Тема:Необычные взлётно-посадочные устройства.Работа Маркеловой Натальи 8 А класс,
ДЮАКЦ «Буран» МОУ СОШ № 15 г. Ульяновска, Руководители: Лияскин В.Н. и Быкова Е.В.
План:
1.Введение.
2.Основная часть.
2.1.Зарубежные схемы взлётно-посадочных аппаратов.
2.2.Работы российских изобретателей.
2.2.1.Проект Ф.Р.Гешвенда.
2.2.2."Самолёт" Сверчкова.
2.2.3."Геликоплан" К.А. Антонова.
2.2.4."Геликоптер" Н.И.Сорокина.
2.2.5. Самолёты Б.И.Черановского.
2.2.6.Бомбардировщики К.А.Калинина.
2.2.7.Работы В.Н.Беляева.
2.2.8.Работы А.С.Москалёва.
2.2.9. Будущее необычных взлётно-посадочных устройств.
3.Заключение.
4.Список используемой литературы.
1.Введение. Многие летательные аппараты, иногда только называемые так, а иногда действительно являющиеся таковыми, трудно поддаются классификации по общепринятым авиационным стандартам. Некоторые из них были созданы с использованием основных законов аэродинамики и действительно летали - одни лучше, другие хуже; некоторые являлись плодами необузданного воображения незадачливых изобретателей, считавших, что вся авиация, начиная с братьев Райт, пошла по неправильному пути.
Цель работы:сбор информации и изучение необычных взлётно-посадочных устройств.
2.1.Зарубежные схемы взлётно-посадочных аппаратов.
Я расскажу о хронологически выстроенном описании некоторых из этих трудно поддающихся классификации летательных аппаратов. Те из них, которые смогли подняться в воздух, можно считать удавшимися.
Созданный примерно в 1909 г. Французский "Гизер Циклоплан" является характерным примером в ряду раних попыток создания мускулолётов с неподвижным крылом.
Этот аппарат представляет собой велосипед с трудно поддающейся описанию надстройкой. Привод воздушного винта осуществляется с помощью цепной передачи, приводимой от заднего колеса.
Ещё одним французским экспериментатором примерно в 1910г. был построен двухместный "Доминго Аэраптер".
Если не считать схемы крыла,то этот аппарат имеет много общего с созданным через 50 лет УЛА "Флексуинг" фирмы "Райан".
Французский аппарат "Ведо Велли" 1911 г. имел набор довольно традиционных крыльев в необычном сочетании.руль направления располагался в носовой части,а двигатель с толкающим винтом- за кабиной,что по тем временам являлось новшеством.
Заднее крыло устанавливалось на двух тонких пилонах большой строительной высоты.
На снимках,дотируемых 1915-1916 гг. виден аппарат,напоминающий "летающую тарелку",информация о котором весьма скудна.
Американский флаг с 48 звёздами свидетельствует о том,что постройка закончилась после 1912 г. то есть время создания аппарата можно отнести к этому периоду.
Созданный в конце 1920-х гг. американский самолёт модель 1А "Макклери" оснащался двигателем ОХ-5 мощностью 90 л.с.(66кВт) фирмы "Кертисс". Лётчик размещался в обтекаемой гондоле под крылом,в котором была проделана щель для воздушного винта.Отмечу выступающие за кромку крыла электроны и разрушенную конструкцию планера одним из них.
По сообщениям прессы,К.Брукс из Патонвилла (штат Монтанна) более тридцати лет работал над созданием "гребное колесо". Форменная сварная конструкция фюзеляжа по стилю может быть отнесена к середине 1920-х гг. Наличие монтажной рамы перед двигателем "гребного колеса" позволяет предположить,что для создания тяги использовался ещё один двигатель-с традиционным воздушным винтом.
В начале 1930-х гг. братья Эрвин и Лайл Джой из Портлейна(штат Орегон) построили двухдвигательный аппарат.
Он оснащался двумя звездообразными двигателями "Сальмсон" мощностью по 40л.с. (29,4 кВт). Аэродинамическую схему аппарата можно классифицировать как "обратную дельту" с традиционными органами управления по тангажу,но поскольку между двигателямми имеется дополнительная несущая поверхность.то самолёт можно считать полуторапланом.Отмечу,что кили с рулями направления имеются как спереди так и сзади.
Построенный Беном Брауном интересный летательный аппарат с толкающим винтом был сфотографирован в 1932 г. в Канзас-Сити.
По схеме-это самолёт с тандемным крылом,однако законцовки соединены между собой аналогично схеме "сочленённое крыло".
Французский аппарат Ра-22 "Пайен", относящийся к 1939-1951 гг, можно считать ранним образцом самолёта с крылом малого удлиннения,имеющего форму, близкую к треугольной, и передим горизонтальным оперением. Его можно рассматривать также как самолёт схемы "тандем" с очень большим задним крылом либо как самолёт классической схемы с переразмеренным горизонтальным оперением.
После оккупации Франции германскими войсками захваченная натурная модель для продувок в аэродинамической трубе с нанесёнными на неё опознавательными знаками "Люфтваффе" была в 1941 г. отправлена в Виллакубле для проведения лётных испытаний.Самолёт имел двигатель мощностью 180 л.с. (132 кВт),размах переднего крыла составлял 4,8 м,полная площадь крыла 9,95 М2 ,взлётная масса 859 кг. Максимальная скорость,по сообщениям,равнялась 389км/ч.
В 1954 г. в Санта-Ана(штат Калифорния) был построен самолёт "Хортен Уинглесс",модель HW-X-26-52. В действительности он имел крыло ("уинглесс"-бескрылый).
Консоли крыла были убирающимися,на них располагались элероны для управления при малых скоростях полёта.
При создании самолёта братья использовали значительное количество агрегатов Т-50(крыло,шасси,моторамыи элементы фюзеляжа). Оснащенный двигателями "Уосп Джуниор" мощностью по 450л.с.,"Хортен" выполнил несколько полётов.
Созданный в 1950-е гг. "эдванс Джип-О-Плейн" по схеме близок к биплану с большим выносом крыла.
Горизонтальное оперение устанавливалось на балках,а кили с рулями
направления были выполнены в виде концевых шайб и напоминали некоторые самолётные конструкции,созданные до первой мировой войны.
Дополнительный киль был установлен над двигателем.
Ближе всех к "летающей тарелке" подошёл "Аврокар" фирмы "Канадиен Авро",построенный в 1955 г. по заказу ВВС и сухопутных сил США.
Аппарат получил обозначение VZ-9V. Подъёмная сила создавалась тремя реактивными двигателями,а после вертикального взлёта и набора высоты поступательное движение обеспечивалось отклонением вектора тяги. Проблемы с устойчивостью не позволили аппарату достичь расчётной скорости 419 км/ч. Диаметр аппарата 5,49 м,взлётная масса 2563 кг.
Ещё одной "летающей тарелкой",правда гораздо меньших размеров является аппарат,разработанный американским изобретателем П.Моллером "летающая тарелка" выполнена ввиде диска с применением алюминиевых и композитных материалов и предназначена для замены обычных мотоциклов и одноместных спортивных автомобилей.
Силовая установка аппарата состоит из 65 поршневых двигателей мощностью 200л.с (147кВт) каждый,обеспечивающих вращение 8 вентиляторов,расположенных в вертикальных каналах. Управление осуществляется за счёт изменения величины и направления вектора тяги вентиляторов. Дальнейшего развития этот аппарат не получил из-за нерешённых вопросов обеспечения безопасности полётов.
В конце 1980 г. П.Моллером был разработан и построен трёхместный аппарат вертикального взлёта и посадки "Мерлин-300" нечто вроде летающего автомобиля.
Он оборудован 6 двигателями,обеспечивающими привод семилопастных вентиляторов, установленных в кольцевых каналах. Взлёт и посадка осуществляется за счёт отклонения вниз вектора тяги вентиляторов. Корпус "Мерлина" обладает несущими свойствами и при скорости 200км/ч допускается отказ любых двух двигателей. Управление аппаратом осуществляется с помощью четырёхканальной цифровой системы управлеия,обеспечивающей балансировку и выполнение заданного режима полёта.При невозможности выполнения безопасности полёта автоматически выпускается парашют,обеспечивающий приземление. Запас топлива рассчитан на 1200 км. Расход бензина на 100 км при скорости 480 км/ч составляет 16 л.
2.2.Работы российских изобретателей.
В России особое место среди проектов,относящихся к XIX веку, занимают два выдающихся проекта,по крайней мере на три четверти века опередивших своё время,- самолёт с крылом треугольной формы и воздушно-реактивный двигатель к нему. Автором этих проектов был отставной артиллерийский офицер Николай Афанасьевич Телешов.В проекте самолёта "Дельта" впервые предусматривалось крыло треугольной формы с углом стреловидности 45о,имевшее тонкий профиль, десять лонжеронов по размаху и элементы продольного и поперечного наборов.
Фюзеляж - цилиндрический,с острой конической носовой частью, конструкция его,если пользоваться современной терминологией, - "геодезическая".
Выдающиеся работы русского изобретателя не получили признания. Н.А.Телешов не смог получить "Привилегии" на свои изобретения в России : его заявки были лишь зарегистрированы. Патенты были выданы ему Министерством торговли Франции 31 августа 1864 г. на самолёт "Система воздухоплавания" и 17 августа 1867 г. на самолёт "Дельта" и двигатель.
2.2.1.Проект Ф.Р.Гешвенда.
Киевский губернский инженер Фёдор Романович Гешвенд (1841-1890 гг.), занимаясь вопросами летания,изложил свои мысли в двух брошюрах - "Общие основания устройства воздухоплавательного парохода (паролёта)" и "Дополнение об упрощении в устройстве воздухоплавательного парохода",- выпущенных в Киеве в 1887 г. В том же году он представил проект своего "парохода".
Аппарат Ф.Р.Гешвенда- это по существу реактивный самолёт. Как видно из проекта,аппарат должен был иметь крыло малого удлинения, корпус, заострённый спереди и тупой сзади, котёл в его передней части (для центровки),четырёхмерную кабину,рули и колёсное шасси. Площадь крыла 18 М3, тяга создавалась в результате реакции струи пара,выходящего с большой скоростью из отверстия трубы и проходящего через ряд конических сопел постепенно возрастающего диаметра для "подхватывания" окружающего воздуха. Ф.Р.Гешвенд считал,что мощность его двигателя достигнет 199 л.с. Проект не был осуществлён, но интересно,что через три десятилетия такая же схема двигателя была выдвинута как новая французским инженером Мело.
2.2.2."Самолёт" Сверчкова.
Аппарат назывался "Самолётом",но имел и другое название -"колёсный ортоптер".
По своей схеме он приближался к цикложиру, но точно определить его схему трудно. Он имел три плоские поверхности и руль направления,задняя кромка одной из поверхностей могла искривляться,заменяя действие руля высоты. Подъёмная сила и тяга должны были создаваться гребными колёсами,состоявшими из 12 лопастей,установленных попарно под углом 120о. Лопасти вогнутого профиля при помощи эксцентриков и пружин меняли установочный угол.
"Самолёт" был построен военным инженером Е.П.Сверчковым на средства Главного инженерного управления в Петербурге в 1909 г.,демонстрировался на Выставке новейших изобретений и получил медаль.
Интересно отметить,что в 1935 г. известный немцкий конструктор А.Рорбах выступил с весьма сходным проектом цикложира, который публиковался в авиационных журналах.
2.2.3."Геликоплан" К.А. Антонова.
В 1907 г. военный инженер К.А.Антонов подал заяву,а в 1912 г. получил "Привелегии" на "Геликоплан",который он в 1909-1910 гг. построил и испытывал в Петербурге. По схеме это был соосный вертолёт с двумя большими многолопастными винтами и малым винтом для горизонтального перемещения аппарата.
Винты приводились в движение двигателем в 35 л.с. по средствам зубчатых передач и валов. Шасси- трёхколёсное, лопасти винтов были сделаны из алюминиевых рам, обтянутых полотном; концы лопастей объединялись трубчатым ободом, проволокой и поддерживались расчалками. Угол установки их можно было менять до 0,при котором предполагалось планирование и парашютирование.
При испытании все механизмы работали исправно, но подняться в воздух аппарат не мог.
2.2.4."Геликоптер" Н.И.Сорокина.
По схеме это был двухвинтовый вертолёт с передним тянущим винтом.
Главные "внтиляторы" состояли из большого числа плоских лопастей с полотняной обтяжкой,опоясанных ободом с системой расчалок. Двигатель "Аргус" в 50 л.с. работал на все три винта. Корпус- трёхгранный расчалочный, без обтяжки-размещался на четырёхколёсном шасси.Постройка аппарата была начата Н.И.Сорокиным в 1909 г. в Петербурге. Много раз аппарат переделывался, но так и не был закончен.
2.2.5. Самолёты Б.И.Черановского.
Среди советских конструкторов-самолётостроителей Борис Иванович Черановский занимает особое место по необычности схем.
За свою конструкторскую деятельность он спроектировал около 30 летательных аппаратов. Известность Черановскому принесла его "Парабола" - аппараты с параболической формой крыла в плане. Дело тут не в названии и не в форме кривой,по которой очерчено крыло. Важно было то,что впервые у нас,да и в мире были уверенно продемонстрированы в многочисленных полётах свойства летающего крыла толстого профиля в его наиболее чистой форме.
Толстое "обитаемое" крыло почти скрывало лётчика, вся задняя прямая кромка крыла была занята рулями высоты и элеронами,руля направления не были обязательными, повороты достигались и при крене от элеронов.
Планер БИЧ-1 был пробным,но БИЧ-2 (1924 г.) уже обладал нормальной продольной устойчивостью и управляемостью и был первым в мире удачным летающим крылом.
БИЧ-3 - первый летающий самолёт, построенный по схеме летающего крыла с небольшим выступом кабины, обтекателем которой служило вертикальное оперение.
БИЧ-7,БИЧ-7А - получились очень летучими и послушными самолётами с хорошими лётными качествами.
БИЧ-11 (РП-1)- первоначально это был планер Б.И.Черановского с трапециевидным в плане крылом и концевыми "шайбами"- рулями направления,на одноколёсном шасси; однотипный с планером БИЧ-12. Оба планера участвовали IX планерных состязаниях 1933 г. На планере БИЧ-11 удачно слетал С.П.Королёв. Решено было поставить на плане ракетный двигатель ОР-2 Ф.А.Цандера,и был составлен проект первого ракетопланера (РП-1)
Но двигатель к сроку готов не был,его ещё дорабатывали и на планер БИЧ-11 установили "Скорпион"в 27 л.с.превратив его в авиетку, удачно летавшую. Это был один из первых самолётов типа летающего крыла трапециевидной формы.
БИЧ-17. Истребитель строился по схеме параболы с двигателем М-22 в 480 л.с. Вооружение - две АПК колибра 80 мм, установленных в крыле вне диска винта.Схема самолёта-парабола-низкоплан с 5о угла "чайка" на половине полуразмаха для лучшей путевой устойчивости (было проверено на моделях). Это схема бесхвостого самолёта была особа благоприятной для установки ДРП. Шасси - двухколёсное убираемое. Конструкция самолёта - цельнодеревянная. Постройка самолёта была прекращена на 60% готовности.
БИЧ-21 (СГ-1). Самолёт был спроектирован в 1938 г.,закончен в 1940 г.,испытовался в 1941 г. ,но война прервала эти работы. В воздухе самолёт вёл себя хорошо;была достигнута рекордная при этом двигателе (МВ-6 - 220 л.с.) скорость 417 км/ч.
БИЧ-26 - экспериментальный истребитель - летающее крыло малого удлинения, переменной стреловидности , с ТРД АМ-5 (1500кг/с,затем 2000 кг/с тяги).
Предполагалось получить скорость до 1,7 М на высоте 7000 м и потолок до 22 км.
2.2.6.Бомбардировщики К.А.Калинина.
Тяжёлый бомбардировщик К-7 К.А.Калинина. Этот самолёт-гигант с семью двигателями М-34ф по 750 л.с. был необычный двухпалочной схемы.
Крыло элиптическое в плане, но со спрямлёнными передней и задней кромками в центроплане. Относительная толщина профиля Р-II в среднем 19%, в корне - 22%, т.е. при хорде 10,6 м абсолютная толщина- 2 33 м. Удлиннение крыла λ= 6,2. Хвостовые балки- трёхгранного сечения (вершиной вниз). Под крылом на двух толстых колоннах и восьми подкосах для каждой крепились большие гондолы,в которых были установлены колёса шасси и стрелковые точки. Внутри колонн были трапы для входа в самолёт. В крыле предусматривалось 120 кресел для пассажиров. Основное же назначение самолёта- тяжёлый бомбардировщик. перед носком крыла была выступавшая вперёд кабина лётчиков,штурмана и стрелка. Хвостовые балки несли стабилизатор,на котором было установлено вертикальное оперение,между килями расстояние было 7 м ( между балками-11м). Кили были соединены "стабилироном" - дополнительной горизонтальной поверхностью (как в самолётах ТБ-5 и МДР-3). Шасси состояло из шести колёс,почти скрытых в гондолах. Рули и элероны были снабжены серворулями ,далеко отставленными назад на выносных балочках.Они были предварительно проверены на самолёте К-5.
ВС-2 ( К-12, "жар-птица")-экспериментальный,бесхвостый самолёт-бомбардировщик с двумя двигателями М-22, приближавшийся по схеме к "летающему крылу", над которым К.А.Калинин настойчиво работал,отыскивая пути к сверхскоростному высотному ракетному самолёту-летающему крылу.
Экипаж- 3 человека,вооружение- переднее и заднее экранированные турели и бомбовый отсек в фюзеляже на 500 кг бомб. Крыло самолёта К-12 -профиля Р-II, трапециевидные в плане,без стреловидности,со значительным сужением к концам, на которых было установлено вертикальное оперение в виде " шайб". Почти по всей задней кромке крыла шли подвесные закрылки перевёрнутого профиля Р-II,внешняя часть которых работала как элероны, а внутренняя- как рули высоты ( элевоны ).
Самолёт был начат проектированием в 1934 г., а осенью в 1936 г. выведен на аэродром. Летал П.М.Стефановский. Испытания показали невысокую эффективность вертикального оперения на малых скоростях, недостаточную устойчивость и управляемость. Разбег 700 м. Однако главное было доказано - самолёт бесхвостой схемы способен уверенно летать и после доводок может быть полноценным бомбардировщиком.Доверие к самолёту было так велико, что он был допущен к участию в Тушинском параде 18 августа 1937 г. Потом самолёт прошёл небольшую доводку на заводе и был принят в серийное производство (выпущено около 10 штук).
2.2.7.Работы В.Н.Беляева.
Профессор Виктор Николаевич Беляев (1896-1958 гг) был крупнейшим специалистом и автором ряда трудов по прочности самолётов,работал в ОМОС,АГОС,КОСОС,в ОКБ Туполева и в ЦАГИ,а кроме того,вёл и конструкторскую работу.
ДБ-ЛК (дальний бомбардировщик-летающее крыло) схема его была совершенно оригинальна и не может быть названа ни летающим крылом,ни бесхвосткой,а скорее полубесхвосткой.
У него было специфическое крыло типа "бабочка" сильно выраженной обратной стреловидностью. Горизонтальное оперение было установлено высоко на киле, за задней кромкой центра плана.Самолёт двухфюзеляжный,с двумя двигателями М-87Б в 950 л.с. на высоте 4700 м.Фюзеляжи были как бы развитыми гондолами двигателей и замыкались сзади оригинальными стрелковыми установками в виде прозрачных "колец" , вращающихся вокруг осей фюзеляжей. На задней части центроплана помещалось развитое вертикальное оперение, причём часть киля шла под центропланом и несла хвостовое колесо.
2.2.8.Работы А.С.Москалёва.
"Сигма"А.С.Москалева(САМ-7) -экспериментальный двухместный истребитель, принадлежащий к числу наиболее необычных в мировой и отечественной практике.
Схема его - бесхвостый низкоплан с нестреловидным трапециевидным крылом, на концах которого установлено вертикальное оперение- "шайбы". Рулями высоты служили щелевые закрылки,расположенные по всей задней кромке крыла. Элероны составляли их внешнюю часть. Схема управления обеспечивала работу элеронов и в качестве закрылков, отклоняемых лишь на несколько меньший угол вниз.
"Стрела" - экспериментальный самолет,для своего времени совершенно оригинальный и необычный по схеме.
Треугольное крыло с эллиптическими очертаниями в плане, необычно малого удлинения (λ= 0,975),сравнительно толстого профиля(РАФ-38 изменённый),было как бы оптекателем двигателя Рено в 140 л.с. и закрытой кабины летчика. Вертикальное оперение обычное. Горизонтального оперения не было. Рули высоты значительных размеров занимали заднюю часть крыла и , отклоняясь на неодинаковые углы, выполняли также функции элеронов (элевонов). Шасси - со свободонесущими стойками и колосами в обтекателях, костыль обычный. Конструкция деревянная с полотняной обшивкой рулей. Крыло трёхлонжеронное с коробчатыми нервюрами и фанерной обшивкой.Управление тросовое.
История этого самолета очень любопытна. Ещё в 1934 г. А.С. Москалев подал эскизный проект истребителя-перехватчика со скоростью порядка 1000 км/ч. Самолет в проекте имел схему чистого летающего крыла с удлинением 0,975,с соосными винтами на удлиненном валу.
Эскизный проект такогосамолета под названием "Стрела" был сделан за три дня ( а продумывался он годами) , и самолет построен за 70 дней.
После испытания "Стрелы" НКАП предложил А.С. Москалеву разработать проект боевого самолета по её схеме с крылом малого удлинения 0,975. Такой проект РМ-1 Москалев и разработал позже в 1944 г., уже находясь в эвакуации.
Однако он пришел к совершенно правильному заключению, что такой самолет надо делать уже не с поршневым , а с реактивным двигателем. Но его в то время у нас ещё не было, и такая возможность появилась лишь к концу войны .
В конце 1944 г. проект РМ-1 был закончен, а в августе 1945 г. проект был доработан под двигатель Л.С. Душкина РД-2М-3В с двумя камерами (одной оказалось мало) и представлен во вновь организованный главк опытных реактивных самолетов ( начальник П.В. Дементьев, заместитель начальника Н.А.Жемчужин).
В конце 1946 г. появилось сообщение о немецком проекте Егера Р-13 - истребителя с крылом малого удлинения , почти точной копией крыла "Стрелы", с турбореактивным двигателем. Английская печать расценила этот проект как крупное мировое достижение немцев, так как о "Стреле" они ничего не знали.
2.2.9.Будущее необычных взлётно-посадочных устройств.
В печати освещались разработки связанные с экранопланами и экранолётами о применении их в качестве многоразовых транспортно-космических систем (МТКС). По мнению разработчиков тех предложений, МТКС с использованием экранолёта в качестве мобильной пусковой платфоры для одноразовых РН и многоразового космоплана обладает преимуществами по сравнению с одноразовыми РН наземного старта. БЕ-2500 - один из таких пректов.
(макет БЕ-2500 выполнил учащийся 6 класса МОУ СОШ №15 г.Ульяновска Петров Андрей.Выставлялся на НТТМ -2010)
3.Заключение.
Необычными взлётно-посадочными устройствами по стандартам сегодняшних дней могут считаться летательные аппараты необычных схем; некоторые летательные аппараты вошли в историю авиации как весьма необычные с точки зрения эксплуатации.
Разные исследователи использовали самые различные подходы для решения поставленных задач.В свете опыта и практики авиации сегодняшних дней многие из этих первых летательных аппаратов кажутся весьма необычными. Некоторые разработки оказались плодотворными и широко известными; другие-неудачными и,как следствие,забытыми-на долгие годы или навсегда. Однако развитие техники часто приводит к возрождению и использованию некоторых изобретений, не реализованных с первого раза.
Хронологический обзор летательных аппаратов и предлагаемых проектов в различных странах выстраивается в историю развития авиационной конструкторской мысли со всеми озарениями,иллюзиями,достижениями и неудачами.
Примечательно,что одна и та же идея возникла у людей,находящихся далеко как географически так и по времени.
И на какие свершения способны талантливые люди, увлечённые своим делом!
4.Список используемой литературы.
1.Журнал "Авиация и космонавтика"
2.П.Бауэрс,"Летательные аппараты нетрадиционных схем",Москва,"Мир",1991 г.
3.В.Б.Шавров, "История конструкций самолётов в СССР",Машиностроение,1978,1988.
4.Журнал "Новости космонавтики".
| 
