Воскресенье, 21.01.2018, 00:05
Приветствую Вас Гость | RSS
Пятнадцатая олимпиада посвящена 100-летию Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н.Е.Жуковского
QR-код сайта
Форма входа
...
Главное меню
ОБЩАЕМСЯ
Архив
...
Грант Президента
Поиск
Система Orphus
Главная » Статьи » Архив работ » Восьмая олимпиада (2010/11 уч.год)

Паровой двигатель в авиации и его роль в осуществлении первых полетов

                                          Текст выступления.
 
Меня зовут Иванов Алексей. Я, командир отряда юных космонавтов Кокшаксинской основной общеобразовательной школы имени лётчика – космонавта , дважды героя Советского союза А. Г. Николаева Цивильского района Чувашской Республики. Представляю вам свою работу «Паровой двигатель в авиации и его роль в существлении первых полетов». Руководитель: Сергеев Юрий Анатольевич.
                
Официальная история авиации ведёт свой отсчёт с 17 декабря 1903 года. В этот день неподалёку от местечка Китти Хок в Северной Каролине состоялись первые (и последние) успешные полёты аэроплана братьев Райт, который его создатели без затей назвали Flyer («Летун»). Однако он не был ни первым спроектированным, ни первым построенным, ни даже первым оторвавшимся от земли самолётом. Фактически история авиации начиналась намного раньше, и в ней хватает загадок... Задолго до Райтов серьезные попытки осуществить механический полет были связаны с использованием парового двигателя. Паровой двигатель был в XIX столетии наиболее пригодным видом двигателя для осуществления такого полета.
              
Целью моей работы является определение роли и значения паровых двигателей в развитии авиации ,а именно в осуществлении первых полетов на аэростатах,а затем и на летательных аппаратах тяжелее воздуха.
             
Проблема полета не могла быть разрешена до тех пор, пока в обществе не созрела практическая потребность в сообщениях по воздуху. А когда во Франции бумажные-фабриканты братья Этьен и Жозеф Монгольфье сумели изготовить оболочку аэростата, наполнить ее дымом и пустить свой аэростат в воздух 5 июня 1783 г. , была осуществлена мечта многих поколений людей о свободном полете.
         
Опыт их подхватили и понесли дальше во Франции многие изобретатели и ученые. Главная же задача состояла в том, чтобы обеспечить аэростат двигательной силой. Некоторые ученые предвидели роль парового двигателя в решении этой роблемы, но тогда паровые двигатели были рассчитаны лишь на стационарные установки.
 
Для успехов воздухоплавания и авиации нужен был человек,который сумел бы заложить теоретические основы и наметить дальнейшие пути развития на основе научных данных, проверенных практикой. Таким человеком явился знаменитый английский математик Джордж Кейли.
            
Джорджа Кейли называют родоначальник научного этапа в развитии самолетостроения. Он проводил первые аэродинамические эксперименты, ему удалось установить значения коэффициента подъемной силы, определелить точки приложения подъемной силы. Работа Кейли «О воздушной навигации» — первая среди прочих теоретических трудов о полетах аппарата с неподвижным крылом. Он же изложил задачи по уменьшению массы парового двигателя в летательных аппаратах. Не все полученные Кейли показатели были точными. Тем не менее результаты исследований послужили прочным фундаментом для развития самолетостроения.
 
 По-моему, еще большего внимания заслуживает замечательный опыт рабочего Сен-Жерменских железнодорожных мастерских Анри Жиффара, высоко поднявшего в середине прошлого столетия значение парового двигателя для управляемого воздухоплавания и положившего начало ряду серьезных попыток в этом направлении. Анри Жиффар был первым человеком,которому удалось практически совершить полет на аэростате с помощью парового двигателя.
              
Построенная им паровая машина мощностью 3 л. с. весила всего 50 кг, что было большим достижением для того времени. 24 сентября 1852 г. возле Парижа состоялась проба парового аэростата Жиффара.
 Учитывая необходимость применения более мощного двигателя, он составляет проект нового аэростата громадных размеров. Паровая машина, весившая 30 т, должна была сообщать аэростату скорость хода в 72 км/час, что составляло 20 м/сек. Здесь необходимо подчеркнуть, что на опыте строительства дирижаблей и аэростатов с паровыми двигателями были разработаны конструктивные начала, во многом использованные впоследствии в самолетостроении.
  А когда развитие легких двигателей пошло по линии облегчения веса паровой машины и повышения ее мощности,то этот вид двигателя оказался наиболее надежным и приемлемым для нужд воздушного судоходства. Ученики и продолжатели Кейли — Хенсон и Стрингфеллоу, а также Жиффар — доказали это на деле.
 
Настоящее ощущение полета человек смог обрести, только создав летательный аппарат тяжелее воздуха. Летные качества такой " рукотворной птицы" во многом зависели от установленного на ней мотора. Развитие транспорта требовало уменьшения веса и габаритных размеров паровой машины. Этого удалось добиться благодаря улучшению конструкции паровых котлов, повышению рабочего давления пара и некоторым другим усовершенствованиям. В результате удельный вес парового двигателя удалось снизить в несколько раз. К середине XIX в. появилась возможность создавать двигатели с удельным весом 50-100 кг/л.с
 
Первый такой проект был разработан в 1835 году германским механиком Маттисом. Он представлял собой, по сути, гигантский ромбовидный воздушный змей.Движителем должна была служить машущая вперёд-назад лопасть (при махе вперёд в ней открывались клапаны, превращая её в подобие теннисной сетки), приводимая в движение паровой машиной. В центре крыла располагалась паровая машина, а впереди имелась кабина для летчика и пассажира. Однако летательный аппарат Маттиса был несовершенен, поскольку пропеллер и маленькие крылья не отвечали требованиям аэродинамики. До практической реализации дело не дошло — видимо, Маттису не удалось найти деньги.
Но, как ни несовершенен был замысел Маттиса, он представляет интерес как первый в истории авиации проект самолета с паровым двигателем.
                     
Важнейшей вехой в развитии идеи самолета было появление проекта У.Хенсона (Англия, 1842 г.). Значение этого предложения состояло, во-первых, в том, что это был первый принципиально верный технический проект самолета с паровым двигателем и, во-вторых, это был первый проект летательного аппарата с неподвижным крылом, получивший широкую известность. Предполагалось осуществлять старт машины с наклонной плоскости или со склона холма.
                    
Взлетный вес самолета Хенсон оценивал в 1350 кг, площадь крыла - 420 м2, площадь горизонтального оперения - 140 м2. Мощность двигателя должна была составлять 25-30 л.с. Как видно из приведенного описания, Хенсон был первым, кто предложил применить на самолете винтовой пропеллер, крыло большого удлинения в виде пространственной конструкции с двухсторонней обтяжкой,обтекаемую форму конструкции. Несмотря на отдельные недоработки, можно констатировать, что проект У.Хенсона в целом представлял выдающееся для своего времени достижение технической мысли .
 
Продолжателем дела Хенсона стал Джон Стрингфеллоу. По мнению многих исследователей, именно ему принадлежит создание модели аэроплана с двигателем, совершившей первый удачный полет в 1848 году. Она совершила свободный полет без снижения на расстояние свыше 35 м. В 1868 г., после двадцатилетнего перерыва, Стрингфеллоу построил новую модель самолета с паровым двигателем - триплан, которая предназначалась для демонстрации на аэронавтической выставке в Лондоне. На самолете был установлен паровая машина, имевшая выдающиеся для своего времени характеристики и имела лучшее соотношение мощности к весу. К сожалению эта модель не была полноценно испытана.
                 
Первым, кто рискнул всем - капиталом, карьерой, репутацией - ради создания настоящего самолета был французский морской офицер Феликс дю Тампль. Установленная на самолете паровая машина имела два качающихся цилиндра, штоки которых соединялись с валом пропеллера, и трубчатый котел конструкции дю Тампля. Котел отапливался нефтью. Мощность мотора составляла 3-4 л.с. Самолет Ф. дю Тампля содержал все основные элементы, необходимые для полета: крыло, фюзеляж, двигатель, пропеллеры, горизонтальное и вертикальное оперение, шасси. Ряд конструктивных идей - применение алюминия, амортизаторы для посадки - являлись передовыми для своего времени и нашли воплощение в авиации много лет спустя. Вместе с тем очевидно, что самолет не обладал достаточной прочностью - при наземных испытаниях он неоднократно получал повреждения и на летные испытания конструктор не решился. Заслуга Ф. дю Тампля в авиации прежде всего состоит в том, что он первым сделал нелегкий и важный шаг - от умозрительных рассуждений о полете и опытов с маленькими моделями до создания настоящего самолета.
                
Несомненно, больший интерес представляет деятельность А.Ф.Можайского - подлинного пионера русского самолетостроения и чье имя носит наша олимпиада. В 1878 году изобретатель приступил к реализации своей идеи. Им были разработаны чертежи, определены геометрические и энергетические параметры будущего аппарата, составлена смета расходов на постройку . Но конструктор был вынужден строить самолет на собственные средства . Значительные материальные затруднения, несомненно, оказали отрицательное влияние на темпы и качество работ и, в конечном счете, на ее результаты. Можайский остановил свой выбор на паровой машине, достигшей к тому времени высокого совершенства. Практические работы начались в 1881 г. когда Можайский привез из Англии две паровые машины, изготовленные по его проекту, мощностью 20 и 10 лошадиных сил, которые вращали три больших винта. Двигатели работали от одного котла, который отапливался нефтью. Это был расчалочный моноплан с двигателями в фюзеляже и тремя винтами.Фюзеляж имел форму лодки с деревянным каркасом и полотняной обшивкой. В нем размещались паровые машины, котел, баки с горючим, сидения для людей, приборы. Вес составлял около тонны. Взлет предполагалось производить с наклонной рампы. Испытания проходили с 1882 по 1885 годы в Красном Селе около Петербурга.
               
Но самолет Можайского был приводим в действие, взбегал вверх по наклонным рельсам, но взлететь не мог.По свидетельству очевидцев в одном из испытаний самолет под управлением механика после пробега по рампе совершил подлет, при приземлении накренился и был разбит. К сожалению, в 1890 году А. Можайский умер и проект был заброшен. В 1891 г. самолет был убран с военного поля в Красном Селе и дальнейшая судьба его неизвестна. Самолет А. Ф. Можайского отличался продуманной и для своего времени технически грамотной конструкцией. К недостаткам самолета следует отнести малое удлинение несущей поверхности, неустойчивость при разбеге из-за малой колеи шасси, неудовлетворительный обзор с места пилота.
 
В 70–х годах 19 века, заинтересовавшись возможностью создания летательного аппарата тяжелее воздуха,Клемент Адер создал ряд оригинальных аппаратов, в основу которых был положено устройство крыла летучей мыши. Силовой установкой для этих самолетов служила паровая машина, а тягу создавал четырехлопастный пропеллер. При испытании самолет Адера после разбега оторвался от земли и находился в воздухе около 5 с на высоте 0,5-1 м. Это было знаменательное событие в истории авиации: впервые самолет осуществил взлет с горизонтальной поверхности за счет мощности собственного двигателя. Пилотировал машину сам конструктор. Впрочем, роль пилота свелась разве что к запуску и остановке двигателя, управлять же полётом он не мог. Именно в этом ответ на вопрос, отчего пальму первенства отдают не Адеру, а Райтам.
                     
Хирам Максим -уроженец США- известен в первую очередь как создатель знаменитого пулемета Максима. Заинтересовавшись авиацией, Максим приступил в 1891 году к созданию своего самолета. Самолет представлял собой гигантскую по тем временам конструкцию, биплан с размахом крыла в 104 фута, приводился в движение двумя двигателями мощностью 180 лошадиных сил, вращавших пятиметровые лопасти. Взлетный вес составлял три с половиной тонны. В ходе третьего испытания в 1894 году самолет оторвался от земли на несколько футов, но в этот момент отказал один из двигателей и самолет был разбит.
                    
Последние работы по созданию парового самолёта в конце XVIII – начале XIX века были предприняты английским инженером Т.Мойем и механиком Р.Шиллом, С.Ленгли,австралийцем Л.Харгрейвом… Но ни одна из предпринятых в XIX в. попыток полета на самолете не увенчалась успехом, не удалось создать летающие полноразмерные самолеты с паровым двигателем.
 
Но одна-единственная попытка поднять в воздух машину на паровой тяге оказалась успешной,хотя и после полета самолета братьев Райт.
12 апреля 1933 года американские изобретатели братья Джордж и Уильям Бесслер совместно с инженером Натаном Прайсом продемонстрировали широкой публике вполне обычный с виду самолет под названием Airspeed 2000. Это был первый успешный управляемый полет самолета с паровым двигателем.
                  
Двухцилиндровый V-образный паровой двигатель «выдавал» 150 л.с. Самолет имел ряд преимуществ перед аппаратами с ДВС: мощность двигателя не зависит от высоты полета, бесшумность,простота конструкции, экономичность, реверсивный ход.
 
Выполняя исследовательскую работу по данной теме я пришел к следующим выводам:
 
               
1. Таким образом,широкого распространения летающие самолеты с паровыми двигателями так и не получили: собратья с двигателями внутреннего сгорания их просто опередили, не оставив шанса на успех.
2.Однако работы по созданию самолета с паровым двигателем имели огромную роль в осуществлении первых полетов и оказали существенное влияние на развитие самолетостроения в целом.
3.Как следует из приведенного в моей работе анализа,ни один из построенных до декабря 1903 года паровых самолетов не удовлетворял требованиям установившегося полета,т.е.:
- в 1870-1880-е годы – из-за большого веса двигателей,их малой мощности и малой подъемной силы плоского крыла;
- в 1890-е годы – из-за недостаточной управляемости,устойчивости и прочности; Причины:
 • недостаточная теоретическая база;
 • отсутствие правильных расчетов и практического опыта;
• расчет на немедленный успех,прекращение финансирования после первой же неудачи;
Паровой двигатель не нашел применения в авиации в первую очередь потому, что для скоростных самолетов не удалось создать конструкцию конденсатора пара с приемлемыми лобовыми сопротивлениями, габаритами и весом, а также из-за необходимости использовать дорогостоящие сверхлегкие материалы для уменьшения веса аппарата, сложности эксплуатации.
Очень жаль, что паролеты не бороздят небесные океаны Иногда, увидев на небе полосу, оставленную реактивным самолетом, можно представить себе, что на самом деле где-то там летит паровая крылатая машина, а за ней по небу стелется дорожка пара…
Спасибо за внимание!!!
 
 
 
Категория: Восьмая олимпиада (2010/11 уч.год) | Добавил: Alexey (17.03.2011) | Автор: Алексей Иванов
Просмотров: 2229 | Комментарии: 3 | Рейтинг: 2.7/3
Всего комментариев: 3
3  
Тезисы надо до симпозиума разместить.
А по вопросам "Как и куда" идите в раздел "Презентации". Там есть образец.

1  
Алексей, тут надо не работу выкладывать, а уже текст выступлений с картинками - прообразами слайдов! biggrin

2  
Примерно так надо было оформить текст выступления? А как разместить презентацию,подскажите,пожалуйста.И тезисы тоже и в какие сроки?

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Переводчик
...
ВНИМАНИЕ!
ПРИЁМ ЗАЯВОК ЗАВЕРШЁН!
ТЕСТИРОВАНИЕ ЗАВЕРШЕНО!
ПРИЁМ РАБОТ ЗАВЕРШЕН!

Календарь
Google+
Их многие читают
Чиков Андрей Вячеславович (633)
Пушинская Кристина Валерьевна (611)
Каиргалиулы Алиби (354)
Дебердеев Даниил Денисович (319)
Туев Павел Анатольевич (271)
Кильметова Аделина Динаровна (245)
Шаклеин Михаил Александрович (181)
Зубков Иван (176)
Зайдулин Азат Рафаэлевич (167)
Хомидов Акбар Анварович (155)
Мини-чат
Техподдержка
E-mail отправителя *:


Тема письма:


Текст сообщения *:



Форум техподдержки
Наш логотип
«Олимпиада Можайского»
Организатор

Copyright: Клуб авиастроителей ©2018