський зустрічався з Дарбу і Резаль, в Німеччині - з Гельмгольцем і Кірхгофф.

У 1879 р. Жуковський отримав місце професора на кафедрі аналітичної механіки в Московському вищому технічному училищі. У 1882 р. він захистив докторську дисертацію на тему: "Про міцність руху".

Починаючи з 1886 р. Жуковський читає в Московському університеті курс гідроаеродинаміки.

Проблеми літання зацікавили Миколи Єгоровича ще в юності. У 1877 р. в Парижі Жуковський познайомився з французькими дослідниками, які працювали над створенням літальних апаратів важче за повітря і вивчали політ птіц.Із цієї поїздки Микола Єгорович привіз багато літаючих моделей, які демонстрував на своїх лекціях і доповідях.

Згадуючи про цей період, Жуковський пише: "При кабінеті прикладної механіки вже з 1889 р. проводилися дослідження з різних питань повітроплавання - випробовувалися різні моделі літальних машин і будувалися невеликі аеродинамічні апарати". Жуковський привіз з-за кордону та велосипед з величезним переднім колесом, винайдений французом Мішо. Микола Єгорович роз'їжджав на цьому велосипеді, зміцнивши за плечима великі крила з тканини. Цими експериментами він намагався визначити піднімальну силу крил і зміни як величини цієї сили, так і точки її застосування (центр парусність).

Подальші поїздки за кордон і знайомство з Отто Лілієнталь, знаменитим німецьким планеристів, книга якого "Політ птахів, як основа мистецтва літання" стала для Жуковського настільною книгою, все більше і більше втягували Миколи Єгоровича у вивчення проблеми літання.

Жуковський разом з тим правильно вказав на значення висхідних потоків повітря, так майстерно використовуються птахами. Він пише: "Якщо на деякій висоті над землею пливуть величезні вихори з горизонтальними осями, то птах, забравшись з того боку вихору, з якою є висхідний потік повітря, і стежачи за рухом вихору, може деякий час залишатися в висхідному потоці і описувати завдяки йому в русі щодо деяких рухомих осей горизонтальні кола ".

Все це говорило про те, що Жуковський вже ясно уявляв собі принципи польоту аероплана. Праця "Про ширяння птахів" з'явився зрілою роботою, в якій було критично оцінено все зроблене за кордоном і в Росії в галузі теорії літання. Тут проявляється чудова особливість Жуковського - не рухатися вперед, поки не вивчено все головне, що зроблено іншими для вирішення даної проблеми. Жуковський уважно стежить за успіхами літання в Європі, йому добре знайомі роботи Адер, Філіппс, Максима, який сконструював літальні апарати.

Жуковський, продовжуючи наполегливо працювати над проблемою літання, опублікував в 1897 р. статтю "Про найвигіднішому куті нахилу аеропланів". У цій статті він переглянув висновки Джевєцького, пов'язані з даного питання, і визначив оптимальний кут атаки крила аероплана.

Рік по тому Микола Єгорович докладно розібрав орнітоптерную теорію польоту і на підставі проведених дослідів (їм була сконструйована спеціальна модель) відзначив, що коливається платівка отримує опір, у десять разів більше, "... ніж пластинка, що рухається поступальним рівномірним рухом з тією ж середньою швидкістю ". Досвід показав, що якщо швидко перевести пластинку зі спокою в рух, то "... на кожен метр швидкості і квадратний метр площі пластинки припадає 80 кг опору повітря".

Жуковський вказує, з одного боку, на поступове зменшення маси двигунів, з іншого, - правильно підкреслює значення поступальної швидкості для літальної машини. Він каже: "Рухаючись під малим кутом до горизонту з великою горизонтальною швидкістю, похила площина повідомляє величезного кількості послідовно прилеглого до неї повітря малу швидкість вниз і тим розвиває велику піднімальну силу вверх при незначній витраті роботи на горизонтальне переміщення".

Аналізуючи досягнуті успіхи, Микола Єгорович особливе значення надає планеризму, заявляючи, що "... простіше додати двигун до добре вивченої ковзної літальної машині, ніж сісти на машину, яка ніколи не літала з людиною".

У 1902 році Жуковський побудував в Московському університеті (МВТУ) аеродинамічну трубу квадратного перетину розміром 75х75 см. Довжина труби 7 м, швидкість потоку 9 м / с. В університетській же лабораторії був встановлений сконструйований Миколою Єгоровичем прилад для випробування гвинтів без поступальної швидкості. Аеродинамічна трубка Жуковського була однією з перших в Європі.

За допомогою цих апаратів Микола Єгорович провів разом зі своїми учнями ряд цікавих досліджень, зокрема, про центр парусності, про обертання в потоці повітря пластинок, вісь яких перпендикулярна потоку, а також перевірив закони Вельнера і Ренара для гелікоптерного гвинта. Ці дослідження дозволили пізніше Жуковському запропонувати дуже раціональний профіль (дужку) крила з високими аеродинамічними якостями. Цей профіль відомий до сих пір у всьому світі під назвою "профілю Жуковського". У 1904 році Н.Є. Жуковський "... знайшов джерело підтримуючої плани сили ...", - як пише один з його колег -" ... безумовно, його відкриття ведуть до створення аеродинаміки ...".

Микола Єгорович зробив також чималий внесок і в розвиток військової авіаціі.Под його керівництвом велися роботи по створенню авіабомб великого калібру, в 1916 році він заснував нову науку-аеробаллістіку, опублікувавши свою роботу "Бомбометання з літаків". У цій роботі він науково обгрунтував політ авіабомби та його особливості, вказав можливі типи бомбардувальних прицілів. Жуковський за своє життя написав: з теоретичної механіки (включаючи астрономічні і математичні задачі) - 40 друкованих робіт, з прикладної механіки - 23, гідравліки і гідродинаміки - 40, аеродинаміці - 22, повітроплавання - 21. Крім усього перерахованого вище, Микола Єгорович допомагав іншим авіаконструктора в розробці нових апаратів і удосконаленні старих. В якості експерта давав висновку про придатність або непридатність до використання літальних апаратів, перевіряв моделі будуються літаків в аеродинамічних трубах і так далее.В Загалом, Микола Єгорович приніс найбільшу практичну користь Росії і його праці цілком виправдовують звання "батька російської авіації".

Російські вчені не були тільки теоретікамі.Перечісленіе всіх проектів російських конструкторів - це тема для окремого реферату, але не можна не розповісти про гордість російської авіації - літаки "Російський витязь" і "Святогор", які в той час не мали аналогів.

Літак "Російський витязь" був cконструірован І. І. Сікорським, причому проект цього аероплана Сікорський обдумував ще в 1911 році, коли жоден літак не піднімав вантажу більше 635 кг (рекорд вантажопідйомності на 1911 належав французькому льотчику Дюсі, пролетів 800 метрів з вантажем 600 кг). Аероплану передрікали повний провал, однак 13 травня 1913 були успішно проведені перші випробування "Російського витязя". Як розповідали очевидці: "Літак легко відірвався від землі, і, зробивши кілька великих кіл, плавно опустився у ангара, при бурхливому радість присутніх глядачів ...". За кордоном довго не хотіли вірити повідомленням про політ "Російського витязя", вважаючи ці повідомленні газетною качкою. Це невіра цілком природно для того часу,

адже вважалося, що літак, подібний "Російському витязь" полетіти не міг.

"Російський витязь" представляв собою чотиримоторний многостоечний біплан, нижнє крило якого було коротше верхнього. Загальна площа несучих поверхонь становила 120 м і (верхнє крило 66 м І і нижнє крило 54 м І). Розмах верхнього крила становив 27 м, а нижнього - 20 м. штурвальне управління було дубліровано.Общая маса "Російського витязя" без навантаження дорівнювала 3500 кг, а корисне навантаження становила 1440 кг. Крила двухлонжеронной конструкції були прямокутної форми і мали глибину 2,5 м, причому відстань між крилами також дорівнювало 2,5 м.

Побоювання за стійкість такого літака змусили зробити його досить довгим (20 м). Фюзеляж представляв собою дерев'яну ферму прямокутного перерізу, обшиту зовні фанерними листами. У фюзеляжі була розташована капітанська рубка (з подвійним рульовим керуванням), дві пасажирські каюти і приміщення для запасних частин та інструменту. Перед капітанською рубкою вперед видавалася майданчик для прожектора і кулемета. Поперечна остійність забезпечувалася елеронами на верхніх крилах. У рух літак приводили чотири двигуни "Аргус", встановлені попарно в тандем (літак був спроектований як двомоторний).

Літак виявився досить стійким у польоті. Після перших польотів (10 - 27 травня 1913 року) було встановлено, що по кабіні можна цілком вільно ходити, причому це не відбивалося на стійкості. "Російський витязь" відокремлювався від землі після пробігу в 700 метрів і розвивав швидкість у 90 км / ч.

Ще одним шедевром літакобудування того часу був літак "Святогор", побудований невдовзі після "Іллі Муромця" (якого я не торкаюся, так як він досить відомий). Цей двомоторний біплан був спроектований Василем Андріанович Слєсарєва і був найбільшим літаком у світі. Його запроектовані розміри та розрахункові дані були наступні: площа крил 180 м І, площа хвостогого оперення 20 м І, розмах верхнього крила 36 м, кут установки крил 4,5 °, довжина літака 21 м, польотна маса 6500 кг, причому навантаження становило близько 50% польотної маси, тривалість польоту 30 год, висота польоту 2500 м, швидкість понад 100 км / год, загальна потужність моторів 440 л. с.

Форма крил, по контурах нагадували крила стрижа, використання обтічних зовнішніх стійок, ретельне згладжування виступів говорили про величезну дослідницьку роботу, виконану винахідником.

Святогор був набагато досконаліше "Іллі Муромця" та інших літаків того часу. Чого варто було хоча б нововведення Слєсарєва: двигуни містилися у корпусі, близько до центру ваги і приводили гвинти в рух за допомогою тросової передачі.

Попередні дослідження Слесарева в галузі аеродинаміки і його співпрацю при створенні важких літаків типу "Ілля Муромець" створили йому авторитет, достатній для визнання його проекту. Проте здійснимість такого проекту викликала сумніви і проект Слєсарєва був наданий на розгляд технічної комісії особливого комітету Повітроплавального відділу. Розрахунок та обгрунтування проекту були визнані переконливими; комітет одноголосно визнав, що проект здійснимо, і рекомендував приступити до будівництва літака.

Попередні переговори дозволили встановити термін споруди в 3 місяці, причому вартість дорівнювала 100 000 рублів. До речі, уряд і цього разу відмовилося фінансувати проект, і цей обов'язок взяв на себе багатий польський поміщик М. Е. Малинскій. Замовлення на будівництво літака був переданий заводу Лебедєва в Петербурзі.

До 22 червня 1915 року "Святогор" був зібраний, але війна 1914 року сильно ускладнила становище конструктора.Во-перше, Слесарев позбувся можливості придбати двигуни "Мерседес", а установка двигунів "Рено" (і то отриманих тільки в 1916) перетяжеліла літак. По-друге, за вимогами військових, Слесарев повинен був забезпечити десятикратну міцність всіх відповідальних деталей (навіщо це знадобилося? "Святогор" і так мав достатню міцність - він спочатку призначався для військових цілей) що ще більше перетяжеліло літак, а так само викликало зсув центру тяжкості.

До цих проблем додалося відсутність коштів і небажання військової комісії фінансувати ці роботи. Думка професора Н. Л. Кирпичова, голови комісії: "... при потужності двигунів в 440 л. С. Аероплан міг би володіти загальною вантажопідйомністю в 6500 кг при швидкості близько 60 км / год, однак для цього він повинен був би мати підтримують поверхні площею не менше 440 м І ...". Відповідним було і рішення комісії: "... витрата на добудову цього апарата навіть самої незначної суми є неприпустимою ...". Проте конфлікт між комісіями призвів до того, що на проект Слєсарєва звернув увагу М. Є. Жуковський. Літак був ретельно перевірений в лабораторіях, також був зроблений розрахунок міцності основних елементів. Крім того, вперше в Росії був проведений повний аеродинамічний розрахунок літака. На підставі проведених досліджень і розрахунків комісія під головуванням Жуковського 11 травня 1916 "одноголосно прийшла до висновку, що політ аероплана Слєсарєва при повному навантаженні в 6,5 т і при швидкості в 114 км / год є можливим, а тому закінчення побудови апарату Слєсарєва є бажаним ".

У березні 1916 року відбулися перші випробування аероплана. "Святогор пробіг по землі близько 200 м, як ламалися деякі деталі правого двигуна і виявилися неполадки в передавальному механізмі. У міру усунення одних недоробок стали виявлятися інші. Вони не паплюжили саму конструкцію літака, а були наслідком доробки літака в кустарної майстерні Слєсарєва, де не могли виготовити деталі з досить великим запасом міцності. Те розлітався вентилятор, то ламався вал, то розвалювалося колесо.

Слесарев змушений був переробляти всю трансмісію з - за непридатності шарнірів Гука.Но переробка трансмісії затягнулася і літак не був випробуваний до 1917 року.

У 1922 - 1923 роках була зроблена спроба добудувати і випробувати цей літак. Слєсарєва вмовляли відмовитися від централізованих моторних установок і встановити на крила два двигуни "Ліберті" потужністю по 400 л. с. Роботи з відновлення "Святогора" були перервані смертю Слєсарєва.

Костянтин Едуардович Ціолковський

Розповідаючи про роботи російських винахідників не можна не розповісти про роботи Костянтина Едуардовича Ціолковского.Его праці охоплювали всі горизонти авіації: від дирижаблів до космічних кораблів, і тим не менше визнання він отримав лише після революції, як і Слесарев.Как і переважна більшість людей, що випередили свій час, Ціолковський залишився незрозумілим своїми сучасниками, тим не менше його роботи згадують і зараз, тому що тільки в наш час з'явилися можливості для втілення його проектів в реальні апарати (така ж історія сталася в свій час з Леонардо да Вінчі: спроектувавши екскаватор, да Вінчі залишив свій проект без двигуна - паровий двигун винайшли набагато пізніше).

Костянтин Едуардович Ціолковський народився 5 (17) вересня 1857 року в селі Іжевська (зараз - Спаський район Рязанської області). Народившись в родині лісничого і не отримавши ніякої спеціальної освіти, він тим не менш успішно захистив диплом на звання вчителя. Свою роботу вчителем він поєднував з науковою діяльністю. Також Ціолковський писав оповідання, які були доповненням до його досліджень.

Наприклад його твори "На місяці", "Зміна відносної тягар на Землі", "Поза Землі" і "Мрії про Землю і небо ..." є сплавом популярних відомостей про фізичних законах, науково-технічного передбачення та утопії. Проте у творах такого незвичайного жанру Костянтин Едуардович зумів правильно передбачити деякі явища (наприклад, невагомість).

Більшість науково-фантастичних оповідань Ціолковського були опубліковані ще в 1887-1906 роках, проте справді цінні наукові праці Ціолковського отримали визнання тільки після революції (приблизно в 1920 році).

Початок впровадження реактивної

техніки

1. Введення

Історія авіації характеризується безперервною боротьбою за підвищення швидкості польоту літаків. Перший офіційно зареєстрований світовий рекорд швидкості, встановлений в 1906 році, становив всього 41,3 кілометра на годину. До 1910 року швидкість кращих літаків зросла до 110 кілометрів на годину. Побудований на Російсько-Балтійському заводі ще в початковий період першої світової війни літак-винищувач РБВЗ-16 мав максимальною швидкістю польоту - 153 кілометра на годину. А до початку другої світової війни вже не окремі машини - тисячі літаків літали зі швидкостями, перевищували 500 кілометрів на годину.

З механіки відомо, що потужність, необхідна для забезпечення руху літака, дорівнює добутку сили тяги на його швидкість. Таким чином, потужність зростає пропорційно кубу швидкості. Отже, щоб збільшити швидкість польоту вінтомоторного літака в два рази необхідно підвищити потужність його двигунів у вісім разів. Це веде до зростання ваги силової установки і до значного збільшення витрати пального. Як показують розрахунки, для подвоєння швидкості літака, що веде до збільшення його ваги і розмірів, потрібно підвищити потужність поршневого двигуна в 15-20 разів.

Але починаючи з швидкості польоту 700-800 кілометрів на годину і в міру наближення її до швидкості звуку опір повітря збільшується ще більш різко. Крім того, коефіцієнт корисної дії повітряного гвинта досить високий лише при швидкостях польоту, що не перевищують 700-800 кілометрів на годину. З подальшим зростанням швидкості він різко знижується. Тому, незважаючи на всі старання авіаконструкторів, навіть у найкращих літаків-винищувачів з поршневими моторами потужністю 2500-3000 кінських сил максимальна швидкість горизонтального польоту не перевищувала 800 кілометрів на годину.

Як бачимо, для освоєння великих висот і подальшого збільшення швидкості був потрібен новий авіаційний двигун, тяга і потужність якого зі збільшенням швидкості польоту не падали б, а зростали.

І такий двигун був створений. Це - авіаційний реактивний двигун. Він був значно потужніше і легше громіздких вінтомоторного установок. Використання цього двигуна зрештою дозволило авіації переступити звуковий бар'єр.

2. Принцип роботи і класифікація реактивних двигунів.

Щоб зрозуміти принцип роботи реактивного двигуна, згадаємо, що відбувається при пострілі з будь-якого вогнепальної зброї. Кожному, хто стріляв з рушниці або пістолета, відомо дію віддачі. У момент пострілу порохові гази з величезною силою рівномірно тиснуть на всі боки. Внутрішні стінки стовбура, дно кулі або снаряда і дно гільзи, що утримується затвором, відчувають цей тиск.

Сили тиску на стінки ствола взаємно врівноважуються. Тиск порохових газів на кулю (снаряд) викидає її з гвинтівки (знаряддя), а тиск газів на дно гільзи і є причиною віддачі.

Віддачу легко зробити і джерелом безперервного руху. Уявімо собі, наприклад, що ми поставили на легку візок станковий піхотний кулемет. Тоді при безперервної стрільби з кулемета вона покотиться під впливом поштовхів віддачі в сторону, протилежну напрямку стрільби.

На такому принципі і заснована дія реактивного двигуна. Джерелом руху в реактивному двигуні служить реакція або віддача газового струменя.

У закритій посудині знаходиться стиснутий газ. Тиск газу рівномірно розподіляється на стінки судини, який при цьому залишається нерухомим. Але якщо видалити одну з торцевих стінок посудини, то стиснений газ, прагнучи розширитися, почне швидко витікати з отвору назовні.

Тиск газу на протилежну по відношенню до отвору стінку вже не буде врівноважуватися, і посудина, якщо він не закріплений, почне рухатися. Важливо відзначити, що чим більше тиск газу, тим більше швидкість його закінчення, і тим швидше буде рухатися судину.

Для роботи реактивного двигуна достатньо спалювати в резервуарі порох або інше горючою речовиною. Тоді надлишковий тиск в посудині змусить гази безперервно витікати у вигляді струменя продуктів згоряння в атмосферу зі швидкістю тим більшою, чим вище тиск усередині самого резервуара і чим менше тиск зовні. Закінчення газів з судини відбувається під впливом сили тиску, що збігається з напрямком виходить через отвір струменя. Отже неминуче з'явиться і інша сила рівної величини і протилежного напрямку. Вона-то і змусить резервуар рухатися. Ця сила має назву сили реактивної тяги.

Всі реактивні двигуни можна підрозділити на кілька основних класів. Розглянемо угруповання реактивних двигунів за родом використовуваного в них окислювача.

До першої групи входять реактивні двигуни з власним окислювачем, так звані ракетні двигуни. Ця група в свою чергу складається з двох класів: ПРД - порохових реактивних двигунів і ЖРД - рідинних реактивних двигунів.

У порохових реактивних двигунах паливо одночасно містить пальне і необхідний для його згорання окислювач. Найпростішим ПРД є добре всім відома феєрверкових ракета. У такому двигуні порох згоряє протягом декількох секунд або навіть часток секунди. Розвивається при цьому реактивна тяга досить значна. Запас палива обмежений об'ємом камери згоряння.

У конструктивному відношенні ПРД виключно простий. Він може застосовуватися як нетривало працює, але створює все-таки досить велику силу тяги установка.

У рідинних реактивних двигунах до складу палива до складу палива входить яка-небудь горюча рідина (зазвичай гас або спирт) і рідкий кисень або яке-небудь кисневмісні речовина (наприклад, перекис водню або азотна кислота). Кисень або замінює його речовина, необхідне для спалювання пального, прийнято називати окислювачем. При роботі ЖРД пальне і окислювач безперервно надходять в камеру згоряння; продукти згоряння викидаються назовні через сопло.

Рідинний і пороховий реактивні двигуни, на відміну від інших, здатні працювати в безповітряному просторі.

Другу групу утворюють повітряно-реактивні двигуни - ВРД, що використовують окислювач з повітря. Вони в свою чергу поділяються на три класи: прямоточні ВРД (ПВРД), пульсуючі ВРД (ПуВРД), і турбореактивні двигуни (ТРД).

У прямоточному (або біс компресорному) ВРД пальне спалюється в камері згоряння в атмосферному повітрі, стислому своїм власним швидкісним напором. Стиснення повітря здійснюється за законом Бернуллі. Згідно з цим законом, при русі рідини або газу по розширюється каналу швидкість струменя зменшується, що веде до підвищення тиску газу або рідини.

Для цього в ПВРД передбачений дифузор - розширюється канал, по якому атмосферне повітря потрапляє в камеру згоряння.

Площа вихідного перерізу сопла звичайно значно більше площі вхідного перетину дифузора. Крім того по поверхні дифузора тиск розподіляється інакше і має великі значення, ніж на стінках сопла. В результаті дії всіх цих сил виникає реактивна тяга.

ККД прямоточного ВРД при швидкості польоту 1000 кілометрів на годину дорівнює приблизно 8-9%. А при збільшенні цієї швидкості в 2 рази ККД в ряді випадків може досягти 30% - вище, ніж у поршневого авіадвигуна. Але треба зауважити, що ПВРД володіє істотним недоліком: такий двигун не дає тяги на місці і не може, отже, забезпечити самостійний зліт літака.

Складніше влаштований турбореактивний двигун (ТРД). У польоті зустрічний повітря проходить через переднє вхідний отвір до компресора і стискається у декілька разів. Стиснутий компресором повітря потрапляє в камеру згоряння, куди впорскується рідке пальне (зазвичай гас); утворюються при згоранні цієї суміші гази подаються до лопаток газової турбіни.

Диск турбіни закріплений на одному валу з колесом компресора, тому гарячі гази, що проходять через турбіну, приводять її в обертання разом з компресором. З турбіни гази потрапляють в сопло. Тут тиск їх падає, а швидкість зростає. Вихідна з двигуна газовий струмінь створює реактивну тягу.

На відміну від прямоточного ВРД турбореактивний двигун здатний розвивати тягу і під час роботи на місці. Він може самостійно забезпечити зліт літака. Для запуску ТРД застосовуються спеціальні пускові пристрої: електростартери і газотурбостартери.

Економічність ТРД на до звукових швидкостях польоту набагато вище, ніж прямоточного ВРД. І тільки на надзвукових швидкостях близько 2000 кілометрів на годину витрата пального для обох типів двигунів стає приблизно однаковим.

3.Краткая історія розвитку реактивної авіації.

Найвідомішим і найбільш простим реактивним двигуном є порохова ракета, багато століть тому винайдена в стародавньому Китаї. Природно, що порохова ракета виявилася першою реактивним двигуном, який спробували використовувати як авіаційної силової установки.

На самому початку 30-х років в СРСР розгорнулися роботи, пов'язані зі створенням реактивного двигуна для літальних апаратів. Радянський інженер Ф. А. Цандер ще в 1920 році висловив ідею висотного ракетного літака. Його двигун "ОР-2", що працював на бензині і рідкому кисні, призначався для установки на досвідчений літак.

У Німеччині за участю інженерів Валье, Зенгер, Опеля і Штаммера починаючи з 1926 року систематично проводилися експерименти з пороховими ракетами, встановлюваними на автомобіль, велосипед, дрезину і, нарешті, на літак. У 1928 році були отримані перші практичні результати: ракетний автомобіль показав швидкість близько 100 км / год, а дрезина - до 300 км / год. У червні того ж року був здійснений перший політ літака з пороховим реактивним двигуном. На висоті 30 м. Цей літак пролетів 1,5 км., Протримавшись у повітрі всього одну хвилину. Через трохи більше року політ був повторений, причому була досягнута швидкість польоту 150 км / год.

До кінця 30-х років нашого століття в різних країнах велися дослідні, конструкторські та експериментальні роботи по створенню літаків з реактивними двигунами.

У 1939 році в СРСР відбулися льотні випробування прямоточних повітряно-реактивних двигунів (ПВРД) на літаку "І-15" конструкції Н. Н. Полікарпова. ПВРД конструкції І. А. Меркулова були встановлені на нижніх площинах літака в якості додаткових моторів. Перші польоти проводив досвідчений льотчик-випробувач П. Е. Логінов. На заданій висоті він розганяв машину до максимальної швидкості і включав реактивні двигуни. Тяга додаткових ПВРД збільшувала максимальну швидкість польоту. У 1939 році були відпрацьовані надійний запуск двигуна в польоті і стійкість процесу горіння. У польоті льотчик міг неодноразово вмикати і вимикати двигун і регулювати його тягу. 25 січня 1940 після заводської відпрацювання двигунів і перевірки їх безпеки в багатьох польотах відбулося офіційне випробування - політ літака з ПВРД. Стартувавши з Центрального аеродрому імені Фрунзе в Москві, льотчик Логінов включив на невеликій висоті реактивні двигуни і зробив кілька кіл над районом аеродрому.

Ці польоти льотчика Логинова в 1939 і 1940 роках були першими польотами на літаку з допоміжними ПВРД. Слідом за ним у випробуванні цього двигуна взяли участь льотчики-випробувачі Н. А. Сопоцко, А. В. Давидов і А. І. Жуков. Влітку 1940 року ці двигуни були встановлені і випробувані на винищувачі І-153 "Чайка" конструкції Н. Н. Полікарпова. Вони збільшували швидкість літака на 40-50 км / год.

Однак при швидкостях польоту, які могли розвивати гвинтові літаки, додаткові біс компресорні ВРД витрачали дуже багато пального. Є у ПВРД ще один важливий недолік: такий двигун не дає тяги на місці і не може, отже, забезпечити самостійний зліт літака. Це означає, що літак з подібним двигуном повинен бути обов'язково оснащений будь-якої допоміжної стартовою силовою установкою, наприклад гвинтокорилої, інакше йому не піднятися в повітря.

В кінці 30-х - початку 40-х років нашого століття розроблялися і випробовувалися перші літаки з реактивними двигунами інших типів.

Один з перших польотів людини на літаку з рідинним реактивним двигуном (ЖРД) був також здійснений в СРСР. Радянський льотчик В. П. Федоров у лютому 1940 року зазнав в повітрі ЖРД вітчизняної конструкції. Льотних випробувань передувала велика підготовча робота. Спроектований інженером Л. С. Душкин ЖРД з регульованою тягою пройшов всебічні заводські випробування на стенді. Потім його встановили на планер конструкції С. П. Корольова. Після того, як двигун успішно пройшов наземні випробування на планері, приступили до льотних випробувань. Реактивний літак відбуксирували звичайним гвинтовим літаком на висоту 2 км. На цій висоті льотчик Федоров відчепив трос і, відлетівши на деяку відстань від літака-буксирувальника, включив ЖРД. Двигун стійко працював до повного витрачання палива. Після закінчення моторного польоту льотчик благополучно спланував і приземлився на аеродромі.

Ці льотні випробування стали важливою сходинкою на шляху створення швидкісного реактивного літака.

Незабаром радянський конструктор В. Ф. Болховітінов спроектував літак, на якому в якості силової установки був використаний ЖРД Л. С. Душкина. Незважаючи на труднощі воєнного часу, вже в грудні 1941 року двигун був побудований. Паралельно створювався і літак. Проектування і будівництво цього першого в світі винищувача з ЖРД були завершені в рекордно короткий термін: всього за 40 днів. Одночасно йшла підготовка і до льотних випробувань. Проведення перших випробувань у повітрі нової машини, що отримала марку "БІ", було покладено на льотчика-випробувача капітана Г. Я. Бахчиванджи.

15 травня 1942 відбувся перший політ бойового літака з ЖРД. Це був невеликий гостроносий літак-моноплан з прибирається в польоті шасі і хвостовим колесом. У носовому відсіку фюзеляжу містилися дві гармати калібром 20 мм, боєзапас до них і радіоапаратура. Далі були розташовані кабіна пілота, закрита ліхтарем, і паливні баки. У хвостовій частині знаходився двигун. Польотні випробування пройшли успішно.

У роки Великої Вітчизняної війни радянські авіаконструктори працювали і над іншими типами винищувачів з ЖРД. Конструкторський колектив, керований Н. Н. Полікарповим, створив бойовий літак "Малютка". Інший колектив конструкторів на чолі з М. К. Тихонравова розробив реактивний винищувач марки "302".

Роботи зі створення бойових реактивних літаків широко проводилися і за кордоном.

У червні 1942 року відбувся перший політ німецького реактивного винищувача-перехоплювача "Ме-163" конструкції Мессершмітта. Тільки дев'ятий варіант цього літака був запущений в серійне виробництво в 1944 році.

Вперше цей літак з ЖРД був застосований в бойовій обстановці в середині 1944 року при вторгненні союзницьких військ до Франції. Він призначався для боротьби з бомбардувальниками і винищувачами противника над німецькою територією. Літак був моноплан без горизонтального хвостового оперення, що виявилося можливим завдяки великій стріловидності крила.

Фюзеляжу була додана обтічна форма. Зовнішні поверхні літака були дуже гладкі. У носовому відсіку фюзеляжу розміщувалася вітрянка для приводу генератора електросистеми літака. У хвостовій частині фюзеляжу встановлювався двигун - ЖРД з тягою до 15 кН. Між корпусом двигуна і обшивкою машини була вогнетривка прокладка. Баки з пальним були розміщені в крилах, а з окислювачами - усередині фюзеляжу. Звичайного шасі на літаку не було. Зліт відбувався за допомогою спеціальної стартовою візки і хвостового колеса. Відразу ж після зльоту ця візок скидалася, а хвостове колесо забиралося всередину фюзеляжу. Керування літаком здійснювалося за допомогою керма повороту, встановленого, як звичайно, за кілем, і розміщених в площині крила керма висоти, які одночасно були і елеронами. Посадка здійснювалася на сталеву посадочну лижу довжиною близько 1,8 метра з полозом шириною 16 сантиметрів. Зазвичай літак злітав, використовуючи тягу встановленого на ньому двигуна. Однак за задумом конструктора була передбачена можливість використання підвісних стартових ракет, які скидалися після зльоту, а також можливість буксирування іншим літаком до потрібної висоти. При роботі ЖРД в режимі повної тяги літак міг набирати висоту майже по вертикалі. Розмах крил літака становив 9,3 метра, його довжина - близько 6 метрів. Польотний вага при зльоті дорівнював 4,1 тонни, при посадці - 2,1 тонни, отже, за весь час моторного польоту літак ставав майже вдвічі легше - витрачав приблизно 2 тонни палива. Довжина розбігу була більше 900 метрів, скоропідйомність - до 150 метрів в секунду. Висоту в 6 кілометрів літак сягав через 2,5 хвилини після злету. Стеля машини був 13,2 кілометра. При безперервній роботі ЖРД політ тривав до 8 хвилин. Зазвичай після досягнення бойової висоти двигун працював не безперервно, а періодично, причому літак то планував, то розганявся. В результаті загальна тривалість польоту могла бути доведена до 25 хвилин і навіть більше. Для такого режиму роботи характерні значні прискорення: при включенні ЖРД на швидкості 240 кілометрів на годину літак досягав швидкості 800 кілометрів на годину через 20 секунд (за цей час він пролітав 5,6 кілометрів із середнім прискоренням 8 метрів в секунду квадрат). У землі цей літак розвивав максимальну швидкість 825 кілометрів на годину, а в інтервалі висот 4-12 кілометрів його максимальна швидкість зростала до 900 кілометрів на годину.

У той же період в ряді країн велися інтенсивні роботи зі створення повітряно-реактивних двигунів (ВРД) різних типів і конструкцій. У Радянському Союзі, як уже говорилося, випробовувався прямоточний ВРД, встановлений на літаку-винищувачі.

В Італії в серпні 1940 року був здійснений перший 10-хвилинний політ реактивного літака-моноплана "Кампіні-Капроні СС-2". На цьому літаку був встановлений так званий мотокомпрессорний ВРД (цей тип ВРД не розглядалося в огляді реактивних двигунів, тому що він виявився невигідним і поширення не отримав). Повітря входив через спеціальний отвір в передній частині фюзеляжу в трубу змінного перерізу, де підтискається компресором, який отримував обертання від розташованого позаду зіркоподібно поршневого авіамотори потужністю 440 кінських сил.

Потім потік стисненого повітря омивав цей поршневий мотор повітряного охолодження і кілька нагрівався. Перед вступом в камеру згоряння повітря змішувався з вихлопними газами від цього мотора. У камері згоряння, куди впорскується паливо, в результаті його спалювання температура повітря підвищувалася ще більше.

Газо-повітряна суміш, що витікала з сопла в хвостовій частині фюзеляжу, створювала реактивну тягу цієї силової установки. Площа вихідного перерізу сопла реактивного регулювалася за допомогою конуса, що може переміщатися уздовж осі сопла. Кабіна пілота розташовувалася вгорі фюзеляжу над трубою для потоку повітря, що проходить через весь фюзеляж. У листопаді 1941 року на цьому літаку був здійснений переліт з Мілана до Риму (з проміжною посадкою в Пізі для заправки пальним), що тривав 2,5 години, причому середня швидкість польоту склала 210 кілометрів на годину.

Як бачимо, реактивний літак з двигуном, виконаним за такою схемою, виявився невдалим: він був позбавлений головного якості реактивного літака - здатності розвивати великі швидкості. До того ж витрата пального у нього був дуже великий.

У травні 1941 року в Англії відбувся перший випробувальний політ експериментального літака Глостер "Е-28/39" з ТРД з відцентровим компресором конструкції Уиттла.

При 17 тисячах обертів на хвилину цей двигун розвивав тягу близько 3800 ньютонів. Експериментальний літак був одномісний винищувач з одним ТРД, розташованим у фюзеляжі позаду кабіни пілота. Літак мав забирається у польоті триколісне шасі.

Півтора року тому, у жовтні 1942 року, було проведено перше льотне випробування американського реактивного літака-винищувача "Еркомет" Р-59А з двома ТРД конструкції Уиттла. Це був моноплан з среднерасположенним крилом і з високо встановленим хвостовим оперенням.

Носова частина фюзеляжу була сильно винесена вперед. Літак був оснащений триколісним шасі; польотний вага машини становив майже 5 тонн, стеля - 12 кілометрів. При льотних випробуваннях була досягнута швидкість 800 кілометрів на годину.

Серед інших літаків з ТРД цього періоду слід відзначити винищувач Глостер "Метеор", перший політ якого відбувся в 1943 році. Цей одномісний суцільнометалевий моноплан виявився одним з найбільш вдалих реактивних літаків-винищувачів того періоду. Два ТРД були встановлені на низько розташованому вільнонесуче крилі. Серійний бойовий літак розвивав швидкість 810 кілометрів на годину. Тривалість польоту становила близько 1,5 годин, стеля - 12 кілометрів. Літак мав 4 автоматичні гармати калібру 20 міліметрів. Машина мала гарну маневреність і керованість на всіх швидкостях.

Цей літак був першим реактивним винищувачем, застосовувався у бойових повітряних операцій союзної авіації у боротьбі проти німецьких літаків-снарядів "V -1" в 1944 році. У листопаді 1941 року на спеціальному рекордному варіанті цієї машини був встановлений світовий рекорд швидкості польоту - 975 кілометрів на годину.

Це був перший офіційно зареєстрований рекорд, встановлений на реактивному літаку. Під час цього рекордного польоту ТРД розвивали тягу приблизно по 16 кілоньютон кожен, а споживання пального відповідало витраті приблизно 4,5 тисячі літрів на годину.

У роки другої світової війни кілька типів бойових літаків з ТРД було розроблено і випробувано в Німеччині. Вкажемо на двомоторний винищувач "Ме-262", що розвивав максимальну швидкість 850-900 кілометрів на годину (залежно від висоти польоту) та чотирьох моторний бомбардувальник "Арадо-234".

Винищувач "Ме-262" був найбільш відпрацьованою і доведеної конструкцією серед численних типів німецьких реактивних машин періоду другої світової війни. Бойова машина була озброєна чотирма автоматичними гарматами калібром 30 міліметрів.

На заключному етапі Великої Вітчизняної війни в лютому 1945 року тричі Герой Радянського Союзу І. Кожедуб в одному з повітряних боїв над територією Німеччини вперше збив реактивний літак ворога - "Ме-262". У цьому повітряному двобої вирішальною виявилася перевага в маневреності, а не в швидкості (максимальна швидкість гвинтового винищувача "Ла-5" на висоті 5 кілометрів дорівнювала 622 кілометри на годину, а реактивного винищувача "Ме-262" на тій же висоті - близько 850 кілометрів на годину).

Цікаво відзначити, що перші німецькі реактивні літаки оснащувалися ТРД з осьовим компресором, причому максимальна тяга двигуна була менше 10 кілоньютон. У той же час англійські реактивні винищувачі були обладнані ТРД з відцентровим компресором, що розвиває приблизно вдвічі більшу тягу.

Вже в початковий період розвитку реактивних машин попередні знайомі форми літаків зазнавали більш-менш значні зміни. Дуже незвично виглядав, наприклад, англійський реактивний винищувач "Вампір" двох балочної конструкції.

Ще більш незвичним для ока був експериментальний англійська реактивний літак "літаючого крила". Цей біс фюзеляжний і безхвостий літак був виконаний у вигляді крила, в якому розміщувалися екіпаж, пальне і т.д. Органи стабілізації та управління також були встановлені на самому крилі. Перевагою цієї схеми є мінімальне лобове опір. Відомі труднощі представляє рішення проблеми стійкості і керованості "Літаючого крила".

При розробці цього літака очікувалося, що стреловідность крила дозволить домогтися великої стійкості в польоті при одночасному істотному зменшенні опору. Англійська авіаційна фірма "Де-Хевіленд", що побудувала літак, припускала використовувати його для вивчення явищ стисливості повітря і стійкості польоту при великих швидкостях. Стреловідность крила цього суцільнометалевого літака складала 40 градусів. Силова установка складалася з одного ТРД. На кінцях крил у спеціальних обтічниках перебували протівоштопорние парашути.

У травні 1946 року літак "літаючого крила" був вперше випробуваний у пробному польоті. А у вересні того ж року під час чергового випробувального польоту він зазнав аварію і розбився. Пілотували його льотчик трагічно загинув.

У нашій країні в роки Великої Вітчизняної війни почалися великі дослідницькі роботи зі створення бойових літаків з ТРД. Війна ставила завдання - створити літак-винищувач, що володіє не тільки великою швидкістю, але і значною тривалістю польоту: адже розроблені реактивні винищувачі з ЖРД мали дуже малу тривалість польоту - всього 8-15 хвилин. Були розроблені бойові літаки з комбінованою силовою установкою - гвинтокорилої і реактивної. Так, наприклад, винищувачі "Ла-7" і "Ла-9" були забезпечені реактивними прискорювачами.

Робота над одним з перших радянських реактивних літаків почалася ще в 1943-1944 роках. Ця бойова машина створювалася конструкторським колективом, очолюваним генералом інженерно-авіаційної служби Артемом Івановичем Мікояном. То був винищувач "І-250" з комбінованою силовою установкою, яка складалася з поршневого авіадвигуна рідинного охолодження типу "ВК-107 А" з повітряним гвинтом і ВРД, компресор якого отримував обертання від поршневого мотора. Повітря надходив у повітрозабірник під валом гвинта, проходив по каналу під кабіною льотчика і надходив у компресор ВРД. За компресором були встановлені форсунки для подачі палива і запальний апаратура. Реактивна струмінь виходила через сопло в хвостовій частині фюзеляжу. Свій перший політ "І-250" здійснив ще в березні 1945 року. Під час льотних випробувань була досягнута швидкість, значно перевищує 800 кілометрів на годину.

Незабаром цей же колектив конструкторів створив реактивний винищувач "МІГ-9". На ньому встановлювалися два ТРД типу "РД-20". Кожен двигун розвивав тягу до 8800 ньютонів при 9,8 тисяч обертів на хвилину. Двигун типу "РД-20" з осьовим компресором і регульованим соплом мав кільцеву камеру згоряння з шістнадцятьма пальниками навколо форсунок для вприскування палива. 24 квітня 1946 льотчик-випробувач А. Н. Грінчік зробив на літаку "МІГ-9" перший політ. Як і літак "БІ", ця машина мало відрізнялася за своєю конструктивною схемою від поршневих літаків. І все ж заміна поршневого мотора реактивним двигуном підвищила швидкість приблизно на 250 кілометрів на годину. Максимальна швидкість "МІГ-9" перевищувала 900 кілометрів на годину. Наприкінці 1946 року ця машина була запущена в серійне виробництво.

У квітні 1946 року був здійснений перший політ на реактивному винищувачі конструкції А. С. Яковлева. Для полегшення переходу до виробництва цих літаків з ТРД був використаний серійний гвинтовий винищувач "Як-3", у якого передня частина фюзеляжу і середня частина крила були перероблені під установку реактивного двигуна. Цей винищувач застосовувався як реактивний тренувальний літак наших ВВС.

У 1947-1948 роках пройшов льотні випробування радянський реактивний винищувач конструкції А. С. Яковлева "Як-23", який мав більш високою швидкістю.

Це було досягнуто завдяки установці на ньому турбореактивного двигуна типу "РД-500", який розвивав тягу до 16 кілоньютон при 14,6 тисяч обертів на хвилину. "Як-23" був одномісний суцільнометалевий моноплан з среднерасположенним крилом.

При створенні і випробуванні перших реактивних літаків наші конструктори зіткнулися з новими проблемами. Виявилося, що одного збільшення тяги двигуна ще недостатньо для здійснення польоту зі швидкістю, близькою до швидкості поширення звуку. Дослідження стисливості повітря і умов виникнення стрибків ущільнення проводилися радянськими вченими починаючи з 30-х років. Особливо великого розмаху вони набули в 1942-1946 роках після льотних випробувань реактивного винищувача "БІ" і інших наших реактивних машин. В результаті цих досліджень вже до 1946 року було поставлено питання про докорінну зміну аеродинамічної схеми високошвидкісних реактивних літаків. Постало завдання створення реактивних літаків із стрілоподібним крилом і оперенням. Поряд з цим виникли і суміжні завдання - потрібна нова механізація крила, інша система управління і т.д.

Наполеглива творча робота науково-дослідних, конструкторських і виробничих колективів увінчалася успіхом: нові вітчизняні реактивні літаки ні в чому не поступалися світової авіаційної техніки того періоду. Серед швидкісних реактивних машин, створених в СРСР в 1946-1947 роках, виділяється своїми високими льотно-тактичними і експлуатаційними характеристиками реактивний винищувач конструкції А. І. Мікояна і М. І. Гуревича "МІГ-15", із стрілоподібним крилом і оперенням. Застосування стреловидной крила і оперення підвищило швидкість горизонтального польоту без істотних змін його стійкості і керованості. Збільшенню швидкості літака багато в чому сприяло також підвищення його енергоозброєності: на ньому було встановлено новий ТРД з відцентровим компресором "РД-45" з тягою близько 19,5 кілоньютон при 12 тисячах обертів на хвилину. Горизонтальна і вертикальна швидкості цієї машини перевершували все досягнуте раніше на реактивних літаках.

У випробуваннях і доведенні літака брали участь льотчики-випробувачі Герої Радянського Союзу І. Т. Іващенко і С. Н. Анохін. Літак мав хороші льотно-тактичні дані і був простий в експлуатації. За виняткову витривалість, простоту у технічному обслуговуванні і легкість в управлінні він отримав прізвисько "літак-солдат".

Конструкторське бюро, що працює під керівництвом С. А. Лавочкіна, одночасно з випуском "МІГ-15" створило новий реактивний винищувач "Ла-15". Він мав крило, розташоване над фюзеляжем. На ньому був потужний бортове озброєння. З усіх існуючих тоді винищувачів із стрілоподібним крилом "Ла-15" мав найменший польотний вага. Завдяки цьому літак "Ла-15" з двигуном "РД-500", що мав меншу тягу, ніж двигун "РД-45", встановлений на "МІГ-15", мав приблизно такими ж льотно-тактичними даними, як і "МІГ- 15 ".

Стреловідность і спеціальний профіль крил і оперення реактивних літаків різко зменшили опір повітря при польотах зі швидкістю поширення звуку. Тепер на хвильовому кризі опір зростала вже не в 8-12 разів, а всього в 2-3 рази. Це підтвердили і перші надзвукові польоти радянських реактивних літаків.

4.Прімененіе реактивної техніки у цивільній авіації.

Незабаром реактивні двигуни стали встановлюватися і на літаках цивільної авіації.

У 1955 році за кордоном почав експлуатуватися багатомісний пасажирський реактивний літак "Комета-1". Ця пасажирська машина з чотирма ТРД володіла швидкістю близько 800 кілометрів на годину на висоті 12 кілометрів. Літак міг перевозити 48 пасажирів.

Дальність польоту становила близько 4 тисяч кілометрів. Вага з пасажирами і повним запасом пального становив 48 тонн. Розмах крил, що мають невелику стреловідность і відносно тонкий профіль, - 35 метрів. Площа крил - 187 квадратних метрів, довжина літака - 28 метрів. Однак після великої аварії цього літака в Середземному морі його експлуатація була припинена. Незабаром став використовуватися конструктивний варіант цього літака - "Комета-3".

Представляють інтерес дані про американський пасажирському літаку з чотирма турбогвинтовими двигунами Локхід "Електра", розрахованому на 69 осіб (включаючи екіпаж з двох пілотів і бортінженера). Кількість пасажирських місць могло бути доведено до 91. Кабіна герметизирована, вхідні двері подвійна. Крейсерська швидкість цієї машини - 660 кілометрів на годину. Вага порожнього літака - 24,5 тонн, польотний вага - 50 тонн, у тому числі 12,8 тонн пального для рейсу і 3,2 тонни запасного пального. Заправка і обслуговування літака на проміжних аеродромах займали 12 хвилин. Випуск літака був початий в 1957 році.

Американська фірма "Боїнг" з 1954 року проводила випробування літака "Боїнг-707" з чотирма ТРД. Швидкість літака - 800 кілометрів на годину, висота польоту - 12 кілометрів, дальність - 4800 кілометрів. Цей літак був призначений для використання у військовій авіації в якості "повітряного танкера" - для заправки бойових літаків у повітрі, але міг бути переобладнаним і для застосування в цивільній транспортної авіації. В останньому випадку на машині могло бути встановлено 100 пасажирських місць.

У 1959 році почалася експлуатація французького пасажирського літака "Каравела". У літака був круглий фюзеляж діаметром 3,2 метра, в якому був обладнаний герметизований відсік завдовжки 25,4 метра. В цьому відсіку розміщувалася пасажирська кабіна на 70 місць. Літак мав крило, скошене тому під кутом 20 градусів. Злітна вага літака - 40 тонн. Силова установка складалася з двох ТРД з тягою по 40 кілоньютон кожен. Швидкість літака була близько 800 кілометрів на годину.

В СРСР вже в 1954 році на одній з повітряних авіаліній доставка термінових вантажів і пошти проводилася швидкісними реактивними літаками "Іл-20.

З навесні 1955 року реактивні поштово-вантажні літаки "Іл-20" почали курсувати на повітряній трасі Москва-Новосибірськ. На борту літаків - матриці столичних газет. Завдяки використанню цих літаків жителі Новосибірська отримували московські газети в один день з москвичами.

На авіаційному святі 3 липня 1955 на Тушинському аеродромі під Москвою вперше був показаний новий реактивний пасажирський літак конструкції А. Н. Туполєва "ТУ-104.

Цей літак з двома ТРД тягою по 80 кілоньютон кожен мав відмінні аеродинамічні форми. Він міг перевозити 50 пасажирів, а в туристичному варіанті - 70. Висота польоту перевищувала 10 кілометрів, польотний вага - 70 тонн. Літак мав чудову звуко-і теплоізоляцію. Машина була герметична, повітря в салон відбирався від компресорів ТРД. У разі відмови одного ТРД літак міг продовжувати політ на іншому. Дальність безпосадочного перельоту становила 3000-3200 кілометрів. Швидкість польоту могла досягати 1000 кілометрів на годину.

15 вересня 1956 літак Ту-104 здійснив перший регулярний рейс з пасажирами по трасі Москва-Іркутськ. Через 7 годин 10 хвилин льотного часу, подолавши з посадкою в Омську 4570 кілометрів, літак приземлився в Іркутську. Час у дорозі в порівнянні з польотом на поршневих літаках скоротилося майже втричі. 13 лютого 1958 літак Ту-104 стартував у перший (технічний) рейс по авіалінії Москва-Владивосток - однієї з найдовших у нашій країні.

"ТУ-104" отримав високу оцінку і в нашій країні і за кордоном. Іноземні фахівці, виступивши у пресі, заявили, що почавши регулярну перевезення пасажирів на реактивних літаках "ТУ-104", Радянський Союз на два роки випередив США, Англію та інші західні країни по масовій експлуатації пасажирських турбореактивних літаків: американський реактивний літак «Боїнг-707 »і англійська« Комета-IV »вийшли на повітряні лінії тільки в кінці 1958 року, а французький« Каравелла »- в 1959 році.

У цивільній авіації також використовувалися літаки з турбогвинтовими двигунами (ТВД). Ця силова установка по влаштуванню схожа на ТРД, але в ній на одному валу з турбіною і компресором з передньої сторони двигуна встановлений повітряний гвинт. Турбіна тут влаштована таким чином, що розпечені гази, що надходять з камер згоряння в турбіну, віддають їй більшу частину своєї енергії. Компресор споживає потужність значно менша від тієї, яку розвиває газова турбіна, а надлишкова потужність турбіни передається на вал гвинта.

ТВД - проміжний тип авіаційної силової установки. Хоча гази, що виходять з турбіни, і випускаються через сопло і їхня реакція породжує деяку тягу, основна тяга створюється працюючим гвинтом, як у звичайного вінтомоторного літака.

ТВД не отримав розповсюдження в бойової авіації, так як він не може забезпечити таку швидкість руху, як чисто реактивні двигуни. Також він непридатний на експресних лініях цивільної авіації, де вирішальним фактором є швидкість, а питання економічності і вартості польоту відходять на другий план. Але турбогвинтові літаки доцільно використовувати на трасах різної довжини, рейси за яким здійснюються зі швидкостями порядку 600-800 кілометрів на годину. При цьому потрібно враховувати, що, як показав досвід, перевезення на них пасажирів на відстань 1000 кілометрів обходиться на 30% дешевше, ніж на гвинтових літаках з поршневими авіадвигунами.

У 1956-1960 роках у СРСР з'явилося багато нових літаків з ТВД. Серед них "ТУ-114" (220 пасажирів), "Ан-10" (100 пасажирів), "Ан-24" (48 пасажирів), "Іл-18" (89 пасажирів).

5.Заключеніе.

Винахід реактивного авіаційного двигуна зумовило різкий стрибок у розвитку авіації. Нові літаки з реактивними силовими установками були значно швидше і могутніше свих аналогів, оснащених поршневими авіамоторів.

Реактивний двигун дозволив літакам подолати звуковий бар'єр, що було практично нездійсненно при використанні поршневих авіамоторів. Сучасні реактивні літаки здатні рухатися зі швидкостями, у кілька разів перевищують швидкість звуку.

Активний розвиток реактивної авіації предзнаменовало наступ космічної ери. Адже перші ракетні реактивні двигуни були по конструкції схожі на авіаційні рідинні реактивні двигуни.

Винахід турбогвинтового двигуна дозволило знизити вартість пасажирських авіаперевезень, а впровадження турбореактивного двигуна в цивільну авіацію - підвищити їх швидкість. Все це сприяло популяризації цивільних авіаперевезень серед населення і прискорило загальний науково-технічний прогрес.

Перелік умовних позначень, символів, одиниць, скорочень і термінів

Скорочення

Аед - автоемісійним двигун;

ВЧ - високочастотний;

ВПС - імпульсний плазмовий двигун;

КА - космічний апарат;

ККД - коефіцієнт корисної дії;

ПІД - плазмовий іонний двигун;

РД - ракетний двигун;

РІД - радіочастотний іонний двигун;

РМД - радіочастотний іонний двигун з магнітним полем;

СПД - стаціонарний плазмовий двигун;

СПУ - стаціонарний плазмовий прискорювач;

СХПРТ - система зберігання і подачі робочого тіла;

ЕРС - електрорушійна сила;

ЕРД - електроракетні двигун;

ЕТД - електротермічний двигун.

Введення

Як було показано останніми дослідженнями, енергетика (енергозабезпечення) космічних апаратів з ресурсом 1-20 років завжди буде першорядною проблемою. Двигуни малих тяг, які здійснюють корекцію і стабілізацію таких космічних апаратів, мають нек отори особливостями, наприклад, тривалим ресурсом, високою надійністю, оптимальної «ціною» тяги (відношення енергетичних витрат до одиниці тяги). Для забезпечення довгострокового ресурсу необхідно зменшити температуру конструктивних елементів плазмових рушіїв, плазма не повинна взаємодіяти з елементами конструкції. В основному швидкість минає плазми (характеристична швидкість) визначає питомий імпульс рушія. Чим більше значення характеристичної швидкості, тим більше і питомий імпульс. Для здійснення тривалих робіт (програм) в космосі необхідно мати надійні, високоефективні електроракетні двигуни зі швидкостями закінчення плазми 10 ³ -10 ⁵ м / с і більше.

Ми отримали наступні результати: при швидкостях закінчення робочого тіла 1000-9000 м / с термоелектричні рушії працюють надійно, а в даний час створюються рушії зі швидкостями закінчення робочого тіла 2000-20000 м / с.

Використання електродугових плазмових рушіїв для цих цілей продемонструвало, що в даному діапазоні швидкостей негативні явища спостерігаються лише внаслідок експлуатації рушія більше заданого часу ресурсу.

Підвищення температури плазми в рушіях такого типу призводять до підвищення питомої імпульсу. Але майже 50% електричної енергії підводиться до електродів, перетворюється в тепло і не бере участі у підвищенні швидкості плазмового пучка, а електроди випаровуються (зменшуються), що зменшує ресурс рушія.

У нашому університеті багато років ведеться детальна розробка таких рушіїв. Порівняння сучасних досягнень за типовими рушія наведено в таблиці 1.

Одним із сучасних напрямків розвитку плазмових прискорювачів є розробка двигунів малих тяг, що працюють на принципі безелектродні створення електромагнітної сили у формі ВЧ-і СВЧ-полів у плазмовому обсязі, утримання плазми і її прискорення в магнітному полі заданої форми. У цьому випадку пропонується концепція термоелектричного рушія з високочастотним нагрівом робочого тіла, такого як водень. Це дозволяє істотно зменшити взаємодія плазми на елементи плазмового прискорювача, виключити втрати енергії на електродах і використання магнітного сопла значно підвищать ККД рушія. Таким чином, переваги цього типу рушіїв очевидні. Вони полягають в наступному:

• високий ККД (0,4 - 0,5);

• тривалий ресурс роботи на борту (до 2-х років);

• висока надійність і безпека;

• використання екологічно чистого палива;

• такі рушії забезпечують характеристичну швидкість в необхідному діапазоні швидкостей витікання, яку рушії інших типів не можуть забезпечити;

• масові характеристики, «ціна» тяги і вартість збірки не перевищують існуючих.

Це може стати можливим, якщо ми будемо використовувати деякі досягнення сучасної технології і врахуємо деякі нюанси:

1. З усіх робочих тіл водень має мінімальної атомною масою, тобто швидкість витікання водневої плазми з ВЧ-прискорювача буде максимальною.

2. Водень - екологічно чисте робоча речовина і необхідність його використання незаперечна.

3. Зараз у нас є технологія безпечного зберігання пов'язаного водню у вигляді гібридів металів на борту космічного літального апарату. Це збільшує ККД рушія і підвищує ефективність роботи системи в цілому.

4. Відомо, що при іонізації водню в будь-якому типі електричного розряду втрати при передачі енергії від електронної компоненти до іонної мінімальні через мінімальні масових відмінностей і тому, що для атомів водню можлива лише одноразова іонізація.

У таблиці 1 наведені основні характеристики іонних двигунів розробляються і що застосовуються в Європі в даний час.

Таблиця 1

№ п.п	Характеристики рушія
	Тип рушія	Робоче тіло	Характеристична тяга, г	Характеристична швидкість, м / с	Ціна тяги, Вт / г	ККД,%	Особливості, що обмежують ресурс	Примітка
1	Стаціонарний плазмовий рушій (СПД)	Ксенон (Газ)	1 ... 5	18000 ... 25000	 150	30 ... 50	Ресурс катода компенсатора і керамічних ізоляторів
2	Рушій з анодним шаром (ДАС)	Газ, рідкий метал	1 ... 3	25000 ... 35000	 200	30 ... 45	Ресурс катода компенсатора, ресурс електродів
3	Плазмовий іонний рушій (ПІД)	Газ, рідкий метал	1 ... 10 і більше	30000 ... 100000	 300	30 ... 45	Ресурс катода компенсатора і іонно-оптичної системи	Збільшення тяги приводить до збільшення розмірів
4	Торцевий холовскій рушій (ТХД)	Газ, рідкий метал	1 ... 3	25000 ... 35000	 300	25 ... 40	Електроди і катодний вузол	Збільшення тяги пропорційно зменшенню ресурсу
5	Електро-нагревний рушій (ЕНД)	Газ	1 ... 5	1000 ... 4000	50 ... 150	20 ... 30	Нагрівач
6	ВЧ-рушій	Газ	1 ... 10	3000 ... 15000	30 ... 100	40 ... 50	Відсутні

1. Порівняльний аналіз ЕРДУ

Застосування іонних плазмових двигунів малої тяги на геостаціонарних супутниках має такі переваги: ​​зменшення стартової маси, збільшення маси корисного вантажу і ресурси СПУ робітник.

Порівняння ЕНД, СПД та РІД, що використовуються в системі стабілізації Північ - Південь, проведено на малюнку 1 і малюнку 2.

Малюнок 1,2. Стартова маса супутника і залежність сухий маси супутника від застосовуваної на ньому рухової установки.

Як показано на малюнку 1, стартова маса супутника, що включає в себе суху масу супутника (без маси ЕРДУ), складе:

4050 кг при використанні ЕНД;

3900 кг - СПД;

3670 кг - РІД.

Це означає, що стартова маса супутника при використанні РІД замість електродугового двигуна або СПД зменшується на 380 і 230 кг відповідно. Зменшення маси призводить до зниження вартості запуску.

На рис. 2 показана залежність сухий маси супутника від маси застосовуваної на ньому рухової установки (стартова маса - 4050 кг):

2090 кг при використанні ЕНД;

2170 кг - СПД;

2310 кг - РІД.

Маса корисного вантажу може бути збільшена при використанні РІД:

на 220 кг в порівнянні з ЕНД;

на 140 кг - з СПД.

Обидва переваги: ​​зменшення стартової маси і збільшення маси корисного вантажу, - призводять до зменшення вартості супутника.

РІД з діаметром іонізатора 10 см і тягою 10 мН був запущений на EURECA. Зараз такий самий двигун, але з тягою 15 мН проходить кваліфікаційні випробування для використання його на експериментальному супутнику зв'язку ESA Artemis. Його висновок на орбіту планується в 2000 році японським ракетоносієм Н-2. Комерційна версія цього двигуна зможе створювати тягу на рівні 25 мН.

РІД з діаметром іонізатора 15 см і тягою 50 мН зараз досліджується в Гессенського університету.

РІД 26 із тягою до 200 мН розробляють в Dasa / ESA Technology. Планується його використання як основного рушія.

1.1 Застосування ЕРД

Основні завдання, що виконуються за допомогою РД, на геостаціонарних супутниках:

- Перехід на більш високу орбіту 1500 м / с за маневр;

- Системи стабілізації Північ - Південь 47 м / с в рік;

- Системи стабілізації Захід - Схід <5 м / с в рік;

- Орієнтування ЛА <5 м / с в рік;

- Сходження з орбіти 5 м / с.

Розглянемо завдання для ЕРД, які характеризуються великими збільшеннями швидкості:

Перехід на більш високу орбіту. При використанні хімічних двигунів 40% стартової маси супутника складає паливо. Для перекладу супутника з проміжної орбіти на гео-орбіту потрібно 10 днів.

Якщо для цього маневру використовувати ЕРД, то буде потрібно близько трьох місяців. У цьому випадку тяга повинна бути на рівні 400 мН і більше. Така тяга може бути отримана одним двигуном або зв'язкою.

Рівень тяг обмежений потужність сонячних батарей (10 - 15 кВт).

Висновок КЛА на орбіти вище геосинхронну призведе до зменшення зміни швидкості.

Системи стабілізації Північ - Південь. Середнє збільшення швидкості на 47 м / с в рік призводить до загального  v = 750 м / с.

Рівень тяги повинен забезпечувати виконання цього завдання, принаймні, за 3 години на день. Ця вимога обумовлює необхідну тягу 25 мН і більше.

Враховуючи сучасний рівень розвитку іонних двигунів, введення ЕРД в експлуатацію на комерційних геостаціонарних супутниках може проводитися за наступною схемою:

1) Використовувати плазмові іонні двигуни з тягою 25 мН для систем стабілізації Північ - Південь. Решта завдань, як і раніше, здійснювати за допомогою хімічних двигунів.

2) Системи супутника використовуються в тому вигляді, в якому вони існують зараз, тобто додаткові розробки припиняються.

Використання ЕРД для виведення супутників на орбіти зажадає двигунів з великими тягами, що спричинить за собою необхідність у зміні конструкції систем супутника. Незважаючи на це, застосування ЕРД для цих цілей розглядається як другий крок у програмі введення в експлуатацію двигунів цього типу, який вимагатиме повної зміни систем супутника і додаткових доробок іонних рушіїв.

Кінцева мета програми - виконання всіх космічних завдань за допомогою ЕРД в поєднанні з маховиками і карданними механізмами, «всі супутники на ЕРД». Це сильно вплине на конструкцію систем супутників, як і в другому випадку.

1.2 Застосування РІД

Вже багато років РІД розробляються в багатьох країнах. Були досліджені ГРК діаметрами від 10 до 35 см. Найбільш вивчений РІД 10, що дозволяє п олучіть тягу до 25 мН.

Для застосування цих двигунів в космічних цілях рівень тяг повинен бути піднятий до 25 мН. Конструкція в подальшому може бути вдосконалена для серійного виробництва, тобто необхідно зменшити собівартість виробництва до ціни, що задовольняє вимогам ринку.

Великі тяги можуть бути отримані шляхом збільшення діаметра ГРК, що дозволяє збільшити діаметр іонного пучка.

У нашому університеті досліджується РІД 15, який може створювати тягу 50 мН.

Використовуючи ГРК діаметром 20 см можна отримати тягу 80 мН.

Чинна модель РІД 26 із тягою 200 Мн готова до випробувань. У цьому двигуні використовується принцип ВЧ іонізації і ИОС, виготовлена ​​з молібдену.

3. Загальні переваги РІД

У порівнянні з іншими двигунами Ріду володіють наступними перевагами:

1) Не потрібно емітер електронів. Для ВЧ іонізації робоче тіло іонізується в ГРК ВЧ полем з частотою 10 МГц. Електрони, що народжуються в ГРК або надходять з нейтралізатора, використовуються для організації сутичок з нейтральними атомами газу.

2) Висока надійність нейтралізатора. Порожні катоди добре вивчені і продемонстрували високу надійність експлуатації і великий ресурс.

3) Використовується трехсеточная ИОС. При прискоренні іонів в трехсеточной ИОС отримуємо:

• постійну швидкість витікання іонів;

• точний напрям вектора тяги;

• мале розсіювання пучка.

4) Простота регулювання тяги. Ток іонного пучка встановлюється регулюванням ВЧ потужності двигуна.

5) Прискорювальник електрод виготовлений з вуглецю, що значно збільшує ресурс.

6) Проста система контролю витрат робочого тіла.

7) Зменшення маси системи.

1.4 Радіочастотний іонний рушій РІД-10

Радіочастотний іонний рушій досліджується в нашому університеті протягом останніх 2 років. Це двигун РІД-10, який був розроблений для ра зрядной камери діаметром 10 см. (малюнок 1).

Своєю назвою двигун РІД зобов'язаний використовуваному в ньому принципом іонізації. Нейтральне робоче тіло Xe надходить в розрядну камеру через ізолятори і анод. Для ініціації розряду анод знаходиться під великим позитивним потенціалом, щоб притягати електрони нейтралізатора. При проходженні через розрядну камеру ці електрони накопичують енергію від високочастотного поля (10 МГц подається на котушку поза камерою). Збуджені таким чином електрони непружно стикаються з нейтральними атомами палива, іонізуючи їх. Потенціал анода зменшують, а в камері встановлюється самопідтримуючий розряд, який використовує електрони, що народжуються в непружних зіткненнях. Позитивні іони мігрують до електрода, що підтримує розряд, на виході з камери і прискорюються парою ускоряюще-уповільнюють електродів. У РІД 10 використовується порожнистий катод-нейтралізатор. Номінальна тяга РІД-10 -15 мН, під час випробувальних запусків була отримана тяга порядку 0,3 - 18 мН. Максимальна тяга - близько 24 мН. Номінальний питомий імпульс 3150 з; він становить приблизно I _уд = 1120 с при P = 1 мН і при максимальній тязі - I _уд = 3324 с. Двигун включає радіочастотний генератор, блок регулювання потужності, блок паливного контролю. Енергоспоживання такої установки 70 Вт, при P = 15 мН - 510 Вт Контроль тяги проводиться за допомогою контрольних параметрів: первинних (вхідна потужність), вторинних (витрата палива).

1.5 Радіочастотний іонний рушій РІД-26

Цей двигун інтегрує в собі весь досвід, накопичений у цій області. Радіочастотний безелектродний розряд і іонно-оптична система, розроблена для ПІД 10, і нейтралізатор утворюють ядро цього двигуна. Споживаючи 6 кВт енергії, цей двигун може розвинути тягу до 200 мН.

1.6 Радіочастотний двигун з магнітним полем (РМД)

В останні роки був розроблений новий підхід до радіочастотним іонним двигунам. Він заснований на використанні високочастотного поля і осесимметричного магнітного поля в розрядній камері для іонізації палива (малюнок 3). В установці магнітні поля розташовуються в такий спосіб: є дві колінеарних магнітних котушки, одна з них розташована в задній частині розрядної камери, а інша - на зовнішній стінці камери. Робоче тіло надходить в камери через вхідний отвір і газораспределителей, потім за допомогою катода-нейтралізатора ініційована уется розряд. Після встановлення стійкого розряду в плазмі в місці розташування оптимального значення напруженості магнітного поля виникає стояча хвиля. У цьому випадку струм пучка максимальний. Двигун розвиває тягу на рівні 1 -10 мН і питома імпульс I _уд = 3000 с. Дані, отримані в результаті експерименту, показують ціну тяги близько 35 Вт / мН; таким чином цей двигун відноситься до тієї ж категорії, що й два інших іонних двигуна, концепція яких представлена ​​вище. Контроль тяги можливо проводити за тією ж схемою, що і в РІД, а саме за допомогою вимірювання ВЧ потужності і витрати робочого тіла. Додатково для підвищення ККД можливо використовувати кругові струми. Ця особливість справді дасть можливість двигуну працювати з максимальним ККД навіть при дуже низьких рівнях тяги, що є вдосконаленням порівняно з попередніми концепціями.

2. Розробка чисельної моделі електроракетні двигуна з ВЧ нагріванням робочого тіла

1. Математичний апарат чисельної моделі термогазодінаміческіх процесів, що мають місце в камері і сопловому апараті ракетного двигуна

Фізична модель процесів, що протікають в електронагревном реактивному двигуні, описується загальною системою рівнянь гідрогазовой динаміки. Однак на практиці найчастіше використовується не вона, а н абор напівемпіричних формул, отриманих на підставі обробки великої кількості експериментальних даних, а також деякі рівняння із загальної системи, наведені до простішого виду завдяки введенню нижче перерахованих допущень:

• вважається, що швидкість робочого тіла, що надходить в камеру РД, дорівнює нулю (w _к = 0);

• робоче тіло належить підпорядковується законам ідеального газу, тобто для нього справедливі рівняння стану ідеального газу;

• приймають, що в процесі руху робочого тіла уздовж сопла не відбувається теплообміну між робочим тілом і стінками сопла, тобто процес закінчення Адіабатні (Q = 0);

• нехтують дією зовнішніх сил на потік робочого тіла (F _вн = 0);

• нехтують в'язкістю робочого тіла (ν = 0);

• процес підведення енергії до робочого тіла в камері у високочастотному розряді вважають відбувається в ефективному обсязі камери, що становить 20% від загального обсягу камери.

Наведемо основні залежності параметрів робочого тіла в камері РД з урахуванням вищевикладених припущень. Швидкість витікання газу з реактивного сопла:

(2.1)

де k - показник адіабати робочого тіла;

R _μ = 8314 Дж / ​​(кмоль К), універсальна газова постійна;

μ - молекулярна маса робочого тіла, кмоль;

Т _к - температура в камері згоряння, К;

р _а - тиск на зрізі сопла, Па;

р _а - тиск у камері, Па.

Площа зрізу сопла визначається виразом:

або

(2.2)

де f _кр - питома площа критичного перерізу сопла, м ² с / кг;

f _а - питома площа зрізу сопла, м ² с / кг;

- Ступінь розширення робочого тіла в соплі.

Питома імпульс двигуна:

, (2.3)

де р _н - тиск навколишнього середовища, Па;

- Питома площа зрізу сопла, м ² с / кг.

Тяга двигуна визначається за формулою:

, (2.4)

де - Витрата робочого тіла через камеру, кг / с;

F _a-площа зрізу сопла, м.

Питома площа довільного перерізу камери згоряння і сопла визначається за формулою:

, (2.5)

де - Число Маха в даному перетині сопла;

w - швидкість течії робочого тіла в даному перетині сопла, м / с;

- C Швидкісь звуку в даному перетині, м / с.

Залежність між ступенем розширення робочого тіла в соплі ε і числом Маха на зрізі сопла виражається наступною формулою:

. (2.6)

Залежність між поперечними розмірами сопла на зрізі f _a і ступенем розширення газу в соплі ε визначається так:

, (2.7)

Нерозрахованих режим роботи сопла, коли р _а <р _н, називається режимом перерасшіренія і супроводжується проникненням стрибків ущільнення всередину сопла. Початок цього проникнення збігається з моментом появи стрибків ущільнення на зрізі сопла, при р _а <(0,2 - 0,4) р _н. У ході експериментів було встановлено, що число Маха в перерізі, де розташовується кордон стрибків ущільнення при їх проникненні всередину сопла, може бути знайдено з рівняння:

, (2.8)

де М _х - число Маха в перетині кордону стрибків ущільнення;

ξ - поправочний коефіцієнт.

Після знаходження з цього рівняння числа М _х можемо визначити:

• місце розташування перетину Х:

, (2.9)

• питомий імпульс двигуна:

, (2.10)

• швидкість потоку робочого тіла в перетин Х:

, (2.11)

• температуру робочого тіла в перетині Х:

(2.12)

Термодинамічні процеси, що протікають в камері електронагревного рушія

Узагальнено можна уявити ТД процеси, що протікають в ЕРД з ВЧ нагріванням робочого тіла, наступним чином (див. малюнок 17):

Малюнок 3. Схема електронагревного ракетного рушія

Запишемо рівняння балансу енергії в інтегральній формі для проміжку часу в припущенні усталеного процесу роботи двигуна:

, (2.13)

де Q _{рас-втрати} енергії в двигуні, пов'язані з розсіюванням її в стінки камери і сопла та ін;

З _р0, С _ра - Ізобаричний теплоємності робочого тіла відповідно при температурах робочого тіла на вході в камеру і на виході з сопла, Дж / ​​(кг * К);

Т _0, Т _а - температури робочого тіла відповідно на вході в камеру і на виході з сопла, К;

w _0, w _а - швидкості потоку робочого тіла відповідно на вході в камеру і на виході з сопла, м / с.

Розділимо всі члени записаного рівняння на ( ), Тобто наведемо його до питомої формі:

, (2.14)

Його можна записати інакше:

, (2.15)

де .

Зв'язок параметрів робочого тіла на зрізі сопла з параметрами в камері визначається такою залежністю:

або

. (2.16)

З урахуванням допущення про ідеальність робочого тіла:

. (2.17)

Виходячи з припущення адіабатного течії, отримаємо:

, (2.18)

хоча насправді течія є ізоентропним, в даній формулі, так само як і в наступних, слід замість k писати n _з, причому n _з <k.

Виходячи з вищенаведених формул, маємо:

. (2.19)

Зв'язок параметрів робочого тіла в критичному перетині сопла з параметрами в камері:

або

,

, (2.20)

,

.

Визначимо зв'язок параметрів робочого тіла в камері з площею критичного перерізу сопла. З рівняння:

, (2.21)

отримаємо:

. (2.22)

Моделювання основних газодинамічних процесів в ЕНД з ВЧ нагріванням робочого тіла, в якості якого використовувалися різні водень містять і водень не містять гази, здійснювалося з використанням вищенаведених формул.

Висновок

З використанням наведених вище формул були проведені чисельні розрахунки робочих характеристик реактивного двигуна для робочих тіл (як водень містять Н _2, N Н _3, Н ₂ О, так і водень не містять СО _2, N _2, Не _2, А r). Всі розрахунки проводилися для однакових термодинамічних параметрів в камері двигуна, для одних і тих же геометричних розмірів камери і сопла, і балонів системи зберігання та подачі робочого тіла. Отриманий позичальником результати розрахунку зведені в таблицю 2 і графічно представлені на малюнку 4. На малюнку 4 представлені залежності питомої імпульсу ракетного двигуна, маси необхідного робочого тіла, маси СХП цього робочого тіла, і сумарної маси СХП, і робочого тіла від роду робочого тіла (простіше кажучи, від М і до робочого тіла). З цієї залежності випливає висновок про переважне використання в якості робочих тел речовин з низькою молекулярною масою. Одним з найбільш доступних і широко поширених речовин з низькою молекулярною масою є молекулярний водень. Тут же представлена ​​залежність маси потрібного робочого тіла і маси необхідної для його зберігання СХП балонного типу від роду робочого тіла.

Таблиця 2

З аналізу цього графіка випливає, що за критерієм мінімальної маси системи зберігання і робочого тіла найкращим робочим тілом є аміак. Однак слід взяти до уваги той факт, що у разі застосування як СХП водню такої системи зберігання як, наприклад, зберігання водню в металогідридів або у зв'язаному стані, сумарна маса такої СХП робочого тіла водню може бути знижена і стане нижче маси газобалонної СХП інших робочих тел. Необхідно враховувати той факт, що на відміну від аміаку, який є хімічно активним і, відповідно, вимагає для своїх СХП використання дорогих конструкційних матеріалів і систем запобігання витоку, і має досить низький питомий імпульс, не токсичний і не хімічно активний водень дозволяє спростити структуру СХП .

Р
ісунок 4. Залежності питомого імпульсу РД, маси необхідного робочого тіла, маси СХП цього робочого тіла, і сумарною ма сси СХП і робочого тіла від роду робочого тіла.

При використанні водню як робочого тіла ми можемо досягти більших значень швидкостей закінчення (тобто більшу питому імпульсу) і одержати більш безпечну систему з точки зору зберігання робочого тіла та експлуатації рухової установки. Крім того при розгляді в якості варіанту нагріву робочого тіла в камері РД способу ВЧ нагрівання слід враховувати той факт, що для досягнення найбільшого ККД процесу передачі енергії від ВЧ розряду до робочого тіла необхідна повна або часткова іонізація, або активація останнього, що в разі аміаку являє собою досить серйозну проблему.

Список літератури:

1. Арлазаров М.С. "Громадянська реактивна техніка створювалася так ...". Москва, 1976.

2. Баєв Л.К. "Реактивні літаки". Москва, 1958.

3. Новиков А.А. "Реактивна техніка у транспортній авіації". Ленінград, 1963.

4. Безелектродний розряд високого тиску. ЖТФ, № 36, т.5, 1966р., С.913-919

5. Особливості розвитку імпульсних НВЧ розрядів у різних газах. ЖТФ, № 4, т.68, 1998г, с.33-36

6. Отримання атомарного водню в високочастотному газовому розряді і мас-спектрометрична діагностика процесу. ЖТФ, № 5, т.67, 1997р., С.140-142

7. KH Groh, HJ Letter. RIT 15 - a medium range radio-frequency ion thruster.

8. А. М. Пономарьов "Радянські авіаційні конструктори"

МОСКВА. Воениздат. 1990

9. А. М. Пономарьов "Авіація на порозі в космос"

МОСКВА. Воениздат. 1971

10. І. К. Костенко "Літаючі крила"

МОСКВА. Машинобудування. 1988 р

11. Г. Ф. Байдуков "Перші перельоти через Льодовитий океан. Зі спогадів льотчика". МОСКВА. 1977