Понедельник, 26.06.2017, 13:33
Приветствую Вас Гость | RSS
Четырнадцатая олимпиада посвящена 100-летию выдающегося советского авиаконструктора Р.Е.Алексеева
QR-код сайта
Форма входа
...
Главное меню
ОБЩАЕМСЯ
Архив
...
Грант Президента
Поиск
Система Orphus
Главная » Статьи » Свободные публикации » Свободные статьи

Какую роль в истории авиации сыграл паровой двигатель
Автор: Мишин Артём
Возраст:15
Место учебы: МБОУ "Пономарёвская СОШ"
Город, регион: Оренбургская обл, Пономарёвский р-н, с.Пономарёвка.
Руководитель: Руденко Сергей Дмитриевич, педагог дополнительного образования.

Исследовательская работа «Какую роль в истории авиации сыграл паровой двигатель?»

План

Введение

Основная часть

Вывод

Источники информации

 

Введение:

Уже к середине 19 века стало ясно, что все попытки использовать для полета силу мускулов безуспешны. Многие крупные ученые XIX в. (Гельмгольц, Навье, Гей-Люссак и др.)отрицали возможность создания летательного аппарата тяжелее воздуха с неподвижным крылом. Считалось, что полет аппаратов тяжелее воздуха если и возможен, то только в виде миниатюрных моделей. Но вот были изобретены паровые двигатели.

Основная  часть:

В середине XIX столетия Феликс де Тампль  построил первый  самолет с паровым двигателем. Именно в 1850 - 1860 годы появляются первые компактныепаровые двигатели, что и позволило Феликсу де Тамплю построить не модель, а первый настоящий самолет. Установленная на самолете паровая машина имела два качающихся цилиндра, штоки которых соединялись с валом пропеллера, и трубчатый котел конструкции дю Тампля. Котел отапливался нефтью и мог генерировать пар под давлением 8 атм. Вес двигателя составлял 59 кг. На валу двигателя был установлен шестилопастной пропеллер, сделанный, как и крыло, из стальных труб, обтянутых шелком. Двигатель, вал и винт, представлявшие собой единый агрегат, могли поворачиваться в вертикальной плоскости относительно фюзеляжа, позволяя управлять направлением тяги в полете. Поворот осуществлялся с помощью зубчато-червячной передачи и штурвальчика. Однако малая мощность парового двигателя - 4 л.с.. и большой вес аппарата - 260 кг, не позволили ему оторваться от земли.

Клемент Адер- в 70–х годах 19 века, заинтересовавшись возможностью создания летательного аппарата тяжелее воздуха, 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. В 1890 году Адером был изготовлен самолет "Эол". Наиболее совершенным агрегатом "Эола" был двигатель. Адеру удалось создать паровую машину с удельным весом всего около 3 кг/л.с. Двигатель мощностью 20 л.с. с двойным расширением пара имел два цилиндра. Он был выполнен из кованой стали и, для максимального снижения веса все, что возможно, было сделано полым внутри. Водотрубный котел отапливался спиртом. 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.

В 1897 году был создан более совершенный "Авион №3". Взлет этого аппарата вошел в историю как первый самостоятельный (без разгона по рампе) подлет аппарата тяжелее воздуха.

Джон Стрингфеллоу

- английский изобретатель в 1848 году построил модель самолета, ставшую первой успешно взлетавшей моделью самолета. Модель Стрингфеллоу неоднократно испытывалась. Разбег с работающими винтами должен был происходить вдоль наклонно натянутой проволоки. Пройдя определенное расстояние и набрав скорость, модель автоматически отцеплялась и уходила в свободный полет. В связи с тем, что аппарат не имел шасси, была предусмотрена специальная полотняная ловушка для подхвата модели при посадке. 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. За ее создание на первой авиационной выставке в Хрустальном Дворце изобретатель получил премию в 100 фунтов стерлингов, как за модель, имевшую двигатель с лучшим соотношением мощности к весу. К сожалению эта модель не была полноценно испытана.

Уильям Хэнсон

- в 1842-1843 гг. английский инженер У.Хенсон занимался созданием модели самолета с миниатюрным паровым двигателем. Проект назывался„Воздушная паровая карета".

Сведений о конструкции первой в истории авиации модели самолета сохранилось очень мало. Известно лишь, что она имела монопланное крыло площадью 3,7 м2, обтянутое шелком и подкрепленное проволочными растяжками. Вес одноцилиндровой паровой машины вместе с котлом, топливом и водой составлял 2,7 кг. Общий вес модели равнялся 6,3 кг . Опыты с моделью проводилось в 1843 г. в Лондоне в закрытом помещении. Запуск производился с наклонной плоскости. Испытания были неудачны: модель падала сразу же после схода со стартовой рампы.

В 1845 г. У.Хенсон совместно с механиком Д.Стрингфеллоу построил новую модель с паровым двигателем. Этот летательный аппарат был значительно больше модели 1842-1843 гг. Модель имела размах крыльев - 6,1 м, взлетный вес составлял около 12 кг.

Александр Ф. Можайский 

- отставной морской офицер, создатель первого в России реализованного проекта самолета. После выхода в отставку начал исследования механизма полетов птиц и воздушных змеев.

 
На большом воздушном змее совершил несколько полетов. Можайский подал заявку в патентное ведомство, получил в 1880 году патент на самолет своей конструкции и приступил к постройке самолета. 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 - одним спереди и двумя по бокам, в вырезах крыла. Фюзеляж имел форму лодки с деревянным каркасом и полотняной обшивкой. В нем размещались паровые машины, котел, баки с горючим, сидения для людей, приборы. К верхним краям бортов крепились консоли крыла. Вес составлял около тонны. Взлет предполагалось производить с наклонной рампы. Испытания проходили с 1882 по 1885 годы в Красном Селе около Петербурга.

В докладной записке Главного инженерного управления Военного министерства, составленной в октябре 1884 г., говорилось, что 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.

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. Самолет разгонялся по рельсам, длиной приблизительно 500 метров. 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. Максим, потративший на эксперименты 20,000 фунтов, потерял интерес к авиации. В 1910 году он сделал еще одну попытку, но безуспешно.

 

1874 г. английский инженер Т.Мой совместно с механиком Р.Шиллом построили модель парового самолета, вес которой достигал почти 100 кг.Площадь крыльев составляла 10,5 м2, мощность мотора - 3 л.с. Этот аппарат имел несколько несущих поверхностей, однако расположены они были не одна над другой, а уступом, одна за другой. Крылья имели бамбуковую основу и были обтянуты полотном. В промежутках между крыльями были размещены два шестилопастных пропеллера диаметром 1,8 м.

С. Ленгли

- именно им в середине 1890 годов были созданы наиболее совершенные модели самолетов с паровым двигателем. В период с 1891 по 1895 гг. было построено семь больших моделей, получивших название "Аэродром". На "Аэродроме" № 5 была установлена одна паровая машина мощностью 1 л.с, на модели № 6 - две, примерно по 0,4 л.с, с непосредственным приводом на винты. Помимо различий в конструкции силовой установки "Аэродром" № 6 отличался несколько меньшими размерами и меньшим весом планера и паровой машины. Это позволяло брать больший запас топлива и воды. Первыйуспешный полет модели "Аэродром" № 5 состоялся в 1896 г. Дальность полета превысила 1 км.

Последняя попытка создания самолета с паровым двигателем относится к началу XX в. В 1902 г. Л.Харгрейв в Австралии начал строительство машины, которая должна была взлетать с воды. Гидросамолет должен был иметь один главный и два вспомогательных поплавка. Четырехлопастный пропеллер был размещен впереди переднего крыла. Расчетный вес аппарата - 215 кг. Но из-за отсутствия необходимого двигателя сборка самолетане была завершена.

Ни одна из предпринятых в XIX в. попыток полета на самолете не увенчалась успехом, не удалось создать летающие полноразмерные самолеты с паровым двигателем. Казалось, что с истематические неудачи должны были привести к прекращению работ по созданию самолетов. Однако на рубеже XIX и XX вв. был создан удобный в эксплуатации и надежный двигатель внутреннего сгорания.

 

До начала XX в. предпринимались неоднократные попытки атмосферных полетов на аппаратах тяжелее воздуха. Эти попытки, более или менеег удачные, были в основном эмпирическими, так как научные знания в этой области существенно отставали от работ конструкторов летательных аппаратов. Сначала усилия изобретателей были направлены на создание летательных аппаратов машущего полета с мускульным источником энергии.. Однако несовершенство подобных устройств убедило ученых в необходимости использовать механическую силу. В начале XVIII в. были предложены проекты механических летательных аппаратов с машущим крылом, а в середине века — с несущим винтом (геликоптерная схема).

Впервые описание принципиальной схемы самолета появилось на рубеже XVIII и XIX вв. в статье «О воздушном плавании» английского ученого Дж. Кейли, опубликованной в 1809 г. (датирована автором 1799—1804 гг. Он же в 1809 г. создал и успешно испытал полноразмерный планер с площадью крыла около 20 м2, а также сделал попытку запуска планера с человеком на борту. Таким образом,, научно обоснованная конструкция безмоторного самолета (планера) возникла одновременно с его принципиальной схемой. Однако деятельность Кейли в этот период была лишь отдельным эпизодом в истории авиации, не получив особого развития. Более того, почти 40 лет отделяют работы Кейли от следующих попыток конструирования самолета.

В 1843 г. англичанин В. Хенсон получил патент (заявка была подана на год раньше) на первый в истории проект самолета с двигательной установкой — паровым двигателем. Конструкция самолета, названного автором «Ариель», была проработана весьма детально и имела все основные узлы и элементы современного самолета (полный вес 1360 кг, площадь крыла 425 м2, мощность мотора 30 л. е.). «Ариель» имел, схему моноплана с одним мотором и двумя толкающими винтами в прорезях крыла. Два винта, по мнению Хенсона, должны были обеспечить поперечную устойчивость в полете. Для облегчения взлета «Ариеля» Хенсон предложил устроить наклонную дорожку.

Прежде чем приступить к строительству своего самолета, Хенсон решил испытать несколько моделей. Успеха ему достичь не удалось — модели не летали, и в 1847 г. эти эксперименты были прекращены. В 1848 г. работавшую модель парового самолета создал соратник Хенсона Дж. Стрингфелло. Попытки построить самолет Хенсон так и не предпринял, хотя сконструировал и пытался создать специальный легкий паровой двигатель с конденсатором. Впервые на летательный аппарат (аэростат) паровая машина была установлена только в 1852 г. А. Жиффаром. В конце 40-х годов XIX в. вновь начал заниматься конструированием аппаратов тяжелее воздуха Дж. Кейли. Проанализировав возможности паровой машины, он пришел к выводу о ее неприменимости в силу высокого веса на единицу мощности. Другой тип двигателя Кейли найти, естественно, не смог. Однако ему удалось построить несколько планеров и даже запустить один из них.

В 50-е годы XIX в., когда развитие аэростатических аппаратов переживало известный кризис (из-за отсутствия средств управления их движением), появилось много новых проектов самолета схемы Хенсона и других схем (например, проект парового самолета, имеющего птичьи формы француза М. Лу).

Наибольший интерес представляет идея французского ; инженера Ф. дю Тампля, который после экспериментирования с летающими моделями в 1857 г. запатентовал проект моноплана с паровой машиной и тянущим винтом. Разрабатывая (совместно со своим братом) двигатель для своего самолета, дю Тампль изобрел широко распространившийся позже в технике водотрубный паровой котел. Схема самолета выглядит для того времени весьма современной, однако принятая мощность двигателя  при весе самолета 1000 кг была, конечно, недостаточной.

В 60-е годы XIX в. впервые разработан проект крупного пассажирского самолета с паровым двигателем на 120 человек. Автор его — известный русский инженер Н. А. Телешов [9, с. 21].

К этому времени окончательно сформировалась главная проблема, которая стояла на пути к строительству реального самолета,— создание легкой двигательной установки. Паровые машины оставались по-прежнему весьма несовершенными, электрические установки не оправдали себя даже на аэростатах, а двигателей внутреннего сгорания еще не было. В результате, как ни удивительно для нас сейчас, появились проекты реактивных самолетов.

 

Вывод:

Мощность паровых двигателей была мала, а вес в виду отсутствие лёгких материалов был велик. Но всё же мощности хватало для того, что бы оторваться от земли. Это заставило человечество развивать двигатели, а также совершенствовать самолёты.

 

Источники информации:

http://class-fizika.narod.ru/parsam.htm

http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-185-tehnika/99.htm

Категория: Свободные статьи | Добавил: -Artemik- (16.01.2014) | Автор: Мишин Артём Александрович
Просмотров: 607 | Комментарии: 1 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 1
0
1  
Артем, если ты хочешь участвовать в олимпиаде, то сначала подай заявку! Эта твоя статья попала в  раздел "Свободные статьи", а не на конкурс. Перенести на конкурс ты ее сможешь только после того, как подашь заявку!

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Переводчик
...
ВНИМАНИЕ!
14-Я ОЛИМПИАДА ЗАВЕРШЕНА!
ИТОГИ ПОДВЕДЕНЫ!
ПРИЁМ ЗАЯВОК НА УЧАСТИЕ В 15-Й ОЛИМПИАДЕ НАЧНЕТСЯ
1 ОКТЯБРЯ 2017 ГОДА!

Google+
Их многие читают
Щур Илья Андреевич (9868)
Кузьминова Анастасия Олеговна (7337)
Бадакова Анастасия (7323)
Збарский Даниил Павлович (5168)
Чеховская Алена Алексеевна (4845)
Кошманов Илья Игоревич (4435)
Иванов Семен Владимирович (4334)
Беляева Александра Сергеевна (4183)
Пушинская Кристина Валерьевна (3951)
Рафаэль (3792)
Мини-чат
Техподдержка
E-mail отправителя *:


Тема письма:


Текст сообщения *:



Форум техподдержки
Наш логотип
«Олимпиада Можайского»
Организатор

Copyright: Клуб авиастроителей ©2017