Миронов Владимир Денисович, 16 лет, кадет ТОГБОУ им. Л.С. Дёмина, г. Тамбов
Руководитель: Нечаева Екатерина Николаевна
Какие летательные аппараты
стали самыми загадочными в истории?
План
Введение
Глава 1. Загадочные летательные аппараты далёкого прошлого
1.1. Мистические воздушные судна древних цивилизаций
1.2. Необычные летальные конструкции Леонардо да Винчи
Глава 2. Удивительные авиа средства нового времени
2.1. Самолёт вертикального взлёта Vought V-173
2.2. Goodyear Inflatoplane – американский экспериментальный надувной самолёт
Глава 3. Самые таинственные летательные аппараты XXI века
3.1. Экспериментальный дирижабль Lockheed Martin P-791
3.2. Stratolaunch Model 351 – платформа для осуществления воздушных запусков космических аппаратов
Заключение
Список используемых источников
Введение
Актуальность исследования: Создание летательных аппаратов, позволяющих людям перемещаться в любую точку планеты и даже за её пределы, возглавляет список величайших инноваций человечества. Воздушный флот от века к веку выходит за рамки возможного, внедряя новые идеи и замыслы. В данной историко-исследовательской работе представлены летательные аппараты разных времён, не походящих под понятие «норма». Изучая историю изобретения, а также основные технические характеристики того или иного «загадочного» воздушного судна, человечество получает уникальные знания, которые может использовать для модернизации новейших летательных конструкций, а также для расширения границ и возможностей их применения.
Цель исследования: выявить и изучить самые загадочные летательные аппараты в истории.
Гипотеза: самые загадочные летательные аппараты в истории стали основой для создания высокоэффективных летающих устройств нового типа.
Задачи исследования:
- рассмотреть мистические воздушные судна древних цивилизаций;
- исследовать необычные летальные конструкции Леонардо да Винчи;
- изучить самолёт вертикального взлёта Vought V-173;
- освоить принципы работы американского надувного самолёта Goodyear Inflatoplane;
- описать удивительный экспериментальный дирижабль Lockheed Martin P-79;
- проанализировать эксплуатацию платформы Stratolaunch Model 351.
Методы исследования: поиск и анализ информации в литературе и интернет-ресурсах.
Глава 1. Загадочные летательные аппараты далёкого прошлого
1.1. Мистические воздушные судна древних цивилизаций
Человечество много лет задаётся вопросом, откуда в древнеиндийских текстах взялись описания летательных аппаратов, напоминающих футуристические боевые самолёты. Так называемые «виманы» могли развивать невероятную скорость, а на борту нести мощное оружие древних Богов. Некоторые тексты описывают даже конструкцию летательных аппаратов Богов виман и руководство для пилотов. Слово виман состоит из двух слов: «vi» - «небо» и «man» - «человек», и означает «человек в небе». Упоминание о древних виманах имеются в разных источниках – от древних до вполне современных. Виманы в источнике Махабхарата. Древнеиндийский эпос для тех, кто знакомится с ним, будет казаться чрезвычайно сложным. В его описание включён широкий пантеон божеств и былин, а также одно из крупнейших произведений – Махабхарата.
Виманы в источнике: Самарангана Судрадхара. Согласно санскритскому тексту «Самарангана Судрадхара», вимана должна быть прочной и долговечной; большой птицей из лёгкого материала. Внутри двигателя должна быть ртуть, подогреваемая нагревательным устройством. Скрытая в ртути энергия позволяет с огромной скоростью, поэтому пилот может преодолевать по воздуху большие расстояния. Вимана должна подниматься и опускаться вертикально, наклонно, может двигаться вперед и назад. Эти машины позволяют людям передвигаться по воздуху, а небесным существам прилетать на Землю. В стихах трактата обсуждается дизайн виман, способ перевозки на них грузов, возможность летать за тысячи километров, совершать обычную и аварийную посадку и даже возможные столкновения с птицами. Есть информация о пилоте, рекомендуемые меры предосторожности при длительных перелётах, защите кораблей от штормов и молний, а также инструкция о том, как переключиться с типичной энергии на солнечную.
Виманы в источнике: древний халдейский труд Сифрал. Закон вавилонян Хаката утваерждает великую привилегию управления летательным аппаратом. Труд «Сифрал» содержит более 100 непонятных технических деталей, которые должны учитываться при строительстве летательных аппаратов, и такие понятия, как графитовый стержень, медные катушки, индикатор кристалла, вибрирующая сфера и т.д.
Летательные аппараты атлантов – вайликси. Вайликси были разработаны в Атлантиде 20000 лет назад, и наиболее распространённые были блюдцеобразны и обычно трапецеидальны в сечении с тремя полусферическими кожухами для двигателей внизу. Они использовали механическую антигравитационную установку, приводимую двигателями, развивающими мощность приблизительно в 80000 лошадиных сил. Атланты использовали свои летательные машины, "вайликси", в попытке покорить мир. Подъём виманы в воздух осуществлялся с помощью тайной энергии звука. Пилот проходил серьёзную подготовку, прежде чем его допускали к рычагам управления.
Летательные аппараты в Тибете. Не так давно в тибетской Лхасе китайцы обнаружили документы на санскрите, в которых учёные нашли инструкции по созданию межзвёздных кораблей. В частности, там был описан антигравитационный двигатель.
Летательные аппараты в Ветхом Завете. Летательные аппараты упоминаются в Библии, в рассказе ветхозаветного пророка Иезекииля: «Когда творение спустилось, налетел бурный ветер, окружённый большим облаком, слышался гул как из воинского стада, наверху находился престол с сидящим существом, напоминающим человека».
Анализируя материалы, можно сделать предположение, что древние индийцы путешествовали на своих загадочных виманах по всей Азии. Возможно, даже летали в Атлантиду и Южную Америку. Об этом может свидетельствовать ещё не расшифрованное письмо, найденное в древнем городе Мохенджо-Даро (территория нынешнего Пакистана).
1.2. Необычные летальные конструкции Леонардо да Винчи
Леонардо да Винчи (1452-1519гг.) поражает разнообразием своих научных интересов. Уникальны его исследования в области конструирования летательных аппаратов. Он изучал полет и планирование птиц, строение их крыльев, и создал летательные аппараты с машущими крыльями, парашют, модель спирального пропеллера и другие уникальные для своего времени устройства. В рукописях Леонардо есть десятки изображений разнообразных летательных конструкций, имеющих целый ряд интересных инженерных решений.
Создание «самолётов» Леонардо начал с изучения поведения в воздухе стрекозы, а затем придумал машущее крыло, как средство изучения отталкивания от воздуха. Необходимо было рассчитать силу человека, необходимую для поднятия в воздух махолета, общий вес которого должен был составлять около 90 кг.
После внимательного изучения полета птиц, Леонардо да Винчи спроектировал свою первую модель летательного аппарата, у которой были машущие крылья, как у летучей мыши. С ее помощью, отталкиваясь от воздуха с помощью крыльев и используя силу мышц рук и ног, человек должен был полететь. Крылья должны были не только поднять человека в воздух, но и благодаря таким приспособлениям, как элероны и шарниры, удержать его в воздухе. Тогда Леонардо был убежден, что сможет осуществить полет человека с помощью машущих крыльев. Недостаточно сильные мышцы он собирался заменить энергией такого механизма, как взведенный лук, которой, как он считал, будет вполне достаточно для полета человека. Однако, и при использовании этого заводного механизма вставали проблемы быстрого раскручивания пружины. Прошли годы, и когда Леонардо после некоторого перерыва снова взялся за изучение полета, он думал уже о парящем полете с помощью ветра, зная, что в этом случае требуется меньше усилий для удержания и продвижения летательного аппарата в воздухе.
Летательный аппарат с вертикальным взлётом Орнитоптер. На этом аппарате Леонардо хотел установить систему втяжных лестниц, аналог современного убирающегося шасси. При приземлении вогнутые клинья, прикрепленные к основанию лестниц, служили бы амортизаторами.
Воздушный винт. На эскизах Леонардо изображает и другой летательный аппарат - "воздушный винт", способный подняться в воздух. Аппарат с таким винтом должен летать, ввинчиваясь в воздух! Радиус винта - 4,8 м. Он имел металлическую окантовку и накрахмаленное полотняное покрытие. Винт должен был приводиться в движение людьми, которые шли вокруг оси и толкали рычаги. Существовал и еще один способ запуска винта - требовалось быстро раскрутить трос под осью.
Парашют. Модель выполнена на основе квадратной деревянной рамы, из углов которой выходят также деревянные направляющие, скрепленные выше над центром рамы. Закрепленный на раме материал образует вытяжной колпак. К углам рамы крепятся веревки, на которых внизу весит человек. Однако практически спуск на таком парашюте не может быть безопасным, т.к. материал будет просто разорван напором воздуха. Как считал Леонардо да Винчи, "если у человека есть тент из плотной ткани, каждая из сторон которого составляет 12 длин руки, и высота - 12, то он может прыгнуть, не разбившись, с любой значительной высоты". Испытать этот аппарат ему самому не удалось.
Однако удивительные летательные устройства великого изобретателя Леонардо да Винчи казались современникам странными и мистическими, и так и не взлетели при его жизни, оставшись на бумаге.
Подводя итоги первой главы нашего исследования, хочется отметить, во-первых, что виманы – и по сей день нерешённая головоломка. Они не являются продуктом воображения индийских поэтов, а лишь отображают послания о реальных событиях времени, когда боги вели на Земле свою эпическую войну. Древних текстов о виманах столько, что ими можно заполнить несколько томов только лишь с описанием этих транспортных средств. Подлинность этих письменных источников не подлежит сомнению. К сожалению, большинство их ещё не переведены с древнего санскрита. Во-вторых, и к загадочным летательным аппаратам Леонардо да Винчи во все времена было приковано особое внимание. В 2002-м году британские испытатели доказали правильность концепции дельтаплана великого изобретателя. Используя аппарат, построенный по чертежам мастера, чемпионка мира по дельтапланеризму Джуди Лиден смогла подняться на высоту десять метров и продержалась в воздухе семнадцать секунд. И парашют был одной из самых простых разработок гения. Но это совсем не умаляет значимости изобретения. В наше время испытатели доказали, что концепцию парашюта да Винчи можно считать верной. В 2008-м году швейцарец Оливье Тепп успешно выполнил приземление, используя шатер пирамидальной формы.
Глава 2. Удивительные авиасредства нового времени
2.1. Самолёт вертикального взлёта Vought V-173
Во всех списках странных, диковинных летательных средств нового времени Vought V-173 – на первом месте. Этот экспериментальный самолёт вертикального взлёта и посадки прозвали «Летающим блином». Эту машину придумал сотрудник Исследовательского центра Лэнгли (США), инженер Чальз Циммерман, поскольку предполагал, что такая форма крыла позволит самолёту сохранять стабильность и маневрировать на очень низких скоростях. Точнее, не предполагал, а подробно всё рассчитал, построил несколько моделей, продул их в аэродинамической трубе и предложил проект правительству — в качестве палубного бомбардировщика. Шла Вторая мировая война, и рассматривались любые перспективные военные проекты. Единственным способом проверить концепцию Циммермана в полной мере было строительство полноразмерного самолёта. Но проект был настолько смелым, что перед железной машиной Vought XF5U Циммерману предложили построить «рабочий макет», то есть деревянно-парусиновый самолёт, чтобы избежать бесполезного вложения денежных средств. Так и появился Vought V-173. Его фюзеляж имел округлую форму. Пара двигателей приводила в движение пропеллеры огромных размеров, которые не задевали землю при взлете только благодаря удлиненным стойкам шасси. 23 ноября 1942 года «Блин» вполне успешно полетел в первый раз. Единственное, на что жаловался тест пилот Vought Бун Гайтон, это сильная вибрация от двигателей. Во время полётов самолёт вызывал сильное волнение людей внизу, потому что те принимали его за летающую тарелку. В итоге было совершено 190 полётов. К 1946-му году самолёт уже всё доказал — он был очень жёстким, прочным и успешно маневрировал на низких скоростях.
Общие характеристики
- Экипаж: 1 человек
- Длина: 26 футов 8 дюймов (8,13 м)
- Размах крыла: 23 фута 4 дюйма (7,11 м)
- Высота: 14 футов 9 дюймов (4,51 м)
- Площадь крыла: 427 футов² (44,2 м²)
- Нагруженный вес: 2,258 фунтов (1,024 кг)
- Силовая установка: два двигателя Continental A-80 водяного охлаждения, 80 л. с. (60 кВт каждый)
Летные характеристики
- Максимальная скорость: 138 миль в час (222 км/ч)
- Скороподъемность: 5,000 футов за 7 минут (1,100 м за 5 минут)
Железная версия Vought XF5U также была построена, компания приступила к её испытаниям. Но Циммерман опоздал. К этому времени уже были понятны преимущества реактивной палубной авиации, и самолёт с поршневым двигателем был заведомо устаревшим. Железный Vought XF5U уничтожили, а деревянный Vought V-173 сохранили для потомков. Ныне он хранится в коллекции Смитсоновского института на Серебряном Холме, штат Мэриленд.
2.2. Goodyear Inflatoplane – американский экспериментальный надувной самолёт
Появление концепции резинового надувного самолёта можно отнести к первым экспериментам с надувным резиновым планером, построенным конструктором Taylor McDaniel в 1930-х. В 1956 армия США заказала предприятию Goodyear проект надувного спасательного самолёта, который мог бы сбрасываться с воздуха способом парашютного десантирования в жёстком контейнере объёмом 1,25 кубометра, и приводиться в готовность на земле за несколько минут. Проект был завершен за двенадцать недель. Весь планер представляет собой надутые до жесткости резиновые оболочки. Исключение составляют только винтомоторная группа, шасси и тросики управления. Основным материалом корпуса был трёхслойный композит из двух слоёв резины и проложенной между ними нейлоновой сети. Наддув конструкции в воздухе осуществлялся от компрессора, приводимого двигателем.
Goodyear Inflatoplane выпускался в двух модификациях. Одноместный самолёт, GA-468, приводился в готовность (надувался до давления 170 кПа) приблизительно за 5 минут. Длина самолёта составляла 5,97 м, размах крыльев — 6,7 м. Силовая установка — двухтактный двигатель мощностью 40 л. с. Максимальный взлётный вес — 110 кг. Запас топлива — 76 литров, что позволяло пролететь до 630 км с максимальной скоростью 116 км/ч. Практический потолок — до 3000 м. Взлётный разбег самолёта составлял порядка 80 метров. Двухместный вариант, GA-466, имел больший на 1,8 м размах крыльев, взлётный вес до 340 кг, скорость — до 110 км/ч, дальность — до 443 км. Оснащался двигателем McCulloch 4318 мощностью 60 л. с. Испытания проводились на озере Wingfoot Lake, Akron, штат Огайо. В ходе одного из полётов произошла катастрофа, непосредственной причиной которой был трос управления, который соскочил со шкива и застрял, заклинив ручку управления. Самолёт стал увеличивать крен, пока одно из крыльев не загнулось вокруг винта, и не было им разорвано. Погиб пилот лейтенант Уоллис.
Обобщая изученные во второй главе материалы, нужно подчеркнуть, что невысокий спрос и одна авария решили судьбу загадочного проекта Vought V-173, однако именно с него началось развитие в этом направлении, которое в конце привело к появлению знаменитого Harrier Jump Jet. Программа по испытаниям необычного надувного самолёта Goodyear Inflatoplane была приостановлена и окончательно закрыта в 1973 году. Тем не менее, эксперимент позволил придумать и опробовать более простой способ эвакуации людей и грузов с проблемной территории: небесный крюк. Надуваемый водородом или гелием аэростат поднимал трос длиной около 200 метров с прикреплённым на земле грузом, а снабженный специальной роговиной перед носовым винтом самолёт подхватывал эту конструкцию. Метод оказался пригодным и безопасным для людей, позволял забрать груз из леса или города, поскольку первые 10 — 20 метров подъём шел почти вертикально и с умеренной перегрузкой.
Глава 3. Самые таинственные летательные аппараты XXI века
3.1. Экспериментальный дирижабль Lockheed Martin P-791
Дирижабль или самолет? Это немного и то, и другое. Lockheed Martin черпала вдохновение из обеих форм самолетов, когда они проектировали свой P-791. Этот самолет поддерживается как аэростатической, так и аэродинамической подъемной силой. Аэростатическая подъемная сила - это подъемная сила, которая генерируется из плавучести воздуха, окружающего корабль, как в воздушном шаре или дирижабле. Аэродинамическая подъемная сила, с другой стороны, представляет собой подъемную силу, создаваемую жидкостью (воздухом), протекающей мимо поверхности (крыльев), которая генерирует восходящую силу, в свою очередь, удерживая корабль в воздухе. Сочетание аэростатической и аэродинамической подъемной силы является попыткой извлечь выгоду, как из высокой скорости аэродинамического корабля, так и из грузоподъемности аэростатических судов. Первый полёт P-791 состоялся 31 января 2006 года на летно-испытательном объекте компании на заводе ВВС США 42 в Палмдейле, Калифорния.
P-791 был разработан в рамках программы Long Endurance Multi-Intelligence Vehicle (LEMV) армии США, но проиграл конкуренцию программе по конструкции HAV-3 компании Northrop Grumman. P-791 был модифицирован, чтобы стать гражданским самолётом cargo под названием SkyTug, с грузоподъемностью 20 ST и планами масштабирования. По данным Lockheed Martin, гибридные дирижабли потребляют менее 1/10 топлива вертолета на тонну, что делает их экономичным решением доставки грузов. Еще одним преимуществом гибридного дирижабля P-791 является его скорость - несмотря на его большую грузоподъемность (что является очевидным преимуществом), он по-прежнему остается быстрее, чем наземные и морские транспортные системы.Lockheed Martin инвестировала более 20 лет в разработку технологии Hybrid Airship, доказав ее эффективность и убедившись, что она выгодна для различных рынков, которые могли бы извлечь выгоду из использования этой платформы. Более 10 лет назад команда создала и провела демонстрацию технологии, известной как P-791, которая успешно продемонстрировала все технологии, необходимые для ее реализации. С тех пор команда завершила все необходимые этапы планирования сертификации FAA для нового класса самолетов и готова приступить к созданию первой коммерческой модели и завершению процесса сертификации типа FAA.
3.2. Stratolaunch Model 351 – платформа для осуществления воздушных запусков космических аппаратов
Stratolaunch Model 351 — американский самолёт-носитель, элемент авиационно-космической системы воздушного старта Stratolaunch.
О старте проекта было объявлено в декабре 2011 года. Машина была представлена публике 31 мая 2017, когда состоялась выкатка в Аэрокосмическом центре «Мохаве». В штате Калифорния, в декабре 2017 года были протестированы его шасси и тормозная система. Во время рулёжных пробежек в феврале 2018 года была достигнута скорость 74 км/ч, в октябре 2018 года — 128 км/ч. 9 января 2019 года во время наземных испытаний была достигнута скорость 226 км/ч, с отрывом от земли передних стоек шасси. Первый полёт самолёт совершил в апреле 2019 года, над пустыней Мохаве; полёт продлился два с половиной часа, самолёт поднялся на высоту более пяти километров, развив максимальную скорость 304 км/ч. Stratolaunch Model 351 представляет собой двухфюзеляжный моноплан с высокорасположенным крылом длиной 117,3 метра, на котором в пилонах установлены шесть турбореактивных двигателей Pratt & Whitney PW4056. Длина самолёта 73 метра, максимальный взлётный вес 590 тонн, масса подвесной полезной нагрузки 250 тонн. Система шасси имеет восемь стоек (шесть основных и две носовых) с 28 колёсами.
Конструкционно Stratolaunch напоминает американский проект Conro Virtus предлагавшийся в начале 1970-х годов для транспортировки «Спейс шаттл». Также существовал отличный по виду российский проект 1992 года НПО «Молния» самолёт-триплан Геракл («Молния-1000»). Однако через несколько месяцев после полёта проект столкнулся с финансовыми трудностями — и его выставили на продажу. В начале 2020 года стало известно, что Stratolaunch возобновит лётные испытания машины, однако при этом, несколько изменив концепцию: если ранее самолёт планировали использовать в качестве воздушной платформы для запуска ракеты Pegasus XL, то сейчас его собираются применять как носитель для атмосферных и суборбитальных гиперзвуковых аппаратов. Машина рассчитана для использования в качестве носителя для авиационно-космической системы Stratolaunch. Самолёт предназначен для запуска космических ракет-носителей методом «воздушного старта», который будет осуществляться с высоты примерно10500 м. Ракета-носитель должна подвешиваться под центральной частью крыла между фюзеляжами.
Технические характеристики:
- Длина: 72,5 м или 84,7 м
- Размах крыла: 117,3 м
- Высота: 15,2 м
- Площадь крыла: 30,75 м²
- Масса пустого: 226 596 кг
- Внешняя полезная нагрузка: 250 000 кг
- Нормальная взлётная масса: 340 194 кг
- Максимальная взлётная масса: 589 670 кг
- Двигатель: 6× PW4056 тягой 252,4 кН каждый
В заключение третьей главы, следует сказать, что экспериментальная машина Lockheed Martin P-791 легла в основу следующей усовершенствованной модели Lockheed Martin LMZ1M. Абсолютно очевидно, что за таинственным дирижаблем будущее. Корабль предполагает простоту пикапа, ежедневно перевозя грузы и персонал в отдалённые районы и обратно. Удивительный аппарат Stratolaunch Model 351 на текущий момент является самолётом с самым длинным крылом в истории авиации. Крупнейший в мире авиалайнер был изобретен для доставки грузов в космос. Естественно, что для простого обывателя эта машина, способная запросто покинуть нашу планету, навсегда останется загадкой.
Заключение
Данная работа посвящена выявлению и изучению самых загадочных летательных аппаратов в истории.
В ходе исследования были рассмотрены мистические воздушные судна древних цивилизаций, необычные летальные конструкции Леонардо да Винчи; освоены азы эксплуатации удивительных авиа средств нового времени, в частности самолёта вертикального взлёта Vought V-173 и американской надувной машины - Goodyear Inflatoplane. Особое место в проекте отведено описанию таинственных летательных аппаратов XXI века, а именно экспериментального дирижабля Lockheed Martin P-791 и платформы для осуществления воздушных запусков космических аппаратов - Stratolaunch Model 351.
Результаты историко-исследовательской работы показали, что человечество не прекращает поражать мир своими неординарными изобретениями. Небо всегда манило человека. Именно на это указывают примеры, рассмотренные в исследовании.
Проанализировав принципы действия самых, на наш взгляд, загадочных летательных средств, мы пришли к выводу, что вся история авиации была направлена на совершенствование воздушных аппаратов, на повышение грузоподъёмности, увеличение скорости и дальности полёта и многое другое. Создавая сотни необычных воздушных машин, человек шага за шагом искоренял недостатки их работы. Именно на основе «странных» летательных сооружений и создавались и создаются высокоэффективные летающие устройства нового типа.
Список используемых источников
- http://class-fizika.narod.ru/leo2.htm
- https://ru.knowledgr.com/02012654/LockheedMartinP791
- https://bigpicture.ru/10-samyx-strannyx-letatelnyx-apparatov-v-istorii-aviacii/
- https://infourok.ru/issledovatelskaya-rabota-kakie-letatelnye-apparaty-stali-samymi-zagadochnymi-v-istorii-4935630.html
- http://www.airwar.ru/enc/xplane/inflatoplane.html
- https://www.popmech.ru/technologies/248122-samolyet-dnya-vought-v-173-flying-pancake/
- https://vido.com.ua/article/12382/10-naibolieie-prodvinutykh-samolietov-21-vieka/
- https://www.aex.ru/news/2019/4/14/196365/
- http://ancientcivs.ru/vimana
|
