История авиации насчитывает более двух тысяч лет: от самых ранних форм авиации , таких как воздушные змеи и попытки прыжков с башни, до сверхзвуковых и гиперзвуковых полетов на реактивных самолетах тяжелее воздуха .
Запуск воздушных змеев в Китае восходит к нескольким сотням лет до нашей эры и постепенно распространился по всему миру. Считается, что это самый ранний пример полета человека. Мечта Леонардо да Винчи о полете, жившая в 15 веке, нашла выражение в нескольких рациональных конструкциях, но опиравшихся на слабые научные данные.
В конце 18 века братья Монгольфье изобрели воздушный шар и начали пилотируемые полеты. Почти в то же время открытие газообразного водорода привело к изобретению водородного баллона . [1] Различные теории механики , выдвинутые физиками в тот же период времени, особенно гидродинамика и законы движения Ньютона , привели к созданию современной аэродинамики , в первую очередь сэром Джорджем Кэли . Воздушные шары, как свободно летающие, так и привязанные, начали использоваться в военных целях с конца 18 века, когда французское правительство во время Французской революции основало компании по производству воздушных шаров . [2]
Эксперименты с планерами заложили основу для изучения динамики летательных аппаратов тяжелее воздуха, в первую очередь Кэли, Отто Лилиенталя и Октава Шанюта . К началу 20-го века достижения в области двигателей и аэродинамики впервые сделали возможным управляемый полет с приводом. В 1903 году, после новаторских исследований и экспериментов в области конструкции крыла и управления самолетом, братья Райт успешно внедрили все необходимые элементы для создания и управления первым самолетом. Базовая конфигурация с характерным хвостовым оперением была создана в 1909 году, за ней последовали быстрые улучшения конструкции и характеристик, чему способствовала разработка более мощных двигателей.
Первыми большими воздушными кораблями были жесткие дирижабли, изобретенные Фердинандом фон Цеппелином , которые вскоре стали синонимом дирижаблей и доминировали в полетах на большие расстояния до 1930-х годов, когда стали популярны большие летающие лодки . После Второй мировой войны летающие лодки, в свою очередь, были заменены наземными самолетами, а новый чрезвычайно мощный реактивный двигатель произвел революцию как в воздушном транспорте, так и в военной авиации .
Во второй половине 20-го века появление цифровой электроники привело к большим достижениям в области летной аппаратуры и электродистанционных систем. В XXI веке началось широкомасштабное использование беспилотных дронов в военных, гражданских целях и для досуга. Благодаря цифровому управлению стало возможным создание нестабильных летательных аппаратов, таких как летающие крылья.
Термин авиация, существительное действия, происходящее от латинского avis «птица» с суффиксом -ation, означающим действие или прогресс, был придуман в 1863 году французским пионером Гийомом Жозефом Габриэлем де Ла Ланделем (1812–1886) в книге «Авиация или навигация по воздуху без баллонов». ". [3] [4]
С древности ходили истории о людях, которые привязывали к себе птичьи крылья, жесткие плащи или другие приспособления и пытались летать, обычно спрыгивая с башни. Греческая легенда о Дедале и Икаре — одна из самых ранних известных; [5] другие произошли из древней Азии [6] и европейского средневековья. В этот ранний период вопросы подъема, устойчивости и контроля не были понятны, и большинство попыток заканчивались серьезными травмами или смертью.
Утверждается, что андалузский ученый Аббас ибн Фирнас (810–887 гг. н. э.) совершил прыжок в Кордове, Испания , покрыв свое тело перьями грифа и прикрепив к рукам два крыла. [7] [8] Алжирский историк 17-го века Ахмед Мохаммед аль-Маккари , цитируя стихотворение Мухаммеда I о кордовском придворном поэте 9-го века Мумине ибн Саиде, рассказывает, что Фирнас пролетел некоторое расстояние, прежде чем приземлиться с некоторыми травмами. , что объясняется отсутствием у него хвоста (по которому птицы приземляются). [7] [9] В XII веке Уильям Малмсберийский заявил, что бенедиктинский монах XI века Эйлмер из Малмсбери прикрепил крылья к своим рукам и ногам и пролетел небольшое расстояние, [7] но сломал обе ноги при приземлении, а также забыв сделать себе хвост. [9]
Многие другие совершили хорошо задокументированные прыжки в последующие столетия. Еще в 1811 году Альбрехт Берблингер сконструировал орнитоптер и прыгнул в Дунай в Ульме. [10]
.png/1280px-Fier_Drake_(1634_kite_woodcut).png)
Воздушный змей, возможно, был первой формой искусственного летательного аппарата . [1] Он был изобретен в Китае, возможно, еще в V веке до нашей эры Мози (Мо Ди) и Лу Банем (Гуншу Бань). [11] Более поздние конструкции часто имитировали летающих насекомых, птиц и других зверей, как реальных, так и мифических. Некоторые из них были оснащены струнами и свистками, издававшими музыкальные звуки во время полета. [12] [13] [14] Древние и средневековые китайские источники описывают воздушные змеи, которые использовались для измерения расстояний, проверки ветра, подъема людей, подачи сигналов, а также общения и отправки сообщений. [15]
Воздушные змеи распространились из Китая по всему миру. После своего появления в Индии , воздушный змей развился в воздушный змей-истребитель , у которого есть абразивная леска, используемая для уничтожения других воздушных змеев.
Считается, что воздушные змеи с людьми широко использовались в древнем Китае как в гражданских, так и в военных целях, а иногда и в качестве наказания. Одним из первых зарегистрированных полетов был полет заключенного Юань Хуантоу , китайского принца, в VI веке нашей эры. [16] Истории о воздушных змеях, несущих людей, также встречаются в Японии после того, как воздушные змеи были завезены из Китая примерно в седьмом веке нашей эры. Говорят, что когда-то в Японии действовал закон, запрещающий перевозку воздушных змеев человеком. [17]
Использование ротора для вертикального полета существовало с 400 г. до н.э. в форме бамбукового вертолета , древней китайской игрушки. [18] [19] Похожий «мулине à noix» (ротор на гайке) появился в Европе в 14 веке нашей эры. [20]
С древних времен китайцы поняли, что горячий воздух поднимается вверх, и применили этот принцип к небольшому воздушному шару, называемому небесным фонарем . Небесный фонарик состоит из бумажного воздушного шара, под которым или внутри него помещается небольшая лампа. Небесные фонарики традиционно запускают для удовольствия и во время фестивалей. По мнению Джозефа Нидэма , такие фонари были известны в Китае с III века до нашей эры. Их использование в военных целях приписывают генералу Чжугэ Ляну (180–234 гг. н.э., почетный титул Конгмин ), который, как говорят, использовал их для устрашения вражеских войск. [21]
Есть свидетельства того, что китайцы также «решили проблему воздушной навигации» с помощью воздушных шаров за сотни лет до XVIII века. [22]
В конце концов, после постройки Ибн Фирнаса , некоторые исследователи начали открывать и определять некоторые основы рационального проектирования самолетов. Самым известным из них был Леонардо да Винчи , хотя его работы оставались неизвестными до 1797 года и поэтому не оказали никакого влияния на развитие событий в течение следующих трехсот лет. Хотя его проекты рациональны, они не являются научными. [23] Он особенно недооценил количество энергии, необходимое для приведения в движение летающего объекта, [24] основывая свои конструкции на машущих крыльях птицы, а не на пропеллере с приводом от двигателя. [25]
Леонардо изучал полет птиц и летучих мышей, [24] утверждая превосходство последних благодаря их неперфорированному крылу. [26] Он проанализировал их и предвосхитил многие принципы аэродинамики. Он понял, что «предмет оказывает такое же сопротивление воздуху, как воздух оказывает объекту». [27] Исаак Ньютон опубликовал свой третий закон движения только в 1687 году.
С последних лет 15-го века до 1505 года [24] Леонардо писал и делал наброски многих конструкций летательных машин и механизмов, включая орнитоптеры, планеры с неподвижным крылом, винтокрылые аппараты (возможно, вдохновленные игрушками-вертушками), парашюты (в виде пирамидальная палатка с деревянным каркасом) и датчик скорости ветра. [24] Его ранние проекты были с приводом от человека и включали орнитоптеры и винтокрылые машины; однако он осознал непрактичность этого и позже обратился к управляемому планирующему полету, а также набросал несколько конструкций, приводимых в движение пружиной. [28]
В эссе под названием Sul volo (« В полете ») Леонардо описывает летательный аппарат под названием «Птица», который он построил из накрахмаленного льна, кожаных суставов и шелковых ремешков. В « Атлантическом кодексе» он написал: «Завтра утром, второго января 1496 года, я предприму попытку». [25] Согласно одной часто повторяемой, хотя и предположительно вымышленной истории, в 1505 году Леонардо или один из его учеников попытались полететь с вершины Монте-Чечери . [24]
В 1670 году Франческо Лана де Терци опубликовал работу, в которой предположил, что полет легче воздуха будет возможен, если использовать для подъема дирижабля сферы из медной фольги, которые, содержащие вакуум, будут легче вытесненного воздуха . Хотя его проект был теоретически обоснован, он был неосуществим: давление окружающего воздуха могло раздавить сферы. Идея использования вакуума для создания подъемной силы сейчас известна как вакуумный дирижабль , но остается неосуществимой с любыми современными материалами .
В 1709 году Бартоломеу де Гужман подал петицию королю Португалии Жуану V , прося поддержать его изобретение дирижабля, в чем он выразил величайшее доверие. Публичное испытание машины, назначенное на 24 июня 1709 года, не состоялось. Однако, согласно современным сообщениям, Гужман, похоже, провел несколько менее амбициозных экспериментов с этой машиной, будучи выходцем из выдающихся кругов. Несомненно, Гужман работал над этим принципом на публичной выставке, которую он устроил перед судом 8 августа 1709 года в зале Casa da India в Лиссабоне , когда он с помощью сгорания запустил шар на крышу. [ нужны разъяснения ]
1783 год стал переломным для воздухоплавания и авиации. С 4 июня по 1 декабря во Франции было достигнуто пять первых авиационных достижений:
В конце 18 века воздухоплавание стало главным «модным увлечением» в Европе, что дало первое детальное понимание взаимосвязи между высотой и атмосферой.
Неуправляемые воздушные шары использовались во время Гражданской войны в США Корпусом воздушных шаров армии Союза . Молодой Фердинанд фон Цеппелин впервые поднялся в воздух в качестве пассажира на воздушном шаре в составе Потомакской армии Союза в 1863 году.
В начале 1900-х годов воздухоплавание было популярным видом спорта в Великобритании. Эти частные воздушные шары обычно использовали угольный газ в качестве подъемного газа. Он имеет вдвое меньшую подъемную силу, чем водород, поэтому воздушные шары должны были быть больше, однако угольный газ был гораздо более доступным, и местные газовые заводы иногда предоставляли специальную облегченную формулу для полетов на воздушном шаре. [29]
Первоначально дирижабли назывались «дирижаблями», и их до сих пор иногда называют дирижаблями.
Работы по созданию управляемого (или дирижабля) воздушного шара спорадически продолжались на протяжении всего XIX века. Считается, что первый управляемый и продолжительный полет на двигателе легче воздуха произошел в 1852 году, когда Анри Жиффар пролетел 15 миль (24 км) во Франции на корабле с паровым двигателем.
Еще один шаг вперед был сделан в 1884 году, когда Шарль Ренар и Артур Кребс на электрическом дирижабле французской армии «Ла Франс» осуществили первый полностью управляемый свободный полет . Дирижабль длиной 170 футов (52 м) и объемом 66 000 кубических футов (1900 м 3 ) преодолел 8 км (5,0 миль) за 23 минуты с помощью электродвигателя мощностью 8½ лошадиных сил.
Однако эти самолеты в целом были недолговечными и крайне хрупкими. Обычные контролируемые полеты не могли осуществляться до появления двигателя внутреннего сгорания (см. ниже).
Первыми самолетами, выполнявшими обычные управляемые полеты, были нежесткие дирижабли (иногда называемые «дирижаблями»). Самым успешным пилотом-новатором этого типа самолетов был бразилец Альберто Сантос-Дюмон , который эффективно объединил воздушный шар с двигателем внутреннего сгорания. 19 октября 1901 года он пролетел на своем дирижабле номер 6 над Парижем от парка Сен-Клу вокруг Эйфелевой башни и обратно менее чем за 30 минут, чтобы выиграть приз Deutsch de la Meurthe . Сантос-Дюмон спроектировал и построил несколько самолетов. Последующие разногласия вокруг его и других конкурирующих претензий в отношении самолетов затмили его большой вклад в разработку дирижаблей.
В то же время, когда нежесткие дирижабли начали пользоваться некоторым успехом, разрабатывались и первые успешные жесткие дирижабли. Они будут гораздо более эффективны, чем самолеты с точки зрения чистой грузоподъемности на десятилетия. Проектирование и усовершенствование жестких дирижаблей было впервые осуществлено немецким графом Фердинандом фон Цеппелином .
Строительство первого дирижабля «Цеппелин» началось в 1899 году в плавучем сборочном зале на Боденском озере в заливе Манцелль, Фридрихсхафен . Это было сделано для облегчения процедуры старта, поскольку зал можно было легко выровнять по ветру. Прототип дирижабля LZ 1 (LZ от «Luftschiff Zeppelin») имел длину 128 м (420 футов), приводился в движение двумя двигателями Daimler мощностью 10,6 кВт (14,2 л.с.) и балансировался за счет перемещения груза между двумя гондолами.
Его первый полет, состоявшийся 2 июля 1900 года, продлился всего 18 минут, поскольку LZ 1 был вынужден приземлиться на озере после того, как сломался заводной механизм балансировочного груза. После ремонта технология доказала свой потенциал в последующих полетах, улучшив скорость французского дирижабля La France ( 6 м/с ) на 3 м/с, но пока не смогла убедить возможных инвесторов. Пройдет несколько лет, прежде чем граф сможет собрать достаточно средств для еще одной попытки.
Немецкая пассажирская служба дирижаблей, известная как DELAG (Deutsche-Luftschiffahrts AG), была основана в 1910 году.
Хотя дирижабли использовались как в Первой, так и во Второй мировой войне и продолжают использоваться в ограниченных количествах и по сей день, их развитие в значительной степени было омрачено самолетами тяжелее воздуха.
Путешественник Эвлия Челеби сообщил, что в 1633 году османский ученый и инженер Лагари Хасан Челеби стартовал с Сарайбурну ( мыса под дворцом Топкапы в Стамбуле ) на семикрылой ракете, приводившейся в движение 50 окка (140 фунтов) пороха . Сообщается, что полет был совершен во время рождения дочери султана Мурада IV . Как писал Эвлия Челеби, Лагари перед запуском своего корабля заявил: «О мой султан! Будь благословен, я собираюсь поговорить с Иисусом!»; поднявшись на ракете, он приземлился в море, выплыл на берег и пошутил: «О мой султан! Иисус передает тебе привет!»; он был награжден султаном серебром и званием сипаха в османской армии . [30] [31] Эвлия Челеби также писал о брате Лагари, Хезарфене Ахмеде Челеби , совершившем полет на планере годом ранее.
Итальянский изобретатель Тито Ливио Бураттини , приглашенный польским королем Владиславом IV к своему двору в Варшаве , в 1647 году построил модель самолета с четырьмя неподвижными планерными крыльями . [32] Описанный как «четыре пары крыльев, прикрепленных к сложному «дракону»», Говорят, что в 1648 году он успешно поднял кошку, но не сам Бураттини. [33] Он пообещал, что приземление корабля приведет к «только самым незначительным травмам». [34] Его «Дракон Волант» считается «самым сложным и совершенным самолетом, построенным до 19 века». [35]
Первой опубликованной статьей об авиации был «Эскиз машины для полета в воздухе» Эмануэля Сведенборга, опубликованный в 1717 году. Эта летательная машина состояла из легкой рамы, покрытой прочным брезентом и снабженной двумя большими веслами или крыльями, движущимися по горизонтальной оси. , устроенный так, чтобы ход вверх не встречал сопротивления, а ход вниз обеспечивал подъемную силу. Сведенборг знал, что машина не полетит, но предложил это для начала и был уверен, что проблема будет решена. Он писал: «Кажется, легче говорить о такой машине, чем воплотить ее в жизнь, поскольку она требует большей силы и меньшего веса, чем существует в человеческом теле. Наука механика, возможно, могла бы предложить средство, а именно сильную спираль Если эти преимущества и условия будут соблюдены, возможно, со временем кто-нибудь сможет узнать, как лучше использовать наш набросок и сделать некоторые дополнения, чтобы выполнить то, что мы можем только предложить. Тем не менее, имеется достаточно доказательств и примеров из природа того, что такие полеты могут проходить без опасности, хотя при первых испытаниях вам, возможно, придется заплатить за опыт, не обращая внимания ни на руку, ни на ногу». Сведенборг оказался провидцем, заметив, что метод привода самолета является одной из важнейших проблем, которые необходимо решить.
16 мая 1793 года испанскому изобретателю Диего Марину Агилере удалось пересечь реку Арандилья в Корунья-дель-Конде , Кастилия , пролетев на летающем аппарате 300–400 м. [36]
Прыжки на воздушном шаре заменили прыжки с башни, что также продемонстрировало, как правило, фатальные результаты, что человеческая сила и взмахи крыльев бесполезны для достижения полета. В то же время началось серьезное научное изучение полета самолетов тяжелее воздуха. В 1801 году французский офицер Андре Гийом Ренье де Гуэ сумел совершить 300-метровый планер, стартовав с вершины городских стен Ангулема , и по прибытии сломал только одну ногу. [37] В 1837 году французский математик и бригадный генерал Исидор Дидион заявил: «Авиация будет успешной только в том случае, если будет найден двигатель, соотношение которого с весом поддерживаемого устройства будет больше, чем нынешние паровые машины или сила, развиваемая людьми или большинство животных». [38]
Сэра Джорджа Кэли впервые назвали «отцом самолета» в 1846 году. [39] В последние годы прошлого столетия он начал первое тщательное исследование физики полета , а позже спроектировал первый современный самолет тяжелее летательного аппарата. самолет. Среди его многочисленных достижений наиболее важный вклад в аэронавтику включает:
Первым нововведением Кэли было изучение фундаментальной науки о подъемной силе, приняв испытательный стенд с вращающимся рычагом для использования в исследованиях самолетов и используя простые аэродинамические модели на рычаге, вместо того, чтобы пытаться управлять моделью законченной конструкции.
В 1799 году он изложил концепцию современного самолета как летательного аппарата с неподвижным крылом и отдельными системами подъемной силы, движения и управления. [40] [41]
В 1804 году Кэли сконструировал модель планера, который был первым современным летательным аппаратом тяжелее воздуха, имевшим компоновку обычного современного самолета с наклоненным вперед крылом и регулируемым хвостовым оперением сзади с хвостовым оперением и килем. Подвижный груз позволял регулировать центр тяжести модели . [42]
В 1809 году, подстрекаемый фарсовыми выходками своих современников (см. выше), он начал публикацию знакового трехчастного трактата под названием «О воздушной навигации» (1809–1810). [43] В нем он написал первую научную формулировку проблемы: «Вся проблема заключена в этих пределах, а именно: заставить поверхность поддерживать заданный вес путем приложения силы к сопротивлению воздуха». Он определил четыре векторные силы, которые влияют на самолет: тягу , подъемную силу , сопротивление и вес , а также выделил в своих конструкциях устойчивость и управляемость. Он также определил и описал важность изогнутого аэродинамического профиля , двугранного крыла, диагональных распорок и уменьшения сопротивления, а также внес свой вклад в понимание и проектирование орнитоптеров и парашютов .
В 1848 году он продвинулся достаточно далеко, чтобы сконструировать планер в форме триплана, большой и достаточно безопасный, чтобы на нем мог перевозиться ребенок. Был выбран местный мальчик, но его имя неизвестно. [44] [45]
В 1852 году он опубликовал проект полноразмерного пилотируемого планера или «управляемого парашюта», который можно было запускать с воздушного шара, а затем сконструировать версию, способную запускать с вершины холма, на которой пересек первый взрослый летчик. Бромптон Дейл в 1853 году.
Незначительные изобретения включали двигатель с резиновым приводом , который обеспечивал надежный источник энергии для исследовательских моделей . К 1808 году он даже заново изобрел колесо, разработав колесо с натяжными спицами , в котором все сжимающие нагрузки передаются на обод, что позволило сделать ходовую часть легкой. [46]
Созданный Хенсоном в 1842 году проект воздушного парового экипажа , основанный непосредственно на работах Кэли, открыл новые горизонты. Хотя это была всего лишь конструкция, это был первый в истории винтовой самолет.
.jpg/1280px-Print_(BM_1871,0812.5370).jpg)
В 1866 году было основано Аэронавигационное общество Великобритании , а два года спустя в Хрустальном дворце в Лондоне прошла первая в мире авиационная выставка [47] , на которой Джон Стрингфеллоу был награжден призом в 100 фунтов стерлингов за паровой двигатель с лучшей мощностью . отношение к весу . [48] [49] [50] В 1848 году Стрингфеллоу совершил первый полет с двигателем, используя беспилотный паровой моноплан с размахом крыльев 10 футов (3,0 м), построенный на заброшенной кружевной фабрике в Чарде, Сомерсет. Задействовав два винта противоположного вращения с первой попытки, сделанной в помещении, машина пролетела десять футов, прежде чем дестабилизировалась, повредив корабль. Вторая попытка оказалась более успешной: машина оставила направляющий провод, чтобы свободно летать, достигнув тридцати ярдов прямого и горизонтального полета с приводом. [51] [52] [53] Фрэнсис Герберт Уэнам представил первый доклад недавно созданному Аэронавтическому обществу (позже Королевскому аэронавтическому обществу ) «О воздушном движении» . Он продвинул работу Кэли по изогнутым крыльям, сделав важные открытия. Чтобы проверить свои идеи, с 1858 года он построил несколько планеров, как пилотируемых, так и беспилотных, с пятью сложенными друг на друга крыльями. Он понял, что длинные и тонкие крылья лучше, чем крылья летучей мыши, потому что у них больше передней кромки для их площади. Сегодня это соотношение известно как соотношение сторон крыла.
Вторая половина 19-го века стала периодом интенсивных исследований, характеризующихся « джентльменами-учеными », которые представляли большую часть исследовательских усилий до 20-го века. Среди них был британский учёный-философ и изобретатель Мэтью Пирс Уотт Бултон , который изучал боковое управление полётом и первым запатентовал систему управления элеронами в 1868 году. [54] [55] [56] [57]
В 1871 году Уэнам построил первую аэродинамическую трубу , используя вентилятор с паровым двигателем, который нагнетал воздух по трубе длиной 12 футов (3,7 м) к модели. [58]
Тем временем достижения Великобритании воодушевили французских исследователей. В 1857 году Феликс дю Тампль предложил моноплан с хвостовым оперением и убирающимся шасси. Развивая свои идеи на модели, приводившейся сначала в движение часовым механизмом, а затем паром, в конце концов в 1874 году он совершил короткий прыжок на полноразмерном пилотируемом корабле. Он поднялся в воздух своим ходом после запуска с трапа и некоторое время планировал раз и благополучно вернулся на землю, что сделало его первым успешным полетом с двигателем в истории.
В 1865 году Луи Пьер Муйар опубликовал влиятельную книгу «Империя воздуха» ( l’Empire de l’Air ).
В 1856 году француз Жан-Мари Ле Брис совершил первый полет выше исходной точки, заставив свой планер « L'Albatros artificiel » тянуть лошадь на пляже. Сообщается, что он достиг высоты 100 метров на дистанции 200 метров.
Альфонс Пено , француз, развил теорию контуров крыла и аэродинамики и построил успешные модели самолетов, вертолетов и орнитоптеров. В 1871 году он совершил полет на первом аэродинамически устойчивом самолете с неподвижным крылом, модели моноплана, который он назвал «Планофор», на расстояние 40 м (130 футов). Модель Пено включила в себя несколько открытий Кэли, в том числе использование хвоста, двугранного угла крыла для придания устойчивости и резиновой силы. Планофор также обладал продольной устойчивостью: его балансировка была такой, что хвостовое оперение располагалось под меньшим углом падения , чем крылья, что является оригинальным и важным вкладом в теорию воздухоплавания. [59] Более поздний проект Пено самолета-амфибии, хотя и не был построен, включал в себя и другие современные особенности. Бесхвостый моноплан с одним вертикальным килем и сдвоенными тяговыми винтами, он также имел навесной задний руль высоты и рули направления, убирающуюся ходовую часть и полностью закрытую кабину с приборами.
Не менее авторитетным теоретиком был земляк Пено Виктор Татен . В 1879 году он пилотировал модель, которая, как и проект Пено, представляла собой моноплан с двумя тянущими винтами, но также имел отдельное горизонтальное оперение. Он работал на сжатом воздухе. Привязанная к шесту, это была первая модель, взлетевшая собственным ходом.
В 1884 году Александр Гупиль опубликовал свою работу La Locomotion Aérienne ( «Воздушное передвижение »), хотя построенный им позже летательный аппарат не смог летать.
.jpg/1280px-AderAvion3(1897).jpg)
В 1890 году французский инженер Клеман Адер построил первый из трех паровых летательных аппаратов «Эоль». 9 октября 1890 года Адер совершил неконтролируемый прыжок примерно на 50 метров (160 футов); это был первый пилотируемый самолет, взлетевший собственным ходом. [60] Его «Авион III » 1897 года, отличавшийся только наличием двух паровых двигателей, не смог летать: [61] Адер позже заявил об успехе и не был опровергнут до 1910 года, когда французская армия опубликовала отчет о его попытке.
Сэр Хайрам Максим был американским инженером, переехавшим в Англию. Он построил свою собственную установку с вращающейся рукой и аэродинамическую трубу, а также построил большую машину с размахом крыльев 105 футов (32 м), длиной 145 футов (44 м), носовой и кормовой горизонтальными поверхностями и экипажем из трех человек. Двойные гребные винты приводились в движение двумя легкими составными паровыми двигателями мощностью 180 л.с. (130 кВт) каждая. Общий вес составлял 8000 фунтов (3600 кг). Он был задуман как испытательный стенд для исследования аэродинамической подъемной силы: из-за отсутствия средств управления полетом он двигался по рельсам, а второй набор рельсов над колесами удерживал его. Завершенный в 1894 году, во время третьего запуска он оторвался от рельсов, поднялся в воздух на расстояние около 200 ярдов на высоте от двух до трех футов [62] и был серьезно поврежден при падении обратно на землю. Впоследствии его отремонтировали, но вскоре Максим отказался от экспериментов. [63]
Примерно в последнее десятилетие XIX века ряд ключевых фигур совершенствовали и определяли современный самолет. Из-за отсутствия подходящего двигателя работа над самолетами была сосредоточена на стабильности и управляемости в планирующем полете. В 1879 году Био с помощью Массии построил птичий планер и некоторое время летал на нем. Он хранится в Музее воздуха во Франции и считается самым ранним из существующих летательных аппаратов, перевозящих людей.
Англичанин Горацио Филлипс внес ключевой вклад в аэродинамику. Он провел обширные исследования секций аэродинамического профиля в аэродинамической трубе , доказав принципы аэродинамической подъемной силы, предсказанные Кэли и Уэнамом. Его открытия лежат в основе всех современных конструкций аэродинамических профилей. Между 1883 и 1886 годами американец Джон Джозеф Монтгомери разработал серию из трех пилотируемых планеров, а затем провел свои собственные независимые исследования аэродинамики и циркуляции подъемной силы.
Отто Лилиенталь стал известен как «Король планёров» или «Летающий человек» Германии. Он продублировал работу Уэнама и значительно расширил ее в 1884 году, опубликовав в 1889 году свое исследование под названием « Птичий полет как основа авиации» ( Der Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst ), которое считается одной из самых важных работ в истории авиации. [64] Он также произвел серию дельтапланов , в том числе формы крыла летучей мыши, моноплана и биплана, такие как Derwitzer Glider и Normal парящий аппарат , который считается первым воздушным самолетом в серийном производстве, что сделало Maschinenfabrik Otto Lilienthal первая в мире компания по производству самолетов. [65]
Начиная с 1891 года, он стал первым человеком, который регулярно совершал управляемые полеты без привязи, и первым, кого сфотографировали за полетом на аппарате тяжелее воздуха, что вызвало интерес во всем мире. Работа Лилиенталя привела к разработке концепции современного крыла. [66] [67] Его полеты в 1891 году рассматриваются как начало полета человека [68] и из-за этого его часто называют либо «отцом авиации» [69] [70] [71] или «отец полета». [72]
Он тщательно документировал свою работу, включая фотографии, и по этой причине является одним из самых известных пионеров. Лилиенталь совершил более 2000 полетов до своей смерти в 1896 году от травм, полученных в результате крушения планера.
Начав с того места, на котором остановился Лилиенталь, Октав Шанют после досрочного выхода на пенсию занялся проектированием самолетов и профинансировал разработку нескольких планеров. Летом 1896 года его команда совершила полеты на нескольких своих моделях, в конечном итоге решив, что лучшей является конструкция биплана. Как и Лилиенталь, он документировал и фотографировал свои работы.
В Великобритании Перси Пилчер , который работал на Максима, построил и успешно управлял несколькими планерами в середине-конце 1890-х годов.
Изобретение коробчатого воздушного змея в этот период австралийцем Лоуренсом Харгрейвом привело к разработке практичного биплана . В 1894 году Харгрейв связал вместе четыре своих воздушных змея, добавил ременное сиденье и первым получил подъемную силу на самолете тяжелее воздуха, когда он поднялся на высоту 16 футов (4,9 м). Среди более поздних пионеров пилотируемого запуска воздушных змеев были Сэмюэл Франклин Коди в Англии и капитан Джини Саконни во Франции.
Уильям Фрост из Пембрукшира, Уэльс , начал свой проект в 1880 году, а через 16 лет он сконструировал летательный аппарат и в 1894 году получил патент на «Авиационный планер Фроста». В сообщениях говорится, что свидетели утверждали, что корабль пролетел над Сондерсфутом в 1896 году, пролетел 500 ярдов, прежде чем столкнулся с деревом и упал в поле. [73]
После выдающейся карьеры в астрономии и незадолго до того, как стать секретарем Смитсоновского института , Сэмюэл Пирпонт Лэнгли начал серьезное исследование аэродинамики в здании, которое сегодня называется Питтсбургским университетом . В 1891 году он опубликовал «Эксперименты по аэродинамике» с подробным описанием своих исследований, а затем приступил к созданию своих проектов. Он надеялся добиться автоматической аэродинамической устойчивости, поэтому мало обращал внимания на управление в полете. [74] 6 мая 1896 года на аэродроме Лэнгли № 5 совершился первый успешный продолжительный полет беспилотного летательного аппарата тяжелее воздуха с двигателем и значительных размеров. Он был запущен из катапульты с пружинным приводом, установленной на плавучем доме на реке Потомак недалеко от Квантико, штат Вирджиния. В тот день было совершено два полета: один на высоту 1005 метров (3297 футов) и второй на высоту 700 метров (2300 футов) со скоростью примерно 25 миль в час (40 км/ч). В обоих случаях « Аэродром №5» приземлился на воду, как и планировалось, поскольку в целях экономии веса он не был оборудован шасси. 28 ноября 1896 года был совершен еще один успешный полет с аэродрома № 6 . Этот полет высотой 1460 метров (4790 футов) был свидетелем и сфотографирован Александром Грэмом Беллом . Аэродром №6 на самом деле был сильно модифицированным аэродромом №4 . От первоначального самолета осталось так мало, что ему дали новое обозначение.
После успеха аэродромов № 5 и № 6 Лэнгли начал искать финансирование для создания полномасштабной версии своей конструкции, предназначенной для перевозки людей. Вдохновленное испано-американской войной , правительство США предоставило ему 50 000 долларов на разработку пилотируемого летательного аппарата для воздушной разведки. Лэнгли планировал построить увеличенную версию, известную как Аэродром А , и начал с меньшего Аэродрома Четвертного масштаба , который совершил два полета 18 июня 1901 года, а затем снова с более новым и более мощным двигателем в 1903 году.
После того, как базовая конструкция, по-видимому, успешно прошла испытания, он обратился к проблеме подходящего двигателя. Он нанял Стивена Бальцера на постройку такого двигателя, но был разочарован, когда он выдал всего 8 л.с. (6,0 кВт) вместо 12 л.с. (8,9 кВт), как он ожидал. Помощник Лэнгли, Чарльз М. Мэнли , затем переработал конструкцию в пятицилиндровый радиальный двигатель с водяным охлаждением, который развивал мощность 52 л.с. (39 кВт) при 950 об/мин — подвиг, на повторение которого потребовались годы. Теперь, обладая и мощью, и дизайном, Лэнгли с большими надеждами соединил их вместе.
К его разочарованию, получившийся самолет оказался слишком хрупким. Простое увеличение оригинальных небольших моделей привело к тому, что конструкция оказалась слишком слабой, чтобы удержаться на месте. Два запуска в конце 1903 года закончились тем, что «Аэродром» сразу же рухнул в воду. Пилота Мэнли каждый раз спасали. Кроме того, система управления самолетом была неадекватна, чтобы обеспечить быструю реакцию пилота, и у нее не было метода бокового управления, а воздушная устойчивость аэродрома была незначительной. [74]
Попытки Лэнгли получить дальнейшее финансирование потерпели неудачу, и его усилия закончились. Через девять дней после второго неудачного запуска 8 декабря братья Райт успешно управляли своим флаером . Гленн Кертисс внес 93 модификации аэродрома и управлял этим совершенно другим самолетом в 1914 году. [74] Не признавая модификаций, Смитсоновский институт заявил, что аэродром Лэнгли был первой машиной, «способной к полету». [75]
Густав Вайскопф был немцем, эмигрировавшим в США, где вскоре сменил имя на Уайтхед. С 1897 по 1915 год он проектировал и строил первые летательные аппараты и двигатели. 14 августа 1901 года, за два с половиной года до полета братьев Райт, он заявил, что совершил управляемый полет с двигателем на своем моноплане номер 21 в Фэрфилде , штат Коннектикут. О полете сообщила местная газета Bridgeport Sunday Herald . Примерно 30 лет спустя несколько человек, допрошенных исследователем, заявили, что видели тот или иной полет Уайтхеда. [ нужна цитата ]
В марте 2013 года издание Jane's All the World's Aircraft , авторитетный источник информации о современной авиации, опубликовало редакционную статью, в которой полет Уайтхеда был признан первым пилотируемым, силовым и управляемым полетом летательного аппарата тяжелее воздуха. [76] Смитсоновский институт (хранители оригинального «Флаера Райта ») и многие историки авиации продолжают утверждать, что Уайтхед не летал, как предполагалось. [77] [78] Историки Королевского авиационного общества отметили, что: «Все доступные доказательства не подтверждают утверждение о том, что Гюстав Уайтхед совершал устойчивые, управляемые и управляемые полеты, предшествовавшие полетам братьев Райт». [79] Редакторы журнала Scientific American соглашаются: «Данные показывают, что Уайтхед не только не был первым в полете, но, возможно, никогда и никогда не совершал управляемый полет с двигателем». [80]
Ричард Пирс был новозеландским фермером и изобретателем, проводившим новаторские авиационные эксперименты. Свидетели, опрошенные много лет спустя, утверждали, что Пирс полетел и приземлился на аппарате тяжелее воздуха с двигателем 31 марта 1903 года, за девять месяцев до полета братьев Райт. [81] : 21–30 Документальные доказательства этих утверждений остаются открытыми для интерпретации и споров, и сам Пирс никогда не делал таких заявлений. В газетном интервью в 1909 году он сказал, что «не предпринимал ничего практического… до 1904 года». [82] Если он действительно летал в 1903 году, то полет, по-видимому, был плохо управляем по сравнению с полетом Райтов.
Используя методический подход и сосредоточив внимание на управляемости самолета, братья построили и испытали серию конструкций воздушного змея и планера с 1898 по 1902 год, прежде чем попытаться создать конструкцию с двигателем. Планеры работали, но не так хорошо, как ожидали Райты, основываясь на экспериментах и трудах своих предшественников. Их первый полноразмерный планер, запущенный в эксплуатацию в 1900 году, имел лишь половину подъемной силы, которую они ожидали. Их второй планер, построенный в следующем году, показал еще худшие результаты. Вместо того, чтобы сдаваться, Райты построили собственную аэродинамическую трубу и создали ряд сложных устройств для измерения подъемной силы и сопротивления на 200 конструкциях крыльев, которые они тестировали. [83] В результате Райты исправили предыдущие ошибки в расчетах, касающихся сопротивления и подъемной силы. В результате их испытаний и расчетов появился третий планер с более высоким удлинением и настоящим трехосным управлением. В 1902 году на нем успешно летали сотни раз, и он показал себя намного лучше, чем предыдущие модели. Используя строгую систему экспериментов, включающую испытания аэродинамических профилей и летные испытания полноразмерных прототипов, Райты не только в следующем году построили действующий самолет, Wright Flyer , но и помогли продвинуть науку в области авиационной техники.
Райты, похоже, первыми предприняли серьезные и продуманные попытки одновременно решить проблемы власти и контроля. Обе задачи оказались трудными, но они никогда не теряли интереса. Они решили проблему управления, придумав деформацию крыла для управления креном в сочетании с одновременным управлением рысканьем с помощью управляемого заднего руля направления. Почти в последнюю очередь они спроектировали и построили маломощный двигатель внутреннего сгорания. Они также спроектировали и вырезали деревянные пропеллеры, которые были более эффективными, чем все предыдущие, что позволяло им достигать адекватных характеристик при низкой мощности двигателя. Хотя деформация крыла как средство бокового управления использовалась лишь ненадолго на заре истории авиации, принцип сочетания бокового управления с рулем направления стал ключевым достижением в управлении самолетом. В то время как многие пионеры авиации, по-видимому, оставляли безопасность в значительной степени на волю случая, на дизайн Райтов большое влияние оказала необходимость научиться летать без неоправданного риска для жизни и здоровья, выживая при авариях. Этот упор, а также малая мощность двигателя были причиной низкой скорости полета и взлета при встречном ветре. Причиной создания конструкции с тяжелой задней частью была производительность, а не безопасность, поскольку утка не могла быть сильно нагружена; Кольцевые крылья меньше подвержены влиянию бокового ветра и соответствуют низкой устойчивости по рысканию.
По данным Смитсоновского института и Международной авиационной федерации (FAI), [86] [87] Райты совершили первый устойчивый, управляемый пилотируемый полет на самолете тяжелее воздуха с двигателем в Килл-Девил-Хиллз, Северная Каролина , на расстояние четырех миль (8 км). к югу от Китти-Хок, Северная Каролина , 17 декабря 1903 года. [88]
Первый полет Орвилла Райта на высоту 120 футов (37 м) за 12 секунд был зафиксирован на знаменитой фотографии. В четвертом полете того же дня Уилбур Райт пролетел 852 фута (260 м) за 59 секунд. Свидетелями полетов стали трое прибрежных спасателей, местный бизнесмен и деревенский мальчик, что сделало эти полеты первыми публичными полетами и первыми хорошо задокументированными. [88]
Орвилл описал последний полет дня: «Первые несколько сотен футов были вверх и вниз, как и раньше, но к тому времени, как были пройдены триста футов, машина уже была под гораздо лучшим контролем. Курс следующих четырех или пяти Однако на расстоянии около восьмисот футов машина снова начала крениться и в одном из бросков вниз ударилась о землю. Расстояние над землей составило 852 фута (260 м); время полета составило 59 секунд.Рама, поддерживающая передний руль направления, была сильно сломана, но основная часть машины вообще не пострадала.По нашим оценкам, машину можно будет снова привести в состояние для полета примерно через сутки или два". [89] В целях безопасности они пролетели всего лишь примерно в десяти футах над землей, поэтому у них было мало места для маневра, и все четыре полета при порывистом ветре закончились ухабистой и непреднамеренной «приземлением». Современный анализ, проведенный профессором Фредом Э.К. Куликом и Генри Р. Рексом (1985), показал, что Райт Флайер 1903 года был настолько нестабильным, что им почти невозможно было управлять ни для кого, кроме Райтов, которые тренировались на планере 1902 года. [90]
Райты продолжали летать в Хаффман-Прери недалеко от Дейтона, штат Огайо, в 1904–05 годах. В мае 1904 года они представили Flyer II , более тяжелую и улучшенную версию оригинального Flyer. 23 июня 1905 года они впервые поднялись в воздух на третьей машине — Flyer III . После серьезной катастрофы 14 июля 1905 года они восстановили Flyer III и внесли важные изменения в конструкцию. Они почти вдвое увеличили размер руля высоты и руля направления и переместили их примерно в два раза дальше от крыльев. Они добавили две фиксированные вертикальные лопатки (так называемые «поворотники») между рулями высоты и придали крыльям очень небольшой двугранный угол. Руль направления от механизма перекоса крыла отсоединили и, как на всех будущих самолетах, поместили на отдельную рукоятку управления. Когда полеты возобновились, результаты были немедленными. Серьезная нестабильность тангажа, которая мешала Flyers I и II, была значительно уменьшена, поэтому повторные мелкие аварии были устранены. Полеты на обновленном Flyer III начали длиться более 10 минут, затем 20, затем 30. Flyer III стал первым практическим самолетом (правда, без колес и нуждающимся в пусковом устройстве), летавшим последовательно под полным управлением и возвращавшим своего пилота в исходную точку. безопасно и приземлиться без повреждений. 5 октября 1905 года Уилбур пролетел 24 мили (39 км) за 39 минут 23 секунды» .
Согласно апрельскому выпуску журнала Scientific American за 1907 год , [92] братья Райт, казалось, обладали наиболее передовыми знаниями в области навигации тяжелее воздуха на тот момент. Однако в том же выпуске журнала также утверждалось, что до апрельского номера 1907 года в Соединенных Штатах не совершалось ни одного публичного полета. Поэтому они разработали награду Scientific American Aeronautic Trophy, чтобы стимулировать разработку летательного аппарата тяжелее воздуха. Гленн Х. Кертисс выиграл этот трофей в 1908 году, совершив первый заранее объявленный и официально зарегистрированный полет Джун Буга. [93]
В этот период были разработаны практические самолеты и дирижабли и их раннее применение, наряду с воздушными шарами и воздушными змеями, для частного, спортивного и военного использования.
Хотя полная информация о системе управления полетом братьев Райт была опубликована в журнале L'Aerophile в январе 1906 года, важность этого достижения не была признана, и европейские экспериментаторы в основном сосредоточились на попытках создать устойчивые по своей сути машины.
Полеты на коротких двигателях были выполнены во Франции румынским инженером Траяном Вуя 18 марта и 19 августа 1906 года, когда он пролетел 12 и 24 метра соответственно на самодельном, полностью самоходном самолете с неподвижным крылом, имевшим полностью колесный двигатель. ходовая часть. [94] [95] За ним последовал Якоб Эллехаммер , который построил моноплан, который он испытал с помощью троса в Дании 12 сентября 1906 года, пролетев на высоте 42 метра. [96]
13 сентября 1906 года бразилец Альберто Сантос-Дюмон совершил общественный полет в Париже на самолете 14-bis , также известном как Oiseau de proie (по-французски «хищная птица»). Он имел конфигурацию «утка» с выраженным двугранным крылом и преодолел расстояние 60 м (200 футов) на территории замка Багатель в Булонском лесу Парижа на глазах у большой толпы свидетелей. Это хорошо задокументированное событие стало первым подтвержденным Аэроклубом Франции полетом машины тяжелее воздуха с двигателем в Европе и было удостоено премии Deutsch-Archdeacon Prize за первый официально наблюдаемый полет на высоту более 25 м (82 фута). 12 ноября 1906 года Сантос-Дюмон установил первый мировой рекорд, признанный Международной авиационной федерацией, пролетев 220 м (720 футов) за 21,5 секунды. [97] [98] Только еще один короткий полет совершил 14-бис в марте 1907 года, после чего от него отказались. [99]
В марте 1907 года Габриэль Вуазен поднял первый экземпляр своего биплана Вуазен . 13 января 1908 года Анри Фарман управлял вторым экземпляром этого типа и выиграл приз Deutsch-Archdeacon Grand Prix d'Aviation за полет, в котором самолет пролетел расстояние более километра и приземлился в точке, где он находился. снялся. Полет длился 1 минуту 28 секунд. [100]
.jpg/1280px-Alberto_Santos_Dumont_flying_the_Demoiselle_(1909).jpg)
Позже Сантос-Дюмон добавил элероны между крыльями, чтобы добиться большей поперечной устойчивости. Его последней конструкцией, первый полет которой состоялся в 1907 году, стала серия монопланов Demoiselle (№№ 19–22). Demoiselle No 19 был построен всего за 15 дней и стал первым в мире серийным самолетом. Demoiselle развивала скорость 120 км/ч. [101] Фюзеляж состоял из трёх специально усиленных бамбуковых балок: пилот сидел в кресле между основными колёсами обычного шасси, пара основных колёс с проволочными спицами располагалась в нижней передней части планера, с полуопорным хвостовым оперением. далеко под конструкцией задней части фюзеляжа. В полете Demoiselle управлялся крестообразным хвостовым оперением, шарнирно прикрепленным к универсальному шарниру в задней части конструкции фюзеляжа и выполнявшим функции руля высоты и руля направления, при этом управление по крену обеспечивалось за счет деформации крыла (№ 20), причем только крылья деформация «вниз».
В 1908 году Уилбур Райт отправился в Европу и, начиная с августа, провел серию демонстрационных полетов в Ле-Мане во Франции. Первая демонстрация, состоявшаяся 8 августа, привлекла аудиторию, в которую входили большинство крупных французских авиационных экспериментаторов, которые были поражены явным превосходством самолета братьев Райт, особенно его способностью совершать крутые контролируемые развороты. [102] Важность использования управления креном при выполнении поворотов признавалась почти всеми европейскими экспериментаторами: Анри Фарман установил элероны на свой биплан «Вуазен» и вскоре после этого основал собственное авиастроительное предприятие, первым продуктом которого стал влиятельный биплан «Фарман III ».
В следующем году полет с двигателем получил широкое признание как нечто иное, чем удел мечтателей и эксцентриков. 25 июля 1909 года Луи Блерио завоевал всемирную известность, выиграв приз в размере 1000 фунтов стерлингов, предложенный британской газетой Daily Mail за перелет через Ла-Манш , а в августе около полумиллиона человек, включая президента Франции Армана Фальера и Дэвида Ллойда . Джордж присутствовал на одном из первых авиационных собраний, Grande Semaine d'Aviation в Реймсе .
В 1914 году авиатор-новатор Тони Яннус возглавил первый рейс аэролодочной линии Санкт-Петербург-Тампа , первой в мире коммерческой пассажирской авиакомпании .
Историки расходятся во мнениях относительно того, препятствовала ли патентная война братьев Райт развитию авиационной промышленности в США по сравнению с Европой. Патентная война закончилась во время Первой мировой войны, когда правительство оказало давление на отрасль, заставив ее сформировать патентный пул , и основные истцы покинули отрасль.
В 1877 году Энрико Форланини разработал беспилотный вертолет с паровым двигателем. Он поднялся на высоту 13 метров, где и оставался 20 секунд, после вертикального взлета из парка в Милане.
Известно, что впервые пилотируемый вертолет поднялся над землей во время привязного полета в 1907 году на автожире Бреге-Рише . Позже в том же году вертолет Корню , также французский, совершил первый свободный полет на винтокрыле в Лизье, Франция. Однако это были не практичные проекты.
Практически сразу после изобретения самолеты начали использовать в военных целях. Первой страной, применившей их в военных целях, стала Италия , чьи самолёты совершали разведывательные, бомбардировочные и артиллерийские корректирующие полёты в Ливии во время итало-турецкой войны (сентябрь 1911 — октябрь 1912). Кроме того, первый в истории сбитый военный самолет был сбит винтовочным огнем османских солдат во время этой войны. Первый вылет (разведывательный) произошел 23 октября 1911 г. Первая бомбардировочная вылет была совершена 1 ноября 1911 г. [103] Затем этому примеру последовала Болгария . Его самолеты атаковали и рекогносцировали позиции Османской империи во время Первой Балканской войны 1912–1913 годов . Первой войной, в которой самолеты широко использовались в наступательных, оборонительных и разведывательных целях, была Первая мировая война . Союзники и центральные державы широко использовали самолеты и дирижабли .
Хотя до Первой мировой войны идея использования самолета в качестве наступательного оружия в целом не принималась во внимание, [104] идея использования его для фотографирования не ускользнула от внимания ни одной из крупных сил. Все основные силы в Европе имели в своем разведывательном управлении легкие самолеты, как правило, созданные на основе довоенных спортивных моделей . Радиотелефоны также изучались на самолетах, особенно SCR-68 , поскольку связь между пилотами и наземным командиром становилась все более важной.
Вскоре самолеты начали стрелять друг в друга, но отсутствие какой-либо устойчивой точки для орудия было проблемой. Французы решили эту проблему, когда в конце 1914 года Ролан Гаррос прикрепил стационарный пулемет к передней части своего самолета, но в то время как Адольф Пегу стал известен как первый « ас », он получил пять побед, прежде чем также стал первым асом. погибнуть в бою именно немецкий Luftstreitkräfte лейтенант Курт Винтгенс 1 июля 1915 года одержал самую первую воздушную победу на специально построенном истребителе с синхронным пулеметом .
Авиаторов называли современными рыцарями, ведущими индивидуальные бои со своими врагами. Несколько пилотов прославились своими боями воздух-воздух; наиболее известным из них является Манфред фон Рихтгофен , более известный как «Красный барон», сбивший 80 самолетов в боях воздух-воздух на нескольких различных самолетах, самым знаменитым из которых был Fokker Dr.I. На стороне союзников Рене Полю Фонку приписывают наибольшее количество побед за всю историю (75 лет), даже если учитывать более поздние войны.
Франция, Великобритания, Германия и Италия были ведущими производителями истребителей, принимавших участие в боевых действиях во время войны, а немецкий авиационный технолог Хьюго Юнкерс показал путь в будущее благодаря своему новаторскому использованию цельнометаллических самолетов с конца 1915 года. .
.jpg/1280px-Aerial_travel_for_Business_or_Pleasure_-_Thos_Cook_&_Son_-_1919_-_pp_16+_(map).jpg)
В годы между Первой и Второй мировыми войнами наблюдался значительный прогресс в авиационных технологиях. Самолеты эволюционировали от маломощных бипланов, сделанных из дерева и ткани, до гладких, мощных монопланов, сделанных из алюминия, в первую очередь на основе основополагающих работ Хьюго Юнкерса в период Первой мировой войны и их внедрения американским конструктором Уильямом Бушнеллом Стаутом и советским конструктором. Андрей Туполев . Эпоха огромных жестких дирижаблей пришла и ушла. Первый успешный винтокрылый аппарат появился в виде автожира , изобретенного испанским инженером Хуаном де ла Сьервой и впервые поднятого в воздух в 1919 году. В этой конструкции ротор не приводится в движение, а вращается, как ветряная мельница, проходя по воздуху. Для движения самолета вперед используется отдельная силовая установка.
После Первой мировой войны опытные летчики-истребители стремились продемонстрировать свое мастерство. Многие американские пилоты стали амбарными штурмовиками , летая в небольшие города по всей стране и демонстрируя свои летные способности, а также принимая платных пассажиров за поездки. В конце концов, участники штурма сгруппировались в более организованные демонстрации. По всей стране стали проводиться авиашоу с воздушными гонками, акробатическими трюками и подвигами завоевания превосходства в воздухе. Воздушные гонки стимулировали разработку двигателей и планеров — например, приз Schneider Trophy привел к созданию серии еще более быстрых и изящных монопланов , кульминацией которых стал Supermarine S.6B . Пилоты соревновались за денежные призы, и у них появился стимул двигаться быстрее. Амелия Эрхарт была, пожалуй, самой известной из тех, кто участвовал в авиашоу. Она также была первой женщиной-пилотом, достигшей таких рекордов, как пересечение Атлантического и Тихого океанов.
Другие призы за рекорды дистанции и скорости также способствовали развитию. Например, 14 июня 1919 года капитан Джон Алкок и лейтенант Артур Браун вместе пилотировали Vickers Vimy без остановок из Сент-Джонса, Ньюфаундленд , в Клифден, Ирландия, выиграв приз Нортклиффа в размере 13 000 фунтов стерлингов (65 000 долларов США) [105] . Первый перелет через Южную Атлантику и первое воздушное пересечение с использованием астрономической навигации было совершено военными авиаторами Гаго Коутиньо и Сакадурой Кабралом в 1922 году из Лиссабона , Португалия , в Рио-де-Жанейро , Бразилия , используя только внутренние средства навигации, в самолет, специально оснащенный искусственным горизонтом для использования в авиации - изобретение, которое произвело революцию в аэронавигации того времени (Гаго Коутиньо изобрел тип секстанта , включающий два спиртовых уровня для создания искусственного горизонта). [106] [107] Пять лет спустя Чарльз Линдберг получил премию Ортейга в размере 25 000 долларов за первое одиночное беспосадочное пересечение Атлантики. Это вызвало то, что в то время было известно в авиации как «бум Линдберга», когда объем почты, перемещаемой по воздуху, увеличился на 50 процентов, количество заявок на получение лицензий пилотов утроилось, а количество самолетов увеличилось в четыре раза в течение шести месяцев после полета. [108] Примерно через три месяца после Линдберга Пол Редферн первым совершил одиночное плавание в Карибском море и пропал без вести, пролетая над Венесуэлой.
Австралиец сэр Чарльз Кингсфорд Смит был первым, кто перелетел Тихий океан на корабле «Южный Крест». Его экипаж покинул Окленд, штат Калифорния, чтобы совершить первый транстихоокеанский перелет в Австралию в три этапа. Первый (от Окленда до Гавайев) составил 2400 миль (3900 км), занял 27 часов 25 минут и прошел без происшествий. Затем они вылетели в Суву, Фиджи, на расстоянии 3100 миль (5000 км), что заняло 34 часа 30 минут. Это была самая трудная часть путешествия, поскольку они летели сквозь сильную грозу недалеко от экватора. Затем через 20 часов они вылетели в Брисбен, где приземлились 9 июня 1928 года, пролетев примерно 7400 миль (11900 км). По прибытии Кингсфорд Смит был встречен огромной толпой в 25 000 человек в аэропорту Игл-Фарм в его родном городе Брисбен. Его сопровождали австралийский летчик Чарльз Ульм в качестве пилота-помощника, а также американцы Джеймс Уорнер и капитан Гарри Лайон (которые были радистом, штурманом и инженером). Через неделю после приземления Кингсфорд Смит и Ульм записали для Колумбии диск, рассказывающий о своем путешествии. Позже вместе с Ульмом Кингсфорд Смит продолжил свое путешествие, став первым в 1929 году, совершившим кругосветное плавание , дважды пересек экватор.
Первые перелеты через Атлантику на скорости легче воздуха были совершены на дирижабле в июле 1919 года дирижаблем Его Величества R34 и командой, когда они перелетели из Восточного Лотиана , Шотландия, на Лонг-Айленд , Нью-Йорк, а затем обратно в Пулем , Англия. К 1929 году технология дирижаблей продвинулась до такой степени, что первый кругосветный полет совершил « Граф Цеппелин» в сентябре, а в октябре тот же самолет открыл первый коммерческий трансатлантический рейс. Однако эпоха жесткого дирижабля закончилась после того, как 6 мая 1937 года дирижабль LZ 129 « Гинденбург» погиб в огне незадолго до приземления в Лейкхерсте, штат Нью-Джерси , в результате чего погибли 35 из 97 человек, находившихся на борту. Предыдущие впечатляющие аварии дирижаблей, от катастрофы Wingfoot Express (1919 г.) до гибели R101 (1930 г.), « Акрона» (1933 г.) и « Мейкона» (1935 г.), уже поставили под сомнение безопасность дирижаблей, но после катастроф ВМС США жесткие конструкции, демонстрирующие важность использования исключительно гелия в качестве подъемной среды; после разрушения «Гинденбурга», оставшегося дирижабля, выполнявшего международные рейсы , « Граф Цеппелин» был списан (июнь 1937 г.). Его замена, жесткий дирижабль «Граф Цеппелин II» , совершил ряд полетов, в основном над Германией, с 1938 по 1939 год, но был остановлен, когда Германия начала Вторую мировую войну. Оба оставшихся немецких цеппелина были списаны в 1940 году для снабжения металлом немецких Люфтваффе ; последний американский жёсткий дирижабль «Лос-Анджелес» , не летавший с 1932 года, был демонтирован в конце 1939 года.
Между тем, Германия, которая была ограничена Версальским договором в разработке силовых самолетов, в 1920-х годах развивала планеризм как вид спорта, особенно в Вассеркуппе . В различных формах планерной авиации XXI века в настоящее время насчитывается более 400 000 участников. [109] [110]
В 1929 году Джимми Дулиттл разработал полет по приборам .
В 1929 году состоялся первый полет самого большого самолета, когда-либо построенного до того времени: Dornier Do X с размахом крыльев 48 метров. Во время 70-го испытательного полета 21 октября 1929 года на борту находилось 169 человек — рекорд, который не был побит в течение 20 лет.
Менее чем через десять лет после разработки первого практического винтокрылого аппарата любого типа с автожиром в Советском Союзе Борис Юрьев и Алексей Черемухин, два авиационных инженера, работавшие в Центральном аэрогидродинамическом институте , построили и управляли ЦАГИ-1. - Одновинтовой вертолет EA, в котором использовалась открытая трубчатая конструкция, четырехлопастной несущий винт и сдвоенные комплекты рулевых винтов диаметром 1,8 метра (5,9 футов); один набор из двух в носу и один набор из двух в хвосте. Оснащенный двумя силовыми установками М-2, модернизированными копиями роторно-радиального двигателя Gnome Monosoupape времен Первой мировой войны, ЦАГИ 1-ЭА совершил несколько успешных полетов на малых высотах. К 14 августа 1932 года Черемухину удалось поднять 1-EA на неофициальную высоту 605 метров (1985 футов), что, вероятно, стало первой успешной конструкцией вертолета с одним подъемным винтом, когда-либо испытанной и летавшей.
Всего через пять лет после полета немецкого Дорнье Do-X Туполев спроектировал самый большой самолет эпохи 1930-х годов, « Максим Горький» в Советском Союзе к 1934 году, как самый большой самолет, когда-либо построенный с использованием юнкерсовских методов металлического самолетостроения.
В 1930-х годах разработка реактивного двигателя началась в Германии и Великобритании – к концу Второй мировой войны обе страны продолжили разработку реактивных самолетов.
После поступления в Военную авиационную академию в Эскишехире в 1936 году и прохождения обучения в Первом авиационном полку Сабиха Гекчен летала на истребителях и бомбардировщиках, став первой турецкой женщиной-авиатором и первой в мире женщиной-боевым пилотом. За свою летную карьеру она наработала около 8000 часов, из них 32 боевых вылета. [112] [113] [114] [115]
Во время Второй мировой войны резко возросли темпы разработки и производства не только самолетов, но и связанных с ними летных систем доставки оружия. Тактика и доктрины воздушного боя воспользовались преимуществом. Были начаты крупномасштабные стратегические бомбардировочные кампании, введено истребительное сопровождение , а более гибкие самолеты и вооружение позволили точно атаковать небольшие цели с помощью пикирующих бомбардировщиков , истребителей-бомбардировщиков и штурмовиков . Новые технологии, такие как радар, также позволили обеспечить более скоординированное и контролируемое развертывание средств противовоздушной обороны.
Первым реактивным самолетом, совершившим полет, был Heinkel He 178 (Германия), пилотируемый Эрихом Варзицем в 1939 году, за ним последовал первый в мире действующий реактивный самолет Me 262 в июле 1942 года и первый в мире бомбардировщик с реактивным двигателем Arado Ar 234. , в июне 1943 года. После этого последовали британские разработки, такие как Gloster Meteor , но во Второй мировой войне они использовались лишь недолго. Первая крылатая ракета ( Фау-1 ), первая баллистическая ракета ( Фау-2 ), первый (и единственный на сегодняшний день) действующий боевой самолет с ракетным двигателем Ме 163 — с достигаемой скоростью до 1130 км/ч (700 миль в час). ) в испытательных полетах, а первый пилотируемый перехватчик точечной обороны с вертикальным взлетом Bachem Ba 349 Natter также был разработан Германией . Однако влияние реактивной и ракетной авиации было лишь ограниченным из-за их позднего внедрения, нехватки топлива, отсутствия опытных пилотов и упадка военной промышленности Германии.
Не только самолеты, но и вертолеты получили быстрое развитие во время Второй мировой войны с появлением Focke Achgelis Fa 223 , синхроптера Flettner Fl 282 в 1941 году в Германии и Sikorsky R-4 в 1942 году в США.
После Второй мировой войны коммерческая авиация быстро росла, используя в основном бывшие военные самолеты для перевозки людей и грузов. Этот рост был ускорен из-за избытка планеров тяжелых и сверхтяжелых бомбардировщиков, таких как B-29 и Lancaster , которые можно было переоборудовать в коммерческие самолеты. [ необходима цитата ] DC -3 также предназначен для более простых и продолжительных коммерческих рейсов. Первым коммерческим реактивным авиалайнером, совершившим полет, был британский de Havilland Comet . К 1952 году британская государственная авиакомпания BOAC ввела Comet в регулярные рейсы. Несмотря на техническое достижение, самолет потерпел ряд серьезных публичных неудач, поскольку форма окон привела к появлению трещин из-за усталости металла. Усталость была вызвана циклами повышения и разгерметизации кабины и в конечном итоге привела к катастрофическому выходу из строя фюзеляжа самолета. К тому времени, когда проблемы были преодолены, в небо уже поднялись другие конструкции реактивных авиалайнеров.
Аэрофлот СССР стал первой авиакомпанией в мире, осуществившей регулярные регулярные рейсы 15 сентября 1956 года на Ту-104 . Боинг 707 и DC-8 , которые установили новый уровень комфорта, безопасности и ожиданий пассажиров, открыли эпоху массовых коммерческих авиаперевозок, получившую название « Эра реактивных самолетов ».
В октябре 1947 года Чак Йегер преодолел звуковой барьер на ракетном автомобиле Bell X-1 . Хотя существуют неофициальные данные о том, что некоторые пилоты-истребители могли делать это во время бомбардировки наземных целей с пикирования, [ нужна ссылка ] это был первый контролируемый горизонтальный полет, превысивший скорость звука. Дальнейшие барьеры расстояний упали в 1948 и 1952 годах, когда самолет впервые пересек Атлантику и совершил первый беспосадочный перелет в Австралию.
Изобретение ядерной бомбы в 1945 году ненадолго увеличило стратегическое значение военной авиации в холодной войне между Востоком и Западом. Даже небольшой флот дальних бомбардировщиков мог нанести противнику смертельный удар, поэтому большие усилия были приложены к разработке мер противодействия. Поначалу сверхзвуковые самолеты-перехватчики производились в значительных количествах. К 1955 году большая часть усилий по разработке была сосредоточена на управляемых ракетах класса «земля-воздух» . Однако подход диаметрально изменился, когда появился новый тип ядерной платформы, которую невозможно было остановить никаким возможным способом: межконтинентальные баллистические ракеты . Возможность этого была продемонстрирована в 1957 году, когда Советский Союз запустил Спутник-1 . Эта акция положила начало космической гонке между странами.
В 1961 году небо уже не было пределом для пилотируемых полетов, поскольку Юрий Гагарин один раз облетел вокруг планеты за 108 минут, а затем использовал спускаемый аппарат Востока-1 , чтобы безопасно вернуться в атмосферу и снизить скорость с 25 Маха с помощью трения и преобразования. кинетическая энергия скорости в тепло. В ответ Соединенные Штаты запустили Алана Шепарда в космос в суборбитальном полете на космической капсуле «Меркурий» . С запуском Alouette I в 1963 году Канада стала третьей страной, отправившей спутник в космос. Космическая гонка между Соединенными Штатами и Советским Союзом в конечном итоге привела к высадке людей на Луну в 1969 году.
В 1967 году X-15 установил рекорд скорости полета для самолета - 4534 миль в час (7297 км/ч) или 6,1 Маха . Помимо аппаратов, предназначенных для полетов в космос, этот рекорд в 21 веке обновил X-43 .
Прыжковый реактивный самолет «Харриер» , часто называемый просто «Харриер» или «прыжковый реактивный самолет», представляет собой разработанный в Великобритании военный реактивный самолет, способный осуществлять вертикальный/короткий взлет и посадку (V/STOL) за счет вектора тяги. Впервые он совершил полет в 1969 году, в том же году, когда Нил Армстронг и Базз Олдрин ступили на Луну, компания Boeing представила Boeing 747 , а сверхзвуковой пассажирский авиалайнер Aérospatiale-BAC Concorde совершил свой первый полет . Боинг 747 был самым большим коммерческим пассажирским самолетом, когда-либо летавшим, и до сих пор перевозит миллионы пассажиров каждый год, хотя его заменил Airbus A380 , способный перевозить до 853 пассажиров. В 1975 году Аэрофлот начал регулярные рейсы на Ту-144 — первом сверхзвуковом пассажирском самолете. В 1976 году British Airways и Air France начали сверхзвуковые рейсы через Атлантику на самолете Concorde. Несколькими годами ранее SR-71 Blackbird установил рекорд по пересечению Атлантики менее чем за 2 часа, и Concorde пошел по его стопам.
В 1979 году «Паутина Альбатрос» стала первым самолетом с человеческим двигателем, пересекшим Ла-Манш. Это достижение, наконец, стало воплощением многовековой мечты о полете человека.
В последней четверти 20-го века акценты изменились. Революционного прогресса в скорости полета, расстоянии и технологии материалов больше не было. Вместо этого в этой части века произошла цифровая революция, распространившаяся как в летной авионике , так и в конструкции и технологии производства самолетов.
В 1986 году Дик Рутан и Джина Йегер совершили кругосветный полет на самолете «Рутан Вояджер » без дозаправки и без приземления. В 1999 году Бертран Пиккар стал первым человеком, облетевшим Землю на воздушном шаре.
Цифровые электродистанционные системы позволяют спроектировать самолет с ослабленной статической устойчивостью . Первоначально он использовался для повышения маневренности военных самолетов, таких как General Dynamics F-16 Fighting Falcon , теперь он используется для уменьшения лобового сопротивления коммерческих авиалайнеров.
Комиссия по столетию полетов США была создана в 1999 году с целью стимулирования самого широкого национального и международного участия в праздновании 100-летия полетов с использованием двигателя. [116] Он рекламировал и поощрял ряд программ, проектов и мероприятий, направленных на ознакомление людей с историей авиации.
В авиации XXI века наблюдается растущий интерес к экономии топлива и диверсификации топлива, а также к бюджетным авиакомпаниям и объектам . Кроме того, большая часть развивающегося мира, не имевшая хорошего доступа к воздушному транспорту, постоянно увеличивает количество самолетов и объектов, хотя серьезные заторы остаются проблемой во многих развивающихся странах. Около 20 000 пар городов [117] обслуживаются коммерческой авиацией по сравнению с менее чем 10 000 еще в 1996 году.
Похоже, появился новый интерес [118] к возвращению в сверхзвуковую эру, когда снижение спроса на рубеже 20-го века сделало полеты нерентабельными, а также окончательную остановку коммерческой деятельности «Конкорда» из -за снижения спроса после аварии со смертельным исходом и роста затрат. .
В начале XXI века цифровые технологии позволили дозвуковой военной авиации начать отказ от пилота в пользу дистанционно управляемых или полностью автономных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). В апреле 2001 года беспилотный самолет Global Hawk перелетел с авиабазы Эдвардс в США в Австралию без посадок и без дозаправки. Это самый продолжительный перелет из пункта в пункт, когда-либо совершавшийся беспилотным самолетом, он занял 23 часа 23 минуты. В октябре 2003 года состоялся первый полностью автономный перелет через Атлантику модели самолета с компьютерным управлением. БПЛА в настоящее время являются общепринятой особенностью современной войны, осуществляя точечные атаки под контролем удаленного оператора.
Основные сбои в авиаперевозках в 21 веке включали закрытие воздушного пространства США из-за терактов 11 сентября и закрытие большей части европейского воздушного пространства после извержения вулкана Эйяфьятлайокудль в 2010 году .
В 2015 году Андре Боршберг и Бертран Пиккар пролетели рекордное расстояние в 4481 миль (7211 км) из Нагои, Япония, в Гонолулу, Гавайи, на самолете Solar Impulse 2 , работающем на солнечной энергии . Полет занял почти пять дней; ночью самолет использовал свои батареи и потенциальную энергию, полученную в течение дня. [119]
14 июля 2019 года француз Фрэнки Сапата привлек внимание всего мира, приняв участие в военном параде в честь Дня взятия Бастилии на своем изобретении — самолете Flyboard Air с реактивным двигателем . Впоследствии ему удалось пересечь Ла-Манш на своем устройстве 4 августа 2019 года, преодолев 35-километровое (22 мили) путешествие от Сангатта на севере Франции до залива Святой Маргариты в Кенте, Великобритания, за 22 минуты, включая остановку для заправки в средней точке. . [120]
24 июля 2019 года стал самым загруженным днем в авиации: Flightradar24 зафиксировал в общей сложности более 225 000 полетов в этот день. В него входят вертолеты, частные самолеты, планеры, экскурсионные полеты, а также персональные летательные аппараты. Сайт отслеживает рейсы с 2006 года. [121]
10 июня 2020 года Pipistrel Velis Electro стал первым электрическим самолетом, получившим сертификат типа EASA . [122]
В начале XXI века были произведены первые военные истребители пятого поколения, начиная с F-22 Raptor , а в настоящее время Россия, Америка и Китай имеют самолеты пятого поколения (2019 г.). [ нужна цитата ]
Пандемия COVID-19 оказала значительное влияние на авиационную отрасль из-за связанных с этим ограничений на поездки , а также падения спроса среди путешественников, а также может повлиять на будущее авиаперевозок. [123] Например, обязательное ношение масок в самолетах стало обычным явлением с 2020 года. [124]
19 апреля 2021 года НАСА успешно запустило беспилотный вертолет на Марс, что сделало это первым управляемым полетом человечества на другую планету. Вертолет Ingenuity поднялся на высоту 3 метра и завис в устойчивом положении в течение 30 секунд после вертикального взлета, который был снят сопровождающим его марсоходом Perseverance . [125] 22 апреля 2021 года Ingenuity совершила второй, более сложный полет, который также наблюдала Perseverance . [126] Как дань уважения всем своим воздушным предшественникам, вертолет Ingenuity несет в себе фрагмент размером с почтовую отправление от крыла Wright Flyer 1903 года . Ingenuity проработал на Марсе 1042 сола (всего 1071 день ; 1 год 341 день ) до выхода на пенсию, когда одна из лопастей его ротора была повреждена, в результате чего НАСА прекратило эксплуатацию корабля. [127]
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )В 1799 году он впервые в истории изложил концепцию современного самолета.
Кэли определил вектор сопротивления (параллельный потоку) и вектор подъемной силы (перпендикулярный потоку).
Английский пионер воздушной навигации и авиационной техники и конструктор первого успешного планера, способного поднять человека в воздух.
Кэли разработал современную конфигурацию самолета как летательного аппарата с неподвижным крылом и отдельными системами подъемной силы, движения и управления еще в 1799 году.
{{citation}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
Публикации по истории воздухоплавания (в коллекции разбросано 1800 наименований).