Андреев Федор

Как зарождалась идея полета человека?

План.
Введение:
-Цель работы
Основная часть:
-Представления о небе в первобытную эпоху;
-Полёт-запретная мечта человечества;
-В преддверии эры авиации;
-Люди, которые "стояли" у истоков отечественной авиации;
-Александр Федорович Можайский;
-Конструкция самолёта Можайского;
-Константин Эдуардович Циолковский;
-Игорь Иванович Сикорский.
Заключение.
Использованная литература.

Введение.

Я выбрал тему "Как зарождалась идея полёта человека?", так как я сам интересуюсь историей авиации.Человечество испокон веков мечтало обзавестись крыльями и полететь. Поэтому, практически в любой мировой культуре встречаются попытки взлететь. К сожалению, они в большинстве случаев заканчивались смертельным исходом. В своей историко-исследовательской работе я расскажу, о первых "покорителях небес" и их приспособлениях для полётов, о первых летательных аппаратах и о людях, которые "стояли" у истоков отечественной авиации Александре Федоровиче Можайском, Константине Эдуардовиче Циолковском и Игоре Ивановиче Сикорском.
Цель работы:
Изучить вклад первых отечественных конструкторов в мировое авиастроение.

Основная часть.

Представления о небе в первобытную эпоху

С Древних времён человек мечтал взлететь подобно птице. Эту тягу к полётам и осознание всех трудностей, ждущих человека на этом пути точно описывает латинская пословица:
"Per aspera ad astra!" - Через тернии к звёздам!

Люди с первобытных времён интересовались, что простирается над их головами. Их желание познать небо подтверждается наличием множества колоссальных по размером построек в разных уголках мира. Например, Стоунхендж (рис.1). Он находится в Англии. Мегалит представляет собой сооружение из камней, которые несколькими кольцами опоясывают центральный камень.Неподалеку от входа находится менгир - каменный столб высотой 6 метров и весом 35 тонн. Пропорции построек вызывают изумление: соотношение размеров разных кругов Стоунхенджа совпадает с соотношением диаметров планет Солнечной системы и даже с размерами их орбит.Но если мы признаем, что жители были столь сведущи в астрономии, то мы должны согласиться и с тем, что за орбитой Плутона должны быть еще две неоткрытые планеты.

рис.1

Полет-запретная мечта человечества.

В Древнем мире люди мечтали слагали легенды о полетах человека. Остановимся на самых интересных из них.В вавилоно-ассирийской литературе есть интересная легенда(рис.2). Однажды герой Этана попросил орла поднять его высоко над землей, чтобы добраться до неба. Птица взмыла в небеса, и Этана увидел землю маленькой " как корзинка", моря как лужи, реки как ручейки, а затем земля совсем исчезла из виду.Страшно стало Этану, и попросил он орла вернуться назад. Сбросила гордая птица героя, и упал он на землю, так и не достигнув неба.


рис.2
Также интересна легенда о бое Геракла с Антеем (рис.3)
Отважный Геракл, путешествуя по Ливии, повстречал великана Антея, сына бога морей Посейдона и богини земли Геи. Исполин заставлял всех путников бороться с ним и немилосердно убивал побежденных.Нельзя было превзойти Антея, не зная источника его неиссякаемой силы. Тайна была такова: когда великан чувствовал, что начинает уставать, он прикасался к матери - земле, и силы его обновлялись.Но стоило только оторвать Антея от земли и поднять в воздух, он становился беспомощным и беззащитным. Долго боролся Геракл с Антеем, несколько раз он валил исполина на землю, но только прибавлялись силы у его противника. Но, как только поднял могучий Геракл врага высоко в воздух, иссякли силы у сына Геи, и герой задушил его.


рис.3 Обе легенды призваны были показать, что удел человека - земля, в ней его сила, здесь люди могут добиться многого, но небо - не их стихия, и каждый, потерявший почву под ногами, обречен на погибель.
И наконец, будет преступлением рассказать миф о Дедале и Икаре. Афинянин Дедал стяжал славу непревзойденного изобретателя, художника, строителя. Именно он придумал рубанок, отвес, клей, технику инкрустации из слоновой кости.Но мастер совершил преступление: завидуя к славе своего племянника Тала, Дедал сбросил его в реку. Спасаясь от наказания, Дедал вынужден был бежать на Крит к царю Миносу.На острове мастер находился в положении почетного пленника. Он обзавелся семьей, вырастил сына Икара и продолжал творить. Лабиринт - создание его рук.Стремясь вырваться на волю, Дедал решился на самое дерзкое из деяний, которое когда - либо приходило в голову смертного: он вздумал перелететь с Крита на побережье Малой Азии.Скрепив воском птичьи перья, он сделал крылья для себя и своего сына, строго запретив Икару подниматься высоко. Икар нарушил инструкции отца и очень близко подлетел к солнцу. Воск, соединявший перья растаял, юноша упал в море и утонул. Изготовив крылья, Дедал уподобился богам. Вспомните, что многие античные боги были крылаты! Исследователь Ю. В. Андреев высказал мысль, что образ Дедала был близок " вестнику богов" Гермесу, атрибутом которого были крылатые сандалии.Таким образом, в крито-микенский период истории Греции был успешно осуществлен полет человека. Это событие так потрясло современников, что в Греции стал складываться культ первого удачливого авиатора - Дедала.

В преддверии эры авиации.

Итак, самым древним летательным аппаратом является воздушный змей. Но он "утолял" жажду людей летать? Не очень приятно болтаться на привязи и подчиняться любому дуновению ветра. Человек, мечтающий о роле покорителя воздушной стихии, должен был выбрать иной путь: изготовление крыльев подобных птичьим. Так зародилась идея планеризма. В Средние века и в Новое время, вопреки настороженному отношению церкви, люди изобретали и испытывали летательные аппараты. Вот несколько фактов из истории: в 875 г. араб Бен Фиранс спрыгнул с крыши дома, в 1003 г. подобную попытку предпринял Ал-Джаухари. Оба полета закончились неудачно - изобретатели получили тяжелые увечья. Первый документально зафиксированный полет европейца относится к XI веку. В 1020 г. английский монах-бенедиктинец(рис. 4) Эйлмер из Малмсбери, прозванный Летающий монах, нацепил крылья и спрыгнул с монастырской колокольни.Ему в какой-то мере удался планирующий полет, ибо смельчак отделался только переломами рук. Интересно, что сам монах усматривал причины своей неудачи в том, что он "забыл присоединить хвост как у птицы".

рис. 4 Не только в Европе, но и на Руси находились чудаки, мечтающие о полетах. По свидетельству Даниила Заточника " иные слетают с церкви или с высокого дома на шелковых крыльях". В источниках есть сведения, что холоп Ивана Грозного смастерил себе крылья и с их помощью собирался спуститься с самого высокого московского сооружения - колокольни Ивана Великого(рис. 5).В 1669 году стрелец Иван Серпов сделал "крылья наподобие голубиных, но значительно большие по размеру". В городе Ряжске он "хотел летать, но только поднялся аршин на семь (т. е. около пяти метров), перекувыркнулся в воздухе и упал на землю".


рис. 5 Даже по этим скупым и фрагментарным сведениям можно сделать ряд выводов об технических особенностях летательных аппаратов эпохи Средневековья и начала Нового времени:

- Эти летательные средства были рассчитаны на планированье при прыжке с высоты.

- Они представляли собой придаток естественных человеческих органов (т.е. крылья привязывались к рукам, а не человек помещался внутри аппарата).

- Первые планеры изготовлялись из разнообразных материалов: перья, ткани, кожа, дерево.

- Идея о необходимости хвоста, играющего роль управления и балансированного груза, только вызревала и еще не воплотилась на практике.


Люди, которые "стояли" у истоков отечественной авиации

Я думаю, что перед тем, как рассказать о первых отечественных авиаконструкторах, нужно сказать о гениальном итальянском изобретателе Леонардо Да Винчи, так как именно на его идеях основывались многие российские пионеры авиации (рис. 6).



рис. 6 Гениальный Леонардо да Винчи был захвачен идеей постройки приспособления для полетов с машущими крыльями. Он даже придумал специальный термин для летательных приспособлений такого типа - орнитоптеры (рис. 7).


рис.7

Ученый детально разработал несколько типов орнитоптеров:

- аппарат с "лежащим" положением пилота (1485-1487 гг.)

- с вертикальным положением летчика (1495-1497 гг.)

- орнитоптер - лодку (около 1487 г.).

Леонардо принадлежит несколько замечательных конструктивных идей в области авиации:

- создание фюзеляжа в форме лодки

- использование поворотного хвостового оперения, напоминающего современный руль высоты

- изобретение убирающегося в полете шасси. Великий итальянец видимо опасался, что мускульной силы человека может не хватить, и поэтому изобрел орнитоптер, в качестве источника, энергии которого выступал туго натянутый лук.

А теперь можно рассказать о отечественных авиаконструкторах.

Александр Федорович Можайский.

Александр Фёдорович (рис. 8) родился в 9 марта 1825 года в городе Роченсальм, Выборгской губернии и умер 20 марта 1890 года. Он был русским военный деятелем, контр-адмиралом и пионером авиации.




рис.8

Его главными заслугами являются не только участие в военных походах, но огромный вклад в отечественную авиацию. Можайский сконструировал первый в России самолёт(рис. 9) и один из первых в мире самолётов, построенных в натуральную величину, а также, возможно, — первый в мире самолёт, отделившийся от земли с человеком на борту. Несмотря на ряд конструктивных недостатков, обусловленных, главным образом, отсутствием на тот момент достаточной научно-технической базы для проектирования летательных аппаратов тяжелее воздуха, самолёт Можайского обладал, по оценке советских и российских специалистов, весьма высоким для своего времени техническим уровнем.


рис. 9

Идея создания летательного аэродинамического аппарата возникла у Александра Фёдоровича, в 1856 под влиянием наблюдений за полётом птиц. Многие исследователи считают вероятным знакомство А. Ф. Можайского с более ранними работами, развивающими идею аэроплана, позволивший изобретателю познакомиться с воздействием воздушного потока (ветра) на неподвижную аэродинамическую поверхность (парус), а также с работой гребного винта. Активную работу над проектом изобретатель начал только в конце 1860-х годов. Замысел аппарата сложился к 1873 году.Осенью 1876 года Можайский переехал в Санкт-Петербург, где публично, в частности, в манеже Берейторской кавалерийской школы, проводил опыты с летающими моделями самолёта, оснащёнными пружинным двигателем или же двигателем на основе резинового шнура. Одна из моделей могла летать даже неся полезную нагрузку — кортик морского офицера.

Документов, сколько-нибудь подробно описывающих испытания самолёта Можайского не сохранилось. В записке Главного инженерного управления Военного министерства, составленной в 1884 году, на основе сведений «из частных источников», отмечалось, что самолёт Можайского «был даже им и приводим в действие, взбегая вверх по наклонным рельсам, но взлететь не мог». Однако, возможно, что описываемая процедура представляла собой не попытку взлёта, а своеобразные наземные испытания, направленные на оценку тяги силовой установки самолёта.
Имеется ряд сообщений, появившихся уже после смерти А. Ф. Можайского — в конце XIX — начале XX века, описывающих попытку взлёта, предпринятую при испытаниях его самолёта. Некоторые из этих сообщений имеют, по мнению историка авиации В.Б. Шаврова, «силу первичного документа». Все они свидетельствуют, что во время попытки взлёта самолёт потерпел аварию с повреждением крыла и, возможно, шасси. По одному из свидетельств «механик, управлявший машиной, потерпел увечье». Часть из сообщений, кроме того, указывает, что имел место отрыв аппарата от земли. Такая версия событий нашла своё отражение, в частности, в Военной энциклопедии Сытина (изд. 1916 г.), в статье «Можайский, Александр Фёдорович»:
«Первый полёт аэроплана на военном поле в Красном селе дал результаты неважные: аппарат отделился от земли, но, будучи неустойчивым, накренился набок и поломал крыло. Дальнейших опытов не было за неимением средств. Аппарат Можайского интересен, как первая практическая попытка построить большой аэроплан.»

Конструкция Самолёта Можайского(рис. 10).


рис. 10
Александр Фёдорович Можайский предусмотрел в своём аппарате все основные конструктивные группы современного самолёта: планер, включающий в себя крыло, фюзеляж и оперение, шасси проводку управления и силовую установку.
Самолёт Можайского представлял собой моноплан, выполненный по классической аэродинамической схеме. Крыло прямоугольной формы в плане, с удлинением примерно 1,6 крепилось к верхним краям бортов фюзеляжа, выполненного в виде лодки и поддерживалось многочисленными расчалками из стальной проволоки, соединёнными с двумя мачтами, установленными в носовой и хвостовой частях фюзеляжа, а также — со стойками шасси. Размах крыла составлял около 23 м, длина фюзеляжа 14—15 м, длина всего самолёта 23—25 м. Профиль крыла — плоский. Каркас самолёта в начале планировалось выполнить из стальных угольников , однако, по мнению многих исследователей он впоследствии был выполнен из дерева. Обшивка фюзеляжа и крыла — матерчатая. Обшивка крыла имела медные люверсы. Через люверсы пропускался слаблинь, которым обшивка приматывалась к силовому набору крыла (аналогично креплению парусов на рангоуте корабля).
В носовой части фюзеляжа располагался двигатель, приводивший в движение носовой винт. Согласно первоначальному проекту, два других винта должны были располагаться на задней кромке и приводится во вращение вторым двигателем, помещённым в хвостовой части фюзеляжа.
По мнению Д. А. Соболева, самолёт Можайского «отличался продуманной и для своего времени технически грамотной конструкцией», самой практичной среди самолётов, построенных в XIX веке в натуральную величину, а по мнению В. Б. Шаврова, «по схеме он был более совершенным, чем все предшествующие ему проекты и все самолёты, построенные как в России, так и за рубежом вплоть до 1907 года».
К недостаткам самолёта Можайского исследователи относили: недостаточную мощность силовой установки, несовершенство форм крыла , а та же малую колею шасси (что могло привести к неустойчивости самолёта при разбеге и пробеге)

Константин Эдуардович Циолковский (рис. 11)


рис. 11
Константи́н Эдуа́рдович Циолко́вский родился 5 сентября 1857 года в селе Ижевское и умер 19 сентября 1935 года в Калуге. Он был российским, а впоследствии советским учёным-самоучкой и изобретателем, школьным учителем. Основоположник теоретической космонавтики. Обосновал использование ракет для полётов в космос, пришёл к выводу о необходимости использования «ракетных поездов» — прототипов многоступенчатых ракет. Основные научные труды относятся к аэронавтике, и космонавтике.
Сторонник и пропагандист идей освоения космического пространства. Циолковский предлагал заселить космическое пространство с использованием орбитальных станций, выдвинул идеи космического лифта, поездов на воздушной подушке. Считал, что развитие жизни на одной из планет Вселенной достигнет такого могущества и совершенства, что это позволит преодолевать силы тяготения и распространять жизнь по Вселенной.
В детстве Циолковский переболел скарлатиной и почти полностью потерял слух. Из-за этого он не мог продолжать учёбу в школе и был вынужден учиться самостоятельно.
Первым печатным трудом о дирижаблях был «Аэростат металлический управляемый» (рис. 12), в котором дано научное и техническое обоснование конструкции дирижабля с металлической оболочкой. Прогрессивный для своего времени проект дирижабля Циолковского не был поддержан; автору было отказано в субсидии на постройку модели. Обращение Циолковского в Генеральный штаб русской армии также не имело успеха.



рис. 12

Циолковскому принадлежит идея постройки аэроплана с металлическим каркасом (рис. 13). В аэроплане Циолковского крылья имеют толстый профиль с округлённой передней кромкой, а фюзеляж — обтекаемую форму. Циолковский построил в 1897 первую в России аэродинамическую трубу с открытой рабочей частью(рис. 14), разработал методику эксперимента в ней и в 1900 на субсидию Академии наук сделал продувки простейших моделей и определил коэффициент сопротивления шара, плоской пластинки, цилиндра, конуса и др. тел. Но работа над аэропланом, так же как над дирижаблем, не получила признания у официальных представителей русской науки. На дальнейшие изыскания Циолковский не имел ни средств, ни даже моральной поддержки. Много лет спустя, уже в советсткое время, в 1932 он разработал теорию полёта реактивных самолётов в стратосфере и схемы устройства самолётов для полёта с гиперзвуковыми скоростями.



рис 13 рис. 14

Важнейшие научные результаты получены Циолковский в теории движения ракет. Рассмотрение практической задачи прямолинейного движения ракеты привело Циолковского к решению новых проблем механики тел переменной массы. Им впервые была решена задача посадки КА на поверхность планет, лишённых атмосферы. В 1926—29 Циолковский разработал теорию многоступенчатых ракет. Он рассмотрел (приближённо) влияние атмосферы на полёт ракеты, а также вычислил необходимые запасы топлива для преодоления сил сопротивления воздушной оболочки Земли.

Циолковский - основоположник теории межпланетных сообщений. Его исследования впервые показали возможность достижения космических скоростей, доказав осуществимость межпланетных полётов. Он первым изучил вопрос о ракете (рис. 15) — искусственном спутнике Земли и высказал идею создания околоземных станций как искусственных поселений, использующих энергию Солнца, и промежуточных баз для межпланетных сообщений; рассмотрел медико-биологические проблемы, возникающие при длительных космических полетах. Также , Константин Эдуардович выдвинул ряд идей, которые нашли применение в ракетостроении. Им предложены: газовые рули (из графита) для управления полётом ракеты и изменения траектории движения её центра масс; использование компонентов топлива для охлаждения внешней оболочки КА (во время входа в атмосферу Земли), стенок камеры сгорания и сопла ЖРД; насосная система подачи компонентов топлива; оптимальные траектории спуска КА при возвращении из космоса. В области ракетного топлива Циолковский исследовал большое число различных окислителей и горючих для ЖРД; рекомендовал топливные пары: жидкие кислород с водородом, кислород с углеводородами.

рис. 15



Игорь Иванович Сикорский (рис. 16).



рис. 16

Сикорский Игорь Иванович - русский и американский авиаконструктор. Родился 25 мая 1889 в Киеве и умер в Истоне (шт. Коннектикут) 26 октября 1972.
В 1910–1911 создал несколько самолетов серии С. Летом 1911 на биплане С-5 , снабженном двигателем мощностью 50 л.с., совершил полет продолжительностью более часа и достиг высоты 450 м. С 1912 по 1918 Сикорский возглавлял конструкторское бюро авиационного отдела Русско-Балтийского завода, который в 1913 и 1914 выпустил первые в мире многомоторные самолеты его конструкции («Гранд», «Русский витязь», «Илья Муромец» (рис. 17)).

рис. 17

В 1919 Сикорский эмигрировал в США, а в 1923 вместе с несколькими русскими эмигрантами – бывшими офицерами организовал компанию «Сикорский аэроинжиниринг», которая в 1928 вошла в состав корпорации «Юнайтед эйркрафт». Его четырехмоторные S-40 (1931) и S-42 (рис. 18) были первыми в мире транспортными самолетами, оснащенными пропеллерами с постоянной скоростью вращения. S-42, созданный для дальних перелетов, установил в 1934 рекорд высоты (6220 м), имея на борту груз более 4900 кг. В том же году на S-38 было поставлено восемь мировых рекордов скорости.

рис. 18
К концу 1930-х годов эра летающих лодок закончилась, и Сикорский вновь занялся вертолетами. Уже в начале 1940-х годов был публично продемонстрирован полет по устойчивой траектории первого надежного вертолета его конструкции. Вертолеты Сикорского установили несколько мировых рекордов; в последующие годы они поставлялись в армию, их закупали различные гражданские государственные агентства и авиакомпании. Вертолет S-51 (рис. 19) широко применялся в боевых операциях во время войны в Корее.





рис. 19




Сикорский был удостоен многих научных званий, являлся почетным членом научных обществ разных стран. Умер Сикорский в Истоне (шт. Коннектикут) 26 октября 1972.





Заключение.

История авиации исчисляется уже сотнями лет и имеет большое число пионеров-храбрецом. По результатам, проделанной мною работы (изучение и обработка материала) я могу сказать, что авиацию "делали" гении и авантюристы. Я считаю, что без знаний нельзя сконструировать даже простейший летательный аппарат. А если изобретатель еще "поверит" и вложит душу в своё детище, то этот механизм, а в частности самолёт обязательно взлетит. Пусть даже не высоко. России повезло, что у нее было множество таких людей. Российские изобретатели внесли неоценимый вклад в мировое самолётостроение. Я уверен, что и в будущем будут такие люди, которые будут развивать отечественное авиастроение...

Использованная литература.


Кацаф А.М. Самолёты.-Спб.: "БКК", 2011.-илл.- (Серия "Узнай мир")
Я познаю мир: Изобретения: Дет. энцикл./ Ал. А. Леонович; Худож. Ар. А. Леонович, Л.Л. Сильянова.- М.: ООО "Издательство АСТ": ООО "Издательство Астрель", 2004.-509 [3] с.: ил.
http://www.bestpeopleofrussia.ru/persona/Igor-Sikorskiy/bio/
http://ru.wikipedia.org/wiki/
http://http://olymp.aviaschool.net/iavp-xml/creator/debug/