Введение

Мы живём в мире, где путешествия по воздуху – обычное дело. Однако прошло много тысяч лет, прежде чем мечта людей в полётах по воздуху стала реальностью. Первый управляемый полёт, человек совершил только в XX веке.

Мифы и легенды полны удивительных рассказов о людях, которые могли летать. Некоторые смелые, но безрассудные изобретатели, спрыгивали с высоких башен, приладив к спине крылья. В XVI веке художник и изобретатель Леонардо да Винчи нарисовал чертёж летательной машины, похожей на вертолёт, но в то время построить его было невозможно.

Эпоха воздушных путешествий началась в 1783 году, с первого полёта на воздушном шаре, наполненном горячим воздухом. Через 17 лет появились дирижабли – огромные управляемые воздушные шары с двигателем и пропеллерами. В то же время были построены первые планеры. Полёты на планерах доказали, что возможны летательные аппараты, которые тяжелее воздуха.

После изобретения бензинового двигателя в 1880 году создание пилотируемых летательных аппаратов стало возможным. 17 декабря 1903 года братья Райт подняли в воздух свой хрупкий аэроплан под названием «Флаер» («Летун») и совершили первый управляемый воздушный полёт с людьми на борту. Они пролетели всего 36 метров. После этого исторического полёта авиация развивалась поразительно быстро. В первых самолётах использовался поршневый двигатель: он вращал пропеллер, который тянул самолёт вперёд. Некоторые маленькие самолёты до сих пор оснащены пропеллерами, но большие самолёты используют гораздо более мощные реактивные двигатели.

При движении крыла самолёта сквозь воздух возникает подъёмная сила. Сверху поверхность крыла выпуклая, а снизу плоская, поэтому с верхней стороны крыла воздух проходит быстрее, чес с нижней. Таким образом, воздух как бы засасывается вверх, поднимая крыло и заставляя подниматься весь самолёт. Вертолёт поднимается с помощью пропеллера, лопасти которого имеют такую же выпукло-плоскую форму, которую называют аэродинамической поверхностью.

Впервые авиацию использовали в военных целях во время Первой мировой войны. К 1939 году у большинства стран были военно-воздушные силы. Германия создала очень сильный военно-воздушный флот, который назывался Люфтваффе, и использовала его при внезапном наступлении в начале Второй мировой войны. Немцы знали, что ни одно наземное сражение нельзя выиграть, если не контролировать небо над полем битвы. В ходе Второй мировой войны большое значение стали иметь бомбардировщики дальнего действия – их использовали воздушные силы Великобритании, США, Германии и Японии. С тех пор появились крылатые ракеты и такие бомбардировщики стали не так важны, но пилотируемые самолёты всё ещё необходимы для защиты от лёгких бомбардировщиков. Современные самолёты-истребители могут лететь низко на очень большой скорости, находясь ниже зоны действия вражеских радаров и оставаясь незамеченными.

Благодаря пассажирским авиалайнерам путешествовать на большие расстояние стало гораздо проще и дешевле. Один из самых первых и самых больших авиалайнеров – «Боинг-747» вмещавший 450, а позднее – 560 пассажиров. Это модель лайнера появилась в 1970 году и используется до сих пор. Боинг вмещает 560 пассажиров, размах его крыльев составляет 60 метров, длина – 70 метров, а вес – почти – 320 тонн. Он может пролететь 8000 км со скоростью 910 км в час.

Аэропорт – одно их самых оживлённых мест в мире. Круглые сутки там взлетают и приземляются самолёты. Аэропорт выполняет три главные задачи: перевозка пассажиров, почты и грузов; обеспечение безопасности и точности посадки и взлёта самолётов; техническое обслуживание и проверка исправности самолётов. Диспетчерский центр аэропорта расположен в специальной башне. Диспетчеры используют компьютеры и радары, чтобы давать указания пилотам на взлёт и посадку.

Мы знаем о существовании таких нужных вещей, как подводная лодка, танк, вертолёт, парашют. Все они появились около ста лет назад. Однако первые разработки, сама идея этих изобретений возникла на много столетий раньше. И придумал их гениальный Леонардо да Винчи ещё в XV в.

Гениальный изобретатель, учёный, математик, скульптор и художник родился в 1452 г. в деревне Винчи в Италии. Современники не понимали сути изобретений Леонардо, поэтому многое из того, что им придумано, осталось на бумаге. Он рисовал фрески в соборах и монастырях, писал картины. Знаменитый портрет Моны Лизы хранится в Лувре – музее в Париже.

Первые наброски чертежи летательных аппаратов нам оставил Леонардо. Он изучил полёты птиц и предложил летающую машину  с крыльями. Он же придумал аппарат, который должен был подниматься в воздух при помощи винта (современный вертолёт).

С незапамятных времён люди мечтали летать, как птицы. Древнегреческий герой Икар поднялся в небо, но взлетел слишком высоко, за что его покарали боги. Но никого это не остановило. Люди летали на воздушных змеях, на машущих крыльях, на воздушных шарах. Но только летательные аппараты тяжелее воздуха – самолёты – смогли сделать полёт человека в воздухе реальным и управляемым.

17 декабря 1903 г. в местечке Кити-Хок в Америке поднялся первый в мире самолёт «Флфйер-1» с бензиновым двигателем. Его создатели братья У. и О. Райт. Самолёт пролетел 260 и со скоростью 71км/ч. Самолёт весил 500 кг, имел двигатель в 16 л. с. и два крыла – одно над другим. Такая схема называлась бипланом. Уже через пять лет, в 1908 г., У. Райт установил рекорд продолжительности полёта (1 час).

Конкуренция привела к созданию аэробусов – широкофюзеляжных самолётов повышенной вместимости. Сейчас лидерами являются самолёты вместимости «Боинг-757» и «Боинг-767», самолёты малой и средней дальности фирмы «Эрбас Индастри» А-300, А-320 и А-340.

Наша военная авиация никому не уступает первенства. Российский истребитель СУ-27К – самый маневренный боевой самолёт. На смену ему пришёл СУ-37. в 1950-х гг. лучшим реактивным истребителем был признан советский МиГ-15. скорость МиГ-25 достигает 3395 км/ч.

А. Ф. Можайский - создатель первого самолёта

Можайский Александр Фёдорович [9(21) марта 1825-21 марты (2 апреля) 1890] – выдающийся русский изобретатель, создатель первого самолёта. Родился в г. Роченсальм Выборгской губернии в семье морского офицера. 19 января 1841 г. А.Ф. Можайский блестяще заканчивает петербургский Морской кадетский корпус, причём, не только как судоводитель, но и как проектировщик кораблей. В 1860-х годах он начал исследовать возможность создания летательной машины тяжелее воздуха. В 1841-62 гг. и 1879-82  гг. Можайский служит в военно-морском флоте, и в 1862-79 гг. - в гражданских ведомствах. За время службы на флоте Можайский ходил на судах различной конструкции по Белому, Баренцеву, Норвежскому, Северному и Балтийскому морям. То были последние годы существования военного парусного флота, новые паровые суда шли на смену парусным. В 1852 году его назначают в состав экипажа одного из первых русских военных пароходов "Усердного". Во время годового плавания на "Усердном" Можайский ознакомился с двигателем, который оказал влияние на все развитие промышленности, транспорта и военного кораблестроения XIX столетия и до конца века оставался единственным типом двигателя, на базе которого можно было решить задачу полетов по воздуху. В 1858 году А.Ф. Можайский принял участие в Хивинской экспедиции, во время которой составил первое описание водного бассейна Аральского моря и реки Амударья. По возвращении из экспедиции он в течение двух лет ходил по Балтийскому морю на 84-пушечном винтовом корабле "Орел". В 1860-1861 годах руководил оснащением и установкой паровой машины на винтовом клипере "Всадник", капитаном которого позже был назначен.

Также ещё он изучал строение крыльев птиц, определял соотношения между площадью крыльев и весом у птиц разных пород, выявлял влияние удельной нагрузки (веса, проходившегося на 1 м² площади крыльев) на способность птиц к парящему полёту и устанавливал скорости парящего полёта; затем стал исследовать полёты воздушных змеев и с этой целью сам неоднократно поднимался на них.

Одновременно Александр Фёдорович изучал работу воздушных гребных винтов и строил летавшие модели самолёта. В отличие от многих изобретателей того времени, пытавшихся строить летательные машины с машущими крыльями, Можайский с самого начала  своей работы твёрдо стал на путь создания летательной машины и неподвижным относительно корпуса крылом. В 1876 г. в Петербурге проводились публичные демонстрации полёта моделей Александра Фёдоровича, которые вызвали чувственные отклики в печати. Большие летающие модели Можайского, имевшие все те части, которые были предусмотрены в самолёте, взлетали не с рук, а после разбега на колёсах. Они устойчиво летали с таким грузом, как офицерский кортик. Подобных успехов в создании летающих моделей самолёта никто в мире к тому времени не имел. Единственным реальным достижением за границей в этой области были полёты (в 1870-х гг.) небольших (весом всего 15-20 г) крайне схематизированных и запускавшихся с рук летающих моделей.

В 1863 году в связи с вынужденным сокращением численности флота после Крымской войны, прослужив во флоте 22 года, Можайский был уволен в отставку и следующие 16 лет служил в различных гражданских ведомствах по проведению крестьянской реформы 1861 года.  Он командируется на должность кандидата мирового посредника Грязовецкого уезда Вологодской губернии, а в 1873 году был выбран почетным мировым судьей Брацлавского округа Подольской губернии. Выйдя в отставку, он начинает активно интересоваться научными разработками по воздухоплаванию.

Мысль о создании летательного аппарата тяжелее воздуха появилась у Можайского еще в 1855 г., когда он начал вести тщательные наблюдения за полетами птиц и воздушных змеев. 
В 1872 г. после ряда кропотливых исследований и экспериментов Можайский установил зависимость междуподъемной силой и лобовым сопротивлением при различных углах атаки и обстоятельно осветил вопрос полета птиц.  Немецкий исследователь и планерист Лилиенталь проделал аналогичную работу на 17 лет позднее Можайского.

Затем с 1873 по 1876, он испытывает различные конструкции змеев. Постепенно увеличивая размеры, он подбирает необходимую площадь змея и добивается такой грузоподъемности, что осмеливается подняться на нем в воздух сам. Таким образом, он первым в мире летал на воздушных змеях, опередив на 10 лет французского испытателя Майо (1886г.), на 18 лет англичанина Баден-Поуэла (1894г.) и на 20 лет австралийца Харгрэва (1896г.).

В конце 1876 г. Александр Фёдорович обратился в Военное министерство с просьбой о помощи для проведения дальнейших изысканий и опытов; заявление был рассмотрено комиссией с участием Д. И. Менделеева. По её рекомендации военный министр разрешил ассигновать 3000 рублей, из которых Можайский получил 2192 рубля. Александр Фёдорович 23 марта 1878 года подал в министерство докладную записку, в которой обосновывал необходимость строить самолёт; к ней были проложены смета на постройку самолёта (около 19 тысяч рублей), описание и чертежи его. Рассмотрение этого предложения было поручено новой комиссии, которая 15 июня 1878 г.отклонила проект Александра Фёдоровича, сочтя принципиально неправильной попытку строить летательную машину с неподвижным относительно корпуса крылом. Протесты Можайского против этого заключения и новые просьбы о содействии были отклонены, и он решил строить самолёт на собственные средства. Для изучения сопротивления воздуха движения тел Александр Федорович создал оригинальный испытательный прибор, с помощью которого провёл очень точные определения аэродинамических сил.

В 1879 году капитан I ранга Можайский вновь зачислен на действительную военную службу и направлен в Морской кадетский корпус, где вел курс морской практики. 

В июне 1880 году Можайский подал заявку на приобретенный им самолёт для получения привилегии (патента), которую получил 3 ноября 1881 года. По приложенному к этой привилегии чертежу видно, что самолёт Александра Фёдоровича имел пять основных частей, которые имеются и в современных самолётах: крыло, корпус, силовая (винтомоторная) установка, хвостовое оперение и шасси. Назначение и взаимное расположение этих основных частей в самолёте Можайского были те же, что и в современных самолётах-монопланах. На своём самолёте Александр Фёдорович предлагал поставить двигатель внутреннего сгорания, но, вследствие несовершенства таких двигателей в то время, решил применить паровую машину. Весной 1880 г. Можайским было отпущено 2500 рублей, и он заказал две паровые машины мощностью 20 и 10 л. с. Летом 1881 г. машины были получены; Александр Фёдорович начал собирать свой самолёт на венном поле в Красном Селе и к лету 1882 закончил сборку.

Чертежи самолёта Александра Фёдоровича ещё не обнаружены. Сохранилось несколько неполных описаний, патентный чертёж, эскиз, набросанный на обороте чертежа двигателя, и рисунок, помещённый в книге «Воздухоплавание за 100 лет. 1783-1883» (1884). Этот рисунок полностью совпадает с описание самолёта, опубликованным очевидцем Н. Н. Мясоедовым в газете «Новое время» № 12418 7 октября 1910 г. в смете, приложенной к докладной записке от 23 марта 1878 г., Можайский указывал, что длина лодки (корпуса самолёта) была 20½   аршин (14,6 м), длина каждого крыла – 15 аршин (10,7 м), ширина крыла (хорда) – 20 аршин (14,2 м). В журнале заседания 22 февраля 1883 г. комиссии VII отдела Русского технического общества, осматривавшей самолёт Александра Фёдоровича, указано, что «матёрчатая плоскость» имела площадь 4000 кв. фунтов (372 м²) и самолет весил 57 пудов (934 кг). Для разбега самолёта перед взлётом Можайский построил наклонный деревянный настил; техника взлёта была чётко им сформулирована в докладных записках.

С 1882 по 1885 гг. Александр Фёдорович получал разрешения Штаба войск гвардии и Петербургского военного округа на проведение опытов со своим «воздухолетательным снарядом». Обнаруженные до сих пор источники не называют даты полёта и имени механика, проводившего испытания [в литературе, в частности в статье «Авиация» (БСЭ, т. 1, стр. 92), иногда встречаются не подтверждаемые документально описания обстоятельств испытаний]. В источниках указывается, что при одном из испытаний самолёт оторвался от земли и совершил короткий полёт. Это был первый в мире полёт на летательной машине тяжелее воздуха. Источники, свидетельствующие об этом полёте самолёте Можайского, говорят почти одно и то же: самолёт под управлением механика взлетел, начал крениться и опустился; при спуске было повреждено крыло машины и управляющий самолётом механик получил увечье. Так описывается испытание самолёта Александра Фёдоровича в «Военной энциклопедии» (изд. И. Д. Сытина, 1914, т. 16, стр. 377-378), в статье В. Ф. Найденова «Аэроплан в своём историческом развитии и его элементарная теория» («Воздухоплаватель», 1909, « 3-4, стр. 177-178), в лекции Е. С. Федорова («Записки Русского технического общества», 1904, № 4, стр. 230). Имеется ещё несколько подобных указаний о полёте самолёта Александра Фёдоровича.

Проведённые в 1950 г. проверочные расчёты показали, что при мощности двигателей в 30 л. с. и кпд винтов всего 0,5 самолёт был способен взлететь с горизонтальной поверхности и летать со скоростью до 11 м/сек ( около 40 км/час).

Современники Можайского ожидали от испытаний больших результатов. Они надеялись, что его самолёт сразу сможет летать далеко и высоко, не понимая, что рождение авиации есть длительный процесс, требующий огромных трудов. После поломки самолёта Можайский, стремясь улучшить его, принялся за дополнительное изучение аэродинамики самолёта, работы воздушных винтов и спроектировал новые, более мощные паровые машины. Постройка на Обуховском заводе этих паровых машин затянулась до 1890г.» Александр Фёдорович уже не успел установить их на свой самолёт.

Работы Можайского долго оставались полузабытыми. Лишь сравнительно небольшой круг специалистов – Е. С. Фёдоров, П. Д. Кузьминский, С. С. Неждановский, К. Э. Циолковский, В. Ф. Найденов, Б. Г. Луцкой и некоторые другие – оценили должным образом его труды и пытались развивать их. Замечательно достижение Александра Фёдоровича – создание первого самолёта – получило достойную оценку лишь в советское время, когда было изучена деятельность Можайского и восстановлена картина его творческого труда.

Воздухоплавание

Воздухоплавание – это полёты на воздушных шарах и дирижаблях, летательных аппаратах легче воздуха. Воздушный шар может лететь только туда, куда дует ветер, а дирижаблем можно управлять.

Первый воздушный шар с человеком на борту поднялся в воздух 1783 году во Франции. Его сконструировали братья Монгольфье. Под шаром разожгли костёр, который нагрел воздух внутри него. Горячий воздух стал подниматься вверх, и шар взлетел. В том же году был запущен первый воздушный шар, наполненный легким газом – водородом. Чтобы спуститься вниз, пилот такого воздушного шара должен был открыть клапан и выпустить часть газа. Сейчас воздушный шары используются для исследований атмосферы, а кроме того, воздухоплавание очень популярный вид спорта. Дирижабль по размеру обычно больше воздушного шара. Как правило, он имеет вытянутую форму, к низу к нему крепятся кабина и двигателя. Первый успешный полёт на дирижабле состоялся в 1852 году. К началу XX века уже существовало несколько компаний, занимавшихся перевозкой пассажиров на дирижаблях. Однако после нескольких катастроф полёты на дирижаблях прекратились: это было слишком опасно, потому, что наполняющий их водород может взрываться. Современные дирижабли наполняют другим, безопасным газом – гелием. Их используют, например, при съёмках фильмов и в рекламе.  

Планеризм, или планерный спорт, - это полёты без использования энергии мотора. Используемые планеристами летательные аппараты, которые называются планёрами, имеют длинные узкие крылья. Это обеспечивает им большую подъёмную силу. Планёр запускают при помощи лебедки или буксирного вертолёта. Оказавшись в воздухе, он теряет высоту очень медленно, удерживаемый поднимающимися воздушными потоками. Если воздух поднимается с такой же скоростью, с какой падает планёр, аппарат может долго оставаться на одном высоте. Если воздух поднимается быстрее, летательный аппарат может подняться ввысь.

В 1853 году первый планёр, пилотируемый человеком, перелетел через долину в Йоркшире, Великобритания. Современные планёры способны на большее. В 1986 году один планёр поднялся на высоту 11 500 м над Калифорнией, США.

Дельтапланеризм – это спорт, в котором пилот закрепляется на летательном аппарате, дельтаплане, при помощи ремней и трапециевидного поручня. Крылья у такого аппарата очень лёгкие, как правило, 22-44 кг, поэтому его может перемещать и запускать один человек. Взлёт совершается с холма, скалы или горы, имеющие достаточно крутой склон. В воздухе для управления спортсмены используют вес своего тела.

Братья Уилбр и Орвилл Райт были американскими инженерами, работали на фирме, производящей велосипеды, и построили первый воздухоплавательный аппарат тяжелее воздуха. Прежде чем построить свой летающий аэроплан, они несколько лет экспериментировали с различными моделями и планерами.

Первый настоящий полёт состоялся в декабре 1903 года в местечке под названием Кити-Хок, штат Северная Каролина. Аэроплан братьев Райт, снабжённым бензиновым двигателем, продержался в воздухе 12 секунд. Пять лет спустя усовершенствованная модель аэроплана братьев Райт было способна продержаться в воздухе уже 75 минут.

Подлинный аэроплан братьев Райт – «Флайер Первый» - выставлен в Национальном музее воздухоплавания и астронавтики в столице США, городе Вашингтоне.

Сверхзвуковым называется полёт быстрее звука, который распространяется в воздухе на уровне моря со скоростью около 1 225 км/ч. На большей высоте скорость звука уменьшается.

Когда самолёт летит скорости меньшей, чем скорость звука, воздух успевает мягко расслаиваться и обтекать фюзеляж и крылья. Однако при полёте со скоростью звука и выше этого не происходит. Вместо того чтобы обтекать самолёт, воздух уплотняется перед ним и создаёт грохочущую ударную волну, способную сильно повредить машину.

Для того чтобы избежать этого, авиаконструкторы делают носовую часть сверхзвуковых самолётов, например «Конкорда», длинной, тонкой и заостренной, а крылья машины смещают ближе к хвостовой части. Современные сверхзвуковые самолёты способны летать со скоростью, в шесть раз превышающей скорость звука.