Страницы
Меню
Метки
Облако меток
Начиная с 30-х гг. XX в. неторопливых воздушных гигантов стали вытеснять их более стремительные родственники — самолёты. А когда дирижабли один за другим начали сгорать при авариях, интерес к ним резко упал. Однако к началу 70-х гг. вновь вспомнили о большой грузоподъёмности дирижаблей, низком расходе топлива, практически неограниченной дальности и продолжительности полёта. А ещё о том, что для этих огромных воздушных кораблей не нужны аэропорты со взлётно-посадочными полосами. Достижения в авиационно-космической технике, материаловедении и приборостроении
позволяли создавать всё более совершенные и надёжные управляемые аэростаты, поэтому во
многих странах (в том числе в СССР) стали появляться конструкторские бюро
дирижаблестроения.
Сегодня дирижабли летают в Великобритании, Германии, Франции, США, Японии, Канаде,
Австралии, Китае и России. Несущим газом вместо водорода служит инертный гелий. Это
устранило опасность пожара — главный недостаток воздушных кораблей прошлого.
Дирижабли возвращаются, но... пока только для исследовательских, рекламных и спортивных
полётов. В некоторых странах их используют для патрулирования, проведения полицейских
операций и в качестве ретрансляторов.
Существуют проекты «рабочих» дирижаблей. Например, дирижабли-краны могли бы
доставлять из заводских цехов на место установки гидротурбины и турбогенераторы, мачты
для высоковольтных линий электропередачи, буровые вышки и даже секции жилых домов.
Управляемые аэростаты способны заменить вертолёты в сельском и лесном хозяйстве,
геологоразведке, рыбном промысле и навигации.
Есть проекты дирижаблей — летающих санаториев и больниц. Пассажирские и туристические
дирижабли чрезвычайно удобны для перевозки людей на сравнительно небольшие расстояния,
а неторопливое «плавание» позволит туристам рассматривать достопримечательности с высоты
птичьего полёта.
Первый дирижабль в России построили по проекту А.И. Шабского и назвали его «Учебный».
Мощность двигателя не превышала 25 л. с, поэтому скорость составляла всего 36 км/ч. В 1909 г. Россия приобретает во Франции у братьев Лебоди аэростат «Лебедь», почти точную копию
дирижабля «Републик». Летом того же года был построен дирижабль «Кречет»;
его основой была наиболее удачная конструкция полужёсткой системы «Патри». Объём
-2
оболочки дирижабля составлял 6000 м , длина — 70 м; два двигателя, мощностью 85 л. с. каждый, позволяли развить скорость до 40 км/ч. После первого полёта «Кречета» (30 июля 1910 г.), показавшего, что он может конкурировать с лучшими европейскими дирижаблями, воздушный аппарат был принят на вооружение российской армии. Осенью 1910 г. на Ижорском заводе был построен второй управляемый аэростат мягкой
-2
системы — «Голубь» (объём 2275 м ). В это же время на московском заводе «Дукс» построили
-2
дирижабль такого же типа — «Ястреб» (объём 2700 м ).
Русский дирижабль мягкой конструкции «Альбатрос» был создан по проекту Б.В. Голубова и
-2
Д.С. Сухоржевского в 1911 г. Крупный по тому времени корабль (объем 9600 м , длина 77 м, с
-2
двумя баллонетами по 1200 м ) имел два двигателя мощностью по 160 л. с, которые позволяли развивать скорость до 68 км/ч. Алюминированная оболочка уменьшала нагрев солнечными лучами несущего газа и служила целям маскировки. К началу Первой мировой войны Россия имела семь дирижаблей отечественной постройки, ещё восемь были приобретены за границей. Самые крупные воздушные корабли поступили на вооружение армии и совершали потом боевые вылеты.
Но для военных целей требовались корабли больших объёмов, и в 1915 г. начались испытания самого крупного отечественного дирижабля — «Гиганта». Воздушный аппарат полужёсткой системы был построен по проекту А. И. Шабского. Он имел объём около 20 000 м3, длину 150 м, четыре двигателя по 215 л. с. каждый. Во время испытаний дирижабль переломился и опустился на землю, но для ремонта оказался непригодным и поэтому был разобран. В это же время пытались построить ещё один крупный дирижабль — «Воздушный крейсер» (объём 32 000 м ) по проекту Б.В. Голубова и Д.С. Сухоржевского. Суммарная мощность его двигателей предположительно должна была составить 2000 л. с. Но строительство этого воздушного аппарата так и не было завершено: техническая отсталость не позволяла ни наладить выпуск мощных двигателей, ни создавать крупные дирижабли. После революции в России возобновилось строительство управляемых аэростатов. В июне 1925 г. совершил первый полёт «Московский химик-резинщик» (МХР) конструктора Н.В. Фомина, построенный на средства рабочих химической промышленности. На собранные — по
инициативе газеты «Комсомольская правда» — средства студенты Высшего аэромеханического
училища под руководством Фомина построили дирижабль (объём 2550 м ), который так и
назвали — «Комсомольская правда». На борт он мог брать 12 человек. Первый полёт состоялся
29 августа 1930 г., а в октябре над Красной площадью в Москве впервые поднялся советский
дирижабль. В 1932 г. воздушный корабль был модернизирован и получил название «СССР В-4»
(В-4).
Созданная в столице организация «Дирижаблестрой» (1931 г.) за короткий срок
сконструировала целый ряд дирижаблей мягкой системы — В-1, В-2, В-3 и первый
управляемый аэростат полужёсткой системы В-5. Дирижабли В-2 и В-4 известны тем, что в марте 1934 г. участвовали в спасении челюскинцев. В этом же году вступает в строй лучший отечественный дирижабль полужёсткой системы «СССР В-6» — «Осоавиахим» (объём 18 500 м , длина 104,5 м, диаметр 18,8 м). Корабль мог брать на борт до 20 пассажиров, имел три двигателя по 270 л. с, позволявшие ему развивать скорость до 113 км/ч. С полезной нагрузкой 8500 кг дальность его полёта составляла 2000 км. В 1937 г. «Осоавиахим» превысил мировой рекорд продолжительности полёта, принадлежавший немецкому гиганту LZ-127 («Граф Цеппелин»), на 11 часов. Вслед за В-6 с верфей «Дирижаблестроя» сходят дирижабли В-7 (1934 г.), В-7-бис (1935 г.), В-8 (1936 г.), В-10 (1937 г.) и В-12 (1942 г.), применявшийся в годы Второй мировой войны. Последними в то время были построены небольшие корабли «Победа» (1944 г.) и «Патриот» (1947 г.) по проекту Б. А. Гарфа.
В 1894 г. отставной немецкий генерал Фердинанд фон Цеппелин (1838— 1917) представил на рассмотрение правительственной комиссии проект дирижабля. Жёсткий каркас аппарата представлял собой сложную систему ферм, стержней и тросов из алюминия. Проект отклонили из-за гигантских размеров дирижабля: его длина превышала 100 м. Создание фон Цеппелина называли «чудовищем», а самого графа — полоумным. Однако неудача не остановила изобретателя. Он основал акционерное общество, собирал средства и в 1898 г. на Боденском озере в Германии построил огромный эллинг, который поддерживали 80 понтонов. Через два года появился первый дирижабль фон Цеппелина — LZ-1. Оболочка из прорезиненной хлопчатобумажной ткани, покрытая лаком, обтягивала фермы алюминиевого каркаса, состоявшего из 17 отсеков. В отсеках размещались сферические газовые баллоны с водородом (общий объём около 11 300 м ). Воздушный корабль достигал в длину 128 м, в диаметре — 11,6 м. Под оболочкой размещалась 56-метровая балка с двумя гондолами на концах. В каждой находился четырёхцилиндровый бензиновый двигатель мощностью 16 л. с, который вращал четырёхлопастные винты. Для управления дирижаблем предусматривались два вертикальных руля и один горизонтальный. LZ-1 совершил всего три полёта (максимальная скорость около 29 км/ч) и показал при этом хорошие лётные качества. Но акционерное общество распалось, и только через четыре года фон Цеппелин смог вновь приступить к созданию нового, более совершенного корабля. Тысячи насмешек стерпел Фердинанд фон Цеппелин, его произведения разбивались и горели, их крушил штормовой ветер, но изобретатель настойчиво продолжал работу. Упорным трудом и громадным напряжением воли фон Цеппелин всё-таки добился успеха. Его воздушные корабли жёсткой конструкции — целое семейство LZ — сыграли ведущую роль в
дирижаблестроении. И остались в истории воздухоплавания под именем «цеппелины».
«ПОСМОТРИТЕ НА МИР ИЗ ОКНА ДИРИЖАБЛЯ!»
В конце XIX — начале XX столетия в европейских странах начало бурно развиваться
дирижаблестроение. Воздушные корабли стали более совершенными. Сформировалось три их
типа: жёсткие, полужёсткие и мягкие.
Дирижабли жёсткой конструкции (цеппелины) имеют прочный металлический каркас из
ферм, к которому крепится оболочка из многослойной прорезиненной хлопчатобумажной
ткани (перкаля), покрытая несколькими слоями лака с примесью алюминиевого порошка.
Уже на первых дирижаблях полужёсткой системы их создатели пытались устранить
продольный прогиб оболочки, чтобы равномерно распределить на неё нагрузку. Для этого
между оболочкой и гондолой помещали деревянную балку (А. Жиффар); удлиняли гондолу (Ш.
Ренар); прикрепляли оболочку к ферме из стальных труб и устанавливали жёсткий киль
(Жюлио). Самую совершенную конструкцию создал Умберто Нобиле. Характерным для
кораблей этого типа является наличие жёсткой килевой балки.
Дирижабли мягкой конструкции каркаса не имели, а гондолы подвешивались к сеткам,
прикреплённым к оболочке (Мёнье, А. Парсеваль). Внутри оболочки находились баллонеты с
воздухом.
В 1902 г. во Франции на средства богатых сахарозаводчиков братьев Лебоди конструктор Жюлио построил дирижабль «Лебоди», который положил начало целому семейству аппаратов полужёсткой системы. В июле 1905 г. во Франции проходили большие военные манёвры, на которых и продемонстрировали «Лебоди». Удачные полёты доказали, что дирижабли можно использовать в военных целях. Вскоре они были приняты на вооружение армий Франции, Германии, России, Италии и Великобритании. В тот же период во Франции строятся управляемые аэростаты мягкой системы: «Виль де Пари» (1906 г.) и «Клеман Баяр» (1908 г.). На последнем в 1909 г. был установлен мировой рекорд высоты для дирижаблей — 1500 м. Наиболее удачную конструкцию для дирижаблей мягкой системы разработал в Германии А. Парсеваль.
К началу 10-х гг. управляемый аэростат стал достаточно эффективным видом транспорта. В июне 1910 г. отправился в первый рейс по маршруту Люцерн — Риги-Кульм (высокогорный — 1415 м над уровнем моря — курорт в Швейцарии) дирижабль «Город Люцерн». Вскоре другой воздушный аппарат — «Парсеваль» — открыл регулярное пассажирское сообщение между Мюнхеном и Берлином. К строительству специальных дирижаблей, предназначенных для перевозки пассажиров, приступили на верфях фон Цеппелина (основная находилась во Фридрихсхафене). Летом 1910 г. поднялся в воздух первый такой аппарат LZ-7 («Германия»)
(длина 148 м, диаметр 14 м). Салон был рассчитан на 20 человек.
После Первой мировой войны появляются по-настоящему комфортабельные пассажирские
дирижабли. В Англии, а затем в США начинают строить воздушные корабли по схеме
«цеппелин». В то время в Соединённых Штатах открыли месторождение гелия, который, в
отличие от водорода, не горит. Это послужило толчком для развития дирижаблестроения в
Америке. В 1922 г. в Германии по заказу воздушного флота США начали строить самый
крупный корабль того времени — LZ-126 (объём 70 000 м ). Американским конструкторам
была предоставлена возможность изучать опыт немецких коллег и непосредственно
участвовать в работах. Одновременно в США под руководством специалистов цеппелиновской
верфи строился аналогичный дирижабль ZR-1 («Шенандоа»), наполнявшийся гелием. В 1924 г.
оба дирижабля были построены. Дирижабль LZ-126 (получил название «Лос-Анджелес»)
совершил перелёт из Германии в Америку.
Итальянские конструкторы работали в основном над дирижаблями полужёсткой конструкции.
Построенный в 1923 г. N-1 (проекту. Нобиле) прославился удачным полётом к Северному полюсу.
В 1928 г. отправился в полёт самый совершенный из всех 117 кораблей, построенных на
цеппелиновских верфях, — дирижабль LZ-127 («Граф Цеппелин»). Поражали не только
размеры воздушного корабля (объём 105 000 м , длина 236,6 м, диаметр 30,5 м) — по уровню
комфортабельности он не уступал океанским лайнерам. Пять двигателей мощностью по 530 л.
с. позволяли развивать скорость до 128 км/ч. Двигатели работали на так называемом блау-газе,
имевшем такую же плотность, что и воздух, поэтому подъёмная сила корабля по мере
выработки топлива не изменялась. «Граф Цеппелин» перелетел через Атлантику и обратно,
после чего был сдан в эксплуатацию. Он перевёз 13 110 пассажиров, 143 раза пересёк
Атлантический океан, преодолев около 1 700 000 км.
В 1929 г. «Граф Цеппелин» совершил кругосветный перелёт по маршруту Фридрихсхафен —
Токио — Лос-Анджелес — Лейкхерст — Фридрихсхафен. Расстояние в 35 000 км LZ-127
преодолел за 20 суток со средней скоростью 116 км/ч. В 1931 г. на этом дирижабле отправилась
в Арктику международная экспедиция.
В 30-х гг. XX столетия мир восхищался успехами воздухоплавания: на дирижаблях покоряли
Северный полюс, они выполняли кругосветные перелёты, осуществляли регулярные
межконтинентальные пассажирские, почтовые и грузовые перевозки. «Посмотрите на мир из
окна дирижабля!», — призывала туристов реклама.
Полёт аэростатических аппаратов основан на законе Архимеда: если тело легче окружающей
среды, оно движется вверх, а если тяжелее — вниз.
Началом эры воздухоплавания считается день 5 июня 1783 г. Тогда в небо поднялся воздушный
шар, или аэростат (от греч. «аэ'р» — «воздух» и «ста'тос» — «неподвижный»), братьев
Монгольфье.
Простой воздушный шар (так называемый свободный аэростат) летит туда, куда его гонит
ветер. Поэтому усилия изобретателей были сразу же направлены на поиск средств управления
аэростатами. Сначала, по аналогии с плаванием по воде, хотели использовать паруса, рули и
вёсла. Так, в 1784 г. француз Жан Пьер Бланшар поставил на аэростат парус и два весла, а
члены Дижонской академии наук (Франция) изготовили воздушный шар с крыльчатыми
вёслами. Были даже курьёзные решения: австриец Кайзерер в 1801 г. предложил запрягать в
воздушные шары... дрессированных орлов. Немецкий механик Ф. Леппих в 1812 г. пытался
построить «летучий корабль», чтобы бомбить с него войска Наполеона.
Первый научный проект управляемого аэростата создал в 1783 г. французский военный инженер Мёнье. Именно он разработал принципы, по которым в дальнейшем стали строиться управляемые аэростаты: тип движителя — воздушный винт, форма оболочки — удлинённая и неизменяемая. Изобретатель предложил использовать три воздушных винта и расположить их между гондолой и оболочкой (в то время винты не применялись даже на судах). Управлять аэростатом предполагалось с помощью руля. Весь механизм должны были приводить в движение 80 человек. Форма оболочки способствовала уменьшению сопротивления воздуха в полёте. Внутри оболочки, наполненной водородом, предполагалось поместить мягкие ёмкости с воздухом — баллонеты. Когда дирижабль поднимается, атмосферное давление падает, а водород расширяется. Тогда воздух из баллонета нужно было выпустить и таким образом уравнять давление. При спуске воздух надлежало накачать снова. Тем самым обеспечивалась неизменяемая форма оболочки и постоянство давления в ней.
Объём аэростата Мёнье должен был составить 79 000 м , длина — 84,5 м, диаметр — 42 м. В сущности, это был первый проект дирижабля (от фр. dirigeable — «управляемый») — управляемого аэростата с двигателем. Однако свои идеи Мёнье так и не сумел реализовать, и лишь много лет спустя большинство его технических предложений использовали другие изобретатели.
На первых порах серьёзным препятствием для создания управляемого аэростата было отсутствие лёгкого и мощного мотора, позволяющего лететь против ветра. В то время двигатель внутреннего сгорания ещё не изобрели, паровой же двигатель мощностью 50 л. с. имел массу около 5 т. Для подъёма его самого потребовался бы аэростат огромного объёма. Только в 1851 г. талантливому механику Анри Жиффару удалось создать паровой двигатель мощностью 3 л. с. и массой всего 45 кг специально для аэростата. Через год изобретатель построил и сам аэростат. Его оболочка (объём 2500 м , длина 44 м, диаметр 12 м) наполнялась светильным газом. 23 сентября 1852 г. Жиффар поднялся на своём аппарате на высоту 1800 м, пролетел со скоростью 10,8 км/ч небольшое расстояние по прямой и затем совершил посадку. Так началась эпоха управляемого воздухоплавания, а первым дирижаблем стал аэростат Жиффара.
В России над созданием летательного аппарата с электрическими двигателями работал А.Н. Лодыгин.
Не найдя признания на родине, изобретатель в 1870 г. запатентовал свой «электролёт» во Франции. Однако из-за отсутствия средств аэростат не был построен. Занимался вопросами воздухоплавания и Д. И. Менделеев. Он спроектировал два дирижабля, а в 1880 г. по его инициативе был создан VII Воздухоплавательный отдел Русского технического общества. В 1883 г. во Франции конструкторы братья Г. и А. Тиссандье впервые построили дирижабль с электродвигателем. Энергию для него вырабатывали четыре батареи общей массой 200 кг. Максимальная скорость аппарата — 14,4 км/ч. Год спустя появился дирижабль с электрическим двигателем французских офицеров Шарля Ренара и Артура Кребса. Мощность мотора составляла около 8 л. с. при массе 96 кг; аппарат развивал скорость до 21,6 км/ч. Дирижабль Ренара и Кребса пролетел 8 км и приземлился в месте старта. Газеты всего мира писали о триумфальной «победе над воздухом». Этот первый по-настоящему управляемый аэростат назвали «Франция».
Новые возможности для создания управляемых аппаратов открылись после того, как в 1886 г. во Франции и США наладили производство алюминия в промышленных масштабах. В 1897 г. австрийский инженер Д. Шварц построил первый в мире жёсткий цельнометаллический дирижабль из алюминия, ставший прообразом будущих дирижаблей жёсткой системы с бензиновым двигателем. Ещё раньше работу над цельнометаллическим дирижаблем начал К.Э. Циолковский.
В 20-х гг. во время испытаний самолётов с крылом, прикреплённым к нижней части фюзеляжа (тип низкоплан), конструкторы заметили, что подъёмная сила крыла при посадке несколько увеличивается и в результате машина продолжает лететь над полем, как бы не желая садиться. Подобный эффект иногда приводил к авариям: центр давления крыла (точка приложения
подъёмной силы) в этом случае перемещается к его задней кромке и самолёт может
опрокинуться.
Дальнейшие исследования показали, что между крылом самолёта и поверхностью земли воздух
сжимается и становится плотнее. Так возникает дополнительная подъёмная сила, которая и
поддерживает аппарат в воздухе. Открытое явление назвали жранным эффектам (экран —
поверхность земли или воды). В 1922 г. появилась одна из первых работ об экранном эффекте
— статья Б.Н. Юрьева «Влияние Земли на аэродинамические свойства крыла». В 30-х гг.
изучением эффекта занимались В.В. Голубев, Я.М. Серебрийский, Ш.А. Биячуев, Н.А
Черномашинцев.
Параллельно с теоретическими исследованиями велись работы по созданию летательного
аппарата, использующего экранный эффект. Такие машины — в дальнейшем их назвали
экранопланами и экранолётами — казались очень выгодными. Действительно, чем меньше
высота полёта, тем существеннее влияние экрана и, следовательно, выше несущая способность
крыла. Поэтому для экраноплана нужны двигатели в два-три раза менее мощные, чем для
самолёта той же грузоподъёмности. Довольно тяжёлый летательный аппарат достаточно
оснастить обычным автомобильным мотором.
Создать экраноплан, который мог бы летать над пустыней и водой, снегами и льдами, мечтал
известный авиаконструктор и изобретатель П.И. Гроховский. В 1932 г. он разработал проект
экраноплана-амфибии с двумя моторами и с вполне современной аэродинамической
компоновкой. В 1935 г. финский инженер Т. Каарио построил первый аппарат для
экспериментального изучения экранного эффекта.
Работы по созданию подобных аппаратов велись под руководством Р.Е. Алексеева в
Центральном конструкторском бюро судов на подводных крыльях (город Горький, ныне —
Нижний Новгород). В 1961—1966 гг. здесь построили многоместные экспериментальные
экранопланы серии СМ с поддувом воздушно-газовой струи под крыло. В 1966 г. свой первый
полёт совершил самый большой в мире экраноплан КМ («Корабль-макет») со взлётной массой
540 т и максимальной скоростью полёта 500 км/ч. КМ (за рубежом его называют «Каспийский
монстр») имел десять турбореактивных двигателей ВД-7 с максимальной тягой 13 тс каждый.
Р.Е. Алексеев возглавлял также проектирование таких экранопланов, как «Орлёнок», «Волга-
2», «Стриж», ракетоносец «Лунь».
Разрабатывал летательные аппараты, использующие экранный эффект, и советский
авиаконструктор Р.Л. Бартини. В 1972 г. прошёл испытания экранолёт его конструкции ВВА-
14М.
В США, ФРГ, Японии и Китае начиная с 60-х гг. было спроектировано и построено несколько
лёгких экспериментальных экранопланов и экранолётов.
До середины 90-х гг. XX в. точной классификации этих летательных аппаратов — экраноплан или экранолёт — не существовало, так как для них не требовался
сертификат лётной годности. Создавались такие машины для экспериментов и в военных
целях; коммерческих и пассажирских рейсов они не выполняли.
В конце XX столетия появился Кодекс безопасности для экранопланов, утверждённый
Международной морской организацией (ММО). В соответствии с Кодексом все аппараты,
использующие экранный эффект, делятся на три типа.
Тип А — экраноплан; даже теоретически он не может выйти за пределы экранного эффекта.
Тип В — экранолёт; способен летать за пределами влияния экранного эффекта и даже на
короткое время подниматься на ограниченную высоту.
Тип С — экранолёт; использует экранный эффект только для взлёта и посадки.
Впервые в мире сертификат лётной годности получил экраноплан «Амфистар» (тип А),
созданный в Нижнем Новгороде под руководством Д. Н. Синицына. «Амфистар» оснащён
автомобильным двигателем, имеет автоматическую систему сохранения заданной высоты
полёта. В 1998 г. в Москве успешно прошёл испытания экранолёт (тип В) «Иволга-2» (главный
конструктор В. В. Колганов). В ближайшие годы экранопланы и экранолёты будут выполнять
регулярные коммерческие рейсы в труднодоступных районах земного шара.
Вертолёт может делать то, на что обычный самолёт не способен: вертикально взлетать и приземляться, висеть неподвижно в воздухе и разворачиваться на месте, перемещаться влево-вправо, вперёд-назад. Подъёмная сила создаётся одним или несколькими несущими винтами на вертикальной оси. Несущий винт — главный агрегат вертолётов, однако иногда они оснащаются и крыльями, создающими дополнительную подъёмную силу.
На вертолётах перевозят людей и грузы в районы бездорожья, переправляют терпящих бедствие и больных. С вертолётов обрабатывают сельскохозяйственные угодья, тушат пожары, патрулируют дороги и т. д. При монтажных и строительных работах эти летательные аппараты перемещают на внешней подвеске крупногабаритные грузы и устанавливают их точно в нужное место.
Больше всего в мире вертолётов с одним несущим винтом. На хвосте этих машин установлен рулевой винт значительно меньшего диаметра, чем несущий, и с горизонтальной осью. Двухвинтовые вертолёты принято различать по схеме размещения винтов на корпусе машины: соосной, продольной, поперечной, с перекрещивающимися осями. Вертолёты соосной схемы уже много лет успешно строит российская фирма «Камов». Их несущие винты находятся один над другим, а ось верхнего винта проходит внутри оси нижнего. На вертолётах продольной схемы несущие винты располагаются один за другим. Эти вертолёты выпускала американская фирма «Боинг-Вертол». Когда несущие винты размещаются рядом, поперёк машины, схема называется поперечной. Она использована, в частности, в вертолёте Ми-12, самом большом в мире. В схемах с перекрещивающимися осями винты максимально сближены и установлены с небольшим развалом. Поэтому требуется особо тщательно синхронизировать их вращение, чтобы избежать «схлёстывания» лопастей; отсюда и название таких вертолётов — синхроптеры. Их производит только американская фирма «Каман».
Вертолёты с числом несущих винтов более двух строились очень редко и не выходили из стадии эксперимента. Силовыми установками на вертолётах служат газотурбинные и поршневые двигатели мощностью от 80 до 11 500 л. с. Чтобы повысить безопасность полётов, на вертолётах устанавливают не менее двух двигателей. Они, как правило, располагаются в фюзеляже (корпусе) и передают мощность на несущий винт и другие агрегаты при помощи трансмиссии. Основная часть трансмиссии — главный редуктор, который монтируется непосредственно под несущим винтом и распределяет мощность двигателей между ним, рулевым винтом и прочими агрегатами. Трансмиссия — самый сложный элемент вертолёта, поэтому неоднократно пытались обойтись без неё,
например, размещая на концах лопастей несущего винта реактивные двигатели. Но из-за
большого расхода топлива и сильного шума вертолёты с реактивным приводом так и не нашли
широкого применения. В 50—60-х гг. XX в. для увеличения скорости полёта некоторые
опытные модели вертолётов оснащались дополнительными движителями (например,
реактивными). Эти машины назывались винтокрылами, но в серийное производство не
поступили.
В настоящее время во всём мире известно свыше 500 типов вертолётов. Общее число
выпущенных машин превышает 100 тыс. Их взлётная масса колеблется от нескольких десятков
килограммов до 105 т, грузоподъёмность достигает 40 т, скорость — 400 км/ч, высота полёта —
12 500 м, а дальность — из-за возможности дозаправки в воздухе — практически не
ограничена.
Современные вертолёты способны выполнять почти все фигуры высшего пилотажа и вести
манёвренный воздушный бой.
Воздушные перевозки в Советском Союзе начались в 20-х гг. Однако это были
преимущественно полёты в интересах народного хозяйства, а не рейсы для обычных граждан. Ни благосостояние, ни полуказарменное положение населения не способствовали развитию авиатранспорта. После войны основу парка «Аэрофлота» (единственной авиакомпании СССР) составляли самолёты Ли-2. Удар по их монополии нанесло конструкторское бюро С. В. Ильюшина: в 1946 г. оно выпустило двухмоторный Ил-12, а через четыре года его улучшенный вариант Ил-14 (27—32 пассажира; рейсовая скорость 350 км/ч), ставший одним из самых удачных советских самолётов. «14-й» выпускался в больших количествах (более 3 тыс. за всё время производства) и стал основной машиной «Аэрофлота» вплоть до начала 60-х гг. В 1948 г. началась эксплуатация Ан-2 — едва ли не самого удачного лёгкого многоцелевого самолёта в мире. Схема биплана, выбранная для него, казалась в конце 40-х гг. явным анахронизмом. Однако этот одномоторный самолёт (12 пассажиров; 1x1000 л. с; рейсовая скорость 200 км/ч; дальность полёта 550 км) вскоре доказал, что для большинства работ, на которые он был рассчитан, такая схема практически идеальна. В последующие годы замену ему создать так и не удалось — в результате самолёт выпускали более 40 лет (сначала в СССР, затем в Польше и КНР), и на свет появилось около 15 тыс. Ан-2, завоевавших всеобщее признание.
Гордостью отечественного самолётостроения в 50-х гг. стал Ту-104 (рейсовая скорость 850 км/ч; дальность полёта 3300 км; 100 пассажиров) — хотя и второй после «Кометы», зато вполне успешный реактивный лайнер. Быстрое создание Ту-104 (начало проектирования — 1954 г., первый полёт — июнь 1955 г., начало эксплуатации — 1956 г.) объясняется тем, что основой для него послужил бомбардировщик Ту-16.
Трансформация бомбардировщиков в лайнеры (с новым, более вместительным фюзеляжем) практиковалась к этому времени только в Советском Союзе — на Западе после «Стратокрузера» все лайнеры строились изначально только для перевозки пассажиров. После Ту-104 в нашей стране ещё один бомбардировщик «породил» пассажирский самолёт — стратегический межконтинентальный бомбардировщик Ту-95 превратился в Ту-114, самый скоростной, самый большой и самый вместительный лайнер с ТВД. Три десятка построенных «114-х» были скорее демонстрацией возможностей советской авиапромышленности, чем успешными пассажирскими машинами.
Настоящими «рабочими лошадками» стали (помимо Ту-104) другие самолёты. В 1959 г. начались пассажирские рейсы двух лайнеров с ТВД — Ан-10 и Ил-18. Оба самолёта имели примерно одинаковые размеры, число пассажиров (100—120), одни и те же двигатели (4x4000 л. с.) и близкие лётные данные. Эксплуатация Ан-10 на пассажирских линиях завершилась в 1972 г., а уцелевшие экземпляры Ил-18 (пик их применения пришёлся на 60—70-е гг.) служат и сейчас.
Неожиданное продолжение в СССР имели французская «Каравелла» и английский VC-10. Схему французского самолёта решили использовать для Ту-134. Эта машина (были выпущены сотни экземпляров) стала основным лайнером небольшой вместимости для трасс малой протяжённости. «Двойник» VC-10, советский Ил-62, появился в 1963 г., а в 1967 г. начал совершать регулярные рейсы. Многие годы Ил-62 (186 пассажиров; дальность полёта 8000—10000 км) эксплуатировался в социалистических странах как единственный дальнемагистральный самолёт. Производство его завершилось лишь в 1994 г. В 1970 г. в воздух поднялся новый лайнер — Ту-154, призванный заменить Ту-104 и Ил-18. Фактически это советский «Боинг-727», но созданный семью годами позднее. При том же количестве пассажиров Ту-154 был оснащён гораздо более мощными и соответственно более прожорливыми двигателями. Советская машина превосходила «Боинг» лишь по дальности полёта. Хотя Ту-154 во многом уступает другим лайнерам того же класса, заменить его пока не удалось. Он стал основным пассажирским самолётом стран социалистического лагеря. К концу века уже выпущено около тысячи машин.
В конце 70-х гг. появился четырёхмоторный широкофюзеляжный Ил-86, бравший на борт 350 пассажиров. Был создан и сверхзвуковой пассажирский лайнер Ту-144. Наладили даже серийное производство этого самолёта, но после двух катастроф его предали забвению.
В конце 80-х гг. в СССР для замены Ту-154, Ил-62 и Ил-86 были созданы новые магистральные лайнеры — двухмоторный Ту-204 (аналог «Боинга-757») и широкофюзеляжный сверхдальний четырёхмоторный Ил-96. Но распад СССР и последовавший за этим экономический кризис опрокинули все расчёты разработчиков. Из-за отсутствия финансирования испытания и доводка Ту-204 растянулись на долгие пять или даже семь лет. К тому же отечественные двигатели ПС-90 имеют низкую надёжность, и новые лайнеры (если их не оснащать западными двигателями) имеют мало шансов завоевать доверие заказчиков и, соответственно, вряд ли смогут окупить хотя бы затраты на разработку.
В 50-х гг. стало ясно, что будущее — за самолётами с реактивными двигателями. Появились они в военной авиации ещё в 1944 г. Сначала использовали несколько типов, но затем конструкторы остановились на турбореактивных двигателях (ТРД). На входе такого двигателя установлен компрессор, который сжимает поступающий воздух, и тот нагревается. После впрыска и сгорания топлива образуется большое количество газов. Вырываясь с высокой скоростью из сопла', истекающие газы, по закону сохранения импульса, сообщают самолёту движение в противоположном направлении. Попутно они приводят во вращение турбину, а та — компрессор, и процесс становится самоподдерживающимся.
Первыми к созданию пассажирских реактивных самолётов приступили англичане. В 1949 г. прошёл испытания новый самолёт DH 106 «Комета» фирмы «Дэ Хэвилленд». Он был рассчитан на 36 пассажиров и мог держать на маршруте скорость почти 700 км/ч. Для пассажиров переход на новые двигатели означал не только высокую скорость полёта, но ещё и увеличение комфорта — шум и вибрация значительно снизились. На «Комете» установили четыре двигателя тягой по 2030 кгс. 2 мая 1952 г. «Комета-1» вышла на пассажирские линии, но после двух катастроф весной 1954 г. эксплуатация была прекращена. Расследование показало, что фюзеляж не выдерживал нагрузок, которые лайнер испытывал во время взлёта. Лишь в 1958 г. «Комета» вернулась на пассажирские линии, но в значительно изменённом виде. «Комета-4» (106 пассажиров; 4x4767 кгс; рейсовая скорость 846 км/ч; дальность полёта 4380 км) стала первым реактивным лайнером, совершавшим регулярные пассажирские рейсы через Атлантику.
Осенью 1952 г. на линии вышел другой английский лайнер — «Виккерс Вайкаунт». Этот самолёт был оснащён турбовинтовыми двигателями (ТВД), в которых турбина вращает не только компрессор, но и воздушный винт, создающий основную долю тяги. Такая конструкция обеспечивает хорошие взлётные характеристики и значительно большую экономичность на скоростях 500— 600 км/ч. «Вайкаунт» (43—53 пассажира, позже до 65; 4x1500 л. с; рейсовая скорость 500 км/ч; дальность полёта 2800—3600 км) имел огромный успех, и вскоре разные его модификации уже летали по всему миру. После «Вайкаунта» наступил недолгий период увлечения сравнительно крупными турбовинтовыми самолётами (британские «Вэнгард» и «Британния», американский «Локхид» L-188 «Электра»). Однако на Западе время магистральных турбовинтовых лайнеров ушло безвозвратно — на средних и дальних трассах стали безраздельно господствовать реактивные самолёты.
В конце 50-х гг. в США построили два самолёта, успех которых во многом предопределил бурное развитие авиаперевозок в следующем десятилетии. 20 декабря 1957 г. поднялся в воздух первый «Боинг-707», а полгода спустя — новый самолёт компании «Дуглас» DC-8, ставший основным конкурентом «707-го». Эти две очень похожие машины определили облик дальнего лайнера, и сегодня пассажирские самолёты внешне мало отличаются от них. Ранние (выпуска 1958—1959 гг.) «Боинг-707» и DC-8 обладали примерно
одинаковыми данными: 105 — 179 пассажиров, 4 турбореактивных двигателя тягой по 6120
кгс.
С появлением «707-го» фирма «Боинг» заняла лидирующее положение на рынке пассажирских
самолётов, сохранив эту позицию до сегодняшнего дня.
Реактивные двигатели той поры имели большой расход топлива, что препятствовало созданию
действительно дальних машин с ТРД. Выход нашли английские моторостроители. Они сделали
двухконтурный ТРД. В отличие от обычного ТРД турбина вращала два компрессора: высокого
давления (подавал воздух к самой турбине) и низкого давления (отбрасывал сжатый воздух во второй — внешний контур). Это нововведение значительно повышало коэффициент полезного
действия и, следовательно, экономичность двигателя и на взлёте, и во время полёта.
К концу 50-х гг. на местных линиях появились двухмоторные самолёты с турбовинтовыми
двигателями: в ноябре 1958 г. началось производство голландского «Фоккер» F.27, а чуть
позже — английского «Хокер Сиддли» HS 748. Оба были рассчитаны на 40—56 пассажиров и
выпускались много лет. Третьим в этом классе стал советский Ан-24.
В 1955 г. французские авиастроители предложили новую схему компоновки двигателей,
представив самолёт SE 210 «Каравелла» для трасс средней дальности. Двигатели в машине
были установлены по бокам хвостовой части фюзеляжа. Неудачной оказалась попытка
англичан использовать эту схему на дальнем четырёхмоторном «Виккерс» VC-10 — он заметно
уступал «707-му».
На Западе схема «двигатели в хвосте» применялась почти на всех самолётах для трасс средней
протяжённости. Первыми были английские лайнеры «Трайдент» (третий двигатель установили
в фюзеляже под килем) и ВАС-111 — небольшой двухмоторный самолёт, имевший
значительный успех. Но самыми популярными самолётами 60-х гг. считались трёхмоторный «Боинг-727» (для трасс средней протяжённости) и двухмоторный DC-9 (малой и средней протяжённости). Лайнер компании «Боинг» (вышел на трассы в 1964 г.) выпускался в течение 20 лет (1832 машины) и составил основу парка многих авиакомпаний. DC-9 (1965 г.) вначале имел сравнительно небольшую вместимость и дальность полёта. В последующих модификациях оба параметра увеличились. В середине 80-х гг. были созданы DC-9 второго поколения (MD-81, MD-82, MD-87), а в настоящее время выпуск этих лайнеров продолжается под маркой «Боинг-717».
В 60-х гг. одним из немногих исключений из компоновки «двигатели в хвосте» стал «Бэби Боинг» — широко известный теперь «Боинг-737». Фирма настойчиво совершенствовала самолёт (после «737-200» появились новые модификации — от «737-300» до «737-800» включительно); в результате производство машины продолжается более 30 лет (в январе 1998 г. был выпущен 3000-й самолёт). Разумеется, последние модификации достаточно сильно отличаются от первых «Бэби Боингов», вышедших на линии в 1968 г.
К концу 60-х гг. прогресс в двигателестроении позволил создать сверхзвуковой пассажирский самолёт. Разработки начались в США, Европе и СССР. Но лишь англо-французский «Конкорд» после длительных испытаний (с 1969 г.) начал в январе 1976 г. регулярные коммерческие перевозки. Было построено всего 14 машин. Эксплуатация лайнера (128 пассажиров; 4x17 500 кгс; рейсовая скорость 2130 км/ч; дальность полёта 6580 км) продолжалась многие годы по соображениям скорее национального престижа, нежели коммерческой выгоды. «Конкорд» значительно сократил время перелёта из Парижа и Лондона в Нью-Йорк, Вашингтон или Майами, но позволить себе такие путешествия могли только состоятельные люди. В 50—60-х гг. интенсивность полётов значительно возросла. Количество рейсов увеличилось настолько, что аэропорты перестали справляться с их обслуживанием. Порой время ожидания очереди на взлёт превышало время полёта. Интервалы между посадками лайнеров иногда сокращались до 30—40 с, что ставило пилотов и диспетчеров воздушного движения в очень трудные условия. Возрастала вероятность ошибок, последствия которых измерялись десятками и сотнями жертв. Одним из способов снизить напряжённость стало создание лайнеров на 300 и более пассажиров (заодно снижались расходы на одного пассажира). Большая вместимость обеспечивалась, в частности, за счёт «толстого» фюзеляжа — один ряд в самолёте состоял из 10 кресел. Первым из самолётов-гигантов стал знаменитый «Боинг-747» «Джамбо Джет» («Реактивный слон»), появившийся в 1969 г. Ранние модификации «747-го» брали на борт до 450 пассажиров, а позже более мощные двигатели и изменение конструкции позволили довести это число до 560.
Если «747-й» был самолетом для «богатых» авиакомпаний, то «Макдоннелл-Дуглас» и «Локхид» приступили к созданию сравнительно дешёвых трёхмоторных широкофюзеляжных лайнеров. В 1970 г. DC-10 (380 пассажиров) и L-1011 (400 мест) совершили первый полёт и вскоре вышли на линии.
Разразившийся в 1973 г. топливный кризис поставил авиакомпании в трудное положение — как никогда требовались деньги для покупки более экономичных самолётов нового поколения, а прибыли резко сократились. Однако именно в это время консорциум «Эрбас Индастри» (несколько ведущих европейских производителей аэрокосмической техники), полный решимости противопоставить «Боингам» и «Дугласам» самолёты собственной разработки, вышел на рынок широкофюзеляжных лайнеров средней и большой дальности с двухмоторным самолётом А-300. За 350-местным А-300 последовала машина поменьше — А-310, а в середине 80-х гг. консорциум потеснил своими А-320, А-321 и А-319 признанных фаворитов рынка
самолётов малой и средней дальности — «Боинг-737» и DC-9. В конце 80-х «Эрбас» выпустил четырёхмоторный
А-340 и двухмоторный А-330, ставшие конкурентами «Боинга-747» и «Боинга-767»
соответственно.
Начиная с середины 70-х гг. внешний вид лайнеров изменился достаточно мало. Основными
направлениями развития стали совершенствование приборного оборудования, автоматизация,
разработка более экономичных двигателей большой степени двухконтурности (где компрессор
низкого давления превратился в огромный многолопастный вентилятор). Разработчики
самолётов, пользуясь компьютерными средствами (системами автоматизированного
проектирования и моделирования конструкции с точки зрения аэродинамики, прочности и
веса), стремятся сэкономить во всём — ни одного лишнего килограмма веса, минимальное
сопротивление воздуха, широкие возможности для модернизации (самолёт стоит дорого и
должен служить, не устаревая достаточно долго). Счёт в экономии топлива идёт уже не на
проценты, а на доли процентов; снижение массы самолёта на несколько десятков килограммов
(при взлётном весе более сотни тонн!) считается хорошим достижением.
В начале 80-х гг. компания «Боинг» выпустила два новых лайнера, разработанных в
соответствии с этими принципами, — «Боинг-757» и «Бо-инг-767». «767-й» предполагалось
использовать в качестве универсальной машины большой вместимости, способной
обслуживать как дальние, так и средние линии. Оба самолёта имеют большой успех, и их
выпуск (как и «737-го», «747-го») продолжится и в XXI столетии.
В 1945 г. ситуация в воздушном сообщении напоминала 1918 год. Во время войны в огромных количествах выпускали транспортные самолёты, которые после её завершения продавались по невероятно низким ценам. Почти новый С-47 можно было купить за 25 тыс. долларов (до войны DC-3 стоил 80 тыс. долларов!), а иногда даже дешевле. Это осложняло разработку и выпуск новых двухмоторных машин — кто стал бы их покупать, если они должны были стоить втрое или вчетверо дороже DC-3?
Наступила эра больших и дальних четырёхмоторных машин. В 1946 г. «Дуглас» выпустил пассажирский DC-4. По вместимости, скорости и — что особенно важно — дальности полёта (6800 км) он оставлял далеко позади все предвоенные конструкции. Не останавливаясь на достигнутом, инженеры компании «Дуглас» в том же, 1946 г. начали выпускать новую модель — DC-6. У «шестёрки» фюзеляж был удлинённым и герметичным. Этот самолёт (64—92 пассажира; рейсовая скорость 456—500 км/ч; дальность полёта 6200—7800 км; 4x2500 л. с.) стал символом
послевоенной гражданской авиации, одним из наиболее совершенных лайнеров с поршневыми
двигателями.
В серьёзного соперника «Дугласа» в производстве тяжёлых самолётов превратилась компания
«Локхид». В 1943 г. появился L-49 «Констеллейшн», а позже и более совершенные варианты L-
149, L-649, L-749, которые превзошли DC-4. В ответ на выпуск DC-6 «Локхид» сконструировал
L-1049 «Супер Констеллейшн», обогнавший «шестёрку» почти по всем параметрам.
В середине 50-х гг. мощность двигателей достигала 3400 л. с, что позволило увеличить
взлётный вес самолёта. Последние четырёхмоторные лайнеры DC-7/7C и L-1649 оказались близки по лётным данным (72— 99 пассажиров; рейсовая скорость 550 км/ч; дальность полёта 7800— 9100 км; 4x3500 л. с.) и стали вершиной развития крупных поршневых самолетов. Большие четырёхмоторные лайнеры с поршневыми двигателями строили и в Англии, но ни один не смог конкурировать с самолётами компаний «Дуглас» и «Локхид». Не повезло и «Боингу»: его модель 377 «Стратокрузер», созданная на основе бомбардировщика В-29, из-за низкой экономичности не нашла широкого спроса.
К началу 50-х гг. рынок двухмоторных лайнеров, ранее наводнённый DC-3, несколько оживился. Пассажиры хотели тех же удобств, что и в больших самолётах, — герметичный салон, большую скорость полёта; авиакомпаниям же требовалась большая вместимость. Воплощением этих чаяний стали машины фирмы «Конвэр» — CV-240, CV-340, CV-440. Они были рассчитаны на 40—50 пассажиров и трассы малой и средней (до 2800 км) дальности. Рейсовая скорость превысила 450 км/ч, и оказалось, что себестоимость перевозки одного пассажира на борту CV-240 на 12% ниже, чем на DC-3.
Авиация (от лат. avis — «птица») появилась в начале XX в. Сначала на самолёты смотрели как
на любопытную диковинку; они были скорее модным увлечением, чем обычным средством
передвижения. За столетие роль крылатых машин в жизни людей резко изменилась,
усовершенствовалась конструкция. Сегодня по воздуху перевозят сотни миллионов пассажиров,
десятки миллионов тонн грузов и почты. Самолёты тушат пожары, обрабатывают
сельскохозяйственные поля, проводят научные исследования. Существуют санитарные,
спасательные, спортивные машины. Воздушные корабли имеют разные скорости и размеры. Есть
сверхзвуковые лайнеры и
неторопливые «кукурузники», работающие в сельском хозяйстве; мощные «грузовики» и
частные (в основном легкомоторные) самолёты. Строят (иногда собственными руками) и
сверхлёгкие летательные аппараты — порой это машины с гибким крылом, часто без кабины,
рассчитанные на одного, реже на двух человек.
Каковы же вехи того пути, который прошла авиация?
ПЕРВЫЕ УСПЕХИ
О полёте человек мечтал с давних пор. Сначала образцом для подражания были птицы, однако,
попытки построить летательный аппарат с машущим крылом оказались неудачными. авиация за первые пять лет (1904— 1908 гг.) проделала громадный путь: улучшалась
конструкция самолётов, росло понимание основ аэродинамики, совершенствовалось искусство
пилотирования.
К 1910 г. самолёты обрели все главные компоненты: фюзеляж, крыло, оперение, шасси и
силовую установку (двигатель с воздушным винтом).
Сложились три основные конструктивные схемы самолёта. Моноплан (фр. monoplan) имел одно
крыло, которое крепилось сверху или снизу фюзеляжа; мотор и винт находились впереди, за
ними сидел лётчик (или лётчики), сзади размещалось оперение.
У биплана (от фр. biplan) было два крыла: одно под другим. В бипланах, где фюзеляж заменяла
ферма (так называемые ферменные бипланы, или схема «Фарман»), крылья соединялись с
оперением металлическими трубами либо деревянными брусьями. Двигатель в такой машине
был с толкающим винтом, и ставили его над задней кромкой крыла; экипаж размещался на
нижнем крыле, без кабины — благо скорости едва превышали 50 км/ч. Руль высоты нередко располагали на ферме впереди пилота, а стабилизатор и рули направления — сзади. Впоследствии на ферменных бипланах появилась кабина (небольшая гондола). В 1903 г. самолёт Райтов был оснащён «лёгким» (80 кг) мотором, мощность которого едва достигала 16 л. с. Пятью годами позже появились 50- и даже 70-сильные моторы. В те годы очень популярен был ротативный (от лат. roto — «вращаюсь») двигатель: вокруг вала, крепившегося неподвижно к мотораме самолёта, вращались цилиндры и картер вместе с пропеллером (поэтому всё устройство хорошо охлаждалось). Первые самолёты могли находиться в воздухе до 1,5 ч, а их скорость составляла около 70 км/ч.
То была романтическая эпоха. Европа буквально помешалась на авиации, и каждое новое достижение вызывало бурю восторженных откликов. Редакции газет и состоятельные люди учреждали призовые фонды, из которых выплачивали вознаграждения лучшим пилотам и конструкторам. Вот два рекорда тех лет. 25 июля 1909 г. француз Луи Блерио перелетел Ла-Манш на самолёте «Блерио» XI. 29 сентября 1913 г. его соотечественник Морис Прево на «Депердюссене» развил небывалую скорость — 204 км/ч!
В глазах многих самолёт был лишь игрушкой для людей, любящих острые ощущения. Тем не менее, авиация начала служить человеку, когда ей едва исполнилось семь лет. 18 февраля 1911 г. некий Генри Пекетт впервые перевёз на самолёте почту. Произошло это не в Европе, а в далёкой от технических новшеств Индии. Уже через четыре дня Пекетт и капитан У. Дж. Уиндхэм объявили об открытии регулярной почтовой линии. 4 июля того же года можно считать днём рождения грузовых воздушных перевозок: тогда пилот срочно доставил заказчику коробку с лампами от компании «Дженерал электрик».
В 1913 г. появился первый многомоторный самолёт — «Русский витязь» конструкции И. И. Сикорского. У этой машины с четырьмя моторами была полностью закрытая (остеклённая) кабина для пассажиров и двух лётчиков. Комфорт для самолёта того времени невероятный, не уступавший по удобству лучшим купейным вагонам. «Русский витязь» стал последним достижением в гражданском самолётостроении перед Первой мировой войной.