Автор: Епишин Евгений
Возраст: 12 лет
Место учебы: МАОУ "Школа № 149"
Город, регион: Нижний Новгород
Руководитель: Чернева Надежда Александровна, учитель, завуч

Самолеты-гиганты от 1913 года до наших дней

План

1. Введение
2. Предпосылки создания самолетов-гигантов
3. История создания самолетов гигантов
4. Самолеты-гиганты в наши дни и область их применения
5. Выводы
   1. Результаты применения самолетов-гигантов
   2. Перспективы
6. Источники информации

1. Введение

В процессе становления и развития авиации, конструкторы создавали самолёты для покорения рекордов: скорости; грузоподъемности; высотности. Смысл этого был не только в чисто «спортивном» интересе определения процессов возможности существующих самолетов и негласном «соревновании» «авиаконструкторских школ», но и давал полученные практические результаты. Создание самолетов-рекордсменов являлось двигателем прогресса в области авиастроения. Развивало науки связанные с авиастроением, заставляло изобретать и применять новые технологии в самолетостроении, развивало смежные отрасли промышленности. Технические новшества, опробованные на несерийных самолетах-рекордсменах, впоследствии находили применение в серийных машинах. Среди всех самолетов-рекордсменов наиболее знамениты самолеты-гиганты, поражающие человека не только своими размерами и грузоподъемностью, но и выполняющие ряд важных практических задач.

2. Предпосылки создания самолетов гигантов

Авиационный транспорт, как высокотехнологичный вид транспорта, всегда был дорогим.

В связи с этим человек в процессе эксплуатации самолета стремился снизить затраты на транспортировку одной единицы груза.

Себестоимость воздушных перевозок, согласно [1]

a=AKком*Мпн*Vрейс   [1]

Из формулы видно, что себестоимость авиаперевозок тем ниже, чем больше полезная нагрузка и рейсовая скорость. Но на практике повышение полезной нагрузки было более эффективно, чем просто повышение рейсовой скорости [1]. Таком образом, для успешного развития скоростного воздушного транспорта нужно было увеличивать грузоподъемность (пассажировместимость) самолета. Для этого надо было строить многомоторные самолеты большой грузоподъемности (пассажировместимости).

В связи с эти в период с 20-х до 40-х годов прошлого столетия во многих промышленно развитых странах создается ряд самолетов-гигантов имеющих различное предназначение. Они предназначались как для пассажирских и грузовых перевозок, так и для военных целей. Некоторые имели исключительно агитационное назначение, предназначенное показать техническую мощь государства.

Появлению самолетов-гигантов в период с 20-х до 40-х годов способствовало изобретение и применение дюралюминия. В конструкциях самолетов гигантов отсутствовали деревянные детали. Ферменные фюзеляжи сваривались из легированной стали, поперечный и продольные наборы крыла, так же изготавливались из металлического профиля. Для цельно металлических самолетов тех лет и в частности для самолетов-гигантов стало характерным применение гофрированной дюралюминиевой обшивки, для увеличения прочности конструкции планера, на увеличение площади поверхности «смачиваемой» воздухом, и как следствие возрастание лобового сопротивления, внимание не обращали.

В послевоенные годы в гражданской авиации прослеживалась тенденция появления более производительных самолетов, чем предыдущие. Так производительность самолета с турбореактивным двигателем (ТРД) в среднем в 2 раза выше, чем производительность самолета с поршневым двигателем (ПД) и турбовинтовым двигателем (ТВД).

Динамика производительности разных типов магистральных самолетов в США [2]

Высокая производительность самолетов с ТРД позволила понизить прямые расходы на эксплуатацию. Так у самолетов с ТРД производительность на 25% больше чем у самолетов с ПД.

Благодаря снижению прямых эксплуатационных расходов авиакомпании снизили цены на авиаперевозки, в результате чего вырос пассажиропоток на 14%-16% с 1959 по 1967 годы в США.

В результате, обозначилась тенденция создания самолетов с ТРД еще более производительных, чем предыдущие. Производительность можно увеличить за счет увеличения скорости, и это привело к появлению сверхзвуковых авиалайнеров таких как: ТУ-144 (СССР), Concord (Франция).

Но менее затратным оказалось повышение производительности самолета за счет увеличения пассажировместимости (коммерческой нагрузки), что обусловило появления в настоящее время широкофюзеляжных самолетов. На сегодняшний день некоторые из них так же могут быть отнесены к самолетам гигантам, например: Boeing 744-800, Airbus A380.

3. История создания самолетов гигантов

Самолеты С-6 «Русский витязь», С-22 «Илья Муромец» (Российская империя)

Можно утверждать, что первыми самолетами-гигантами были самолеты И.И. Сикорского С-6 «Гранд», в последствии переименованный как «Русский витязь» совершивший полет в 1913, и С-22 «Илья Муромец», который совершил первый полет в декабре 1913 г.

C-6 "Русский витязь"

С-22 "Илья Муромец"

Эти самолеты Сикорского были первыми в мире многомоторными самолетами. Самолеты типа «Илья Муромец» выпускались в 6 модификациях, и всего было выпущено 85 самолетов. Во время первой мировой они использовались как бомбардировщики и разведчики. Из них сформировали «Эскадрилью воздушных кораблей» -первое соединение стратегической авиации.

Характеристики самолета С-22 «Илья Муромец»

• Длина - 18,2 м
• Размах верхнего крыла - 31,1м
• Скорость - 130км/ч
• Взлетный вес - 7500кг
• Двигатели Renault - 4x220л.с.
• Потолок - 2000м
• Дальность - 460км
• Вооружение 5-8 пулеметов, 1500 кг бомб

Самолет К-7 (СССР)

Характеристики самолета К-7

• Число двигателей - 7х750 лс
• Число пассажиров - 128
• Размах крыла - 53 м
• Площадь крыла - 254 м2
• Длина - 28 м
• Масса пустого/полетная - 21000/40000 кг
• Скорость у земли – 234 км/ч
• Потолок - 5500 м
• Дальность - 1000 км
• Разбег/пробег - 400/300 м

Самолет К-7 разрабатывался в КБ Калинина К.А. и выпускался на Харьковском авиазаводе, первый полет совершил в 1933году. Самолет К-7 разрабатывался как многоцелевой пассажирский, грузовой и в варианте бомбардировщика. Основу самолета составляет эллиптическое в плане крыло большого профиля, к крылу крепились хвостовые балки, заканчивающиеся горизонтальным и вертикальным хвостовым оперением. Силовой набор крыла и хвостовых балок выполнен из хромомолибденовых труб, в обшивке применяется металл и полотно. Самолет оснащен 7 двигателями АМ-34 по 750л.с. каждый, 6 из них стоит на передней кромке крыла с тянущими винтами и один дополнительный с толкающим винтом. В пассажирском варианте самолет мог брать до 128 пасажиров, в люксовом варианте в крыле самолета размещалось 16 кают на 4 места всего 68 мест, также в нем была кают-компания, кухня, буфет, радиорубка.

Самолет летающая лодка Dornier DO-X (Германия)

Характеристики самолета

• Размах крыла - 48 м
• Длина - 40,05 м
• Двигатели - Curtiss 12x640 л.с
• Скорость - 210 км\ч
• Взлетный вес - 52000 кг
• Потолок - 1250 м
• Дальность - 2300 км
• Количество пассажиров - 160

Огромная летающая лодка должна была продемонстрировать миру возможности Германской индустрии. Самолет предназначался для трансатлантических рейсов, летая между Гамбургом и Нью-Йорком. Самолет должен был совершать трансатлантические рейсы не менее чем со 100 пассажирами. Эта цельнометаллическая машина первоначально имела шесть тандемных пар двигателей Siemens (Bristol) Jupiter мощностью по 500 л.с., которые потом были заменены на более мощные Curtiss. На самолете, сорокаметровый фюзеляж которого был трехпалубным, имелись отдельные спальные каюты, салон для отдыха, курительная комната, ванная комната, кухня и столовая. В состав экипажа входили два пилота, штурман, связист и бортинженер, отвечавший за работу двигателей. Первый полет совершил в 1930 году.

Агитационный самолет АНТ-20 «Максим Горький» (СССР)

Характеристики самолета

• Размах крыла - 63 м
• Длина - 32 м
• Взлетный вес - 42000 кг
• Двигатели-M - 34 8x900 л.с
• Скорость - 220 км\ч
• Потолок - 4500 м
• Число пассажиров - 76

Еще в 1931 году коллектив инженеров под руководством А.Н. Туполева разработал пассажирскую модификацию бомбардировщика ТБ-4 под индексом АНТ-20. Этот индекс и присвоили агитационному самолету «Максим Горький», самолет был разработан в кратчайший срок и в 1934 вывезен на летное поле. Самолет был цельнометаллический, с крылом большого удлинения, почти как у планера. На самолете устанавливалось 8 двигателей М-34 по 900л.с. Самолет брал на борт 76 пассажиров, также на нем было две киноустановки, громкоговорители, типография, АТС, пневмопочта, радиостанции, фотолаборатория, электрогенератор с приводом от отдельного двигателя.

Самолет Hughes H-4 Hercules (США)

Характеристики самолета

• Размах крыла-97,5 м
• Длина-66,6 м
• Взлетный вес-180000 кг
• Скорость-565 км\ч
• Потолок-7100 м
• Дальность-5634 км
• Двигатели Pratt&Witney 8x3000 л.с
• Число пассажиров-700 солдат с вооружением

Самолет летающая лодка был заказан в 1942 компании Говарда Хьюза. Поскольку самолет строился в условиях дефицита стратегического сырья-дюралюминия, то он выполнен из древесины и фанеры и получил прозвище «Еловый гусь». Самолет рассчитывался на переброску до 700 солдат пехотинцев с вооружением через Атлантику. Самолет оснащался 8 двигателями. Размеры данного самолета и по сей день впечатляют, а по размаху крыльев он не превзойден и сегодня. Работы по этому самолету затянулись до 1947 года, когда он и совершил свой первый полет у побережья Лос-Анжелеса на высоте 21 метр, пилотировал самолет сам Говард Хъюз, пролетев 2 мили от сел на воду и больше не летал. Работы по данной машине были приостановлены.

Габариты самолета H-4 Hercules в сравнении с современными самолетами гигантами

4. Самолеты-гиганты в наши дни и область их применения

Самолеты гиганты в наши дни выполняют применяются как пассажирские авиалайнеры к таким относятся Being-747-800,Airbus A380. Как самолеты транспортной авиации, к ним можно отнести самолеты C-5 Galaxy, Ан-124 «Руслан», Ан-224 «Мрия». Самолеты для транспортировки специальных грузов ВМ-Т «Атлант»,Boeing 747-Dreamlifter, Airbus Beluga XL.

Самолет Boeing 747-800 (США)

Характеристики самолета

• Размах крыла - 68,745 м
• Длина - 77,25 м
• Потолок - 13,1 км
• Скорость - 917 км/ч
• Взлетный вес -442000 кг
• Пассажировместимость-605 человек

Самолет Boeing 747-800 самый большой широкофюзеляжный двухпалубный самолет, построенный в США первый полет совершил в 2010 году. Данный самолет выпускается, так же в модификации фрайтера- самолета для перевозки грузов.

Самолет Airbus A-380 (Европа)

Характеристики самолета

• Размах крыла-79,75 м
• Длина-67,90 м
• Скорость-900 км/ч
• Потолок-13100 м
• Дальность-15200 км
• Пассажировместимость-853

Самолет Airbus A-380 является на сегодняшний день самым большим авиалайнером в мире, превосходя Boeing 747-800. Это четырехдвигательный двухпалубный самолет, способный перевозить 853 пассажира в одноклассовой конфигурации на расстояние 15000 км. Этот самолет так же используется в модификации фрайтера. Данный самолет создается с широким применением композитных материалов, позволяющих снизить вес конструкции.

Самолет Ан-124 «Руслан» (СССР)

Характеристики самолета

• Размах крыла - 73,3 м
• Длина - 69,1 м
• Скорость - 800 км/ч
• Потолок - 500 м
• Взлетный вес - 405000 кг
• Грузоподъемность - от 120 до 150 тонн
• Практическая дальность - 4500 км
• Перегоночная дальность - 16500 км

Самолет Ан-124 «Руслан» - тяжелый транспортный самолет. Даже на сегодняшний день является самым большим транспортным самолетом выпускаемым серийно. Применяется в основном для нужд армии. Свой первый полет совершил в 1982 году, на данном самолете поставлен 21 рекорд, включая рекорды дальности полета и грузоподъемности. Полезная нагрузка доходит до 150 тонн.

Самолет Lockheed C-5 Galaxy (США)

Характеристики самолета

• Размах крыла - 67,88 м
• Длина - 75,54 м
• Скорость - 920 км/ч
• Потолок - 10859 м
• Взлетный вес - 348300 кг
• Полезная нагрузка - 129400 кг
• Дальность действия - 5526 км

Самолет Lockheed C-5 Galaxy- самый большой военно-транспортный самолет США. До появления самолета Ан-124 «Руслан», считался самым большим военно-транспортным самолетом в мире. Самолеты могут использоваться для посадочного и парашютного десантирования войск, боевой техники и грузов, а также для эвакуации пострадавших и раненых.

Самолет Ан-224 «Мрия» (СССР)

Характеристики самолета

• Размах крыла - 88,4 м
• Длина - 84 м
• Скорость - 850 км/ч
• Потолок - 11000 м
• Дальность - 15600 км
• Взлетный вес - 600 тонн
• Полезная нагрузка - 250 тонн

Самолет Ан-224 «Мрия» является сверхбольшим транспортным самолетом, созданным в 1988 году. Он предназначался главным образом для транспортировки космического челнока «Буран», а так же для транспортировки частей космических кораблей к месту старта, а так же предполагался использоваться как первая ступень воздушного старта. Данный самолет проектировался с учетом опыта постройки самолета Ан-124 «Руслан», однако в отличии от него, имел 6 двигателей, видоизменное хвостовое оперение и узлы крепления челнока «Буран», располагавшиеся на «спине» самолета.

Самолет Boeing 747 LCF Dreamlifter

Характеристики самолета

• Размах крыла - 64,4 м
• Длина - 71,68 м
• Скорость - 878 км/ч
• Потолок - 13000 м
• Дальность - 7800 км
• Взлетный вес - 364 тонны
• Полезная нагрузка-113400 кг

Самолет Boeing 747 LCF Dreamlifter был разработан как транспортировщик частей самолета Boeing -787 Dreamliner. Самолет создавался на базе пассажирского авиалайнера Boeing 747.

Самолет Airbus A300-600 Beluga

Характеристики самолета

• Размах крыла - 44,84 м
• Длина - 56,15 м
• Скорость - 750 км/ч
• Дальность -2779 км
• Взлетный вес - 155 тонн
• Полезная нагрузка - 47 тонн

Самолет Airbus A300-600 Beluga-разрабатывался компанией Airbus для перевозки негабаритных грузов, а именно частей собираемых самолетов. Самолет строился на базе авиалайнера Airbus A300.

Самолет ВМ-Т «Атлант» (СССР)

Характеристики самолета

• Размах крыла - 53,14м
• Длина - 58,7м
• Скорость - 925км/ч
• Потолок - 12000м
• Дальность - 13600км
• Взлетный вес - 210000кг
• Полезная нагрузка – 40000кг

Самолет ВМ-Т «Атлант» разрабатывался на базе стратегического бомбардировщика 3М. Предназначался для доставки на космодром Байконур частей космического комплекса «Буран-Энергия» и совершено более 150 рейсов.

5. Выводы

5.1. Результат применения самолетов-гигантов

Появление самолетов-гигантов дало дополнительный импульс для развития авиационных наук, послужило толчком к появлению новых отраслей промышленности. Например, при создании самолета К-7 потребовалось большое количество хромомолибденовых труб, для изготовления которых было развернуто соответствующее производство, а ранее их приходилось закупать в Швеции. Так же пришлось освоить производство авиационных дутиков большого радиуса, взамен изначально использовавшихся Gudear.

Постройка самолетов гигантов, таких как АНТ-20 и К-7 стимулировало развитие отечественного двигателестроения, так как для данных самолетов требовались мощные и экономичные двигатели. Интересным так же является тот факт что, при постройке самолета К-7 конструкторы впервые в отечественной практике авиастроения столкнулись с необходимостью применения усилителей рулей (бустеров), без которых сегодня обходится только лишь легкомоторная авиация. Разработка этих электрических усилителей была заказана в московском электротехническом институте. Таким образом, родилось целое направление в системах управления летательными аппаратами.

Постройка сверхбольших самолетов давала ценный опыт для конструкторских коллективов, способствовало становлению «аваиконструкторской школы» страны, и подчеркивала технический потенциал государства.

5.2. Перспективы

Перспективы самолетов гигантов лежат в области доставки негабаритных и уникальных грузов, в качестве летающих научных лабораторий.

Так как наблюдается тенденция увеличения потребности запусков космических спутников, то есть необходимость снижения затрат на запуск. В связи с этим большая перспектива открывается для использования самолетов гигантов как первой ступени воздушного старта космических кораблей.

Так же самолеты гиганты найдут свою нишу как носители перспективного лазерного оружия.

Использование самолетов-гигантов в качестве пассажирских авиалайнеров в настоящее время сомнительно.

6. Источники информации

1. Соболев Д.А. История авиации 1919-1945. Издательский дом «Российская политическая энциклопедия», 1997г.
2. Белкин П.Н. Производство широкофюзеляжных самолетов в США-М.:Машиностроение,1979
3. Журнал Моделист-Конструктор №11, 1989год
4. Журнал Моделист-Конструктор №9, 1972 год
5. Девид Дональд «Военные винтовые самолеты с 1914 до наших дней.»
6. Девид Дональд «Военные винтовые самолеты с 1939 до наших дней.»
7. Чумак П.И. Кривокрысенко В.Ф. Расчет, проектирование и постройка сверхлегких самолетов. М. Патриот.1991