Автор: Теленгатор Евгений Анатольевич
Возраст:15
Место учёбы:МАОУ «Лицей № 176»
Город: Новосибирск
Руководитель: Козлова Евгения Евгеньевна
МАОУ «Лицей № 176»
Историко-технический контекст и личный вклад А. Ф. Можайского
в создание первой летающей машины
Оглавление
Введение
1. Влияние историко-технического контекста и личности А. Ф. Можайского на создание первой летающей машины
1.1 Влияние исторических аспектов и технических достижений на создание авиамашины А. Ф. Можайского
1.2 Биография А. Ф. Можайского в историческом контексте создания им летающей машины
2. Влияние и сравнительный анализ авиационных разработок А. Ф. Можайского в контексте мирового и отечественного авиастроения
2.1 Сравнительный анализ первой летающей машины Можайского и её аналогов в мировом авиастроении
2.2 Оценка влияния разработок А. Ф. Можайского на развитие отечественного и мирового авиастроения
Заключение
Список источников информации
Введение
История развития авиастроения тесно связана с мечтами о полетах, и одна из малоизвестных страниц этой истории — создание летающей машины русским изобретателем А. Ф. Можайским. Исследование направлено на раскрытие исторического аспекта его работы и оценку влияния на мировое и отечественное авиастроение. Тема актуальна из-за необходимости признания заслуг отечественных изобретателей. Вклад Можайского требует внимательного исследования для выявления его влияния на глобальную авиационную мысль. Проблема исследования — недостаточная оценка вклада Можайского в авиацию и его игнорирование в мировых летописях. Отсутствие системного анализа затрудняет понимание значения его работ. Большинство исследований сосредоточено на его вкладе, но не хватает работ, связывающих исторический контекст и личные качества. Интерес к теме вырос с конца XX века. В трудах В. Б. Шаврова, таких как "История конструкций самолетов в СССР", сделана попытка систематизировать достижения отечественных инженеров, включая Можайского. В. Н. Бычков и Д. А. Соболев в своих работах занимались исследованием технической эволюции авиации в России, тогда как в трудах иностранных ученых, как, например, Джона Д. Андерсона, демонстрировались параллели с развитием авиации в Европе и США. Исследования Ю. Н. Сорокина и Б. Н. Воробьёва делают акцент на технических инновациях, предложенных Можайским, и их последующим влиянии на иные проекты. Исторический контекст конца XIX века и стремительное развитие технологий позволяют оценить значимость экспериментов и находок Александра Федоровича Можайского. Исследование охватывает степень изученности темы, методы и приемы, анализ источников. Изученность велика, благодаря разнообразным подходам и количеству публикаций. Анализ архивных документов, таких как патенты, дневники и отчеты Можайского, важен для реконструкции создания первой летающей машины. Советские и российские историки и авиационные специалисты подчеркивают ключевую роль А.Ф. Можайского в зарождении отечественного самолетостроения. База источников исследования охватывает оригинальные чертежи и схемы, архивные документы и переписку Можайского, а также отечественные и иностранные монографии. Научные статьи и материалы конференций также важны, предоставляя актуальные данные и аналитические взгляды на достижения изобретателя.
Предметом исследования является летающая машина Можайского.
Объектом исследования - её историческое и технологическое значение в контексте развития мирового и российского авиастроения.
Целью историко-технической исследовательской работы является рассмотрение историко-технического контекста и личного вклада А.Ф.Можайского в создание первой летающей машины.
Задачи исследования:
- Изучить влияние исторических аспектов и технических достижений на создание летающей машины А. Ф. Можайского;
- Раскрыть личность Александра Федоровича Можайского в историческом контексте создания им летающей машины;
- Провести сравнительный анализ первой летающей машины Можайского и её аналогов в мировом авиастроении;
- Оценить влияние разработок А. Ф. Можайского на развитие отечественного и мирового авиастроения.
Гипотеза исследования: Предполагается, что изобретения Можайского, несмотря на неудачи первого полёта, существенно повлияли на мировое авиастроение и вдохновили будущих изобретателей.
Методы исследования включают историко-биографический и историко-технический анализ, сравнительный анализ и систематизацию архивных исследований.
1. Влияние историко-технического контекста и личности А. Ф. Можайского на создание первой летающей машины
1.1 Влияние исторических аспектов и технических достижений на создание летающей машины А. Ф. Можайского
К концу XIX века Россия была на пороге больших изменений в политической и научно-технической сферах, стремясь к модернизации. После отмены крепостного права и реформ наблюдался рост торговли, промышленности, транспорта и изобретательской активности. Началось развитие механизации и автоматизации в сельском хозяйстве и промышленности. Железнодорожные сообщения и промышленные революции способствовали технологическому обновлению и изобретениям. Можайский, вдохновленный работами Джорджа Кейли и Иоганна Якова Хуфтона, интересовался инженерией и механикой, что вместе с военной службой привело его к идее создания летательного аппарата.
Основная инновация Можайского заключалась в использовании парового двигателя для самолета, что считалось смелым решением в XIX веке. Он стремился создать летательный аппарат, способный подниматься в воздух с помощью механической тяги, используя крылья, подобные птичьим. Это отражало интерес к аэродинамике и попытку перенести естественные полеты на техническую основу. Идеи Можайского стали частью обсуждений в научном сообществе и вдохновили других изобретателей на дальнейшие эксперименты в авиации, оставив значительный след в техническом прогрессе.
Таким образом, политическая стабильность и научно-технические изменения конца XIX века способствовали развитию авиации в России, создавая условия для инноваций в транспортных средствах и механизации, что открыло новый воздушный путь сообщения.
1.2 Биография А. Ф. Можайского в историческом контексте создания им летающей машины
В этом разделе будет рассмотрено, как различные аспекты жизни Можайского А.Ф.— военная служба, образование и личные интересы — подготовили почву для создания первой летающей машины в России. Александр Можайский родился 21 марта 1825 года в Роченсальме, в Великом княжестве Финляндском (современная Котка), Из семьи потомственных дворян, его отец был адмиралом Российского императорского флота. В детстве проявлял интерес к науке и технике и учился в Морском кадетском корпусе, где выделялся в математике и физике. Начал карьеру в военно-морских силах, проявив технические знания и организаторские навыки, дослужился до контр-адмирала. В 1861 году, после сокращения флота согласно Парижскому мирному договору, перешел на гражданскую службу в возрасте 37 лет. Судьба забросила отставного моряка в глушь — в Вологодскую губернию, в небольшое село Котельниково. Александр Можайский, вдохновленный идеей воздухоплавания, разрабатывал оригинальный летательный аппарат. В Котельниково он проводил эксперименты и расчеты, а унаследовав в 1869 году имение Вороновица, создал модели. К 1876 году он завершил разработку аппарата и провел пробные запуски. Переехав в Петербург, столкнулся с отказом оборонного ведомства из-за высоких затрат, но продолжил строительство самолета на личные средства. В 1880 году Александр Федорович Можайский подал прошение о выдаче ему привилегии, то есть патента на своё воздухоплавательного средство, где описал передовые разработки, включая принцип «элеронов». - системы, обеспечивающей поперечную устойчивость и управляемость самолета (Рис.1).

Рис.1. Привилегия (патент) на воздухолетательный снаряд А.Ф.Можайскому
Анри Фарман, пионер французской авиации, «изобретет» их только через 30 с лишним лет - в 1908 году. К 1881 году части аппарата были готовы, и для его постройки выделили участок близ Санкт-Петербурга. Паровые двигатели из Англии имели мощность 20 и 10 л.с. Испытания аппарата были неоднозначными: он смог оторваться от земли, но вскоре упал. Можайский пытался модернизировать проект, но без поддержки и средств оставил его под навесом. После его смерти в 1890 году сыновья не смогли продать аппарат, который потом исчез. Александр Федорович Можайский, живший в эпоху значительных изменений в России, благодаря международным знакомствам стал одним из первых авиационных изобретателей. Он посвятил себя экспериментам в авиации, преодолевая трудности и скептицизм современников. Его вклад в науку и технологии оставил значимое наследие, а Можайский остался в истории как символ упорства и преданности научным идеалам, предвосхитив эпоху полётов и став выдающейся фигурой в мировой науке и технике.
2 Влияние и сравнительный анализ авиационных разработок А. Ф. Можайского в контексте мирового и отечественного авиастроения
2.1 Сравнительный анализ первой летающей машины Можайского и её аналогов в мировом авиастроении
Летающая машина А.Ф. Можайского, задуманная в конце XIX века, является одним из первых в истории попыток создать средство для воздушного плавания. До Можайского попытку постройки самолёта в России в 1877—1878 годах предпринял С. Микуни. Его аппарат остался недостроенным, так как он охладел к идее самолёта, сочтя более перспективным создание орнитоптера[1]. Основная концепция заключалась в реализации тяжелого, но маневренного аппарата, который мог бы взлетать и садиться с ровной поверхности, используя двигатели и подъемные элементы, напоминающие современные самолеты. Из записки Главного инженерного управления Военного министерства 1884 года, дошедшей до настоящего времени, известно, что Можайский непосредственно перед постройкой аэроплана сделал летающую модель, прототип.Летающая модель, созданная Можайским перед постройкой аэроплана, имела четыре колеса, и могла совершать устойчивые полеты со скоростью до 10-15 км/ч. Она обладала прямоугольным крылом из дерева с шелковой и холщовой обшивкой и имела паровые двигатели, приводившие в действие пропеллеры. Управление включало механические системы изменения угла атаки крыльев и направления полета, с двумя рулями, вертикальным и горизонтальным, приводимыми в действие проволочными канатами и лебёдками. Эти элементы отличали машину от воздушных шаров, обеспечивая автономию и маневренность. Известный инженер, член Морского технического комитета, полковник П.А. Богословский писал по этому поводу "Аппарат, при помощи своих двигателей летает изумительно быстро, не боится ветра и может летать в любом направлении..."[17] .Эти новаторские элементы управления позволяли корректировать траекторию, делая проект амбициозным для своего времени.
Таким образом, летающая машина Можайского, хоть и не совершившая полноценного полета, стала важным шагом в воздухоплавании, повлияв на дальнейшие разработки в начале 20 века. Значимость изобретения заключается в новаторском подходе Можайского и стремлении преодолеть границы возможного. Эффективность технической системы зависит от согласованной работы всех её компонентов, что требует создания "формулы системы" для идеального сочетания частей. [6] В качестве примера можно привести самолет, для которого крылья необходимы для полета. Однако неподвижные крылья не обеспечат полет сами по себе — для этого нужен двигатель, который не взаимодействует напрямую с крыльями, что требует наличия корпуса для трансмиссии. Также необходимо оборудование для управления, такое как ручка газа и рычаги рулей высоты и направления. Вопрос заключается в том, как понять, будет ли такая система работать. Возьмем для примера самолет братьев Райт (Рис.2а) и проект контр-адмирала Можайского (Рис.2б).

Рис.1. Самолёты братьев Райт (а) и Можайского (б)
Критерием оценки элементов системы для самолетов является "легкость". Крыло, основной элемент, должно создавать подъемную силу и менять геометрию для стабильного полета ( Рис.3).

Рис.3. Зависимость подъёмной силы от формы крыла самолёта
Подъемная сила зависит от профиля крыла: выпуклое крыло, как у братьев Райт, более эффективно, чем плоское у Можайского. Крылья братьев Райт могли изгибаться для устойчивости, у Можайского такой возможности не было. (Рис.4 и Рис.5)

Рис.4. Чертёж самолёта Можайского из «Привилегии» 1881 года

Рис.5. Устройство самолёта братьев Райт
Двигатель с воздушным винтом приводит самолет в движение, его эффективность оценивается по мощности, удельной мощности и КПД. Двигатели самолетов Райт и Можайского были существенно различными (Табл.1).
Таблица 1
Параметры двигателей
|
Б.Райт |
Можайский |
Мощность (л.с.) |
12 |
20 + 10 |
Вес (кг) |
90,8 |
47,6 + 28,6 + 64,5 |
Удельная мощность (л.с./кг) |
0,13 |
0,21 |
Братья Райт использовали двигатели внутреннего сгорания, что позволило их самолету взлететь, тогда как самолет Можайского с паровым двигателем был слишком тяжелым. Несмотря на высокую мощность двигателя Можайского, его вес ухудшал общую систему, требуя больших крыльев для подъема. Однако крупные крылья были неэффективными и тяжелыми из-за ограничений материалов и конструкций того времени, что привело к неразрешимому противоречию. Теперь проведём общий сравнительный анализ летательной машины Можайского и аппаратов братьев Райт, который представлен в таблице 2 и позволяет оценить вклад изобретателей в развитие авиации.
Таблица 2.
Сравнительный анализ летательной машины Можайского и аппаратов братьев Райт
Летательная машин Можайского (1880-е годы) |
Аэроплан братьев Райт (1903 год) |
1.Конструкция и материалы: |
Моноплан с большим размахом крыльев оснащался паровым двигателем, деревянными и металлическими элементами конструкции и тканевым покрытием крыльев. Паровой двигатель был слабым и тяжелым, что ограничивало подъемную силу. Отсутствие системы управления, как у братьев Райт, значительно ограничивало возможности аппарата. |
Биплан с алюминиевым двигателем внутреннего сгорания обеспечивал достаточную тягу и подъемную силу для полета, был легким и мощным. Имел руль высоты и крыльевые элероны для устойчивости и управляемости, что позволяло осуществлять контролируемые полеты. |
2.Подход к полету: |
Можайский фокусировался на мощности двигателя и конструкции крыльев, однако его экспериментальные полеты, как считается, не были успешными.
Главной проблемой была недостаточная тяговооруженность и неподходящая аэродинамика. |
Братья Райт провели обширные исследования в области аэродинамики, что позволило им создать эффективные формы крыла.
Их полеты в 1903 году считаются первыми успешными полетами тяжелее воздуха с пилотом на борту, которые были полностью управляемы.
|
3.Историческое значение: |
Несмотря на неудачи, работы Можайского оказали влияние на последующих изобретателей и стимулировали развитие самолетостроения в России. |
Аэроплан братьев Райт заложил основы для современного самолетостроения и открыл эру авиации благодаря успешным полетам. |
Александр Федорович Можайский и братья Уилбур и Орвилл Райт представляли собой пионеров в этой области, однако их разработки существенно различались как по конструкции, так и по подходу к реализации идеи управляемого полета. Чтобы провести сравнительный анализ с другими изобретениями того времени, рассмотрим несколько аналогичных проектов (Табл. 3).
Таблица 3.
Сравнение самолётов XIX — начала XX
Изобретение |
Изобретатель |
Страна и город |
Год изобретения |
Конструкция |
Технические характеристики |
Испытания |
Воздушный винт Джона Стрингфеллоу |
Джон Стрингфеллоу |
Великобритания, Чард |
1848 |
Паровая машина с воздушным винтом. Малый планер. |
Малый размах крыльев, лёгкий вес. |
Успешный полёт в закрытом помещении без пилота |
Системы Отто Лилиенталя |
Отто Лилиенталь |
Германия, Берлин |
1891 |
Планеры с различной геометрией крыльев. |
Различные конфигурации, продуманная аэродинамика. |
Успешные полёты с человеком на борту; |
Головной воздушный шар и самолёт Клемента Адера |
Клемент Адер |
Франция, Париж |
1890 |
Двухплоскостной аппарат с паровым двигателем. |
Максимальная скорость около 36 км/ч. |
Несколько спорных полетов, из которых ни один полностью не подтвердил возможность управляемого полета. |
Таким образом, на основании проведенного сравнительного анализа можно сделать следующие выводы:
- Оригинальность идей и конструкции: Можайский предложил одну из первых конструкций самолета на паровых двигателях, конкурируя по инновациям с такими пионерами, как Стрингфеллоу и Адер.
- Технические характеристики: В отличие от более легких экспериментальных аппаратов Стрингфеллоу и Лилиенталя, машина Можайского была очень тяжелой, что затрудняло полет.
- Использование для полетов с людьми: Из участников сравнительного анализа наиболее успешными в пилотируемых полетах были Лилиенталь и Адер. Машина Можайского, к сожалению, в этом плане была менее успешной.
- Результаты испытаний: Можайский не смог достичь успеха в испытаниях, в отличие от Лилиенталя, который достиг больших успехов в области пилотируемого полета.
В 1880-х Александр Можайский испытывал моноплан с паровым двигателем, стремясь доказать возможность полёта устройств тяжелее воздуха. Попытки взлёта были неудачными из-за недостаточной мощности двигателя и проблем с управлением. Основные причины неудач включали ограниченное развитие технологий того времени, тяжесть и недостаточную мощность двигателя, несовершенные аэродинамические расчёты. Эти испытания влияли на будущее авиации. Историки считают, что аппараты Адера и Максима могли генерировать подъемную силу выше их веса. Самолёт Можайского признается вторым в мире пилотируемым аппаратом, но его успешность оспаривается. В XX веке успешные полёты с паровыми двигателями стали возможны, как, например, в 1933 году в США. Мнения об аэродинамических свойствах аппарата Можайского разделились, и точная информация о его полете недоступна. В 1969 году Шавров называл самолёт Можайского первым полноценным аппаратом с человеком на борту, признавая первенство братьев Райт в успешном полете 1903 года..[16] П. Д. Дузь критиковал возможность полноценного полета самолёта Можайского, но признал, что и другие ранние аппараты совершали лишь короткие "прыжки". Он считал, что Можайский обогнал таких современников, как Адер и Максим, и, возможно, заслуживает звания создателя первой тяжёлой машины, способной подняться в воздух.[7] Карьерный путь Александра Можайского изменился после неудачных испытаний его летательного аппарата, что подорвало его репутацию. Однако позже его новаторские усилия в авиации были признаны важными. Работа Можайского вызвала смешанные отзывы: критика и поддержка тех, кто считал его пионером. Несмотря на то, что его аппарат не взлетел, это был значительный шаг в русской авиации. Он стремился создать более мощный аппарат, чем влиял на развитие авиастроения, в том числе на увеличение размеров и массы самолетов.
2.2 Оценка влияния разработок А. Ф. Можайского на развитие отечественного и мирового авиастроения
Влияние разработок А. Ф. Можайского на авиационную сферу проявляется во многих аспектах. Его метод к вопросу полета с использованием аппаратов тяжелее воздуха воодушевил будущие поколения изобретателей. Он осознал важность создания летательного аппарата с достаточной подъемной силой и разработал ряд решений, опередивших свое время.
Аппарат Можайского, первый самолёт с паровым двигателем, не совершил полноценный полёт из-за слабых двигателей, но его конструкции стали основой для других проектов XIX века. Его работа стимулировала развитие авиации в России, вдохновила будущих авиаконструкторов и оказала значительное влияние на мировую авиацию, став предтечей современных многодвигательных систем. Можайский способствовал изучению устойчивости и управляемости воздушных средств, что стало основой для дальнейшего развития авиации. Его исследования в аэродинамике и инженерии привели к созданию научных центров и образовательных программ в России, а его опыт стал учебным пособием для конструкторов. Изобретения Можайского способствовали пониманию авиационных процессов и созданию передовых технологий. Его достижения выявили необходимость теоретических и технических разработок, а его настойчивость вдохновила инженеров на преодоление ограничений. История летательной машины Можайского стала символом замечательного пути развития авиастроения в России и мире, и доказывает выдвинутую нами гипотезу.
Заключение
В завершение исследования была достигнута цель изучить вклад А.Ф. Можайского в развитие авиастроения и оценить его влияние на последующие достижения в России и мире. Были выполнены задачи анализа исторических документов, описания технических особенностей его летающей машины и оценки влияния его работы на современное авиастроение. Исследовательские методы, включая историко-аналитический подход и сравнительный анализ, оказались эффективными. В результате выявлена значимость экспериментов Можайского для концепций полета тяжелее воздуха и определены технологии, впоследствии использованные в авиации. Сделаны выводы, что разработки Можайского стали важной основой для будущих исследований в авиастроении, обогатили техническое наследие и способствовали развитию авиационных технологий. Рекомендуется внедрять историко-технический анализ в образовательные программы и распространять результаты среди ученых и авиастроителей для развития инноваций в аэрокосмической отрасли.
Список источников информации:
- Авдеев, В. В. История отечественной авиации: от Можайского до сегодняшнего дня. — Москва: Наука, 2015. — 320 с.
- Барков, И. С. Начало авиастроения в России: роль А. Ф. Можайского. — Санкт-Петербург: Политехника, 2018. — 278 с.
- Ветров, Л. Н. А. Ф. Можайский и его вклад в мировую авиацию. — Казань: Издательство Казанского университета, 2016. — 256 с.
- Виноградов Р. И., Пономарёв А. Н. Развитие самолётов мира. — М.: Машиностроение, 1991. — 384 с.
- Горбачев, А. В. Первые шаги в небо: от Можайского до Сикорского. — Екатеринбург: Уральский университет, 2019. — 348 с.
- Дмитриев, О. П. Конструкторы российской авиации. — Новосибирск: Сибирское отделение РАН, 2017. — 412 с.
- Дузь П. Д. История воздухоплавания и авиации в России (период до 1914 года). – 2 изд. перераб. — М.: Машиностроение, 1981. — 272 с.
- Жуков, П. М. Алексей Можайский и его летающая машина. — Нижний Новгород: Волго-Вятское издательство, 2015. — 298 с.
- Иванов, Н. А. Развитие воздухоплавания и авиации в России. — Самара: СамГТУ, 2017. — 374 с.
- Лебедев, С. Ф. Иллюстрированная история авиации. — Ростов-на-Дону: Феникс, 2016. — 450 с.
- Миронов, И. К. Авиаконструкторы Российской империи. — Воронеж: Центрально-Чернозёмное издательство, 2015. — 302 с.
- Орлов, Я. Е. Воздушные фантазии и реальности XIX века. - Санкт-Петербург: Петрополис, 2017. — 205 с.
- Соболев Д. А. Рождение самолёта. Первые проекты и конструкции.— М.: Машиностроение, 1988.-290 с .
- Соколов, А. В. Мировая авиация: от истоков до современности.— Владивосток: Дальневосточный университет, 2016. — 372 с.
- Шавров В.Б. История конструкций самолетов в СССР до 1938 года. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1978. - 576 с., ил.
- История авиации в России URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/История_авиации_в_России ( дата обращения: 25.11.2024)
|