История развития воздушного транспорта

Ч

еловеку свойственно стремиться к невозможному. Извечная мечта человека – подняться в воздух подобно птице – отражена во многих легендах всех времен и народов. Люди строили крылья, склеивая несущие плоскости из птичьих перьев, мастерили из лозы, обтягивая шелком, бумагой, тончайшей кожей. Однако эти эксперименты оканчивались неудачей: небо не принимало человека. И не только природа противилась дерзкой мечте людей, путь в небо перекрывали проклятия церковников, костры инквизиции, грозная монаршья воля.

"Человек не птица, крыльев не имать. Аще же приставит себе аки крылья деревянны – против естества творит… За сие содружество с нечистой силой отрубить выдумщику голову… А выдумку, аки дьявольской помощью снаряженную, после божественной литургии огнем сжечь". Так повелел царь Иван Грозный – утверждает один из авторитетных историков авиации.

Но несмотря ни на что, на Руси уже в XVI веке были сделаны попытки полетов на воздушных шарах (рисунок 5.1). Так, в царствование Ивана Грозного крепостной человек совершил вокруг Александровской слободы полет, за что был казнен, а его "аппарат" сожжен. В 1696 г. безымянный русский человек пытался летать на крыльях, обтянутых тонкой кожей. В 1729 г. под Ряжском совершал полеты на крыльях, сделанных из проволоки и перьев, кузнец Черник-Гроза. В 1731 г. в

Рисунок 5.1 – Воздушный шар

Рязани подьячий летал на воздушном шаре, наполненном горячим дымом.

Истоки научного подхода к проблеме полёта человека мы находим у титана мысли Леонардо да Винчи, который изучил аэродинамику полета птиц и нашел намного веков опередившее его время решение конструкции лета-

тельного аппарата, осуществленное фактически лишь в ХХ столетии.

С крыльями долго не ладилось. А мечта не давала покоя, и тогда изворотливый, хитрый и предприимчивый человек стал искать обходные пути. Он увидел, что дым отрывается от земли и улетает в небо. И старая мечта трансформировалась в новую идею.

Французы братья Жак Этьен и Жозеф Мишель Монгольфье были потомственными бумажными фабрикантами и просвещенными людьми своего времени. Старший из братьев – Жозеф – много занимался физикой и химией в лабораториях Парижа, а младший – Этьен, инженер-архитектор, – управлял всеми делами фирмы.

Братья Монгольфье рассудили просто, что если горячий воздух заключить в некоторый замкнутый объем (снаряд), то у снаряда должна возникнуть подъемная сила, и он полетит. Они понимали, что для этого очень важно не перетяжелить оболочку будущего снаряда. Поэтому они взяли самую прочную и самую тонкую бумагу, какую только вырабатывали на их фабрике, склеили остроконечный мешок с открытой горловиной в нижней части, наполнили мешок горячим дымом, и 5 июня 1783 года снаряд оторвался от земли и полетел. 19 сентября состоялся второй полет с пассажирами (петухом, бараном и уткой).

Рисунок 5.2 – Пилатр де Розье

После благополучного подъема и приземления животных логика требовала отправить в полет и человека. В качестве пилотов воздушного шара согласились быть Пилатр де Розье (рисунок 5.2), который уже сделал несколько подъемов на привязанном шаре Монгольфье, и маркиз д'Арланд (рисунок 5.3).

Этот полет, продолжительностью около 20 минут,

состоялся 21 ноября 1783 года. Дальность полета составила около 9 км.

В этом же году французский физик профессор Жак Александр Шарль совершил полет на шаре, наполненном водородом (шарльере).

Воздушные шары братьев Монгольфье (монгольфьеры) летали довольно успешно. Однако список жертв воздухоплавания суждено было открыть Пилатру де Розье, который погиб спустя два года после своего первого полета.

И монгольфьеры, и шарльеры со временем получили общее название – аэростаты.

Рисунок 5.3 – Маркиз д'Арланд

В 1875 г. Д. И. Менделеев предложил проект

управляемого стратостата, который был прообразом

созданного позднее дирижабля.

Воздушные шары свободного парения никогда не были и не могли считаться средством регулярного транспорта.

Только с созданием в 1900 г. Фердинандом Цеппелином (рисунок 5.4) первого управляемого дирижабля жесткой конструкции (рисунок 5.5) начались попытки создания регулярных рейсов.

Рисунок 5.4 – Ф.Цеппелин

С 1910 по 1914 год немецкие дирижабли выполнили свыше полутора тысяч полетов и перевезли 34028 пассажиров. Дирижабль "Граф Цеппелин", построенный в 1929 году, поднимал 30 тонн груза и 54 человека, размещавшихся в двухместных каютах. На нем был оборудован буфет с электрической кухней, а в ванные комнаты подавалась горячая и холодная вода. Этот дирижабль совер-

шил 529 полетов, из них 114 через Атлантику, пролетел 1 700 000 километров, перевез около 160 тысяч пассажиров.

Дирижабль "Акрон", построенный в США в 1932 году, носил в себе 5 самолетов, стартовавших и возвращавшихся на борт дирижабля при его полете.

Рисунок 5.5 – Дирижабль

Достигнув огромных успехов, дирижаблестроение постепенно стало свертываться и в середине тридцатых годов XX века почти исчезло. Причинами этого было то, что доверие к дирижаблям было подорвано целым рядом крупных катастроф. Последний гигантский дирижабль "Гинденбург", при-надлежавший Германии, взор-вался в воздухе 6 мая 1937 г. во время причаливания его к мачте на американском аэродроме

Лейкхэрст. Надежность летающих гигантов признали недостаточной. Вся беда была в том, что водород, которым наполнялось большинство управляемых аэростатов, взрывоопасен, а негорючий и невзрывающийся гелий, хоть и нашел себе применение в воздухоплавании, оказался в ту пору слишком дорогим.

Вторая и весьма существенная причина – хранить гиганты дирижабли на земле, особенно в непогоду и при сильном ветре, было очень сложно.

К тому же сравнительно низкая скорость дирижаблей никак не могла удовлетворить все возрастающие требования времени.

Еще совсем недавно казалось: дирижабли окончательно отжили свое. Но в последнее время идея дирижаблестроения получила новое развитие.

Доводом в пользу создания новых дирижаблей может служить то, что если принять стоимость переброски одной тонны груза на один километр для самолета за единицу, то для вертолета она составит 5,65, а для дирижабля всего 0,33. Дирижабль, наполненный гелием, построенный из современных материалов, может быть самым безопасным и самым большегрузным летательным аппаратом, который может эксплуатироваться без дорогостоящих аэродромов.

Идея создания летательного аппарата тяжелее воздуха (идея авиации) появилась и разрабатывалась значительно ранее идеи воздушного шара. В 1754 году М. В. Ломоносов предложил проект летательного аппарата в виде двухвинтового вертолёта, который он назвал аэродинамической машиной.

Рисунок 5.6 – О. Лилиенталь

Огромная заслуга в области разработки планеров принадлежит инженеру Отто Лилиенталю (рисунок 5.6) и его брату Густаву, владельцам механической мастерской, которые жили в пригороде Берлина – Штеглице. Никто до

Отто Лилиенталя не сумел так чет-

ко обосновать теорию и практику планирующего полета, как это сделал он.

Разработка первых моделей самолетов началась в России во второй половине XIX века. Так, в 1867 г. Н. А. Телешов предложил проект самолета "Дельта", близко напоминающего своим внешним видом современные сверхзвуковые самолеты с дельтовидным крылом.

Выдающийся вклад в создание самолёта внёс в 1876 году капитан русского морского флота А. Ф. Можайский, создавший летающую модель аэроплана с часовой пружиной в качестве двигателя.

Рисунок 5.7 – Самолет А. Ф. Можайского: 1 – фюзеляж; 2 – крылья; 3 – хвостовое оперенье; 4 – передний тянущий винт; 5 – толкающие винты; 6 – шасси

В 1877 г. он же представил проект моноплана, который имел все характерные для современных самолетов части: фюзеляж, неподвижное несущее крыло (крылья), хвостовое оперение, колесное шасси и силовую

установку. А. Ф. Можайский в 1888 г. постро-

ил двухмоторный самолет тремя винтами (ри-

сунок 5.7). Он сам спроектировал установлен-

ые на самолете паровые двигатели мощностью 10 и 20 л. с., которые были изготовлены за границей. Это был первый в мире самолёт, который взлетел с человеком на борту.

В 1894 г. проект аэроплана был разработан К. Э. Циолковским.

За рубежом также проводились опыты по созданию самолётов. В Англии первый самолёт был построен в 1894 г.

Американцы, братья Орвилл (рисунок 5.8) и Уилбур (рисунок 5.9) Райт, 17 декабря 1903 г., поставив на планер небольшой бензиновый двигатель, пролетели на нем 800 м за 59 с. Их часто и считают изобретателями самолета.

25 июля 1909 года француз Луи Блерио на моноплане собственной конструкции за 32 минуты пересек пролив Ла-Манш.

Рисунок 5.8 – О.Райт

27 августа 1913 года Петр Николаевич Нестеров (рисунок 5.10) замкнул в киевском небе свою пер-

вую мертвую петлю, по справедливости носящую теперь его имя. 26 августа 1914 года Нестеров совершил первый таран.

Рисунок 5.9 – У.Райт

Начало промышленного самолетостроения в России относится к 1908-1909 гг., когда русские инженеры соз-

Рисунок 5.10 – П. Нестеров

дали первые оригинальные конструкции отечественных самолетов. В 1913 г. русскими конструкторами во главе с И. И. Сикорским был построен огромный по тому времени самолет "Большой Балтийский", а затем – "Русский витязь" с полетным весом 4,2 т (за рубежом не было самолета тяжелее 1 т). Этот первый в мире четырехмоторный самолёт брал на борт 7 человек и развивал скорость 90 км/ч. В том же году им был построен ещё более тяжелый самолёт "Илья Муромец" на 16 человек (рисунок 5.11) и спроектирован новый – "Святогор"

с полётным весом 6,5 т и скоростью полёта 114 км/ч.

Рисунок 5.11 – Самолет "Илья Муромец"

Летом 1918 года под руководством Николая Егоровича Жуковского – отца русской авиации – была создана "Летучая лаборатория", преобразованная в декабре в Центральный аэродинамический институт (ЦАГИ).

Начался быстрый про цесс создания новых летательных аппаратов и двигателей к ним. 8 февраля 1924 г. в воздух поднялся первенец гражданской авиации трехместный пассажирский самолет АК-1 (рисунок 5.12) конструкторов В. А. Александрова и В. В. Калинина. В 1925 г. этот самолет участвовал в дальнем перелете по маршруту Москва – Пекин.

Рисунок 5.12 – Пассажирский самолет АК-1

В мае 1924 года совершил полет первый цельнометаллический самолет конструкторского бюро А. Н. Туполева АНТ-2 (3 места) с двигателем 100 л. с. Год спустя в ЦАГИ был соз-

дан цельнометаллический тяжелый са-

молет АНТ-4 "Страна Советов" с

двумя двигателями, на котором были установлены мировые рекорды по грузоподъёмности и дальности полётов. На этом самолете в 1929 г. экипаж Шестакова совершил полет по маршруту: Москва – Омск – Новосибирск – Красноярск – Чита – Хабаровск – Петропавловск-на-Камчатке – Сиэтл – Сан-Франциско – Чикаго – Нью-Йорк (21242 км, из них 8000 км над водой).

В 1929 году М. М. Громов на новом цельнометаллическом самолёте АНТ-9 пролетел 9037 км за 53 лётных часа.

В 1930-31 годах появился один из крупнейших самолётов того времени – АНТ-14 вместимостью 36 пассажиров.

В 1934 г. был сконструирован АНТ-20 "Максим Горький" на 80 пассажиров с 6 и 8 двигателями по 900 л. с., скоростью 250 км/ч и полетной массой 42 т.

Создавались сверхдальние самолёты АНТ-25 (рисунок 5.13). На таком самолёте в 1937 году экипаж В. П. Чкалова совершил беспересадочный 63-часовой полет Москва-Ванкувер (Канада) через Северный полюс, а экипаж М. М. Громова (12–14 июля 1937 г.) пролетел без посадки 10200 км за 62 ч 17 мин из Москвы через Северный полюс в Калифорнию.

Рисунок 5.13 – Самолет АНТ-25

Самолеты требовали наличия взлетно-посадочной полосы, поэтому возникла идея создания летательного аппарата с вертикальным взлетом. Эта идея была не нова. Еще в трудах Леонардо да Винчи, датированных 1486-1490 годами, изображена принципиальная схема вертолета – гелиокоптера. Однако вертолетная идея хотя и проста, но она требует весьма не простого воплощения. Вот почему был такой длинный путь к летающему вертолету.

В 1934 году в качестве мирового рекорда было зарегистрировано достижение вертолета FW-61, конструкции Генриха Фокке: высота 3427 метров, продолжительность полета – 1 час 20 минут, максимальная скорость – 122,55 км/час.

Большие успехи гражданской авиации в перевозках достигнуты в послевоенный период. За это время трижды был обновлен парк самолётов. Созданы самолёты Ил-12 и Ил-14, которые были для своего времени вершиной авиатехники. Поршневая техника доминировала до 60-х годов. Но для больших скоростей этот двигатель становится тяжёлым. Поэтому уже с конца 50-х годов стали интенсивно выпускаться самолёты второго поколения с турбинными двигателями, в

Рисунок 6. – Сверхзвуковой пассажирский самолет Ту-144

которых около 95 % тяги дает винт, а 5 % – реактивная струя горячих газов. К этой категории относятся надёжные самолёты с высоким летным ресурсом Ан-24 и Ил-18. Последний отмечен золотой медалью в Брюсселе. Его приобрели 17 иностранных авиакомпаний. Он использовался для доставки полярников в Антарктиду. Позже на этой работе его сменил Ил-76Д.

Флагманом воздушного флота в 60-х годах был турбовинтовой самолет Ту-114 (4 двигатели по 15000 л. с., крейсерская скорость 750 – 850 км/ч, что тогда было недоступно ни одному винтовому самолёту в мире). В течение почти 20 лет самолёты этого типа обслуживали линии, совершая беспересадочные полёты по маршрутам: Москва – Гавана, Москва – Монреаль, Москва – Токио и др. В конце 70-х годов последние экземпляры Ту-114, выработавшие свои ресурсы, навечно покинули строй действующих самолётов.

Позже были созданымашины третьего поколения – турбореактивные, приблизив скорость движения к скорости звука. Эти самолеты получили распространение в 70-х годах и сейчас занимают ведущее положение в самолетном парке. Первым в мире турбореактивным пассажирским самолетом был Ту-104, построенный даже раньше отечественных турбовинтовых самолетов второго поколения, таких как Ил-18, Ту-114 и др. В сентябре 1956 года Ту-104 совершил первый регулярный полёт из Москвы в Иркутск с 50 пассажирами на борту со скоростью 900 км/ч. Этот реактивный пассажирский самолёт открыл новую эру в гражданской авиации.

Рисунок 5.14 – Аэробус Ил-86

22 декабря 1976 года впервые поднялся в воздух опытный образец аэробуса Ил-86 на 350 мест (рисунок 5.14). Это широкофюзеляжный двухпалубный

самолет, снабженный 4 турбовентиля-

торными двигателями, позволяющими развивать скорость до 1000 км/ч. Позже был создан широкофюзеляжный дальний магистральный самолет Ил-96-300, который без посадки может преодолевать расстояние около 10 тыс. км, взяв на борт 300 пассажиров.

С 70-х годов флагманом гражданского флота стал турбореактивный самолёт Ил-62, который берет до 198 пассажиров и развивает скорость 900–1000 км/ч при дальности полёта 9–11 тыс. км. На смену Ту-104 и Ил-18 пришел более экономичный, реактивный Ту-154, вместимостью до 180 пассажиров.

На линиях средней протяженности ведущее место занимает Ту-134 на 80 мест при дальности полёта 3200 км, а на местных линиях – Як-40 вместимостью 33 пассажира, дальность полета – 1500 км, скорость – 820 км/ч. Широкое распространение при обслуживании линий малой и средней протяженности получил 120 местный реактивный пассажирский самолет Як-42 (рисунок 5.15).

Рисунок 5.15 – Реактивный самолет Як-42

Для обслуживания дальних ма-

гистральных линий был создан сверх-

Рисунок 5.16 – Сверхзвуковой пассажирский самолет Ту-144

звуковой пассажирский самолет Ту-144 (рисунок 5.16), способный перевозить 126 пассажиров на расстояние 6500 км со скоростью 2350 км/ч. В декабре 1968 г. он впервые поднялся в воздух. К сожалению, после аварии на демонстрационных полетах, эксплуатация самолетов данного типа была прекращена. 28 февраля 1969 г. совершил свой первый полет во Франции англо-французский сверхзвуковой

самолет "Конкорд" схожий по

параметрам с Ту-144.

Все большее развитие получают грузовые перевозки. В парке грузовых машин выделяется самолёт Ан-22 "Антей" с нагрузкой 80 т. Он может взять до 700 человек или громоздкую технику.

Рисунок 5.17 – Самолет Ан-2

Значительную перевозочную работу выполняет так называемая малая авиация, т. е. самолеты малой вместимости Ан-2 (рисунок 5.17), Л-410 и другие. Особенно заметна их роль в

сельском хозяйстве.

Рисунок 5.18 – Вертолет Ми-10К – "летающий кран"

Большую работу выполняют вертолеты. Они используются в сельском хозяйстве, для врачебно-санитарной службы, на геологических изысканиях, строительстве трубопроводов, монтаже конструкций, для борьбы с лесными пожарами, ледовой разведки, поисков косяков рыб, наблюдения за дорожным движением и его регулированием и т. д. Наиболее известными вертолетами являются: Ми-1; Ми-2; Ми-4; Ми-6; Ми-8; Ми-10 (рисунок 5.18); Ка-15; Ка-18; Ка-26. Их скорость – от 130 до 300 км/ч, пассажиро- или грузоподъем-

ность – от 3 до 16 пассажиров и от 0,22 до 12,0 т,

дальность полёта – от 244 до 970 км.

Характеристика наиболее распространенных самолетов и вертолетов приведена в таблицах 5.1 и 5.2.

Т а б л и ц а 5.1 – Характеристика пассажирских самолетов

Тип самолета	Крейсерская скорость, км/ч	Количество пассажирских мест или грузоподъемность	Дальность полета, км	Максимальный взлетный вес, т
Ту-114 Ил-62М Ту-144 Ту-104 Ил-18 Ту-154 Ил-86 Ту-134 Ан-24 Як-40 Ан-2 Ил-76 Ан-225		100-115 27-32 40 т 250 т		173,5 61,2 21,8 16,1 5,2

Т а б л и ц а 5.2 – Характеристика вертолетов