Физика и авиация
Однако ни истребители с поршневыми двигателями и установленными на них ускорителями, ни самолеты с ракетными двигателями не нашли применения в практике боевой авиации.
В 1945 г. светская авиация перешагнула рубеж скорости в 825 км/ч после установки на самолеты И - 250 ( Микояна ) и Су - 5 ( Сухого ) мотрно - компрессорного двигателя, сочетавшего осбенности поршневого и реактивного двигателей.
Указанием Государственного Комитета Обороны работа по созданию и постройке реактивных самолетов была поручена Лавочкину, Микояну, Сухому и Яковлеву.
24 апреля 1946 года в один и тот же день взлетели самолеты Як - 15 и МиГ - 9, которые имели в качестве силовых установок турбореактивные двигатели. Позже был построен Ла -160, первый в нашей стране реактивный самолет со стреловидным крылом. Его появление сыграло значительную роль в повышении скоростей исребителей, но до скорости звука было еще далеко.
Второе поколение отечественных реактивных самлетов представляло собой более совершенные, более скоростные, более надежные машины, в их числе Як - 23, Ла - 15 и особенно МиГ - 15, признанный в сое время одним из лучших военных самолетов того времени.
Впервые в СССР скорость звука в полете со снижением была дстигнута в конце 1948 г. на опытном самолете Ла - 176 летчиком О. В. Соколовским. А в 1950 г. уже в горизонтальном полете самолеты МиГ - 17, Як - 50 проходили " звуковой барьер ". В сентябре - ноябре 1952 г. МиГ - 19 развивал скорость в 1,5 раза большую, чем скорость звука и превосходил по главным характеристикам " SUPER-SEIBR", котрый к тому времени являлся основным истребителем ВВС США. Преодолев " звуковой барьер ", авиация продолжала осваивать все большие скорости и высоты полета. Скорость достигла таких значений, при которых для дальнейшего ее увеличения требовались новые решения проблемы устойчивости и управляемости. Кроме того авиация вплотную подошла к " тепловому барьеру ". Проблема теплозащиты самолета требовала безотлагательного решения.
28 мая 1960 г. на самолете Т - 405 генерального конструктора П. О. Сухого летчик Б. Адрианов установил абсолютный мировой рекорд скорости полета - 2092 км/ч по замкнутому маршруту 100 км.
В итге наша авиация получила самолет, способный в течении 30 мин лететь со скоростью примерно 3000 км/ч. Полеты на этих самолетах свидетельствовали о том, что благодаря применению жаропрочных материалов и мощных систем охлаждения проблема "теплового барьера" для этих скорстей полета в основном была решена.
За послевоенные годы в СССР были созданы превосходные пассажирские и транспортные самолеты. Еще в 1956 г. на линиях Аэрофлота началась эксплуатация самолета Ту-104, который впервые в мире начал регулярные пассажирские перевозки. Ил-18, Ту-124, Ту-134, Ан-10 и Як-40 выдвинули в то время наш Гражданский воздушный флот на одно из ведущих мест в мире.
Новые отечественные пассажирские самолеты Ан-24, Ту-154М, Ил-62М и Як-42 осуществляют массовые воздушные перевозки внутри страны и за ее пределами. В конце семидесятых годов был создан сверхзвуковой пассажирский самолет Ту-144. Новый качественный и количественный уровень пассажирских перевозок был достгнут с введением в эксплуатацию самолета - аэробуса Ил-86. Военно-транспортная авиация получила самолеты Ан-22 и Ил-76Т, использующиеся для перевозки грузов военного и гражданского назначения. В 1984 г. началась эксплуатация самолета - гиганта Ан-124"РУСЛАН", а позже Ан-225"МРИЯ".
Вертолеты, которые только после второй мировой войны стали работоспособным и экономически целесообразным транспортным средством, в настоящее время получили широчайшее распространение. Советские авиационные конструкторы создали надежные винтокрылые машины различного назначения - легкие Ми-2 и Ка-26, средние Ми-6 и Ка-32 и тяжелые Ми-26 и другие для военной и гражданской авиации.
Успехи русской авиационной промышленности в деле создания самолетов боевой авиации были продемонстрированы в 1988г. на международной авиационной выставке в Фарнборо ( Англия ), где демонстрировался истребитель МиГ-29 ; этот же самолет, "Буран" и Су-27 демонстрировались в Париже в 1989 г.
До настоящего времени самолеты МиГ-29 и Су-27 являются непревзойденными лидерами в своем классе истребителй. Благодаря своей схеме и совершенству силовых установок, они могут выполнять уникальные фигуры высшего пилотажа, которые недоступны зарубежным аналогам этих истребителей.
Подводя черту подо всем вышесказанным можно сделать вывод, что, несмотря на все трудности и неудачи авиация в нашей стране сделала огоромный шаг в своем развитии. И мне хочется верить, что, благодаря гигантскому интеллектуальному потенциалу, накопленному в России, авиация и в дальнейшем будет развиваться не менее быструми темпами, чем прежде.
"смерд Никитка, боярского сына Лупатова холоп", летал на деревянных крыльях в Александровской слободе и "за сие дружество с нечистою силою" был по приказу Грозного казнен. Приговор будто бы гласил "...человек не птица, крыльев не имать... Аще же приставит себе аки крылья деревянны, противу естества творит. То не божье дело, а от нечистой силы. За сие дружество с нечистою силою отрубить выдумщику голову. Тело окаянного пса смердящего бросить свиньям на съедение. А выдумку, аки диавольскою помощью снаряженную, после божественныя литургии огнем сжечь".
Это одна из первых попыток в России летать, которая была засвидетельствована историками(в данном случае - историками Ивана Грозного). Так, ещё со времён Ивана Грозного наши соотечественники демонстрировали необычные для остального мира качества : изобретательность(я имею в виду умение из ничего сделать что угодно), инстинктивное понимание законов природы. Увы, здесь проявилась ещё одна традиционная российская черта, сохранившаяся до наших дней в России: вечное противопостояние науки и власти. Конечно, вряд ли можно причислить "смерда Никитку" к учёным, ведь перед полётом он в лучшем случае прикинул "на глаз" - полетит ли его аппарат или нет, однако основатели русской воздухоплавательной школы, о которых речь пойдёт ниже, выросли на тех же легендах и сказках, в которых говорилось о возможности человека летать, что и первые российские "воздухоплаватели". И, прежде чем приступить непосредственно к рассказу о создателях русской авиации, я хотел бы рассказать о первых попытках полётов в России.
Русский фольклор насчитывает немало сказок и легенд о фантастических существах и людях, обладающих "дьявольской" силой и умением летать по воздуху. Мысль о возможности летания жила в народе, переходя из поколения в поколение. До нас дошли былины о Тугарине Змеевиче, сказки о Коньке-Горбунке, о Кощее Бессмертном, о ковре-самолете, на котором летал Иван-царевич, о полете Ивана-царевича на сове. Ряд легенд говорит и о реальных попытках создать летающие механизмы и приспособления. Так, сохранилась относящаяся еще в 906 г. легенда о пуске по воздуху на осажденный князем Олегом Царьград каких-то снарядов. Другая легенда говорит о летающем искусственном орле, сделанном во времена Ивана III (1482-1505гг.). Известно сказание о спуске на устройстве, подобном парашюту, поповского сына Симеона и др.
Несомненно, что русские люди пытались летать на самодельных крыльях, причем полеты, по-видимому, преследовали увеселительные цели. В рукописи Даниила Заточкина, относящейся к Х III столетию и хранившейся ранее в Чудовом монастыре. есть указания на полеты людей. Перечисляя народные увеселения славян, Даниил Заточник пишет: "...а иные слетают с церкви или с высокого дома на шелковых крыльях. .. показывая крепость сердец своих..."
Как видно из этой записи, еще в ХIII столетии у славян "иный летает с церкви или с высоки паволочиты крилы", "Паволочиты крилы" - это крылья, сделанные из хорошего византийского шелка, С помощью таких крыльев, возможно, и совершали наши предки своеобразные планирующие спуски. Постройкой крыльев для полета в 1762 н. занимался "колодник расстрига" Федор Мелес. Он был убежден, что "... может человек совершенно подобию птице по воздуху, куда хочет летать". Мелес совершил побег из метрополичьего дома и двое суток мастерил крылья на небольшом островке возле Тобольска, намереваясь обтянуть их мешками из-под хлеба. Наступившие холода заставили прекратить опыты, На допросе Мелес показал, что "...намерен был отсель, из Тобольска, чрез те улететь прямо в Малороссию". Тобльский митрополит Павел, считая, что "диавол. .. показал ему безумный способ к летанию", распорядился "за содеянное безумие Мелесу каждую пятницу на неделе по сорок ударов плетями или лозами отчитывать вместо поклонений земных."
МИХАИЛ ВАСИЛЬЕВИЧ ЛОМОНОСОВ
Возможно, такие попытки летать продолжались бы до поголовного истребления "изобретателей от сохи" но в XVIII веке за проблему воздухоплавания взялся основатель первого российского университета, Михаил Васильевич Ломоносов.
Михайло Ломоносов задолго до официально признанных изобретателей геликоптера построил и испытал аппарат в России. Правда, Леонардо да Винчи ещё в 1475 г. писал о возможности построить геликоптер, но Ломоносову эти работы Леонардо, обнародованные только в конце XVIII столетия, не были известны.
Ломоносов обратил внимание на циркуляцию свободного воздуха в шахте в зависимости от наружной температуры и 1 января 1745 г. Ломоносов изложил свои выводы "О вольном движении воздуха, в рудниках примеченном" конференции Академии наук. Это исследование наложило отпечаток и на изобретенный Ломоносовым геликоптер. Лопасти винта геликоптера сильно напоминали лопасти "ветрогонной машины", применявшейся на рудниках.
"Г-н сов. и проф. Ломоносов собранию представил о машинке маленькой, которая бы вверх подымала термометры и другие малые инструменты метеорологические и предложил оной же машины рисунок; того ради г-да заседающие оное его представление опробовали и положили канцелярию Академии наук репортом просить, чтоб соблаговолено было приказать реченную машину по приложенному при сем рисунку для опыта сего изображения сделать под его г-на авторасмотрением мастером Фуциусом. И о вышеописанном ввиду протокола академического собрания репортую марта 4 дня 1754 г."
Под непосредственным руководством Ломоносова и по его чертежам такая машина к июлю 1754 г. была создана и опробована. Это был небольшой геликоптер. В протоколах конференции от 1 июля 1754 г. сохранилось следующее описание этого геликоптера:
"Высокопочтенный советник Ломоносов показал изобретенную им машину, называемую им аэродромической (воздухобежной), которая должна употребляться для того, чтобы с помощью крыльев, движимых горизонтально в различных направлениях силой пружины, какой обычно снабжаются часы, нажимать воздух (отбрасывать его вниз), отчего машина будет подниматься в верхние слои воздуха с той целью, чтобы можно было обследовать условия (состояние) верхнего воздуха посредством метеорологических машин (приборов), присоединенных к этой аэродромической машине. Машина подвешивалась на шнуре, протянутом по двум блокам, и удерживалась в равновесии грузиками, подвешенными с противоположного конца. Как только пружина заводилась, (машина) поднималась в высоту и потому обещала достижение желаемого действия. Но это действие, по суждению изобретателя, еще более увеличится, если будет увеличена сила пружины и если увеличить расстояние между той и другой парой крыльев, а коробка, в которой заложена пружина, будет сделана для уменьшения веса из дерева. Об этом он (изобретатель) обещал позаботиться".
Скорее всего, исследования заняли все время Ломоносова и не дали ему возможности довести до "желаемого конца" постройку геликоптера, но приоритет Ломоносова в этом изобретении несомненен. Изобретателем же геликоптера до сих пор часто называют Пауктона, которому в 1768 г. действительно удалось сконструировать небольшой геликоптер.
Создание Ломоносовым геликоптера так же интересно тем, что даже значительно позднее - в 1782 г. - французская Академия наук (одна из самых элитных в то время) в лице астронома Лаланда признала летание невозможным.
Михаил Васильевич сделал первую в истории практическую попытку применить архимедов винт для воздушного плавания. Нельзя забывать, что винт в то время не был еще известен даже в качестве движетеля для морских судов. Тем значительнее это открытие русского ученого. Оно показывает, что Ломоносов один из первых понял действительные законы сопротивления воздуха и нашел силу, способную поддерживать и продвигать аппарат в полете. Так же интересно и то, что Ломоносов, очевидно, стремясь уничтожить реактивный момент, предусмотрел в своем геликоптере два винта, вращающихся в противоположные стороны.
Ломоносов, разрабатывая основы метеорологии (существование которой также необходимо для нормального развития авиации) одновременно с этим разработал основы аэродинамики, возникшей как наука только в конце XIX столетия.
Следующим из русских учёных, серьёзно занимающихся проблемой поднятия человека в воздух с помощью геликоптерного винта был Михаил Александрович Рыкачёв.
МИХАИЛ АЛЕКСАНДРОВИЧ РЫКАЧЁВ
Михаил Александрович Рыкачев, моряк по профессии, впоследствии академик и директор Главной физической обсерватории, заинтересовался проблемой летания в конце 60-х годов прошлого столетия. В 1868 г. Рыкачев поднимался на воздушном шаре для метеорологических наблюдений. В 1871 г. в "Московском сборнике" была опубликована его статья "Первые опыты над подъемной силой винта. вращаемого в воздухе”. Предпринятые исследования для определения мощности, необходимой для вращения винта определенных размеров, и веса груза, который можно поднять на воздух с помощью такого винта, Рыкачев проводил для того, чтобы построить геликоптер, на котором можно было бы, изменяя наклон оси винта, передвигаться в воздухе в желаемом направлении. Михаил Александрович тщательно проанализировал все проведенные до него опыты и расчеты, касающиеся сопротивления воздуха и воды. Он правильно отметил противоречие в коэффициентах Понселе и Дюшмена, установивших разные данные для неподвижной пластинки в текущей воде и для пластинки, двигающейся в воде с известной скоростью, свои опыты Рыкачев проводил с помощью специально сконструированного им прибора.
Прибор этот состоял из весов Роберваля, на одной чашке которых был установлен четырехлопастный винт, который приводился во вращение падающей гирей или часовыми пружинами. Движение передавалось на вал винта с помощью зубчатых колес. На другой чашке весов находилась гиря, уравновешивавшая прибор при неподвижных лопастях винта. Лопасти винта, имевшие форму трапеции, каждая площадь 2,8 кв.фута (0,26 мІ), могли быть установлены под разными углами к горизонту.
Результаты опытов, проведенных с 29 ноября 1870 г. по 14 марта 1871 г.. были сведены Рыкачевым в таблицы.
Рыкачев не ограничивался научно-исследовательской работой. Он был одним из инициаторов создания VII воздухоплавательного отдела Русского технического общества и первым председателем этого общества (1881-1884 гг.)
По инициативе Михаила Александровича русские воздухоплаватели в содружестве с учеными других стран приняли участие в международных наблюдениях за движением облаков (проводившихся в 1896-1897 гг.), позволивших сделать ряд интересных заключений. Рыкачевым в 1898 г. были осуществлены подъемы змеев с анемографом собственной конструкции. Михаил Александрович совместно с Валеном вычислил также средние температуры зимних месяцев для Европейсокй России.
Рыкачёв поддерживал в России интерес к научному воздухоплаванию. Еще в 1868 и 1873 гг. он совершал полеты на свободном аэростате, во время которых произвел ряд ценных метеорологических наблюдений. Благодаря его содействию в качестве директора Главной физической обсерватории многие из физиков обсерватории - В.В. Кузнецов, С.И.Савинов, Д.А.Смирнов и др. - принимали участие в полетах, организованных Международной ученой воздухоплавательной комиссией.
Как и Ломоносов, Рыкачёв одновременно занимался и проблемой поднятия человека в воздух, и проблемой исследования атмосферы, наверняка представляя неотделимость этих наук. Однако если Ломоносов пытался построить летательный аппарат для изучения свойств атмосферы, то Рыкачёв уже больше склонялся к мысли о том, что метеорология должна быть поставлена на службу авиации, "...вовремя предупреждая воздухоплавателей о возможности или невозможности полётов...".
Почти одновременно с Рыкачёвым проблемой воздухоплавания занимался и Дмитрий Иванович Менделеев, автор знаменитой "Периодической системы химических элементов".
ДМИТРИЙ ИВАНОВИЧ МЕНДЕЛЕЕВ
Начавшееся после Крымской войны и падения Севастополя перевооружение русской артиллерии, в частности, переход на нарезные и стальные дула орудий, а позже применение бездымного пороха остро поставили задачу изучения упругости газов. Менделеев, изучая по заданию Главного инженерного управления эту проблему, столкнулся с двумя сторонами вопроса. С одной стороны, в условиях высоких давлений газ должен быть близок к "предельному объему", с другой, - при незначительной плотности газа "... можно ждать уничтожения его упругости, т.е. прекращения в дальнейшем расширения. Тогда должно будет признать существование реальной границы для земной атмосферы", - писал Менделеев.
Считая вопрос "О сжимаемости газов при столь малых давлениях, какие только можно измерять" весьма важным и требующим разработки, Дмитрий Иванович невольно должен был заинтересоваться строением верхних слоев атмосферы. Он тщательно изучает работы в этой области знаменитого английского физика Глешера, неоднократно поднимавшегося на воздушном шаре с научными целями. Позже Дмитрий Иванович писал: "Меня так заняла гордая мысль подняться выше знаменитого англичанина и постичь закон наслоения воздуха при нормальном состоянии атмосферы, что временно я оставил все другие занятия и стал изучасть аэростатику". В статьях, опубликованных в отчетах французской Академии наук, разбирая вопрос о закономерности изменения температуры в атмосфере, Менделеев подчеркивает необходимость опытной проверки своих положений с помощью аэростата, который может подняться в верхние слои атмосферы.. Он разрабатывает и проект аэростата, "... допускающего возможность безопасно оставаться на больших высотах в атмосфере". В своем сообщении Химическому и физическому обществу при Петербургском университете он высказывает возможность "... прикреплять к аэростату герметически закрытый оплетенный упругий прибор для помещения наблюдателя, который тогда будет обеспечен сжатым воздухом и может безопасно для себя делать определения и управлять шаром". К этой мысли Д.И.Менделеев возвращается и в 1873 г., утверждая, что с помощью таких аэростатов можно "... изучать условия верхних слоев атмосферы, где надобно искать зародыш всех погодных изменений, в атмосфере совершающихся".
Таким образом, Менделеев еще в 1875 г. обосновал принцип создания стратостата с герметически закрытой кабиной, осуществленный лишь спустя полстолетия. Менделеев как бы продолжал работы М.В.Ломоносова по изучению высших слоев атмосферы. В 1875 г. ( исходя из опыта французского воздухоплавателя Дюпюи де Лома,с работами которого он был знаком) Менделеев составил эскиз управляемого аэростата и сделал необходимые расчеты.
Великий ученый мечтал собрать необходимые для постройки аэростата средства за счет продажи издаваемых им книг. В 1876 г., издавая под своей редакцией книгу немецкого ученого Мона "Метеорология или учение о погоде", Менделеев пишет в предисловии: "Издавая предлагаемое сочинение, я имею в виду приобрести через продажу и распространение его средства, необходимые для устройства аэростата, назначаемого для восхождения в верхние слои атмосферы". Единственной страной, имевшей опыт постройки аэростатов, была в эти годы Франция. Менделеев решает отправиться за границу для изучения этого вопроса. Он обращается в военно-морское министерство с письмом следующего содержания:
"...Воздухоплавание бывает и будет двух родов: одно в аэростатах, другое в аэродинамах.
Первые легче воздуха и всплывают в нем. Вторые тяжелее его и тонут. Так, рыба, недвижимая и мертвая, всплывает на воду, а птица тонет в воздухе. Подражать первой уже умеют в размерах, годных для практики. Подражение второй - еще в зародыше, в размерах, негодных в жизни людей, подобных полету бабочки, детской игрушке. Но этот род воздухоплавания обещает наибольшую будущность, дешевизну (в аэростатах дорогие оболочки и газ) и, так сказать, указывается самой природой, потому что птица тяжелее воздуха и есть аэродинам.
В изложении временного состояния дела и ведении опытов необходимо преследовать оба рода воздухоплавания, так сказать, в равной мере, потому что по тому и другому еще предстоит много неясного, и в будущей истории воздухоплавания важнейшее место займут не счастливых комбинаций догадки, а строго последованные опыты, от которых можно ждать решения практических задач. Хотя оба рода воздухоплавания одинаково заслуживают исследователя, но для практической потребности, какова, например, военная, только одни аэростаты обещают дать скорый и возможный результат, тем более, что весь вопрос с теоретической стороны в главных чертах здесь окончательно ясен. А потому прежде всего должно обратиться в практике к опытам