Авиация включает в себя виды деятельности, связанные с механическим полетом и авиационной промышленностью. Воздушные суда включают типы с фиксированным крылом и винтокрылые , морфируемые крылья, бескрылые подъемные тела, а также летательные аппараты легче воздуха , такие как воздушные шары и дирижабли .
Авиация началась в 18 веке с разработкой воздушного шара , аппарата, способного перемещаться в атмосфере с помощью плавучести . Некоторые из наиболее значительных достижений в области авиационных технологий пришли с контролируемым планирующим полетом Отто Лилиенталя в 1896 году; затем большой шаг по значимости произошел с созданием первого самолета с двигателем братьями Райт в начале 1900-х годов. С того времени авиация претерпела технологическую революцию с появлением реактивного самолета , который сделал возможным основной вид транспорта по всему миру.
Слово «авиация» было придумано французским писателем и бывшим военно-морским офицером Габриэлем Ла Ланделем в 1863 году. [1] Первоначально он вывел термин из глагола avier (неудачный неологизм для «летать»), который, в свою очередь, произошел от латинского слова avis («птица») и суффикса -ation . [2]
Существуют ранние легенды о человеческих полетах, такие как истории об Икаре в греческом мифе, Джамшиде и Шах -Кей-Кавусе в персидском мифе [3] и летающем автомате Архита из Тарента (428–347 до н. э.). [4] Позже появляются несколько более достоверные утверждения о человеческих полетах на короткие расстояния, такие как крылатые полеты Аббаса ибн Фирнаса (810–887, записанные в 17 веке), Эйлмера из Малмсбери (11 век, записанные в 12 веке) и пассарола на горячем воздухе Бартоломеу Лоренсу ди Гужмана (1685–1724).
Современная эпоха авиации началась с первого полета человека легче воздуха без привязи 21 ноября 1783 года на воздушном шаре с горячим воздухом , разработанном братьями Монгольфье . [5] Полезность воздушных шаров была ограничена, поскольку они могли летать только по ветру. Было сразу же признано, что необходим управляемый, или дирижабль , воздушный шар. Жан-Пьер Бланшар запустил первый дирижабль с человеческим приводом в 1784 году и пересек Ла-Манш на одном из них в 1785 году.
Жесткие дирижабли стали первыми летательными аппаратами для перевозки пассажиров и грузов на большие расстояния. Наиболее известные самолеты этого типа были произведены немецкой компанией Zeppelin .
Самым успешным Цеппелином был Граф Цеппелин . Он пролетел более миллиона миль, включая кругосветный перелет в августе 1929 года. Однако доминирование Цеппелинов над самолетами того периода, которые имели дальность полета всего несколько сотен миль, уменьшалось по мере совершенствования конструкции самолетов. «Золотой век» дирижаблей закончился 6 мая 1937 года. В том же году Гинденбург загорелся , в результате чего погибло 36 человек. Первоначально причиной катастрофы Гинденбурга было названо использование водорода вместо гелия в качестве подъемного газа. Внутреннее расследование производителя показало, что покрытие, использованное в материале, покрывающем каркас, было легковоспламеняющимся и позволяло статическому электричеству накапливаться в дирижабле. [6] Изменения в формуле покрытия снизили риск дальнейших аварий типа Гинденбурга. Хотя периодически предпринимались инициативы по возрождению их использования, с тех пор дирижабли нашли лишь узкоспециализированное применение. [7] Были и более смертельные случаи с дирижаблями, например, британский R38 23 августа 1921 года, [8] но «Гинденбург» был первым, запечатленным на кинохронике. [9]
В 1799 году сэр Джордж Кейли сформулировал концепцию современного самолета как летательного аппарата с фиксированным крылом и отдельными системами для подъема, движения и управления. [10] [11]
Отто Лилиенталь был первым человеком, совершившим хорошо документированные, многократные, успешные полеты на планерах , [12] тем самым сделав идею « тяжелее воздуха » реальностью. Газеты и журналы публиковали фотографии планирующего Лилиенталя, благоприятно влияя на общественное и научное мнение о возможности практического использования летательных аппаратов. Работа Лилиенталя привела к разработке им концепции современного крыла. [13] [14] Его попытки полета в Берлине в 1891 году рассматриваются как начало человеческого полета [15] , а « Lilienthal Normalsegelapparat » считается первым самолетом в серийном производстве, что сделало Maschinenfabrik Otto Lilienthal в Берлине первой компанией по производству самолетов в мире. [16] Лилиенталя часто называют либо «отцом авиации» [17] [18] [19] или «отцом полета». [20]
Ранние разработки дирижаблей включали в себя двигатель с приводом от машины ( Анри Жиффар , 1852), жесткие рамы ( Дэвид Шварц , 1896) и улучшенную скорость и маневренность ( Альберто Сантос-Дюмон , 1901)
Существует множество конкурирующих заявок на самый ранний полет на аппарате тяжелее воздуха с двигателем. Первый зарегистрированный полет с двигателем был совершен Клементом Адером 9 октября 1890 года на его полностью самоходном самолете с фиксированным крылом и крыльями летучей мыши , Ader Éole . Сообщается, что это был первый пилотируемый полет на аппарате тяжелее воздуха с двигателем на значительное расстояние (50 м (160 футов)), но на незначительной высоте от уровня земли. [21] [22] [23] Семь лет спустя, 14 октября 1897 года, Avion III Адера был испытан без успеха перед двумя чиновниками из французского военного министерства. Отчет об испытаниях не был опубликован до 1910 года, поскольку они были военной тайной. В ноябре 1906 года Адер заявил, что совершил успешный полет 14 октября 1897 года, достигнув «непрерывного полета» на высоту около 300 метров (980 футов). Хотя в то время эти заявления были широко распространены, позднее они были опровергнуты. [24] [25]
Братья Райт совершили первый успешный управляемый и устойчивый полет на самолете с двигателем 17 декабря 1903 года. Этот подвиг стал возможным благодаря их изобретению трехосного управления [26] и собственной разработке двигателя с достаточным соотношением мощности к весу . [27] Всего лишь десятилетие спустя, в начале Первой мировой войны , самолеты с двигателями тяжелее воздуха стали применяться для разведки, корректировки артиллерийского огня и даже атак на наземные позиции.
Самолеты начали перевозить людей и грузы, поскольку конструкции становились больше и надежнее. Братья Райт подняли в воздух первого пассажира, Чарльза Фурнаса, одного из своих механиков, 14 мая 1908 года. [28] [29]
В 1920-х и 1930-х годах в области авиации был достигнут большой прогресс, включая первый трансатлантический перелет Олкока и Брауна в 1919 году, одиночный трансатлантический перелет Чарльза Линдберга в 1927 году и транстихоокеанский перелет Чарльза Кингсфорда Смита в следующем году. Одним из самых успешных проектов этого периода был Douglas DC-3 , который стал первым авиалайнером, приносящим прибыль исключительно за счет перевозки пассажиров, положив начало современной эре пассажирских авиаперевозок. К началу Второй мировой войны во многих городах были построены аэропорты, и имелось множество квалифицированных пилотов. Во время Второй мировой войны один из первых реактивных двигателей был разработан Гансом кон Охайном, и в 1939 году был совершен первый в мире полет на реактивном самолете. [30] Война принесла в авиацию много инноваций, включая первый реактивный самолет и первые ракеты на жидком топливе .
После Второй мировой войны, особенно в Северной Америке, произошел бум в авиации общего назначения , как частной, так и коммерческой, поскольку тысячи пилотов были освобождены от военной службы, и появилось много недорогих военных транспортных и учебных самолетов. Такие производители, как Cessna , Piper и Beechcraft, расширили производство, чтобы обеспечить рынок легких самолетов для нового среднего класса.
К 1950-м годам развитие гражданских реактивных самолетов возросло, начиная с de Havilland Comet , хотя первым широко используемым пассажирским реактивным самолетом был Boeing 707 , поскольку он был намного экономичнее других самолетов того времени. В то же время турбовинтовые двигатели начали появляться для небольших местных самолетов, что позволило обслуживать маршруты малого объема в гораздо более широком диапазоне погодных условий.
С 1960-х годов стали доступны композитные материалы планеров и более тихие, более эффективные двигатели, и Concorde обеспечивал сверхзвуковые пассажирские перевозки более двух десятилетий, но самые важные долгосрочные инновации произошли в приборостроении и управлении. Появление твердотельной электроники, Глобальной системы позиционирования , спутниковой связи и все более компактных и мощных компьютеров и светодиодных дисплеев кардинально изменило кабины авиалайнеров и, все чаще, небольших самолетов. Пилоты могут гораздо точнее ориентироваться и видеть местность, препятствия и другие близлежащие самолеты на карте или с помощью синтетического зрения , даже ночью или в условиях плохой видимости.
21 июня 2004 года SpaceShipOne стал первым частным финансируемым самолетом, совершившим космический полет , открыв возможность авиационного рынка, способного покинуть атмосферу Земли. Между тем, необходимость декарбонизации авиационной промышленности для решения проблемы климатического кризиса увеличила исследования самолетов, работающих на альтернативных видах топлива, таких как этанол , электричество , водород и даже солнечная энергия , причем летающие прототипы становятся все более распространенными.
Гражданская авиация включает в себя все невоенные полеты, как авиацию общего назначения , так и регулярные воздушные перевозки .
Существует пять основных производителей гражданских транспортных самолетов (в алфавитном порядке):
Boeing, Airbus, Ильюшин и Туполев концентрируются на широкофюзеляжных и узкофюзеляжных реактивных авиалайнерах , в то время как Bombardier, Embraer и Sukhoi концентрируются на региональных авиалайнерах . Крупные сети специализированных поставщиков деталей со всего мира поддерживают этих производителей, которые иногда обеспечивают только начальное проектирование и окончательную сборку на своих собственных заводах. Китайский консорциум ACAC также недавно вышел на рынок гражданского транспорта со своим региональным самолетом Comac ARJ21 . [32] [33]
До 1970-х годов большинство крупных авиакомпаний были флагманскими перевозчиками , спонсируемыми своими правительствами и надежно защищенными от конкуренции. С тех пор соглашения об открытом небе привели к росту конкуренции и выбора для потребителей в сочетании с падением цен для авиакомпаний. Сочетание высоких цен на топливо, низких тарифов, высоких зарплат и кризисов, таких как атаки 11 сентября и пандемия атипичной пневмонии, привело к тому, что многие старые авиакомпании обратились за государственной помощью, обанкротились или объединились. В то же время процветали бюджетные перевозчики, такие как Ryanair , Southwest и WestJet .
Общая авиация включает все нерегулярные гражданские полеты, как частные , так и коммерческие . Общая авиация может включать деловые полеты, чартерные рейсы , частную авиацию, летную подготовку, полеты на воздушном шаре , парапланеризм , парашютный спорт , планеризм , дельтапланеризм , аэрофотосъемку , дельтапланы с мотором , запускаемые с ног , воздушную скорую помощь, опыление посевов, чартерные рейсы, отчеты о дорожном движении , полицейское воздушное патрулирование и тушение лесных пожаров.
Каждая страна регулирует авиацию по-разному, но авиация общего назначения обычно подпадает под разные правила в зависимости от того, является ли она частной или коммерческой, а также от типа используемого оборудования.
Многие производители небольших самолетов обслуживают рынок гражданской авиации, уделяя особое внимание частной авиации и летной подготовке.
Наиболее важными недавними разработками для малых самолетов (которые составляют большую часть парка гражданской авиации) стали внедрение передовой авионики (включая GPS ), которая ранее использовалась только в больших авиалайнерах , и внедрение композитных материалов , чтобы сделать малые самолеты легче и быстрее. Сверхлегкие и самодельные самолеты также становятся все более популярными для использования в рекреационных целях, поскольку в большинстве стран, где разрешена частная авиация, они намного дешевле и менее строго регулируются, чем сертифицированные самолеты.
Простые воздушные шары использовались в качестве самолетов-разведчиков еще в XVIII веке. На протяжении многих лет военные самолеты строились для удовлетворения все возрастающих требований к возможностям. Производители военных самолетов конкурируют за контракты на поставку арсенала своего правительства. Самолеты выбираются на основе таких факторов, как стоимость, производительность и скорость производства.
Безопасность полетов означает состояние авиационной системы или организации, в котором риски, связанные с авиационной деятельностью, связанной с эксплуатацией воздушных судов или непосредственно поддерживающей ее, снижены и контролируются до приемлемого уровня. Она охватывает теорию, практику, расследование и классификацию отказов полетов, а также предотвращение таких отказов посредством регулирования, образования и обучения. Она также может применяться в контексте кампаний, информирующих общественность о безопасности авиаперелетов.
Организация по техническому обслуживанию, ремонту и капитальному ремонту (MRO) — это фирма, которая обеспечивает летную годность или воздушный транспорт. Согласно статье 2024 года, «техническое обслуживание (M) включает в себя осмотр, чистку, смазку и замену деталей самолета после определенного количества летных часов. Ремонт (R) — это восстановление первоначальной функции деталей и компонентов. Капитальный ремонт (O) относится к обширному техническому обслуживанию, полному восстановлению самолета и модернизации авионики, что может занять несколько недель». [35] Авиакомпании юридически обязаны сертифицировать летную годность, что означает, что орган гражданской авиации должен одобрить самолет, пригодный для безопасных полетов. [36] Фирмы MRO несут ответственность за этот процесс, тщательно проверяя и документируя ремонт всех компонентов, отслеживая механические, двигательные и электронные детали. [37] Авиационные регуляторы контролируют практику технического обслуживания в стране регистрации самолета, его производства или текущего местонахождения. Все виды деятельности по техническому обслуживанию самолетов должны соответствовать международным правилам, которые устанавливают стандарты. [38] [35]
Авиационное происшествие определяется в Приложении 13 к Конвенции о международной гражданской авиации как событие, связанное с эксплуатацией воздушного судна, которое происходит с момента посадки любого лица на борт воздушного судна с намерением совершить полет до момента высадки всех лиц, в котором одно лицо получает смертельную или серьезную травму, воздушное судно получает повреждение или разрушение конструкции, либо воздушное судно пропадает без вести или становится полностью недоступным. [39] Авария, в которой воздушное судно повреждено так, что его необходимо списать, или в которой воздушное судно разрушается, называется аварией с потерей корпуса . [40]
Первая авиакатастрофа со смертельным исходом произошла на самолете Wright Model A в Форт-Майере, штат Вирджиния, США , 17 сентября 1908 года, в результате чего пилот Орвилл Райт получил травмы , а пассажир, лейтенант войск связи Томас Селфридж , погиб . Самой страшной авиакатастрофой в истории стала катастрофа в аэропорту Тенерифе 27 марта 1977 года, когда 583 человека погибли, когда два больших реактивных самолета Boeing 747, эксплуатируемых Pan Am и KLM, столкнулись на взлетно-посадочной полосе в аэропорту Лос-Родеос, теперь известном как Тенерифе-Норт.
Авиационный инцидент определяется как событие, отличное от аварии, связанное с эксплуатацией воздушного судна, которое влияет или может повлиять на безопасность полетов. [40]
Управление воздушным движением (УВД) включает в себя связь с самолетами для поддержания разделения – то есть, они обеспечивают, чтобы самолеты находились достаточно далеко друг от друга по горизонтали или вертикали, чтобы не было риска столкновения. Диспетчеры могут координировать отчеты о местоположении, предоставляемые пилотами, или в районах с интенсивным движением (например, в Соединенных Штатах) они могут использовать радар, чтобы видеть местоположение самолетов.
Чтобы стать авиадиспетчером в Соединенных Штатах, обычно требуется степень младшего специалиста или бакалавра от Air Traffic Collegiate Training Initiative. FAA также требует обширной подготовки, наряду с медицинскими осмотрами и проверками биографических данных. Некоторые диспетчеры обязаны работать в выходные, ночные и праздничные смены. [41]
Обычно выделяют четыре различных типа УВД:
УВД особенно важно для самолетов, летающих по правилам полетов по приборам (IFR), когда они могут находиться в погодных условиях, которые не позволяют пилотам видеть другие самолеты. Однако в районах с очень интенсивным движением, особенно вблизи крупных аэропортов, самолеты, летящие по правилам визуальных полетов (VFR), также обязаны следовать инструкциям УВД.
Помимо обеспечения эшелонирования от других воздушных судов, служба УВД может предоставлять пилотам метеорологические рекомендации, эшелонирование на местности, навигационную помощь и другие услуги в зависимости от их рабочей нагрузки.
ATC не контролирует все полеты. Большинство полетов по правилам визуальных полетов (VFR) в Северной Америке не требуют контакта с ATC (если только они не пролетают через оживленную зону терминала или не используют крупный аэропорт), а во многих районах, таких как северная Канада и низкая высота в северной Шотландии, службы управления воздушным движением недоступны даже для полетов по правилам IFR на более низких высотах.
Как и все виды деятельности, связанные со сжиганием , эксплуатация воздушных судов с двигателем (от авиалайнеров до воздушных шаров) выбрасывает в атмосферу сажу и другие загрязняющие вещества. Также производятся парниковые газы, такие как углекислый газ (CO 2 ). Кроме того, существуют экологические воздействия, характерные для авиации: например,
Другим воздействием авиации на окружающую среду является шумовое загрязнение , в основном вызванное взлетом и посадкой самолетов. Звуковые удары были проблемой для сверхзвуковых самолетов, таких как Concorde .
Английский пионер воздушной навигации и авиационной техники, а также конструктор первого успешного планера, поднявшего человека в воздух.
В данной статье использованы тексты Виртса, Оливера; Тота, Жофии; Диаса Руиса, Карлоса, доступные по лицензии CC BY 4.0.