Суббота, 26.05.2018, 12:32
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 » Работы 1-го тура » Готовые работы

Роль парового двигателя в освоение "пятого океана"

Автор: Дебердеев Даниил Денисович
Возраст: 15 лет
Место учебы: МБОУ «Основная школа №12», ученик 9Б класса
Город: Муром
Руководитель: Майорова Татьяна Владимировна (учитель математики и физики)

Какую роль в освоении «пятого океана»
сыграл паровой двигатель?

Содержание исследовательской работы:

Ведение                                            
1. От сказки до реальности                                             
2. Летать, как птицы                                            
3. История парового двигателя                                
4. Они были первыми                                                      
5. Причины неудач                                                                           
Заключение                                            
Источники и литература  

Введение

Небо часто называют «пятым океаном». Лётчики – это настоящие моряки неба, пытающиеся покорить его. Но для этого нужно не только желание, но и умение разбираться в механизмах, знать правила управления кораблем. 

Узнав, что паровой двигатель стоял у истоков самолетостроения, я был немного удивлен и решил выяснить мнение пользователей интернета по данному вопросу. Оказалось, что мнения разделились. Одни считают, что паровой двигатель играет роль примерно такую же, как динозавры в истории человечества, другие утверждают, что разрешить задачу полетов на тот момент можно было только при помощи таких двигателей. Мне захотелось самому разобраться в этом вопросе, и я поставил перед собой цель: определить роль парового двигателя в осуществлении полетов. Для достижения поставленной цели надо было решить следующие задачи:

1. Выяснить, в каких произведениях встречается упоминание о сказочном летающем объекте - ковре – самолете.
2. Изучить историю создания парового двигателя.
3. Сравнить основные параметры аэропланов, построенных в XIX веке.
4. Раскрыть причины неудач конструкторов паровых летательных аппаратов.

1. От сказки до реальности

С давних времен люди мечтали подняться в небо. Они сочиняли легенды и сказки, в которых герои, словно птицы, передвигались по воздуху на волшебных предметах. Баба – яга летала в ступе, а ковер – самолет доставлял сказочных героев туда, куда они желали.

Упоминание о коврах  самолетах  можно встретить в разных литературных  жанрах, начиная  со сказки «Тысяча и одна ночь» и заканчивая рассказами. Мною было найдено 12 произведений об этом удивительном летающем объекте.

Произведение

Создатели произведений Сюжет
Сказки "Тысяча и одна ночь" Арабская народная сказка Коварная Шехерезада, сладкие финики и изюм, золотые блюда, мраморные лестницы и пестрый летающий ковер.
Сказка "Принц Приджио" Эндрю Лэнг, Англия Автор делает ковер - самолет одним из крещенских подарков.
Сказка о царе Соломоне Арабская народная сказка Ковер переносит Соломона, его войско и тысячи разных зверей и людей туда, куда он захочет, быстро или медленно, как он того пожелает.
Сказка о лягушке и богатыре Русская народная сказка Баба - яга дарит Ивану - богатырю летающий ковер, чтобы тот смог вернуться со своей женой Василисой Премудрой домой.
Сказка "Вещий сон" Русская народная сказка Иван купеческий сын хитростью отбирает у трех стариков диковинку, на которой добирается в царство Елены Прекрасной.
Сказка "Заколдованная королевна" Русская народная сказка Отобран солдатом обманом у чертей, на котором он странствует по белу свету в поисках дороги к жене. 
Сказка "Царевна - лягушка" Русская народная сказка Елена Прекрасная берет у старухи ковер - самолет, чтобы сбежать с Иван - царевичем от своего жениха.
Сказка "Елена Премудрая" Русская народная сказка Подарок змея Ивану, на котором он вылетел из подземного царства и не успев моргнуть, очутился в прекрасном саду.
Рассказ "Ковер - самолет" Александр Беляев На ковре - самолете, круглой металлической платформе, состоящей из заполненных водородом микропузырьков, автор с профессором смогли подняться в воздух.
Повесть "Понедельник начинается в субботу" Аркадий и Борис Стругацкие Ковер - самолет - это один из экспонатов музея научно - исследовательского института Чародейства и Волшебства.
Повесть "Желтый туман" Александр Волков Энни на обрывке волшебного ковра полетела на поиски гигантского орла Карфакса.
Повесть "Ковер - самолет" Владислав Крапивин Однажды летом двое друзей нашли в старом чулане ковер и узнали его тайну. С того момента им открылись невероятные возможности.


Помимо литературы, образ летающего ковра встречается в творчестве художников Н.К. Рериха, Г.И. Ларишева, А.С. Василенко, В.М. Васнецова, а также в художественных фильмах: «Старик Хоттабыч», «После дождичка в четверг», «Богдадский вор», «Птица феникс и ковер – самолет» и мультипликации «Алладин», «Как казаки мушкетерам помогали», «Футурама». 

Казалось, что нет проще простого поднять ковер в небо. Надо всего лишь вырвать из бороды три волоска, подуть на них и произнести заклинание, как в фильме «Старик Хоттабыч», или просто попросить ковер полетать, как в повести В. Крапивина «Ковер – самолет». Однако, это всего лишь вымысел, а покорители морских просторов не были просто романтиками, они знали, что пока не будет прочных и достоверных знаний, никакая, даже самая вдохновенная мечта, не даст результатов.

2. Летать, как птицы

Желание  людей летать  заставляло их  во  все  времена  придумывать  разные  способы подняться  в воздух. На древних египетских иероглифах были изображены летательные аппараты, а знаменитый Леонардо да Винчи много времени посвятил изобретению машины, способной взмыть в воздух. Однако первый самолет появился только в начале ХХ столетия. В то время очень многие инженеры создавали и испытывали свои модели, но многие из них были несовершенны: летательные аппараты хоть и могли оторваться от земли, но управлять ими и приземляться не получалось. 

Было много проб и ошибок, что сильно повлияло на  темп  развития авиации. 1783 год считается началом эры воздухоплавания. В этом году впервые человек поднялся в небо на аэростате. Казалось, наконец – то, проблема полета решена. Но, у всех аэростатов был большой минус – они плыли туда, куда дует ветер. Возник очередной вопрос: как заставить шар не поддаваться ветру? Ответ не находился и тогда нашлись энтузиасты, которые обратились к идее аппарата тяжелее воздуха.

В середине ХIХ века идея аппаратов тяжелее воздуха формулировалась так: «Чтобы бороться с воздухом, надо обладать удельным весом большим, чем воздух. Нужно господствовать над воздухом вместо того, чтобы быть его игрушкой. Для этого надо, подобно птице, найти опору в самом воздухе, а не быть опорой для него. Совершенно отказавшись от аэростатов, этих простых поплавков, надо добиться успехов, применяя законы механики, подобно бураву, ввинчивающемуся в воздух. Винт, «святой» винт способен увлечь с собой в атмосферу и человека…»3 (стр. 25)

Работы  велись  в  трех  направлениях:  проектировались  орнитоптеры,  вертолеты  и  самолеты.  Конструкторы поняли, что для самолета нужна меньшая мощность, чем для вертолета или орнитоптера и концу ХIХ века самолет стал самым перспективным летательным аппаратом. Но чтобы самолет взлетел в небо был необходим двигатель. Он то и стал препятствием для первых самолетостроителей.

Первым  человеком,  обратившим  внимание  на  паровой  двигатель  в качестве  механизма для осуществления полетов, был английский ученый и изобретатель Джордж Кейли. Чтобы понять, чем он руководствовался, делая такие выводы, необходимо рассмотреть вопрос истории создания парового двигателя. 

3. История парового двигателя

Паровой двигатель — это машина,  в которой  происходит превращение тепла,  вырабатываемого  при нагреве воды в паровом котле в энергию движения.2

Создание  парового двигателя было  продиктовано необходимостью замены физической силы человека машинами. Нужны были двигатели различной мощности, чтобы приводить в действие машины, если вблизи заводов и фабрик не было водоемов. Такой двигатель должен был работать в любое время года и в любом месте. Ученые и изобретатели из разных стран работали над его созданием.  В 1753 году академия наук в Париже объявила конкурс среди ученых и изобретателей на создание такого механизма, но никто не смог вынести дельного предложения. Время шло, ученые продолжали работу, и вот, наконец, такой двигатель был создан. 

По легенде, кипящий чайник, натолкнул шотландского изобретателя Джеймса Уатта на идею создания универсального двигателя. Однако, после прочтения мною специальной литературы, оказалось, что прототип первой паровой машины уже был создан во II веке до нашей эры инженером – изобретателем Героном Александрийским и носил название эолипил – «Шар бога ветров Эола». Данное устройство имело вид котла, запаянного наглухо, с выходящими трубками на крышке, над которыми устанавливался шар с двумя соплами. Закипая, вода превращалась в пар, который вырывался из сопел и вращал шар. Но, в то время данное изобретение считалось лишь интересной игрушкой и всерьез не воспринималось (рис.1). 

Рис.1. Эолипил Г. Александрийского 

Прошло достаточно много времени и пару снова было найдено применение. Французский физик Дени Папен в 1690 году придумал устройство, способное поднять груз с помощью пара. Легенда гласит, что в то время для изготовления мыла разваривали кости в кастрюле и Папен обратил внимание, что если на крышку кастрюли положить груз, то кости развариваются быстрее. Но какой должен быть этот груз? Ведь он может и такой, что кастрюлю разорвет. Эта мысль и позволила Папену создать котел с предохранительным клапаном, что положило путь к созданию парового двигателя (рис.2).

Рис.2. Пароатмосферная машина Д. Папена

Спустя  8  лет английскому инженеру Томасу Севери удалось создать паровой двигатель. Это была паровая машина, точнее, пожарная установка, которая являлась поршневым паровым насосом – водоподъемником. Его стали использовать на производстве для откачки воды из шахт, несмотря на то, что насос был маломощным.

Кузнец  Томас Ньюкомен  и  стеклодел Джон  Коули  продолжили дело Папена и Севери и в 1705 году стали работать над созданием более совершенной пароатмосферной машины. Они добавили предохранительный клапан в котел и поршень в камеру насоса, а также заменили ручное открывание и закрывание клапанов автоматическим. В 20-х годах 18 века их изобретение было уже настолько популярным, что его стали применять для систем водоснабжения и в гидротехнических сооружениях. Так, одна из машин снабжала жителей Лондона водой из Темзы. Эти пароатмосферные машины и легли в основу изобретения парового двигателя Джеймса Уатта.

В  1763 году,  механику  университетской  мастерской Джеймсу Уатту предложили отремонтировать модель паровой машины Ньюкомена. Уатт приступил к ремонту этой машины без особого энтузиазма. После долгой работы над машиной, он понял, что дело не в самой модели, а в принципах ее устройства. С этого момента Уатт занялся созданием собственной паровой машины и работал над ней в общей сложности 10 лет. Он заметил, что если сгорает большое количество топлива, то получается очень большое количество пара, но не весь пар идет на создание полезной работы. Тогда Уатт разработал специальный цилиндр – конденсатор, в котором происходила конденсация пара, и тем самым смог поднять коэффициент полезного действия паровой машины до 3% (рис.3).

Рис.3. Паровая машина Д. Уатта

К тому времени, пароатмосферная  машина  непрерывного  действия  уже  6  лет как была создана в России русским инженером Иваном Ползуновым и даже обслуживала 12 печей на металлургическом заводе. Однако, после смерти изобретателя машину остановили, разобрали на части и забыли про нее на долгие годы. 

Для измерения мощности паровых машин Уатт ввел понятие "лошадиная сила". История гласит, что однажды к Уатту пришел пивовар с просьбой продать ему одну из машин, чтобы заменить ею лошадь, которая приводила в действие водяной насос. Пивовар определил рабочую силу лошади, как непрекращающуюся восьмичасовую до ее абсолютного изнеможения. Вычисления показали, что за одну секунду лошадь поднимала 75 кг воды на 1 метр в высоту.  Это и было принято за единицу мощности в 1 лошадиную силу.

Дальнейшее повышение эффективности работы паровой машины было связано с применением пара высокого давления. Здесь можно отметить труды американца Оливера Эванса и англичанина Ричарда Тревитика.  Важность увеличения давления пара состоит в том, что при этом он приобретает более высокую температуру. Конечно, то давление, которое считалось в 1800 году высоким (до 3,5 атмосфер) сейчас рассматривается как очень низкое — давление в современных паровых котлах в десятки раз выше.

Я сравнил КПД паровых двигателей в разное время и оказалось, что действия самых лучших из них не превосходило 5%! То есть, из каждых 1000 кг топлива на полезную работу тратилось всего лишь 50.

КПД паровых двигателей

И все-таки, при столь малой эффективности, с 1785 по 1795 годы было выпущено 144 паровых двигателей, в последующем их производство возросло. Они широко использовались в промышленности, на транспорте, однако коэффициент полезного действия самых лучших паровых двигателей не превосходил 5%! Из каждых 1000 кг топлива на полезную работу тратилось всего лишь 50 кг!

Теперь  становится  понятным,  почему  Кейли  увидел  перспективу  использования парового двигателя в летательном аппарате. 

4. Они были первыми

1808 по 1810 годы, наряду с паровым, Кейли пытался использовать двигатели других типов: калорический и пороховой. Мною было проведено сравнение этих двигателей. 

Тип двигателя

Рабочее тело

Удельный вес

Безопасность

Калорический Горячий воздух До 25 кг/л.с. Опасен
Пороховой Взрыв пороха в цилиндре До 25 кг/л.с. Опасен
Паровой Водяной пар 100 кг/л.с. Безопасен


Из таблицы  видно, что в то время единственным безопасным двигателем мог стать только паровой. Однако его вес составлял около 100 кг/л.с.  Кейли ничего не оставалось, как согласиться с тем, что: "...способ производства движущей силы является единственным, что еще осталось недостигнутым для завершения изобретения"5 (стр. 23).

         Вскоре последователи Кейли продолжили его дело. Среди них был французский изобретатель Анри Жиффар. Он не только разработал проект управляемого аэростата с паровым двигателем, но и в 1852 году поднялся на нем в небо, пролетев 24 км со скоростью около 10 км/ч. Такие управляемые летательные устройства стали называть дирижаблями (рис.4). 

Рис.4. Управляемый аэростат Жиффара с паровым двигателем

Несмотря  на  то,  что  испытания  дирижабля  Жиффара  прошли  успешно,  он  не  получил  широкого распространения, потому что был одноместным и не мог перевозить грузы. 

Для  строительства  пилотируемого  летательного  аппарата тяжелее воздуха необходима была немалая сумма денег и большой риск, поэтому энтузиастов было мало. Но, нашелся тот, кто пошел на риск ради создания настоящего самолета. Им был французский морской офицер Феликс дю Тампль. Он построил не модель, а первый настоящий самолет, на котором был установлен паровой двигатель весом 118 кг и трубчатый котел собственной конструкции, который отапливался нефтью. К сожалению, из-за большого веса аппарата – 1000 кг и маломощного двигателя – 6 л.с. самолет не смог оторваться от земли (рис.5).

Рис. 5. Аэроплан Феликса дю Тампль

В 1868 году Джон  Стрингфеллоу  построил «Паровую воздушную карету» (триплан), которая имела три несущие поверхности. Полный вес модели составлял 5,4 кг, общая площадь крыльев 2,6 м2, мощность двигателя 3 л.с. На выставке 1868 года в Лондоне было совершено несколько полетов. Зафиксирована дальность полетов от 10 до 35 метров. Изобретателю за создание триплана выдали премию в размере 100 фунтов стерлингов, как за модель, имевшую двигатель с лучшим соотношением мощности к весу. Однако эта модель не была полноценно испытана (рис.6).

Рис.6. Триплан Д. Стрингфеллоу

Александр  Ф. Можайский значительную  часть времени провел в водной стихии, но мечтал о покорении воздушном. Он наблюдал за парящими морскими птицами: ласточками и стрижами и пришел к выводу, что для полета человека нужно использовать неподвижное крыло.  В 1855 году в его воображении появилась полновесная идея создать летательный аппарат тяжелее воздуха.  Можайский произвел большое количество расчетов и экспериментов в результате которых в сентябре 1876 года построил первую летающую модель самолета. И в один из пасмурных осенних дней в Петербургском манеже он представил собравшимся результат своего труда. Это была маленькая модель самолета, умещающегося на столе. Он легко тронулся с места, добежал до края стола и, набирая высоту, взлетел в воздух. Газета «Кронштадтский вестник» в своем номере от 12 января 1877 года восторженно писала: «Изобретатель весьма верно решил давно стоявший на очереди вопрос воздухоплавания. Аппарат при помощи своих двигательных снарядов не только летает, бегает по земле, но может и плавать. Быстрота полета аппарата изумительная; он не боится ни тяжести, ни ветра и способен летать в любом направлении»6 (стр.30). 

После успешного испытания модели Можайский принимается за разработку большого летательного аппарата в натуральную величину. Одна из сложнейших задач заключалась в выборе подходящего типа двигателя. Паровые машины для его аппарата изготовила английская фирма «Арбекер – Хэмкенс». Одна из них была весом 47,6 кг и мощностью 20 л.с., другая развивала 10 л.с. при весе 28,6 кг. Военное ведомство инвестировать проект отказалось, хотя и выделило место для постройки летательного снаряда на военном поле Красного села под Санкт - Петербургом. Из – за безденежья работа шла медленно и Можайский был на грани отчаянья, ведь его изобретение могло не воплотиться в жизнь. Он даже продал и заложил все, что имело ценность: наручные часы, обручальные кольца, столовые ложки. И вот весной 1882 года сборка была завершена. Готовый к испытанию летательный аппарат, который Можайский окрестил «Жар птицей», весил не много ни мало 57 пудов, что приблизительно составляет 934 кг. Испытания проводились в присутствии военного ведомства. Пилотировал самолетом механик Иван Голубев, помогавший изобретателю, поскольку самому Можайскому лететь не разрешили из-за возраста. К сожалению, точно сказать, как прошли испытания нельзя. Дело в том, что военное ведомство требовало от организаторов полной секретности, поэтому никаких документов с зафиксированными результатами не сохранилось. В более позднем источнике – журнале «Записки инженерного технического русского общества» за 1893 год об опытах Можайского говорится: «Испытание прибора окончилось неудачей, и механик, управляющей машиной, потерпел увечье»4 (стр. 32). В других источниках картина испытания описывалась так: самолет поднялся в воздух и, пролетев десяток метров по прямой, стал садиться, повредив при этом крыло, пострадал и пилот. Однако испытания были признаны успешными, ведь аппарат действительно летал (рис.7). 

Рис.7. Летающая модель Можайского

После поломки самолета, Можайский не имел возможности продолжать свои опыты, так как не располагал средствами. А военное ведомство отказало ему в дальнейшей помощи. Вскоре Можайский умер, а его самолет разрушался в сарае в Красном Селе и был утрачен после 1917 года.

Приблизительно   в одно   и тоже  время над своей конструкцией работал англичанин Хайрем Максим - знаменитый изобретатель пулемета. В отличии от Можайского, он не был ограничен в своих расходах, так как владел многочисленными заводами и мастерскими. В 1894 году он построил громадный аэроплан, высотой с двухэтажный дом и размахом крыльев 30 м (рис.8).

 

Рис.8. Аэроплан Х. Максим

Экипаж составлял 3 человека, вес – более 3 – х тонн. Чтобы поднять такую машину в воздух, необходима была большая мощность. С этой целью на нее поставили двигатели. Они представляли две паросиловые установки мощностью 180 л.с. каждая, приводящие в движение два пропеллера аэроплана, каждый свой. Разгон осуществлялся по рельсам, длиной полкилометра. Однажды, на испытаниях в 1894 году аэроплан оторвался от направляющих рельс, подскочил в воздух и ударившись о землю, получил серьезные повреждения. Максим подсчитал, что на восстановление машины потребуется много средств и отказавшись от своей затеи, снова занялся производством вооружения.
 
В 70–х годах 19 века известный французский инженер Клемент Адер  создал ряд оригинальных летательных аппаратов тяжелее воздуха, прототипом которых являлась летучая мышь. Он потратил на их создание 1,5 млн. франков. Силовой установкой для этих самолетов служила паровая машина, а тягу создавал четырехлопастный пропеллер. Наиболее удачной моделью Адера можно считать "Авион №3", которую он создал по заказу военных. Вес аппарата готового к полету составлял 400 кг. На нем были установлены две паровые машины мощностью по 20 л.с. каждая. Обе машины питались от одного котла и могли работать независимо друг от друга. Котел был изготовлен из кованой стали и отапливался спиртом. Шансы на успешный полет у данной конструкции были большими (рис.9). 

Рис. 9. Авион №3 Адера

14 октября 1897 года была предпринята попытка испытания полета, однако во время разбега "Авион №3" был снесен со взлетной полосы сильным порывом бокового ветра. И все-таки он вошел в историю, как первый самостоятельный взлет аппарата тяжелее воздуха без разгона по рампе.

Наиболее совершенные модели самолетов с паровым двигателем были созданы в середине 1890-х годов американским физиком Сэмюэлом Ленгли. Им было построено 7 больших моделей в период с 1891 по 1895 года, которые получили название "Аэродром"(рис.10). Первые четыре модели имели большой вес и не могли взлететь. И только пятая осуществила мечту Ленгли, совершив блестящий полет.

Рис. 10. Схема самолета "Аэродром" С. Ленгли

Этот успех был связан, в первую очередь, с легким паровым двигателем мощностью 1 л.с. и весом 464 г. Ленгли сам сконструировал небольшой водотрубный котел, который отапливался бензином и имел запас воды на 5 минут полета. В день первого испытания аппарат пролетел 900 метров и продержался в воздухе 1 мин 31 с. Последующие попытки увеличили длительность и время полета. Окрыленный успехом, Ленгли в 1898 году приступает к постройке аэроплана в натуральную величину и летом 1903 года заканчивает. К концу работы, изобретатель решает установить на аппарат не паровой, а бензиновый двигатель, конструкцию которого он разработал вместе с профессором Менли. Однако две попытки совершить полеты оказались неудачными и закончились авариями во время запуска. Почему же опять не удалось совершить полноценный полет? Ответ на этот вопрос дает официальный отчет об испытаниях летной машины Ленгли: «Двигатель работал отлично, но что – то оказалось не в порядке при пуске. Задняя опора как бы волочилась, опуская руль на пусковые брусья, затем послышался скрип, треск рвущейся ткани, и вслед за этим задние крылья отломились; все указывало на то, что самолет получил повреждения в момент пуска»2 (стр. 223).  Из отчета следует, что кроме неполадок в пусковом аппарате, была проблема в неумении организовать полет.

На мой взгляд, все изобретатели допускали большую ошибку, ставив во главу угла хорошо освоенную паровую машину и не отработав оптимальные пропорции аппаратов. Ведь им удалось значительно уменьшить габариты, облегчить двигатель, но летать все равно не получалось. А немецкий изобретатель Отто Лилиенталь пошел другим путем. Он считал, что завоевание воздуха должно начаться с планетаризма. В 1889 году в своей книге «Полет птиц как основа искусства летать» он писал: «Конструкция пригодных летательных аппаратов ни под каким видом не должна зависеть от создания легких и сильных двигателей». Он взял за образец аистов, чьи изогнутые крылья считал причиной изящного и долгого полета. Наблюдения Лилиенталя дали ему ключ к механическому полету. Он первым показал, что изгиб верхней части крыла должен быть больше, чем нижней. Став инженером, Лилиенталь создал аэродинамические весы. Когда аппарат поворачивался, пропеллер движимый двумя весами, поднимал центральную ось конструкции и прикрепленные к ней противовесы. Лилиенталь  менял несколько важных параметров – вес, скорость пропеллера, а самое главное –  размеры и контуры плоскостей, создающие подъемную силу и их угол атаки. Он 20 лет экспериментировал со своим аппаратом. Опыты показали, что наибольшую подъемную силу дает изогнутое крыло. Свои идеи он проверял на моделях, а потом на легких планерах. Он летал на них сам, спрыгивая с высокого обрыва. Число совершенных им полетов превысило 2000 (рис.11).

 

Рис.11. Планер Лилиенталя

Оставалось сделать последний шаг – поставить на планер мотор, но, к сожалению, он этого сделать не успел: 9 августа 1896 года отважного авиатора подхватил роковой порыв ветра, он упал и получил серьезные травмы, несовместимые с жизнью. Отто Лилиенталь умер со словами: «Жертвы должны быть принесены…». Несмотря на трагическую гибель этого отважного человека, его деятельность оказала плодотворное влияние на развитие авиации. 

Американские изобретатели братья Уилбур и Орвилл Райт прониклись интересом к полетам прочитав книгу Лилиенталя. Изучая ее, они заметили ошибку в расчетах, возможно именно просчет и стоил конструктору жизни.  К началу их работ уже имелся определенный опыт планеростроения и полетов на планере. Райты полетели, главным образом, благодаря умению владеть машиной и управлять ею в полете. 17 декабря 1903 года их самолет «Флайер – 1» с 4-х цилиндровым бензиновым двигателем мощностью 12 л.с. и весом 340 кг отправился в первый полет, продлившийся 12 с. В тот же день братья совершили еще два полета, самый долгий длился около минуты и самолет пролетел около 260 метров. Изобретение братьев Райт представляло собой биплан, с двумя толкающими пропеллерами, вращающимися в противоположных направлениях. Бипланом называется самолет с двумя крыльями, расположенными одно над другим. Двигатель мощностью 16 л.с. был установлен на нижнем крыле, сбоку от летчика. Как и на аппаратах прошлых лет, человек размещался в полете лежа. Перед ним были расположены две рукоятки, одна из которых служила для управления рулем высоты, другая – для включения двигателя. Сам самолет был деревянным, в том числе и винты. Крылья были обшиты муслином – тонкой хлопчатобумажной тканью. В следующие годы усовершенствовали запатентованный ими «Флайер – 1» и создали самолет, который мог держаться в воздухе почти бесконечно (рис.12). Мир осознал, что двое энтузиастов из Дейтона исполнили старинную мечту человечества о полетах. 

Рис.12. Биплан братьев Райт

5. Причины неудач

Чтобы понять, в чем причина неудач всех предшественников братьев Райт, мною была составлена таблица основных параметров аэропланов, построенных в XIX веке:

Изобретатель Год изобретения Вес машины Тип двигателя Вес двигателя Мощность двигателя Вес двигателя на 1 л.с. Площадь крыльев Результат
Ф. Тампль 1857 1000 кг Паровой 118 кг 6 л.с. 19,7 кг 40 м2 Не смог оторваться от земли
А.Можайский 1883 934 кг Паровой 144 кг 32 л.с. 4,5 кг 372 м2 Неудача при взлете
Х. Максим 1894 3,5 т Паровой 290 кг + 910 кг (силовая установка) 360 л.с. 3,3 кг 372 м2 Оторвался от земли и упал
К. Адер 1897 400 кг Паровой 92 кг + 68 кг (силовая установка) 40 л.с. 4 кг 30 м2 Авария в момент запуска
Братья Райт 1903 340 кг Бензиновый 62,7 кг 16 л.с. 3,9 кг 48 м2 Осуществление полета

Если сравнить удельный вес двигателя самолетов, то можно заметить, что двигатель братьев Райт был не самым легким и поэтому нет основания считать паровой двигатель виновником всех неудач. А дело, скорее всего, в конструкторских моментах и способности летчиков управлять самолетом. Это предположение выдвинул еще Кейли и подтвердил впоследствии Ленгли. К тому же, к моменту начала полетов братьев, основные параметры аэроплана были уже разработаны. 

Доказательством этого факта служит полноценный самостоятельный полет парового самолета братьев Джорджа и Уильяма Бесслеров в 1933 году. Это был биплан с двухцилиндровым паровым двигателем общей мощностью 150 л.с. Самолет имел преимущества перед машинами с ДВС. Конструкторские особенности позволили сделать машину практически бесшумной, при полете слышался только свист воздуха. Мощность двигателя не зависела от высоты полета. А еще – простота конструкции, отсутствие необходимости в дорогостоящем топливе и маслах. Особенно была отмечена способность самолета к реверсивному ходу и быстрому торможению. Когда аппарат приземлялся, пилот включал реверс и пропеллер, вращаясь в обратную сторону, почти мгновенно и мягко, в отличии тормозов на шасси, останавливал машину. Самолеты с ДВС на тот момент на такие «трюки» были не способны. Самолет успешно использовался в почтовом ведомстве США, но продолжения идея не имела.

Заключение

Работая над данной темой, я выяснил, что паровые двигатели послужили основой для применения бензиновых двигателей внутреннего сгорания и благодаря этому авиация получила толчок в своем развитии. 

Чем же обусловлен отказ от применения такого типа двигателей? Прежде всего это связано с их низким КПД. Все попытки его повышения могут привести к таким проблемам, которые перечеркнут все достоинства парового двигателя, а их у него немало. Например, уровень шума такой низкий, что можно разговаривать при полете даже в открытой кабине.  Длина пробега после посадки самолета уменьшается с помощью возможности реверса. А топливом могут быть любые горючие вещества: спирт, газ, нефть, каменный уголь и многого другого. Так что паровой двигатель сыграл важную роль в «освоении пятого океана»!

Источники и литература

1. Богомазов. В.К.  Паровые двигатели. – Киев.: Государственное издание технической литературы УССР, 1952. – 314с.
2. Дузь. П.П. Паровой двигатель в авиации. – Киев.: Оборонгиз, 1939. – 315с.
3. Маркуша. А.М. Человек летающий. – М.: Транспорт, 1988.– 207с.
4. Научно – технический энциклопедический словарь. dic/academic.ru
5. Соболев. Д.А.История самолетов. Начальный период. – М.: «Российская политическая энциклопедия» (РОССПЕН),  1995. – 343 с.
6. Журнал «Моделист – конструктор» №12. – М.: «Молодая гвардия», 1973
7. Энциклопедический словарь юного физика / Сост. В.Я. Чуянов. – М.: Педагогика, 1984.  – 352 с.

Категория: Готовые работы | Добавил: Service (31.12.2017) | Автор: Дебердеев Даниил Денисович E W
Просмотров: 1191 | Комментарии: 5 | Рейтинг: 3.3/70
Всего комментариев: 5
5  
Прекрасная работа!Очень интересно, узнала много нового. Таблицы хорошо читаются. Продолжай в том же духе!)

0
4  
Даниил, надо пойти тестирование, это обязательно!

3  
Очень хорошая работа!
Только по-моему не хватает диаграммы. Возможно, она не вставилась.. проверь wink

2  
Отличная работа !Все понятно ,только вот таблицы не удобно читать.

1  
Таблицы не удобно читать! Попробуй сделать их как изображения.

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Переводчик
...
ВНИМАНИЕ!
ПРИЁМ ЗАЯВОК ЗАВЕРШЁН!
ИТОГИ ОЛИМПИАДЫ ПОДВЕДЕНЫ!

Календарь
Google+
Их многие читают
Каиргалиулы Алиби (1618)
Пушинская Кристина Валерьевна (1482)
Кильметова Аделина Динаровна (1392)
Зайдулин Азат Рафаэлевич (1304)
Дебердеев Даниил Денисович (1190)
Чиков Андрей Вячеславович (1173)
Ермолаев Константин Алексеевич (944)
Беляева Александра Сергеевна (655)
Туев Павел Анатольевич (598)
Зубков Иван (497)
Мини-чат
Техподдержка
E-mail отправителя *:


Тема письма:


Текст сообщения *:



Форум техподдержки
Наш логотип
«Олимпиада Можайского»
Организатор

Copyright: Клуб авиастроителей ©2018