История авиации насчитывает более двух тысячелетий, от самых ранних инноваций, таких как воздушные змеи и смелые попытки прыжков с вышки, до сверхзвуковых и гиперзвуковых полетов на реактивных самолетах с двигателем тяжелее воздуха . Воздушные змеи в Китае, появившиеся несколько сотен лет до нашей эры, считаются самым ранним примером полета человека. Мечта Леонардо да Винчи о полете в 15 веке нашла свое выражение в нескольких рациональных конструкциях, хотя и была затруднена ограничениями современной науки. [ необходима цитата ]
В конце 18 века братья Монгольфье изобрели воздушный шар, наполненный горячим воздухом , и начали пилотируемые полеты. Почти в то же время открытие водорода привело к изобретению водородного воздушного шара . [1] Различные теории механики, разработанные физиками в тот же период, такие как гидродинамика и законы движения Ньютона , привели к созданию современной аэродинамики , в первую очередь сэра Джорджа Кейли . Воздушные шары, как свободно летающие, так и привязанные, начали использоваться в военных целях с конца 18 века, когда французское правительство основало компании по производству воздушных шаров во время Французской революции . [2]
Эксперименты с планерами заложили основу для изучения динамики летательных аппаратов тяжелее воздуха, в частности, Кейли, Отто Лилиенталя и Октава Шанюта . К началу 20-го века достижения в области технологий двигателей и аэродинамики впервые сделали возможным управляемый, приводимый в действие двигатель полет. В 1903 году, после своих пионерских исследований и экспериментов с конструкцией крыла и управлением самолетом, братья Райт успешно включили все необходимые элементы для создания и полета первого самолета. [3] Базовая конфигурация с характерным хвостом была установлена к 1909 году, за которой последовали быстрые улучшения конструкции и производительности, чему способствовала разработка более мощных двигателей.
Первыми большими воздушными судами были жесткие управляемые шары, изобретенные Фердинандом фон Цеппелином , которые вскоре стали синонимом дирижаблей и доминировали в дальних полетах 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 и чрезвычайно мощный реактивный двигатель произвел революцию как в области воздушных путешествий, так и в военной авиации .
Во второй половине 20-го века развитие цифровой электроники привело к значительному прогрессу в области бортовых приборов и систем "fly-by-wire". 21-й век стал свидетелем широкого использования беспилотных летательных аппаратов в военных, гражданских и развлекательных целях. С цифровым управлением также стали возможными изначально нестабильные конструкции летательных аппаратов, такие как летающие крылья.
Термин «авиация», существительное, обозначающее действие, происходит от латинского слова avis «птица» с суффиксом -ation, означающим действие или прогресс, и был введен в 1863 году французским пионером авиации Гийомом Жозефом Габриэлем де Ла Ланделем (1812–1886) в работе «Авиация или навигация без воздушных шаров». [4] [5]
Со времен античности существовали истории о людях, привязывавших к себе крылья, похожие на птичьи, жесткие плащи или другие приспособления и пытавшихся летать, как правило, спрыгивая с башни. Греческая легенда о Дедале и Икаре является одной из самых ранних известных; [6] другие произошли из древней Азии [7] и европейского Средневековья. В этот ранний период вопросы подъемной силы, устойчивости и управления не были поняты, и большинство попыток заканчивались серьезными травмами или смертью.
Андалузский ученый Аббас ибн Фирнас (810–887 гг. н. э.) , как утверждается, совершил прыжок в Кордове, Испания , покрыв свое тело перьями стервятника и прикрепив два крыла к рукам. [8] [9] Алжирский историк 17-го века Ахмед Мохаммед аль-Маккари , цитируя стихотворение придворного поэта Мухаммеда I Кордовского 9-го века Мумина ибн Саида, рассказывает, что Фирнас пролетел некоторое расстояние, прежде чем приземлиться с некоторыми травмами, приписываемыми ему отсутствию хвоста (как птицы используют для приземления). [8] [10] Вильгельм Малмсберийский , писавший в 12-м веке, утверждал, что бенедиктинский монах 11-го века Эйлмер из Малмсбери прикрепил крылья к своим рукам и ногам и пролетел небольшое расстояние, [8] но сломал обе ноги при приземлении, также пренебрегши сделать себе хвост. [10]
Многие другие совершили хорошо документированные прыжки в последующие столетия. Еще в 1811 году Альбрехт Берблингер построил орнитоптер и прыгнул в Дунай в Ульме. [11]
.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 Моцзы (Мо Ди) и Лу Банем (Гуншу Бань). [12] Более поздние конструкции часто имитировали летающих насекомых, птиц и других зверей, как реальных, так и мифических. Некоторые были снабжены струнами и свистками, чтобы издавать музыкальные звуки во время полета. [13] [14] [15] Древние и средневековые китайские источники описывают использование воздушных змеев для измерения расстояний, проверки ветра, подъема людей, подачи сигналов, а также общения и отправки сообщений. [16]
Воздушные змеи распространились из Китая по всему миру. После того, как они появились в Индии, воздушный змей эволюционировал в истребителя , который имеет абразивную леску, используемую для срезания других воздушных змеев.
Считается, что воздушные змеи, перевозящие людей, широко использовались в Древнем Китае в гражданских и военных целях, а иногда и в качестве наказания. Ранний зарегистрированный полет был связан с полетом заключенного Юань Хуантоу , китайского принца, в 6 веке нашей эры. [17] Истории о воздушных змеях, перевозящих людей, также встречаются в Японии после того, как воздушные змеи были завезены из Китая около 7 века нашей эры. Одно время в Японии существовал закон, запрещающий воздушные змеи, перевозящие людей. [18]
Использование ротора для вертикального полета существовало с 400 г. до н.э. в форме бамбукового вертолета , древней китайской игрушки. [19] [20] Похожий «moulinet à noix» (ротор на гайке) появился в Европе в 14 веке н.э. [21]
С древних времен китайцы понимали, что горячий воздух поднимается, и применили этот принцип к типу небольшого воздушного шара, называемого небесным фонариком . Небесный фонарик состоит из бумажного шара, под которым или прямо внутри которого помещается небольшая лампа. Небесные фонарики традиционно запускают для удовольствия и во время праздников. По словам Джозефа Нидхэма , такие фонарики были известны в Китае с 3-го века до нашей эры. Их военное использование приписывается генералу Чжугэ Ляну (180–234 гг. н. э., почетный титул Конмин ), который, как говорят, использовал их, чтобы напугать вражеские войска. [22]
Имеются данные, что китайцы также «решили проблему воздушной навигации» с помощью воздушных шаров за сотни лет до XVIII века. [23]
В конце концов, после постройки Ибн Фирнаса , некоторые исследователи начали открывать и определять некоторые основы рационального проектирования летательных аппаратов. Самым известным из них был Леонардо да Винчи , хотя его работа оставалась неизвестной до 1797 года, и поэтому не оказала никакого влияния на развитие в течение следующих трехсот лет. Хотя его проекты рациональны, они не являются научными. [24] Он особенно недооценил количество энергии, которое потребуется для приведения в движение летательного аппарата, [25] основывая свои проекты на машущих крыльях птицы, а не на пропеллере с двигателем. [26]
Леонардо изучал полет птиц и летучих мышей, [25] утверждая превосходство последнего из-за его неперфорированного крыла. [27] Он проанализировал их и предвосхитил многие принципы аэродинамики. Он понял, что «объект оказывает столько же сопротивления воздуху, сколько воздух оказывает объекту». [28] Исаак Ньютон не опубликует свой третий закон движения до 1687 года.
С последних лет XV века до 1505 года [25] Леонардо писал и делал наброски многих проектов летательных аппаратов и механизмов, включая орнитоптеры, планеры с фиксированным крылом, винтокрылые аппараты (возможно, вдохновленные игрушками-вертушками), парашюты (в форме пирамидальной палатки с деревянным каркасом) и ветроизмерители. [25] Его ранние проекты были с человеческим приводом и включали орнитоптеры и винтокрылые аппараты; однако он пришел к пониманию непрактичности этого и позже обратился к управляемому планирующему полету, также сделав наброски некоторых проектов, приводимых в движение пружиной. [29]
В эссе под названием Sul volo ( О полете ) Леонардо описывает летательную машину под названием «птица», которую он построил из накрахмаленного полотна, кожаных соединений и ремней из сырого шелка. В Codex Atlanticus он написал: «Завтра утром, второго января 1496 года, я сделаю ремень и попытаюсь». [26] Согласно одной часто повторяемой, хотя, по-видимому, вымышленной истории, в 1505 году Леонардо или один из его учеников попытался взлететь с вершины Монте Чечери . [25]
В 1670 году Франческо Лана де Терци опубликовал работу, в которой предположил, что полет легче воздуха возможен при использовании медных фольгированных сфер, которые, содержа вакуум, будут легче вытесненного воздуха, чтобы поднять дирижабль . Хотя теоретически его проект был верным, он не был осуществим: давление окружающего воздуха раздавило бы сферы. Идея использования вакуума для создания подъемной силы теперь 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 воздушного корабля, в котором он выразил величайшее доверие. Публичные испытания машины, назначенные на 24 июня 1709 года, не состоялись. Однако, согласно современным сообщениям, Гужман, по-видимому, провел несколько менее амбициозных экспериментов с этой машиной, спустившись с возвышения. Несомненно, что Гужман работал над этим принципом на публичной выставке, которую он дал перед судом 8 августа 1709 года в зале Casa da Índia в Лиссабоне, когда он запустил шар на крышу с помощью сгорания. [ необходимо разъяснение ]
1783 год стал переломным для воздухоплавания и авиации. В период с 4 июня по 1 декабря во Франции было достигнуто пять первых достижений в области авиации:
Воздухоплавание стало настоящим «модным» занятием в Европе в конце XVIII века, дав первое детальное представление о взаимосвязи высоты и атмосферы.
Неуправляемые воздушные шары использовались во время Гражданской войны в США Воздухоплавательным корпусом армии Союза . Молодой Фердинанд фон Цеппелин впервые поднялся в воздух в качестве пассажира воздушного шара с Потомакской армией Союза в 1863 году.
В начале 1900-х годов воздухоплавание было популярным видом спорта в Британии. Эти частные воздушные шары обычно использовали угольный газ в качестве подъемного газа. Он имеет половину подъемной силы водорода, поэтому воздушные шары должны были быть больше, однако угольный газ был гораздо более доступен, и местные газовые заводы иногда предоставляли специальную легкую формулу для мероприятий по воздухоплаванию. [30]
Первоначально дирижабли назывались «дирижаблями», и сегодня их иногда называют дирижаблями.
Работа по созданию управляемого (или дирижабльного) воздушного шара спорадически продолжалась в течение всего XIX века. Считается, что первый управляемый, постоянный полет на аппарате легче воздуха с двигателем состоялся в 1852 году, когда Анри Жиффар пролетел 15 миль (24 км) во Франции на аппарате с паровым двигателем.
Еще один шаг вперед был сделан в 1884 году, когда первый полностью управляемый свободный полет был совершен на французском армейском электрическом дирижабле La France Шарлем Ренаром и Артуром Кребсом . 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 были, как правило, недолговечны и крайне хрупки. Рутинные, контролируемые полеты не происходили до появления двигателя внутреннего сгорания (см. ниже).
Первыми летательными аппаратами, совершавшими регулярные управляемые полеты, были нежесткие дирижабли (иногда называемые «дирижаблями»). Самым успешным ранним пионером-пилотом этого типа летательных аппаратов был бразилец Альберто Сантос-Дюмон , который эффективно объединил воздушный шар с двигателем внутреннего сгорания. 19 октября 1901 года он пролетел на своем дирижабле № 6 над Парижем из парка Сен-Клу вокруг Эйфелевой башни и обратно менее чем за 30 минут, чтобы выиграть премию Deutsch de la Meurthe . Сантос-Дюмон продолжил проектировать и строить несколько летательных аппаратов. Последующие споры вокруг его и других конкурирующих претензий в отношении летательных аппаратов затмили его большой вклад в развитие дирижаблей.
В то же время, когда нежесткие дирижабли начали иметь определенный успех, также разрабатывались первые успешные жесткие дирижабли. Они были бы намного более способны, чем самолеты с фиксированным крылом с точки зрения чистой грузоподъемности на протяжении десятилетий. Проектирование и развитие жесткого дирижабля было начато немецким графом Фердинандом фон Цеппелином .
Строительство первого дирижабля Цеппелин началось в 1899 году в плавучем сборочном цехе на Боденском озере в заливе Манцелль, Фридрихсхафен . Это было сделано для облегчения процедуры запуска, поскольку цех 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 перемещением груза между двумя гондолами.
Его первый полет, 2 июля 1900 года, длился всего 18 минут, так как 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 6 м/с, достигнутую французским дирижаблем La France, на 3 м/с, но пока не смогла убедить возможных инвесторов. Прошло несколько лет, прежде чем графу удалось собрать достаточно средств для еще одной попытки.
Немецкая пассажирская служба дирижаблей, известная как DELAG (Deutsche-Luftschiffahrts AG), была основана в 1910 году.
Хотя дирижабли применялись как в Первой, так и во Второй мировой войне и продолжают применяться в ограниченных масштабах по сей день, их развитие во многом затмило развитие летательных аппаратов тяжелее воздуха.
Путешественник Эвлия Челеби сообщал, что в 1633 году османский ученый и инженер Лагари Хасан Челеби стартовал с Сарайбурну ( мыс под дворцом Топкапы в Стамбуле ) на 7-крылой ракете, приводимой в движение 50 окка (140 фунтов) пороха . Говорят, что полет был предпринят во время рождения дочери султана Мурада IV . Как писал Эвлия Челеби, Лагари провозгласил перед запуском своего судна: «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 шлет тебе привет!»; султан наградил его серебром и званием сипахи в османской армии . [31] [32] 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 ко двору в Варшаве , построил модель самолета с четырьмя фиксированными крыльями планера в 1647 году. [33] Описанный как «четыре пары крыльев, прикрепленных к сложному «дракону»», он, как говорят, успешно поднял кошку в 1648 году, но не самого Бураттини. [34] Он обещал, что при приземлении аппарата будут «только самые незначительные травмы». [35] Его «Dragon Volant» считается «самым сложным и совершенным аэропланом, построенным до 19 века». [36]
Первой опубликованной работой по авиации был «Набросок машины для полета в воздухе» Эмануэля Сведенборга, опубликованный в 1717 году. Эта летательная машина состояла из легкой рамы, покрытой прочным холстом и снабженной двумя большими веслами или крыльями, движущимися по горизонтальной оси, расположенными таким образом, что подъем не встречал никакого сопротивления, а опускание создавало подъемную силу. Сведенборг знал, что машина не полетит, но предложил ее в качестве начала и был уверен, что проблема будет решена. Он писал: «Кажется, легче говорить о такой машине, чем воплотить ее в реальность, поскольку она требует большей силы и меньшего веса, чем существует в человеческом теле. Наука механика, возможно, могла бы предложить средство, а именно, сильную спиральную пружину. Если эти преимущества и требования будут соблюдены, возможно, со временем кто-то сможет узнать, как лучше использовать наш набросок и сделать некоторые дополнения, чтобы осуществить то, что мы можем только предположить. Тем не менее, есть достаточно доказательств и примеров из природы, что такие полеты могут происходить без опасности, хотя, когда будут сделаны первые испытания, вам, возможно, придется платить за опыт, а не беспокоиться о руке или ноге». Сведенборг оказался провидцем в своем наблюдении, что метод питания самолета был одной из критических проблем, которые необходимо было преодолеть.
16 мая 1793 года испанскому изобретателю Диего Марину Агилере удалось пересечь реку Арандилья в Ла-Корунья-дель-Конде , Кастилия , пролетев 300–400 м с помощью летательного аппарата. [37]
Прыжки с воздушного шара заменили прыжки с башни, также продемонстрировав с типично фатальными результатами, что человеческая сила и хлопающие крылья бесполезны для достижения полета. В то же время началось серьезное научное изучение полета тяжелее воздуха. В 1801 году французский офицер Андре Гийом Резнье де Гуэ совершил 300-метровый планирующий полет, стартовав с вершины городских стен Ангулема , и сломал только одну ногу по прибытии. [38] 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 у современных паровых машин или силы, развиваемой людьми или большинством животных». [39]
Сэра Джорджа Кейли впервые назвали «отцом аэроплана» в 1846 году. [40] В последние годы предыдущего столетия он начал первое тщательное изучение физики полета и позже спроектировал первый современный летательный аппарат тяжелее воздуха. Среди его многочисленных достижений наиболее важными вкладами в аэронавтику являются:
Первым нововведением Кейли было изучение основ подъемной силы путем адаптации испытательного стенда с вращающимся рычагом для использования в исследованиях летательных аппаратов и использования простых аэродинамических моделей на рычаге, вместо того чтобы пытаться запустить модель полной конструкции.
В 1799 году он сформулировал концепцию современного аэроплана как летательного аппарата с фиксированным крылом и отдельными системами для подъемной силы, движения и управления. [41] [42]
В 1804 году Кейли построил модель планера, которая была первой современной летательной машиной тяжелее воздуха, имея компоновку обычного современного самолета с наклонным крылом вперед и регулируемым хвостом сзади с хвостовым оперением и плавником. Подвижный вес позволял регулировать центр тяжести модели . [43]
В 1809 году, подстрекаемый фарсовыми выходками своих современников (см. выше), он начал публикацию знаменательного трехчастного трактата под названием «О воздушной навигации» (1809–1810). [44] В нем он написал первое научное изложение проблемы: «Вся проблема заключена в этих пределах, а именно: заставить поверхность поддерживать заданный вес путем приложения силы к сопротивлению воздуха». Он выделил четыре векторные силы, которые влияют на самолет: тягу , подъемную силу , сопротивление и вес , и выделил устойчивость и управление в своих конструкциях. Он также определил и описал важность изогнутого аэродинамического профиля , двугранного угла , диагонального крепления и снижения сопротивления, а также внес вклад в понимание и проектирование орнитоптеров и парашютов .
В 1848 году он продвинулся достаточно далеко, чтобы построить планер в форме триплана, большой и достаточно безопасный, чтобы перевозить ребенка. Был выбран местный мальчик, но его имя неизвестно. [45] [46]
В 1852 году он опубликовал проект полноразмерного пилотируемого планера или «управляемого парашюта», который можно было запустить с воздушного шара, а затем сконструировал версию, способную взлетать с вершины холма, на которой в 1853 году первый взрослый летчик пересек Бромптон-Дейл.
Среди второстепенных изобретений был двигатель на резиновом ходу , [ нужна ссылка ] , который обеспечивал надежный источник энергии для исследовательских моделей . К 1808 году он даже заново изобрел колесо, придумав колесо со спицами натяжения , в котором все нагрузки сжатия переносились ободом, что позволяло использовать легкую ходовую часть. [47]
Опираясь непосредственно на работу Кейли, проект Хенсона 1842 года для воздушного парового экипажа проложил новые пути. Хотя это был всего лишь проект, это был первый в истории самолет с неподвижным крылом и винтовым приводом.
.jpg/1280px-Print_(BM_1871,0812.5370).jpg)
В 1866 году было основано Авиационное общество Великобритании , а два года спустя в Хрустальном дворце в Лондоне прошла первая в мире авиационная выставка , [48] на которой Джон Стрингфеллоу был награжден призом в 100 фунтов стерлингов за паровой двигатель с лучшим соотношением мощности к весу . [49] [50] [51] 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. Используя два вращающихся в противоположных направлениях винта в первой попытке, сделанной в помещении, машина пролетела десять футов, прежде чем дестабилизировалась, повредив аппарат. Вторая попытка была более успешной, машина покинула направляющий трос, чтобы свободно лететь, достигнув тридцати ярдов прямого и ровного полета с двигателем. [52] [53] [54] Фрэнсис Герберт Уэнхэм представил первую работу недавно сформированному Авиационному обществу (позднее Королевскому Авиационному обществу ), «О воздушном движении» . Он развил работу Кейли по изогнутым крыльям, сделав важные выводы. Чтобы проверить свои идеи, с 1858 года он построил несколько планеров, как пилотируемых, так и беспилотных, и с пятью сложенными крыльями. Он понял, что длинные, тонкие крылья лучше, чем крылья летучей мыши, потому что у них больше передней кромки для своей площади. Сегодня это соотношение известно как соотношение сторон крыла.
Последняя часть 19-го века стала периодом интенсивного изучения, характеризующегося " джентльменами-учеными ", которые представляли большинство исследовательских усилий вплоть до 20-го века. Среди них был британский ученый-философ и изобретатель Мэтью Пирс Уотт Бултон , который изучал управление боковым полетом и был первым, кто запатентовал систему управления элеронами в 1868 году. [55] [56] [57] [58]
В 1871 году Уэнхэм построил первую аэродинамическую трубу , используя вентилятор, приводимый в движение паровым двигателем, для подачи воздуха по трубе длиной 12 футов (3,7 м) к модели. [59]
Тем временем британские достижения воодушевили французских исследователей. В 1857 году Феликс дю Тампль предложил моноплан с хвостовым оперением и убирающимся шасси. Развивая свои идеи с помощью модели, приводимой в движение сначала часовым механизмом, а затем паром, он в конечном итоге осуществил короткий прыжок с полноразмерным пилотируемым аппаратом в 1874 году. Он оторвался от земли самостоятельно после старта с рампы, некоторое время скользил и благополучно вернулся на землю, что сделало его первым успешным моторным планером 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 точки отправления, запрягая лошадь на своем планере " L'Albatros artificiel " на берегу. Сообщается, что он поднялся на высоту 100 метров на расстояние 200 метров.
Альфонс Пено , француз, выдвинул теорию контуров крыла и аэродинамики и построил успешные модели самолетов, вертолетов и орнитоптеров. В 1871 году он совершил первый полет на аэродинамически устойчивом самолете с фиксированным крылом, модельном моноплане, который он назвал «Планофор», на расстояние 40 м (130 футов). Модель Пено включала в себя несколько открытий Кейли, включая использование хвоста, двугранного крыла для внутренней устойчивости и резиновой силы. Планофор также имел продольную устойчивость, будучи уравновешенным таким образом, что хвостовое оперение было установлено под меньшим углом падения , чем крылья, что стало оригинальным и важным вкладом в теорию воздухоплавания. [60] Более поздний проект Пено для самолета-амфибии, хотя так и не построенный, включал в себя другие современные особенности. Бесхвостый моноплан с одним вертикальным килем и двумя тянущими винтами, он также имел шарнирные задние поверхности руля высоты и направления, убирающееся шасси и полностью закрытую, оснащенную приборами кабину .
Столь же авторитетным теоретиком был соотечественник Пено Виктор Татен . В 1879 году он запустил модель, которая, как и проект Пено, была монопланом с двумя тянущими винтами, но также имела отдельный горизонтальный хвост. Он работал на сжатом воздухе. Привязанная к столбу, эта модель стала первой, взлетевшей самостоятельно.
В 1884 году Александр Гупиль опубликовал свою работу «La Locomotion Aérienne» ( «Воздушное движение» ), хотя летательный аппарат, который он позже построил, так и не смог летать.
.jpg/1280px-AderAvion3(1897).jpg)
В 1890 году французский инженер Клеман Адер завершил первый из трех паровых летательных аппаратов, Éole . 9 октября 1890 года Адер совершил неконтролируемый прыжок на высоту около 50 метров (160 футов); это был первый пилотируемый самолет, взлетевший самостоятельно. [61] Его Avion III 1897 года, примечательный только наличием двух паровых двигателей, не смог взлететь: [62] Позже Адер заявит об успехе и не был разоблачен до 1910 года, когда французская армия опубликовала свой отчет о его попытке.
Сэр Хайрам Максим был американским инженером, переехавшим в Англию. Он построил собственную установку с вращающейся рукой и аэродинамическую трубу и сконструировал большую машину с размахом крыльев 105 футов (32 м), длиной 145 футов (44 м), передними и задними горизонтальными поверхностями и экипажем из трех человек. Двойные пропеллеры приводились в действие двумя легкими паровыми двигателями, каждый из которых выдавал 180 л. с. (130 кВт). 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 ограничивал его. Завершенный в 1894 году, на третьем запуске он сорвался с рельсов, поднялся в воздух примерно на 200 ярдов на высоте двух-трех футов [63] и был сильно поврежден при падении на землю. Впоследствии его отремонтировали, но Максим вскоре отказался от своих экспериментов. [64]
Примерно в последнее десятилетие XIX века ряд ключевых фигур совершенствовали и определяли современный аэроплан. Не имея подходящего двигателя, работа над самолетом была сосредоточена на стабильности и управлении в планирующем полете. В 1879 году Био с помощью Массиа построил планер, похожий на птицу, и некоторое время летал на нем. Он хранится в Музее воздуха во Франции и, как утверждается, является самым ранним летательным аппаратом, перевозящим людей, который все еще существует.
Англичанин Горацио Филлипс внес ключевой вклад в аэродинамику. Он провел обширные исследования аэродинамической трубы на профилях , доказав принципы аэродинамической подъемной силы, предсказанные Кейли и Уэнхэмом. Его выводы лежат в основе всех современных конструкций аэродинамических профилей. Между 1883 и 1886 годами американец Джон Джозеф Монтгомери разработал серию из трех пилотируемых планеров, прежде чем провести собственные независимые исследования аэродинамики и циркуляции подъемной силы.
Отто Лилиенталь стал известен как «Король планеров» или «Летающий человек» Германии. Он повторил работу Венама и значительно расширил ее в 1884 году, опубликовав свое исследование в 1889 году под названием «Полет птиц как основа авиации » ( Der Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst ), которое считается одним из важнейших трудов в истории авиации. [65] Он также создал серию дельтапланов , включая формы с крылом летучей мыши, моноплана и биплана, такие как планер Дервитцера и нормальный парящий аппарат , который считается первым серийным самолетом, что сделало Maschinenfabrik Otto Lilienthal первой в мире компанией по производству самолетов. [66]
Начиная с 1891 года он стал первым человеком, который регулярно совершал контролируемые планирующие полеты без страховки, и первым, кого сфотографировали летающим на аппарате тяжелее воздуха, что вызвало интерес во всем мире. Работа Лилиенталя привела к разработке им концепции современного крыла. [67] [68] Его полеты в 1891 году считаются началом человеческих полетов [69] , и из-за этого его часто называют либо «отцом авиации» [70] [71] [72] или «отцом полета». [73]
Он тщательно документировал свою работу, включая фотографии, и по этой причине является одним из самых известных ранних пионеров. Лилиенталь совершил более 2000 планеров до своей смерти в 1896 году от травм, полученных при крушении планера.
Продолжая дело Лилиенталя, Октав Шанют занялся проектированием самолетов после раннего выхода на пенсию и финансировал разработку нескольких планеров. Летом 1896 года его команда совершила полет на нескольких своих проектах и в конечном итоге пришла к выводу, что лучшим является биплан. Как и Лилиенталь, он документировал и фотографировал свою работу.
В Великобритании Перси Пилчер , работавший на Максима, построил и успешно пилотировал несколько планеров в период с середины до конца 1890-х годов.
Изобретение коробчатого воздушного змея в этот период австралийцем Лоуренсом Харгрейвом привело к разработке практического биплана . В 1894 году Харгрейв соединил четыре своих воздушных змея вместе, добавил подвесное сиденье и стал первым, кто получил подъемную силу на летательном аппарате тяжелее воздуха, когда он поднялся на высоту 16 футов (4,9 м). Позднее пионерами пилотируемого воздушного змея стали Сэмюэл Франклин Коди в Англии и капитан Джини Саконни во Франции.
Уильям Фрост из Пембрукшира, Уэльс, начал свой проект в 1880 году, и через 16 лет он спроектировал летательный аппарат и в 1894 году получил патент на «Frost Aircraft Glider». В сообщениях говорится, что очевидцы утверждали, что аппарат летал в Сондерсфуте в 1896 году, пролетев 500 ярдов, прежде чем столкнуться с деревом и упасть в поле. [74]
После выдающейся карьеры в астрономии и незадолго до того, как стать секретарем Смитсоновского института , Сэмюэл Пирпонт Лэнгли начал серьезное исследование аэродинамики в том, что сегодня является Университетом Питтсбурга . В 1891 году он опубликовал «Эксперименты по аэродинамике», в которых подробно описал свои исследования, а затем занялся созданием своих конструкций. Он надеялся достичь автоматической аэродинамической устойчивости, поэтому мало внимания уделял управлению в полете. [75] 6 мая 1896 года аэродром № 5 Лэнгли совершил первый успешный устойчивый полет беспилотного, приводимого в движение двигателем аппарата тяжелее воздуха значительного размера. Он был запущен с пружинной катапульты, установленной на крыше плавучего дома на реке Потомак недалеко от Квантико, Вирджиния. В тот день было совершено два полета, один на 1005 метров (3297 футов) и второй на 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, потому что для экономии веса он не был оборудован шасси. 28 ноября 1896 года был совершен еще один успешный полет с Аэродромом № 6. Этот полет на 1460 метров (4790 футов) был засвидетельствован и сфотографирован Александром Грэхемом Беллом . Аэродром № 6 на самом деле был Аэродромом № 4, значительно измененным. От первоначального самолета осталось так мало, что ему дали новое обозначение.
С успехом Aerodrome No. 5 и No. 6 Лэнгли начал искать финансирование для создания полномасштабной версии своих проектов, перевозящей людей. Подстегнутое испано-американской войной , правительство США выделило ему 50 000 долларов на разработку летательного аппарата, перевозящего людей, для воздушной разведки. Лэнгли планировал построить увеличенную версию, известную как Aerodrome A , и начал с меньшего Quarter-scale Aerodrome , который дважды поднялся в воздух 18 июня 1901 года, а затем снова с более новым и мощным двигателем в 1903 году.
После успешного тестирования базовой конструкции он обратился к проблеме подходящего двигателя. Он заключил контракт со Стивеном Балцером на постройку двигателя, но был разочарован, когда он выдавал всего 8 л. с. (6,0 кВт) вместо ожидаемых им 12 л. с. (8,9 кВт). Затем помощник Лэнгли, Чарльз М. Мэнли , переработал конструкцию в пятицилиндровый радиальный двигатель с водяным охлаждением, который выдавал 52 л. с. (39 кВт) при 950 об/мин, что потребовало годы для повторения. Теперь, имея и мощность, и конструкцию, Лэнгли соединил их вместе с большими надеждами.
К его разочарованию, получившийся самолет оказался слишком хрупким. Простое увеличение размеров исходных небольших моделей привело к тому, что конструкция оказалась слишком слабой, чтобы удерживаться вместе. Два запуска в конце 1903 года оба закончились тем, что Aerodrome немедленно упал в воду. Пилота, Мэнли, каждый раз спасали. Кроме того, система управления самолетом была неадекватной для быстрой реакции пилота, и у него не было метода бокового управления, а воздушная устойчивость Aerodrome была незначительной. [75]
Попытки Лэнгли получить дополнительное финансирование провалились, и его усилия закончились. Через девять дней после его второго неудачного запуска 8 декабря братья Райт успешно подняли в воздух свой Flyer . Гленн Кертисс внес 93 изменения в Aerodrome и управлял этим совершенно другим самолетом в 1914 году. [75] Не признавая изменений, Смитсоновский институт утверждал, что Aerodrome Лэнгли был первой машиной, «способной летать». [76]
Гюстав 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 на своем моноплане № 21 с двигателем в Фэрфилде , штат Коннектикут. О полете было сообщено в местной газете Bridgeport Sunday Herald . Примерно 30 лет спустя несколько человек, опрошенных исследователем, утверждали, что видели этот или другие полеты Уайтхеда. [ необходима цитата ]
В марте 2013 года авторитетный источник по современной авиации Jane's All the World's Aircraft опубликовал редакционную статью, в которой признал полет Уайтхеда первым пилотируемым, управляемым и оснащенным двигателем полетом на летательном аппарате тяжелее воздуха. [77] Смитсоновский институт (хранители оригинального самолета Райт ) и многие историки авиации продолжают утверждать, что Уайтхед не летал, как предполагалось. [78] [79] Историки Королевского аэронавтического общества отметили, что: «Все имеющиеся доказательства не подтверждают утверждение о том, что Густав Уайтхед совершал длительные управляемые полеты с двигателем до полётов братьев Райт». [80] Редакторы Scientific American согласны: «Данные показывают, что Уайтхед не только не был первым в полете, но и, возможно, никогда не совершал управляемый управляемый полёт с двигателем». [81]
Ричард Пирс был новозеландским фермером и изобретателем, который проводил пионерские авиационные эксперименты. Свидетели, опрошенные много лет спустя, утверждали, что Пирс летал и приземлил машину тяжелее воздуха с двигателем 31 марта 1903 года, за девять месяцев до полета братьев Райт. [82] : 21–30 Документальные свидетельства этих заявлений остаются открытыми для толкования и споров, и сам Пирс никогда не делал таких заявлений. В газетном интервью в 1909 году он сказал, что не «пытался ничего практического ... до 1904 года». [83] Если он и летал в 1903 году, то полет, по-видимому, был плохо контролируемым по сравнению с полетом Райт.
Используя методичный подход и сосредоточившись на управляемости самолета, братья построили и испытали ряд конструкций воздушных змеев и планеров с 1898 по 1902 год, прежде чем попытаться построить конструкцию с двигателем. Планеры работали, но не так хорошо, как ожидали Райт, основываясь на экспериментах и трудах своих предшественников. Их первый полноразмерный планер, запущенный в 1900 году, имел только около половины ожидаемой ими подъемной силы. Их второй планер, построенный на следующий год, показал себя еще хуже. Вместо того чтобы сдаться, Райт построили собственную аэродинамическую трубу и создали ряд сложных устройств для измерения подъемной силы и сопротивления на 200 протестированных ими конструкциях крыльев. [84] В результате Райт исправили предыдущие ошибки в расчетах, касающихся сопротивления и подъемной силы. Их испытания и расчеты привели к созданию третьего планера с более высоким удлинением и настоящим трехосным управлением. Они успешно летали на нем сотни раз в 1902 году, и он показал себя намного лучше, чем предыдущие модели. Используя строгую систему экспериментов, включающую испытания аэродинамических поверхностей в аэродинамической трубе и летные испытания полноразмерных прототипов, братья Райт не только построили в следующем году работающий самолет, Wright Flyer , но и внесли вклад в развитие науки авиационной техники.
Братья Райт, похоже, были первыми, кто предпринял серьезные попытки одновременно решить проблемы мощности и управления. Обе проблемы оказались сложными, но они никогда не теряли интереса. Они решили проблему управления, изобретя деформацию крыла для управления креном в сочетании с одновременным управлением рысканием с помощью управляемого заднего руля . Почти как запоздалая мысль, они спроектировали и построили маломощный двигатель внутреннего сгорания. Они также спроектировали и вырезали деревянные пропеллеры, которые были более эффективными, чем любые другие до них, что позволило им получить адекватную производительность от их низкой мощности двигателя. Хотя деформация крыла как средство бокового управления использовалась лишь недолгое время в ранней истории авиации, принцип объединения бокового управления в сочетании с рулем направления был ключевым достижением в управлении самолетом. В то время как многие пионеры авиации, казалось, оставляли безопасность в значительной степени на волю случая, конструкция братьев Райт во многом была обусловлена необходимостью научиться летать без неоправданного риска для жизни и конечностей, выживая в авариях. Этот акцент, а также малая мощность двигателя, были причиной низкой скорости полета и взлета при встречном ветре. Причиной выбора конструкции с утяжеленной задней частью крыла были скорее эксплуатационные характеристики, а не безопасность, поскольку переднее крыло не могло быть сильно загружено; крылья с косоугольной формой крыла были менее подвержены влиянию бокового ветра и обеспечивали низкую устойчивость к рысканию.
По данным Смитсоновского института и Международной авиационной федерации (FAI), [87] [88] братья Райт совершили первый продолжительный, управляемый, управляемый полет на аппарате тяжелее воздуха в Килл-Девил-Хиллз, Северная Каролина , в четырех милях (8 км) к югу от Китти-Хок, Северная Каролина , 17 декабря 1903 года. [89]
Первый полет Орвилла Райта , на 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. Полеты были засвидетельствованы тремя членами экипажа спасателей на побережье, местным бизнесменом и мальчиком из деревни, что сделало их первыми публичными полетами и первыми хорошо документированными. [89]
Орвилл описал последний полет дня: «Первые несколько сотен футов были вверх и вниз, как и прежде, но к тому времени, как были пройдены триста футов, машина находилась под гораздо лучшим контролем. Курс на следующие четыре или пять сотен футов имел лишь небольшую волнистость. Однако, когда было около восьмисот футов, машина снова начала качаться и, в одном из своих рывков вниз, ударилась о землю. Расстояние над землей было измерено как 852 фута (260 м); время полета составило 59 секунд. Рама, поддерживающая передний руль, была сильно сломана, но основная часть машины вообще не пострадала. Мы подсчитали, что машину можно будет привести в состояние для полета снова примерно через день или два». [90] Они летели всего на высоте около десяти футов над землей в качестве меры предосторожности, поэтому у них было мало места для маневра, и все четыре полета при порывистом ветре закончились ухабистой и непреднамеренной «посадкой». Современный анализ профессора Фреда Э. К. Кулика и Генри Р. Рекса (1985) показал, что планер Райт 1903 года был настолько нестабилен, что им практически не мог управлять никто, кроме братьев Райт, которые тренировались на планере 1902 года. [91]
Братья Райт продолжали летать в Хаффман-Прери около 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 подняли в воздух третью машину, Flyer III . После серьезной аварии 14 июля 1905 года они перестроили Flyer III и внесли важные изменения в конструкцию. Они почти удвоили размер руля высоты и направления и переместили их примерно в два раза дальше от крыльев. Они добавили два фиксированных вертикальных лопасти (называемых «мигалками») между рулями высоты и придали крыльям очень небольшой двугранный угол. Они отсоединили руль направления от управления перекосом крыла и, как и во всех будущих самолетах, поместили его на отдельную ручку управления. Когда полеты возобновились, результаты не заставили себя ждать. Серьезная нестабильность тангажа, которая мешала Flyer I и II, была значительно уменьшена, поэтому повторяющиеся мелкие аварии были устранены. Полеты на перепроектированном Flyer III начали длиться более 10 минут, затем 20, затем 30. Flyer III стал первым практическим самолетом (хотя без колес и нуждающимся в стартовом устройстве), летающим постоянно под полным контролем и возвращающим своего пилота в исходную точку безопасно и приземляющимся без повреждений. 5 октября 1905 года Уилбур пролетел 24 мили (39 км) за 39 минут 23 секунды. [92]
Согласно выпуску журнала Scientific American за апрель 1907 года , [93] братья Райт, по-видимому, обладали самыми передовыми знаниями о навигации тяжелее воздуха в то время. Однако в том же выпуске журнала также утверждалось, что до выпуска за апрель 1907 года в Соединенных Штатах не было совершено ни одного публичного полета. Поэтому они придумали Scientific American Aeronautic Trophy, чтобы поощрить разработку летательных аппаратов тяжелее воздуха. Гленн Х. Кертисс выиграл трофей в 1908 году, совершив первый заранее объявленный и официально зарегистрированный полет June Bug. [94]
В этот период развивались практические самолеты и дирижабли, а также началось их раннее применение, наряду с воздушными шарами и воздушными змеями, в личных, спортивных и военных целях.
Хотя полное описание системы управления полетом братьев Райт было опубликовано в журнале l'Aerophile в январе 1906 года, важность этого достижения не была признана, и европейские экспериментаторы в основном сосредоточились на попытках создать изначально устойчивые машины.
Короткие полеты с двигателем были выполнены во Франции румынским инженером Траяном Вуйей 18 марта и 19 августа 1906 года, когда он пролетел 12 и 24 метра соответственно на самоходном самолете с фиксированным крылом собственной конструкции, который имел полностью колесное шасси. [95] [96] За ним последовал Якоб Эллехаммер , построивший моноплан, который он испытал с тросом в Дании 12 сентября 1906 года, пролетев 42 метра. [97]
13 сентября 1906 года бразилец Альберто Сантос-Дюмон совершил публичный полет в Париже на 14-бис , также известном как Oiseau de proie (по-французски «хищная птица»). Это был самолет конфигурации «утка» с выраженным двугранным крылом, и он преодолел расстояние в 60 м (200 футов) на территории замка Багатель в парижском Булонском лесу перед большой толпой свидетелей. Это хорошо задокументированное событие стало первым подтвержденным Aéro-Club de France полетом аппарата тяжелее воздуха с двигателем в Европе и выиграло премию Deutsch-Archdeacon Prize за первый официально зафиксированный 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. [98] [99] Только один короткий полет был совершен 14-бис в марте 1907 года, после чего он был прекращен. [100]
В марте 1907 года Габриэль Вуазен поднял в воздух первый образец своего биплана Voisin . 13 января 1908 года второй образец этого типа был запущен Анри Фарманом, чтобы выиграть приз Deutsch-Archdeacon Grand Prix d'Aviation за полет, в котором самолет пролетел расстояние более километра и приземлился в точке взлета. Полет длился 1 минуту и 28 секунд. [101]
.jpg/1280px-Alberto_Santos_Dumont_flying_the_Demoiselle_(1909).jpg)
Сантос-Дюмон позже добавил элероны между крыльями, чтобы добиться большей боковой устойчивости. Его последняя конструкция, впервые полетевшая в 1907 году, была серией монопланов Demoiselle (№№ 19–22). Demoiselle № 19 можно было построить всего за 15 дней, и он стал первым в мире серийным самолетом. Demoiselle достигал скорости 120 км/ч. [102] Фюзеляж состоял из трех специально укрепленных бамбуковых балок: пилот сидел в кресле между основными колесами обычного шасси, пара основных колес с проволочными спицами располагалась в нижней передней части планера, а хвостовой костыль находился на полпути назад под задней конструкцией фюзеляжа. «Демуазель» управлялся в полете крестообразным хвостовым оперением, закрепленным на универсальном шарнире в задней части фюзеляжа и выполнявшим функции руля высоты и направления, при этом управление креном осуществлялось за счет перекоса крыла (№ 20), при этом крылья перегибались только «вниз».
В 1908 году Уилбур Райт отправился в Европу и, начиная с августа, дал серию показательных полетов в Ле-Мане во Франции. Первая демонстрация, проведенная 8 августа, привлекла аудиторию, включавшую большинство крупных французских авиационных экспериментаторов, которые были поражены явным превосходством самолета братьев Райт, особенно его способностью совершать крутые управляемые повороты. [103] Важность использования управления креном при выполнении поворотов была признана почти всеми европейскими экспериментаторами: Анри Фарман установил элероны на свой биплан Voisin и вскоре после этого основал собственный бизнес по производству самолетов, первым продуктом которого стал влиятельный биплан Farman III .
В следующем году произошло широкое признание полетов с двигателем как чего-то большего, чем привилегия мечтателей и чудаков. 25 июля 1909 года Луи Блерио снискал всемирную славу, выиграв приз в размере 1000 фунтов стерлингов, предоставленный британской газетой Daily Mail за перелет через Ла-Манш , а в августе около полумиллиона человек, включая президента Франции Армана Фальера и Дэвида Ллойд Джорджа , посетили одну из первых авиационных встреч — Grande Semaine d'Aviation в Реймсе .
В 1914 году пионер авиации Тони Джаннус руководил первым полетом авиалайнера St. Petersburg-Tampa Airboat Line , первой в мире коммерческой пассажирской авиакомпании .
Историки расходятся во мнениях о том, помешала ли патентная война братьев Райт развитию авиационной промышленности в Соединенных Штатах 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 итальянский инженер, изобретатель и пионер воздухоплавания Энрико Форланини разработал беспилотный вертолет, работающий на паровом двигателе . Он поднялся на высоту 13 метров (43 фута), где оставался в течение 20 секунд, после вертикального взлета из парка в Милане . [104] Милан посвятил Энрико Форланини свой городской аэропорт, также названный аэропортом Линате , [105] а также близлежащий парк, Парко Форланини. [106] В Милане также есть проспект, названный в его честь, Виале Энрико Форланини .
Первый известный случай, когда пилотируемый вертолет поднялся в воздух, был в 1907 году в полете на привязи на автожире Breguet-Richet . Позже в том же году вертолет Cornu , также французский, совершил первый свободный полет с винтокрылым двигателем в Лизье, Франция. Однако эти конструкции не были реализованы на практике.
Почти сразу после изобретения самолёты стали использоваться в военных целях. Первой страной, использовавшей их в военных целях, была Италия, чьи самолёты совершали разведывательные, бомбардировочные и артиллерийские корректировочные полёты в Ливии во время итало-турецкой войны (сентябрь 1911 г. — октябрь 1912 г.). В этой войне османские солдаты впервые в истории сбили военный самолёт, первый разведывательный полёт на военном самолёте был совершён 23 октября 1911 г. капитаном итальянских ВВС Карло Пьяцца, а первый бомбардировочный полёт был совершён 1 ноября 1911 г. вторым лейтенантом Италии Джолио Гавотти. [107] [108] Позже Болгария последовала этому примеру. Её самолёты атаковали и разведывали османские позиции во время Первой Балканской войны 1912–13 гг . Первой войной, в которой самолёты широко использовались в наступательных, оборонительных и разведывательных целях, была Первая мировая война . Союзники и Центральные державы широко использовали самолеты и дирижабли.
В то время как концепция использования самолета в качестве наступательного оружия в целом была отвергнута до Первой мировой войны, [109] идея использования его для фотографии не ускользнула от внимания ни одной из основных сил. Все основные силы в Европе имели легкие самолеты, как правило, полученные из довоенных спортивных конструкций, прикрепленные к их разведывательным отделам. Радиотелефоны также изучались на самолетах, особенно SCR-68 , поскольку связь между пилотами и наземным командиром становилась все более и 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 фиксированный пулемет к передней части своего самолета, но в то время как Адольф Пегу станет известен как первый « ас », одержав пять побед, прежде чем стать первым асом, погибшим в бою, именно немецкий лейтенант Luftstreitkräfte Курт Винтгенс 1 июля 1915 года одержал самую первую воздушную победу на специально построенном истребителе с синхронизированным пулеметом .
Летчики были стилизованы под современных рыцарей, ведущих индивидуальные бои со своими врагами. Несколько пилотов прославились своими воздушными боями; наиболее известен Манфред фон Рихтгофен , более известный как «Красный барон», который сбил 80 самолетов в воздушных боях с несколькими различными самолетами, самым прославленным из которых был Fokker Dr.I. Со стороны союзников Рене Пауль Фонк одержал наибольшее количество побед за все время — 75, даже если учитывать более поздние войны.
Франция, Великобритания, Германия и Италия были ведущими производителями истребителей, которые принимали участие в боевых действиях во время войны, а немецкий авиационный технолог Хуго Юнкерс показал путь в будущее, впервые применив цельнометаллические самолеты в конце 1915 года.
.jpg/1280px-Aerial_travel_for_Business_or_Pleasure_-_Thos_Cook_&_Son_-_1919_-_pp_16+_(map).jpg)
В период между Первой и Второй мировыми войнами произошел большой прогресс в авиационной технике. Самолеты эволюционировали от маломощных бипланов из дерева и ткани до гладких, мощных монопланов из алюминия, основанных в первую очередь на основополагающей работе Хуго Юнкерса в период Первой мировой войны и ее принятии американским конструктором Уильямом Бушнеллом Стаутом и советским конструктором Андреем Туполевым . Эпоха больших жестких дирижаблей пришла и ушла. Первый успешный винтокрылый аппарат появился в форме автожира , изобретенного испанским инженером Хуаном де ла Сьервой и впервые поднявшегося в воздух в 1919 году. В этой конструкции ротор не приводится в действие, а вращается как ветряная мельница при прохождении через воздух. Для движения самолета вперед используется отдельная силовая установка.
После Первой мировой войны опытные летчики-истребители стремились продемонстрировать свои навыки. Многие американские летчики стали штурмовиками , летая в маленькие города по всей стране и демонстрируя свои летные способности, а также возя платных пассажиров на полеты. В конце концов, штурмовики объединились в более организованные показы. Авиашоу появились по всей стране с воздушными гонками, акробатическими трюками и подвигами превосходства в воздухе. Воздушные гонки стимулировали развитие двигателей и планеров — например, Кубок Шнайдера привел к появлению серии все более быстрых и изящных конструкций монопланов, кульминацией которых стал Supermarine S.6B . Поскольку пилоты соревновались за денежные призы, был стимул лететь быстрее. Амелия Эрхарт была, пожалуй, самой известной из тех, кто участвовал в цирке штурмовиков/авиашоу. Она также была первой женщиной-пилотом, которая достигла таких рекордов, как пересечение Атлантического и Тихого океанов.
Другие призы, за рекорды дальности и скорости, также подталкивали развитие вперед. Например, 14 июня 1919 года капитан Джон Олкок и лейтенант Артур Браун совершили беспосадочный перелет на самолете Vickers Vimy из Сент-Джонса, Ньюфаундленд , в Клифден, Ирландия, выиграв приз Нортклиффа в размере 13 000 фунтов стерлингов (65 000 долларов США) [110] . Первый перелет через Южную Атлантику и первое воздушное пересечение с использованием астрономической навигации были совершены военно-морскими летчиками Гаго Коутиньо и Сакадурой Кабралом в 1922 году из Лиссабона , Португалия, в Рио-де-Жанейро , Бразилия, используя только внутренние средства навигации, на самолете, специально оборудованном для него искусственным горизонтом для использования в авиации, изобретение, которое произвело революцию в аэронавигации в то время (Гаго Коутиньо изобрел тип секстанта, включающий два спиртовых уровня для обеспечения искусственного горизонта). [111] [112] 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 в авиации было известно как «бум Линдберга», когда объем почты, перевозимой по воздуху, увеличился на 50 процентов, заявки на получение лицензий пилотов утроились, а количество самолетов увеличилось в четыре раза — и все это в течение шести месяцев полета. [113] Примерно через три месяца после Линдберга Пол Редферн первым в одиночку пересек Карибское море и пропал без вести, пролетая над Венесуэлой.
Австралиец сэр Чарльз Кингсфорд Смит был первым, кто пересек Тихий океан на Южном Кресте. Его команда вылетела из Окленда, Калифорния, чтобы совершить первый транстихоокеанский перелет в Австралию в три этапа. Первый (из Окленда на Гавайи) составил 2400 миль (3900 км), занял 27 часов 25 минут и прошел без происшествий. Затем они вылетели в Суву, Фиджи, в 3100 милях (5000 км), заняв 34 часа 30 минут. Это была самая сложная часть путешествия, поскольку они пролетели через мощную грозу около экватора. Затем они вылетели в Брисбен за 20 часов, где приземлились 9 июня 1928 года, пролетев в общей сложности около 7400 миль (11900 км). По прибытии Кингсфорд Смит был встречен огромной толпой из 25 000 человек в аэропорту Игл-Фарм в его родном городе Брисбен. Его сопровождали австралийский летчик Чарльз Ульм в качестве сменного пилота и американцы Джеймс Уорнер и капитан Гарри Лайон (которые были радистом, штурманом и инженером). Через неделю после приземления Кингсфорд Смит и Ульм записали диск для Columbia, рассказывая о своем путешествии. Вместе с Ульмом Кингсфорд Смит позже продолжил свое путешествие, став первым в 1929 году, кто облетел вокруг света , дважды пересек экватор.
Первые перелеты через Атлантику на аппаратах легче воздуха были совершены в июле 1919 года на дирижабле Его Величества R34 и экипаже, когда они вылетели из Ист-Лотиана , Шотландия, в Лонг-Айленд , Нью-Йорк, а затем обратно в Пулхэм , Англия. К 1929 году технология дирижаблей достигла такого уровня, что первый кругосветный перелет был совершен Graf Zeppelin в сентябре, а в октябре тот же самолет открыл первую коммерческую трансатлантическую службу. Однако век жестких дирижаблей закончился после уничтожения в огне цеппелина LZ 129 Hindenburg непосредственно перед посадкой в Лейкхерсте, штат Нью-Джерси , 6 мая 1937 года, в результате чего погибло 35 из 97 человек на борту. Предыдущие впечатляющие аварии дирижаблей, от катастрофы Wingfoot Express (1919) до потери R101 ( 1930), Akron (1933) и Macon (1935) уже поставили под сомнение безопасность дирижаблей, но с катастрофами жестких дирижаблей ВМС США, показывающими важность использования исключительно гелия в качестве подъемной среды; после уничтожения Hindenburg, оставшийся дирижабль, совершавший международные рейсы , Graf Zeppelin был снят с эксплуатации (июнь 1937). Его замена, жесткий дирижабль Graf Zeppelin II , совершил ряд полетов, в основном над Германией, с 1938 по 1939 год, но был на земле, когда Германия начала Вторую мировую войну. Оба оставшихся немецких дирижабля были списаны в 1940 году для поставки металла для немецких Люфтваффе ; последний американский жесткий дирижабль, Los Angeles , который не летал с 1932 года, был разобран в конце 1939 года.
Между тем, Германия, которая была ограничена Версальским договором в развитии моторных самолетов, развивала планеризм как вид спорта, особенно в Вассеркуппе , в 1920-х годах. В различных формах, в 21-м веке планерная авиация насчитывает более 400 000 участников. [114] [115]
В 1929 году Джимми Дулитл разработал приборный полет .
В 1929 году также состоялся первый полет самого большого самолета, когда-либо построенного на тот момент: Dornier Do X с размахом крыльев 48 м. Во время 70-го испытательного полета 21 октября 1929 года на борту находилось 169 человек — рекорд, который не побивался в течение 20 лет.
Менее чем через десять лет после разработки первого практического винтокрылого аппарата любого типа с автожиром в Советском Союзе Борис Н. Юрьев и Алексей М. Черемухин, два авиационных инженера, работавшие в Центральном аэрогидродинамическом институте , построили и запустили одновинтовой вертолет ЦАГИ 1-ЭА, который использовал открытую трубчатую раму, четырехлопастной несущий винт и два комплекта рулевых винтов диаметром 1,8 метра (5,9 фута); один комплект из двух в носу и один комплект из двух в хвосте. Оснащенный двумя силовыми установками М-2, улучшенными копиями роторного радиального двигателя Gnome Monosoupape времен Первой мировой войны, ЦАГИ 1-ЭА совершил несколько успешных полетов на малой высоте. К 14 августа 1932 года Черемухину удалось поднять 1-EA на неофициальную высоту 605 метров (1985 футов), что, вероятно, стало первым успешным проектом вертолета с одним несущим винтом, когда-либо испытанным и совершившим полет.
Всего через пять лет после полета немецкого Dornier Do-X Туполев спроектировал самый большой самолет эпохи 1930-х годов — « Максим Горький» в Советском Союзе к 1934 году. Это был самый большой самолет, когда-либо построенный с использованием методов Юнкерса по производству металлических самолетов.
В 1930-х годах в Германии и Великобритании началась разработка реактивного двигателя — обе страны продолжили разработку реактивных самолетов к концу Второй мировой войны.
После поступления в Военную авиационную академию в Эскишехире в 1936 году и прохождения обучения в Первом авиационном полку, Сабиха Гёкчен летала на истребителях и бомбардировщиках, став первой турецкой женщиной-летчиком и первой в мире женщиной-боевым пилотом. За время своей летной карьеры она налетала около 8000 часов, 32 из которых были боевыми вылетами. [117] [118] [119] [120]
Во время Второй мировой войны значительно возросли темпы разработки и производства не только самолетов, но и связанных с ними систем доставки оружия на основе полета. Тактика и доктрины воздушного боя использовали преимущества. Были начаты крупномасштабные стратегические бомбардировочные кампании, введены истребители сопровождения , а более гибкие самолеты и оружие позволили наносить точные удары по небольшим целям с помощью пикирующих бомбардировщиков , истребителей-бомбардировщиков и штурмовиков . Новые технологии, такие как радар, также позволили более скоординированно и контролируемо развертывать противовоздушную оборону.
Первым реактивным самолетом, поднявшимся в воздух, был Heinkel He 178 (Германия), на котором в 1939 году поднялся в воздух Эрих Варзиц , за которым последовал первый в мире действующий реактивный самолет Messerschmitt Me 262 в июле 1942 года и первый в мире реактивный бомбардировщик Arado Ar 234 в июне 1943 года. Затем последовали британские разработки, такие как Gloster Meteor , но они лишь недолго использовались во Второй мировой войне. Первая крылатая ракета ( V-1 ), первая баллистическая ракета ( V-2 ), первый (и на сегодняшний день единственный) действующий ракетный боевой самолет Me 163 — достигший скорости до 1130 км/ч (700 миль/ч) в испытательных полетах — и первый пилотируемый перехватчик вертикального взлета Bachem Ba 349 Natter также были разработаны Германией . Однако реактивная и ракетная авиация оказала лишь ограниченное влияние из-за своего позднего появления, нехватки топлива, отсутствия опытных пилотов и упадка военной промышленности Германии.
Не только самолеты, но и вертолеты получили быстрое развитие во время Второй мировой войны: в 1941 году в Германии появились Focke Achgelis Fa 223 , синхроптер Flettner Fl 282 , а в 1942 году в США — Sikorsky R-4 .
После Второй мировой войны коммерческая авиация быстро росла, используя в основном бывшие военные самолеты для перевозки людей и грузов. Этот рост был ускорен избытком тяжелых и сверхтяжелых бомбардировщиков, таких как B-29 и Lancaster , которые можно было переоборудовать в коммерческие самолеты. [ требуется ссылка ] DC -3 также был предназначен для более легких и длительных коммерческих рейсов. Первым коммерческим реактивным авиалайнером, совершившим полет, был British de Havilland Comet . К 1952 году британская государственная авиакомпания BOAC ввела Comet в регулярные рейсы. Несмотря на техническое достижение, самолет потерпел ряд широко известных неудач, поскольку форма окон привела к трещинам из-за усталости металла. Усталость была вызвана циклами повышения и понижения давления в салоне и в конечном итоге привела к катастрофическому отказу фюзеляжа самолета. К тому времени, как проблемы были преодолены, другие конструкции реактивных авиалайнеров уже поднялись в небо.
15 сентября 1956 года советский «Аэрофлот» стал первой в мире авиакомпанией, которая начала осуществлять постоянные регулярные реактивные перевозки на самолете Ту-104 . Boeing 707 и DC-8 , установившие новый уровень комфорта, безопасности и ожиданий пассажиров, открыли эпоху массовых коммерческих авиаперевозок, получившую название « реактивной эры» .
В октябре 1947 года Чак Йегер пересёк звуковой барьер на ракетном Bell X-1 . Хотя существуют отдельные свидетельства того, что некоторые лётчики-истребители могли делать это во время пикирования с бомбёжкой наземных целей во время войны, [ требуется ссылка ] это был первый управляемый горизонтальный полёт, превысивший скорость звука. Дальнейшие барьеры расстояний пали в 1948 и 1952 годах с первым пересечением Атлантики на реактивном самолёте и первым беспосадочным перелётом в Австралию.
Изобретение ядерных бомб в 1945 году на короткое время увеличило стратегическое значение военных самолетов в Холодной войне между Востоком и Западом. Даже умеренный флот дальних бомбардировщиков мог нанести смертельный удар по врагу, поэтому были приложены большие усилия для разработки контрмер. Сначала в значительных количествах производились сверхзвуковые самолеты-перехватчики . К 1955 году большинство усилий по разработке переключилось на управляемые ракеты класса «земля-воздух» . Однако подход диаметрально изменился, когда появился новый тип платформы для доставки ядерного оружия, который нельзя было остановить никаким возможным способом: межконтинентальные баллистические ракеты . Возможность их создания была продемонстрирована в 1957 году с запуском Советским Союзом «Спутника-1» . Это действие положило начало космической гонке между странами.
В 1961 году небо больше не было пределом для пилотируемых полетов, поскольку Юрий Гагарин совершил один оборот вокруг планеты за 108 минут, а затем использовал спускаемый модуль Востока I , чтобы безопасно вернуться в атмосферу и снизить скорость с 25 Махов, используя трение и преобразование кинетической энергии скорости в тепло. Соединенные Штаты ответили запуском Алана Шепарда в космос в суборбитальном полете в космической капсуле программы Mercury . 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/ч (7297 км/ч) или 6,1 Маха . Помимо аппаратов, предназначенных для полетов в открытом космосе, этот рекорд был обновлен X-43 в 21 веке.
Самолет -прыгун Harrier , часто называемый просто «Harrier» или «самолет-прыгун», — это разработанный в Великобритании военный реактивный самолет, способный совершать вертикальный/короткий взлет и посадку (V/STOL) с помощью управления вектором тяги. Он впервые поднялся в воздух в 1969 году, в том же году, когда Нил Армстронг и Базз Олдрин ступили на Луну, а Boeing представила Boeing 747 , а сверхзвуковой пассажирский авиалайнер Aérospatiale-BAC Concorde совершил свой первый полет . Boeing 747 был крупнейшим 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 перевозки на Ту-144 — первом сверхзвуковом пассажирском самолете. В 1976 году British Airways и Air France начали сверхзвуковые перевозки через Атлантику с Concorde. Несколькими годами ранее самолет SR-71 Blackbird установил рекорд по пересечению Атлантики менее чем за 2 часа, и его примеру последовал самолет Concorde.
В 1979 году Gossamer Albatross стал первым самолетом с человеческим двигателем, пересекшим Ла-Манш. Это достижение наконец-то осуществило многовековые мечты о полетах человека.
В последней четверти 20-го века акценты изменились. Революционного прогресса в скоростях полета, расстояниях и технологии материалов больше не было. Вместо этого в этой части века произошло распространение цифровой революции как в бортовой авионике , так и в проектировании и производстве самолетов.
В 1986 году Дик Рутан и Джина Йегер совершили полет на самолете Rutan Voyager вокруг света без дозаправки и посадки. В 1999 году Бертран Пиккар стал первым человеком, облетевшим Землю на воздушном шаре.
Цифровые системы управления полетом по проводам позволяют проектировать самолет с ослабленной статической устойчивостью . Первоначально они использовались для повышения маневренности военных самолетов, таких как General Dynamics F-16 Fighting Falcon , а теперь используются для снижения сопротивления на коммерческих авиалайнерах.
Комиссия США по празднованию столетия полетов была создана в 1999 году с целью поощрения самого широкого национального и международного участия в праздновании 100-летия полета с использованием двигателей. [121] Она рекламировала и поощряла ряд программ, проектов и мероприятий, направленных на просвещение людей об истории авиации.
Авиация 21-го века увидела растущий интерес к экономии топлива и диверсификации топлива, а также к недорогим авиакомпаниям и объектам . Кроме того, большая часть развивающегося мира, не имевшая хорошего доступа к воздушному транспорту, постоянно добавляла самолеты и объекты, хотя сильная перегруженность остается проблемой во многих развивающихся странах. Около 20 000 пар городов [122] обслуживаются коммерческой авиацией, по сравнению с менее чем 10 000 еще в 1996 году.
Похоже, вновь появился интерес [123] к возвращению в эпоху сверхзвуковых самолетов, когда падение спроса на рубеже 20-го века сделало полеты нерентабельными, а также в связи с окончательным прекращением коммерческой эксплуатации «Конкорда » из-за снижения спроса после катастрофы и роста расходов.
В начале 21-го века цифровые технологии позволили дозвуковой военной авиации начать исключать пилота в пользу дистанционно управляемых или полностью автономных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). В апреле 2001 года беспилотный самолет Global Hawk совершил беспосадочный перелет с авиабазы Эдвардс в США в Австралию без дозаправки. Это самый продолжительный перелет из точки в точку, когда-либо совершенный беспилотным летательным аппаратом, он занял 23 часа и 23 минуты. В октябре 2003 года состоялся первый полностью автономный перелет через Атлантику управляемой компьютером модели самолета. В настоящее время БПЛА являются устоявшимся элементом современной войны, выполняя точечные атаки под управлением удаленного оператора.
К серьезным нарушениям воздушного сообщения в XXI веке можно отнести закрытие воздушного пространства США из-за атак 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 милю (7211 км) из Нагои, Япония, в Гонолулу, Гавайи, на самолете на солнечных батареях Solar Impulse 2. Полет длился почти пять дней; ночью самолет использовал свои батареи и потенциальную энергию, накопленную в течение дня. [124]
14 июля 2019 года француз Фрэнки Запата привлек внимание всего мира, когда он принял участие в военном параде в честь Дня взятия Бастилии на своем изобретении — реактивном Flyboard Air . Впоследствии 4 августа 2019 года ему удалось пересечь Ла-Манш на своем устройстве, преодолев 35-километровое (22 мили) путешествие от Сангатта на севере Франции до залива Св. Маргарет в графстве Кент, Великобритания, за 22 минуты, включая промежуточную заправку. [125]
24 июля 2019 года стал самым загруженным днем в авиации, так как Flightradar24 зафиксировал в общей сложности более 225 000 полетов в тот день. Сюда входят вертолеты, частные самолеты, планеры, обзорные полеты, а также личные самолеты. Сайт отслеживает полеты с 2006 года. [126]
10 июня 2020 года Pipistrel Velis Electro стал первым электрическим самолетом, получившим сертификат типа от EASA . [127]
В начале XXI века были произведены первые военные истребители пятого поколения, первым из которых стал F-22 Raptor , а в настоящее время самолеты пятого поколения имеются у России, Америки и Китая (2019 г.). [ необходима цитата ]
Пандемия COVID-19 оказала значительное влияние на авиационную отрасль из-за вызванных ею ограничений на поездки , а также из-за падения спроса среди путешественников, и может также повлиять на будущее авиаперевозок. [128] Например, обязательное использование масок на самолетах было обычной практикой полетов в 2020 и 2021 годах. [129]
19 апреля 2021 года NASA успешно запустило свой миниатюрный беспилотный вертолет Ingenuity на Марсе, первый управляемый полет человечества на другой планете. Вертолет поднялся на высоту трех метров и завис в устойчивом положении в течение 30 секунд; видео полета было сделано сопровождающим его марсоходом Perseverance . [130] Ingenuity , который был предназначен всего для пяти демонстрационных полетов, совершил в общей сложности 72 полета, покрыв 11 миль за почти три года, что намного лучше, чем ожидалось. В качестве дани уважения всем своим воздушным предшественникам он несет кусок ткани крыла размером с почтовую марку от Wright Flyer 1903 года . Последний полет Ingenuity состоялся 18 января 2024 года, промежуток времени составил 2 года, 333 дня с момента его первого взлета (продолжительность в марсианских днях, или солах , составила 1035). Сломанные и поврежденные лопасти винта, полученные во время его окончательной посадки, вынудили вертолет прекратить эксплуатацию. [131]
В 1799 году он впервые в истории сформулировал концепцию современного самолета. Кейли определил вектор сопротивления (параллельный потоку) и вектор подъемной силы (перпендикулярный потоку).
Английский пионер воздушной навигации и авиационной техники и конструктор первого успешного планера, поднявшего человека в воздух. Кейли создал современную конфигурацию самолета как летательного аппарата с фиксированным крылом и отдельными системами для подъемной силы, движения и управления еще в 1799 г.
{{citation}}: CS1 maint: unfit URL (link)
Публикации, касающиеся истории воздухоплавания (1800 наименований, разбросанных по коллекции)