История воздухоплавания
История воздухоплавания
Человек с доисторических времен мечтал оторваться от земли, научиться летать и покорить воздушный океан. Идея полета на крыльях, подобных птичьим, была не нова — достаточно вспомнить древнегреческий миф о Дедале и Икаре. Дедал жил на острове и царь Минос никуда его не отпускал, чтобы не лишиться гениального мастера. Бежать ни по суше, ни по морю было невозможно, и тогда Дедал придумал улететь по воздуху, смастерив крылья. Мастер скрепил птичьи перья льняными нитками и воском, сделав по два крыла для себя и для Икара. Дедал объяснил: нельзя спускаться слишком низко, чтобы морские волны не намочили крылья; нельзя подниматься слишком высоко к солнцу, иначе оно растопит воск. После этого отец и сын взлетели и пустились в путь. Быстро неслись они по небу, и радостный Икар забыл наставления отца. Он взлетел высоко, солнце растопило воск, и перья рассыпались. Икар рухнул в море близ острова Самос и сгинул в волнах.
Несмотря на трагичность легенды, в Средние века несколько смельчаков решились повторить подвиг Дедала. Закрепив на руках крылья, склеенные из птичьих перьев, люди пытались полететь, но дело кончалось падением, синяками, увечьями, а иногда и гибелью смельчаков. Инженеры и ученые в разных странах занимались теоретическими расчетами и проектированием летательных аппаратов тяжелее воздуха, подъемная сила которых создавалась бы за счет обтекания воздухом крыла наподобие птичьего.
В XV в. великий итальянец Леонардо да Винчи, занимавшийся проблемами полета, нарисовал эскизы птицеподобного планера и летательного аппарата с машущим крылом, а также аппарата с несущим винтом — спиралью Архимеда, прообраз вертолета. Эти эскизы, правда, не были подтверждены никакими аэродинамическими и прочностными расчетами, так как в то время еще не существовало теоретических предпосылок для них. Но у Леонардо да Винчи в то время перед глазами имелся единственный «прототип» летательного аппарата тяжелее воздуха, созданный самой природой, — птица. Именно принцип машущего крыла применил великий итальянец в конструкции своего аппарата.
Основные изобретения Леонардо да Винчи, отраженные в его набросках, изображены на следующем слайде. Также, одним из описанных им уже тогда изобретений был парашют и воздушный винт, который он предложил использовать для создания подъемной силы. И хоть изложил он эти идеи еще в 1465 году, но только в 1689 она была притворена в жизнь ученым Х. Гюйгенсом. По форме винт Гюйгенса напоминал крылья обычной ветряной мельницы.
Позже, в 1754 году уже русский ученый М.В. Ломоносов построил модель летательного аппарата (вертолета) с воздушным винтом. Такой тип механизма использовался на пассажирских самолетах вплоть до 1930-х годов.
Толчком в развитии воздухоплавания стало открытие того факта, что предметы небольшого веса могут подниматься при воздействии горячего воздуха. Это послужило основой для создания первых воздушных шаров. Первый из них был придуман и построен в 1783 г. братьями Монгольфье. Это был огромный воздушный шар, который заполнялся горячим воздухом.
5 июня 1783 г. во французском городе Виделон-лез-Анноне братья Жозеф Мишель и Жак Этьен Монгольфье демонстрировали полет построенного ими шара. Оболочка объемом около 600 куб. м. покоилась на решетчатой раме, сплетенной из лозы. Рама устанавливалась на подмостки, под которыми был разведен костер из мокрой соломы. Горячий влажный воздух наполнял оболочку. После того, как отпустили удерживающие ее веревки, она устремилась вверх. Полет продолжался всего 10 минут. За это время шар пролетел два с небольшим километра.
В том же году проводилось еще одно испытание данного изобретения, но уже с пассажирами. В корзину посадили утку, петуха, барана и отправили их в полёт. На большой высоте случилась авария, купол шара прорвался. К счастью, он стал снижаться плавно, и животные не пострадали.
Первым человеком, кто совершил полет на воздушном шаре, был Джин-Франкос. Это произошло 15 октября 1783 г. и стало началом эры воздухоплавания. Конструкция воздушного шара мало изменилась с момента его изобретения до настоящего времени.
Вскоре после изобретения братьев Монгольфье, изобретатель Жак Сезар Шарль предложил свой проект аэростата, наполненного водородом и гелием
Но не будем забегать вперед. Итак, несмотря на то, что в те времена во Франции уже более полувека в небесах парили всевозможные воздушные шары (аэростаты), баллонеты, «монгольфьеры» и «шарльеры», которые уносили ввысь своих пассажиров и способны были длительное время находиться в облаках, они все еще были неуправляемы. Хоть им и удавалось поднимать человека в воздух, но они не могли доставить его в нужное место. Воздушный шар был подвластен только ветру. Более 80 лет после взлета аэростата братьев Монгольфье изобретатели пытались «приручить» свои «воздушные повозки», устанавливая различные движители, но успеха так и не добились. Ни мускульная сила человека, ни паровые машины, вращавшие воздушные винты, не могли соперничать с силой ветра. Именно поэтому многие изобретатели, разочаровавшись в безуспешных попытках добиться управляемости летательных аппаратов, которые были легче воздуха (аэростатов), направили свои усилия на изучение возможностей летательных аппаратов тяжелее воздуха (будущих самолетов).
Моряк и писатель де да Ланделль, фотограф и спортсмен Феликс Надар и изобретатель Понтон д'Амекур были именно теми, кто все свои силы направил на изучение летательных аппаратов тяжелее воздуха. В 1863 году в Париже они опубликовали манифест, в котором предсказывали скорую окончательную победу над воздушной стихией именно с помощью подобных аппаратов. Их боевым кличем стал призыв: «Долой аэростаты. В них главная помеха. Нужны машины без баллонов!» Чтобы противопоставить свои экспериментальные летательные аппараты распространившимся по Европе аэростатам, они ввели новые термины для обозначения способов летания на аппаратах тяжелее воздуха, такие, как «авиировать» (летать), «авиация», «авиатор» и некоторые другие производные от латинского слова «авис» (птица). Так появился термин, которым мы пользуемся по сей день.
Прообразы первых самолетов. В 1882 г. русский морской офицер Александр Федорович Можайский (1825–1890) предпринял первую попытку моторного полета на самолете собственной конструкции. Его самолет имел почти квадратное крыло и был оснащен маломощной паровой машиной, вращавшей три винта: один на носу аппарата и два — в прорезях крыла. Но самолет потерпел аварию при старте и больше не восстанавливался. Долгое время утверждали, что он мог полететь, пока в наши дни российские ученые не доказали, что крыло плоского профиля, не имевшее кривизны, не могло создать необходимой подъемной силы.
В 1870-х гг. в Германии ученый-физик Отто Лилиенталь много экспериментировал с различными конфигурациями моделей планеров. Он брал за основу летающие семена некоторых растений, снабженных крылышками. Сорвавшись с ветки, такое семечко превращается в крохотный планер и, подхваченное ветром, может пролететь огромное расстояние. Для подтверждения правоты своих изысканий Лилиенталь построил несколько планеров, способных поднять в воздух человека. Форма крыльев этих летательных аппаратов повторяла форму семечка — планера. Отважный ученый полетом такого планера управлял, перемещая собственное тело внутри обруча, к которому крепилась конструкция крыла: при перемещении назад планер поднимал нос и начинал набирать высоту, вперед — опускал нос, а при отклонении вправо или влево — опускал соответствующую консоль крыла. Впоследствии планеры, управляющиеся таким образом, получили название балансирных.
Вплотную полетами О. Лилиенталь начал заниматься в 1870 г. Первый изготовленный им монопланный планер поднимал в воздух 100 кг, и изобретатель совершил на нем полет с высоты 5 м на расстояние 7 м. В начале 1890-х гг. высота полета составляла уже 80 м. В последующие годы он выполнил более 2 тыс. полетов. Стартовал Лилиенталь обычно с холма, разбегаясь вниз по склону на собственных ногах. В ходе одного из полетов планер, на котором летел Лилиенталь, потерял управление и упал на землю. Это был его последний полет.
Отто Лилиенталь поддерживал творческий контакт с другими учеными, занимавшимися теорией полета. Одним из них был профессор Московского высшего технического училища Николай Егорович Жуковский. В знак уважения к русскому коллеге Лилиенталь подарил ему один из своих планеров, который сохранился до наших дней. Идея балансирного планера не погибла вместе с его создателем. В 1950-х гг. итальянец Рогалло предложил балансирный планер с гибким крылом, пилот которого висел под ним на треугольной трапеции. Такой аппарат сейчас известен как дельтаплан.
Было и много других попыток поднять летные конструкции в воздух. Об этом свидетельствуют проекты, с которыми вы можете ознакомиться на следующем слайде: это «летучая мышь» и «летающий дракон», монопланы и бипланы испытателей из разных стран. И хотя конструкции их самолетов уже приближались к современному представлению о самолетах, но их испытания не увенчались успехом.
Новый этап в авиастроении ознаменовался изобретением, сделанным братьями Орвиллом и Уилбером Райтами. Они содержали велосипедную мастерскую, в которой в свободное время мастерили балансирные планеры собственной разработки. Все планеры Райтов имели по два крыла, расположенные одно над другим. Летчик располагался поверх нижнего крыла, лежа на специальном подвижном помосте, и имел возможность перемещать свое тело относительно крыла, отклоняя рули аппарата. Братья совершили более тысячи успешных полетов на своих планерах. В первые месяцы 1903 г. Райтам пришла в голову мысль оснастить один из планеров мотоциклетным мотором мощностью около 7 л. с. Мотор установили рядом с помостом для летчика — помост пришлось сместить в сторону. Мотор вращал с помощью цепной передачи два двухлопастных пропеллера, конструкцию которых Орвилл и Уилбер разработали сами.
17 декабря 1903 г. на пустынном пляже Сэнди Хук произошло историческое событие: Орвилл Райт стартовал на самолете со специальной катапульты. Он пролетел 36,5 м за 12 секунд и с этого полета ведет отсчет вся мировая моторная авиация. Для старта братья применили оригинальное приспособление, использовавшее для ускорения аппарата энергию падающего груза. Самолет разгонялся по рельсовой направляющей длиной 18 м. Позже приспособление для ускорения старта самолета назвали катапультой. На рисунке перед Вами описана конструкция самолета. Самолет братьев Райт имел аэродинамическую схему, позже названную «Утка»: рули высоты располагались перед крыльями. Рули направления находились сзади, а по крену аппарат управлялся путем перекоса крыльев в полете, или гоширования. Сам пилот находился лежа поперек самолета, чем сама конструкция еще больше напоминала «птицу».
В нескольких странах Европы уже в 1904 г. появились первые самолеты. Их конструкторами стали французы — Эдуар Ньюпор и Луи Блерио. Вскоре авиастроение начинает развиваться в Англии, Германии, России, Австро-Венгрии. Первые самолеты поражали не только обилием схем, компоновок, но и новых технических решений, большинство из которых исчезали, едва успев появиться. Неоценимый вклад в формирование современного облика самолета внес французский коммерсант и летчик итальянского происхождения Луи Блерио. Именно он создал самолет, названный им «моноплан-трактор», чья схема стала затем классической. Его самолет обладал очень важными качествами, необходимыми для успешного обучения начинающих авиаторов, — простотой пилотирования и устойчивостью в полете. Кроме того, этот «трактор» был очень маневренным и выполнял довольно сложные для того времени фигуры пилотажа — «горки», виражи с большим креном, «восьмерки».
Огромный толчок в развитии авиастроения дала Первая мировая война. Когда самолеты-разведчики прочно «обосновались» в небе Первой мировой войны, встал вопрос: как бороться с ними? Зенитный огонь был неточен и малоэффективен. Идеальным средством борьбы с самолетом противника стал другой самолет — легкий, скоростной и прежде всего хорошо вооруженный. Так появились истребители. Истребитель с самого момента своего появления олицетворял собой самые последние достижения авиационной науки. Он должен был суметь догнать в воздухе любого противника — для этого требовалась скорость. При ведении воздушного боя он маневрировал, поэтому конструкция истребителя должна была быть одновременно прочной и легкой. И наконец, для того, чтобы сбить противника, требовалось мощное и эффективное оружие. За почти столетнюю свою историю истребители прошли долгий путь от неуклюжих монопланов с многочисленными расчалками и слабыми моторами до могучих реактивных машин, вооруженных ракетами и летающих вдвое быстрее звука. Но главная идея — воплощение в самолетах этого класса самых последних достижений науки и авиационной техники — сохранилась неизменной. Истребитель имел в носовой части неподвижно установленное оружие — один-два мощных пулемета, стрелявших сквозь диск винта.
В начале Первой мировой войны двигатели, устанавливавшиеся на самолетах всех типов, имели примерно одинаковую мощность — около 90 л. с. При ограниченной мощности моторов того времени скорость самолетов была примерно одинакова и составляла всего 110–120 км/ч. В этом случае побеждал в бою тот истребитель, у которого была лучше горизонтальная маневренность. На вираже истребителю нужно было зайти вражескому самолету в хвост, сблизиться и только тогда открывать огонь. Известно, что горизонтальная маневренность лучше у того самолета, у которого больше площадь крыльев. Именно поэтому на смену первым истребителям-монопланам (самолетам с одним крылом) вскоре пришли бипланы — с двумя крыльями, одно над другим, а затем и трипланы — с тремя крыльями, расположенными «этажеркой». Но к концу войны мощность двигателей возросла, самолеты стали летать с большими скоростями, что повлекло рост лобового сопротивления. Тут-то и выяснилось прискорбное обстоятельство: трипланная коробка крыльев создавала слишком высокое сопротивление, поэтому от нее пришлось отказаться. Самолет-истребитель сделался вновь бипланом, а позже стал опять монопланом.
Назначением другого класса боевых самолетов, появившихся в Первую мировую войну, было разрушение наземных объектов врага — фортов, укреплений, заводов, городов, а также атака кораблей крытом море. Для этого применялись начиненные взрывчаткой каплевидные оперенные снаряды — авиационные бомбы. Самолеты нового типа получили суровое название — «бомбардировщики». Для обороны от истребителей противника бомбардировщик имел мощное подвижное стрелковое вооружение, стрелявшее назад и в стороны. Исключительно выносливый и надежный самолет «Илья Муромец» конструкции И. И. Сикорского был первым в мире тяжелым бомбардировщиком. Самолеты этого типа серийно выпускались с 1913 г. и активно участвовали в Первой мировой и Гражданской войнах.
В 1916 г. появился новый класс самолетов — торпедоносцы. Они базировались на прибрежных авиабазах и на палубах плавучих аэродромов — авианосцев. Торпедоносец должен был обнаружить вражеский корабль, после чего он снижался до воды и сбрасывал скорость, летя прямолинейно в направлении корабля — цели. В момент атаки торпедоносец является прекрасной целью для неприятельских зенитчиков. Этим и объяснялись огромные потери торпедоносцев в сражениях Второй мировой войны. Работа летчиков-торпедоносцев была едва ли не самой опасной. Существовало мнение, что торпедоносцы в среднем жили всего по три-четыре боевых вылета. Но это не мешало им оставаться одним из наиболее опасных видов морского оружия. Так, британский торпедоносец «Свордфиш», прозванный «авоськой» за обилие проволочных расчалок, одержал одну из самых громких морских побед той войны: значительно повредить знаменитый германский линкор «Бисмарк».
Вторая мировая война вызвала к жизни несколько принципиально новых типов самолетов. В СССР был разработан специализированный самолет для поддержки наземных войск — штурмовик Ил-2 конструкции С. В. Ильюшина. Этот самолет сочетал в себе высокую огневую мощь, возможность подвески бомб и неуправляемых авиационных ракет (НАР) и хорошую броневую защиту. Ил-2 положил начало развитию класса штурмовиков. Он получил у наших летчиков заслуженное прозвище «Летающий танк», а у немцев — «Черная смерть». Имея мощное пушечно-пулеметное и реактивное вооружение, Ил-2 прекрасно зарекомендовал себя как истребитель танков и пехоты. С прогрессом в авиации штурмовик не изменился. Основные его черты — огневая мощь, возможность большой боевой подвески и хорошая бронезащита — остались без изменения до настоящего времени.
Американские и английские бомбардировщики в 1943 г. Начали совершать массированны еналеты на города и заводы Германии. Для того чтобы как-то бороться с этими налетами, были созданы самолеты нового класса — истребители-перехватчики. Перехватчик не предназначен для ведения маневренного воздушного боя: его основной задачей является быстрый набор высоты, сближение со строем бомбардировщиков и поражение врага мощным бортовым оружием. Перехватчики, предназначенные для действий ночью, переделывали из средних бомбардировщиков. На них устанавливались мощные радары для обнаружения противника в темноте, батареи из нескольких пушек и пулеметов, а также спаренные пушки, стрелявшие под углом вверх, для поражения бомбардировщиков снизу.
После окончания Второй мировой войны, с появлением межконтинентальных бомбардировщиков с атомными бомбами, перехватчики также стали совершенствоваться. Они получили мощные реактивные двигатели, а пушки в составе их вооружения уступили место ракетам. Однако их основной задачей как было, так и остается уничтожение бомбардировщиков врага. Самолет Як-25, созданный в конце 1950-х гг., мог не только быстро набирать высоту благодаря мощным моторам, но и подолгу патрулировать в воздухе. Маневренность его была очень высокой — Як-25 мог вести бой даже с легким истребителем. Вооружение состояло из двух пушек.
В ходе Второй мировой войны военно-транспортная авиация и воздушно-десантные войска СССР, Великобритании, США, Германии и Японии прошли суровую боевую проверку. К концу войны стало ясно, что будущее — за специализированными военно-транспортными самолетами. Первым таким самолетом стал германский Мессершмитт Me-323, созданный в 1942 г. В конце 1940-х — начале 1950-х гг. на вооружение поступили стратегические военно-транспортные самолеты, снабженные герметизированными кабинами, мощными высотными двигателями и обладающие межконтинентальной дальностью. Военно-транспортные самолеты могут брать на борт боевую технику, десятки тонн груза и везти его на огромное расстояние — порою даже в тысячи километров. С таких самолетов можно высаживать парашютные десанты в глубоком тылу противника. Для быстрой загрузки и разгрузки эти машины оснащены хвостовой, а иногда еще и носовой аппарелью — воротами, в которые может заехать грузовик или даже танк. Для посадки на неподготовленные полосы с рыхлым грунтом транспортные машины оборудованы мощным многоколесным шасси. Имея на вооружении уникальную авиатехнику, военно-транспортная авиация на протяжении всей своей истории выполняла различные задания как внутри страны, так и за рубежом.
Огромным прорывом во время Второй мировой войны в СССР и Германии было создание нескольких самолетов-перехватчиков с жидкостно-ракетными двигателями (ЖРД). Ракетный двигатель отличается малой собственной массой и может развивать огромную тягу, но при этом имеет недостаток: ему необходимо не только топливо, но и окислитель. Двух компонентов топлива хватало на 5–6 минут моторного полета, остальное время перехватчик летел в режиме планера. Естественно, боевые успехи ракетных перехватчиков были достаточно скромными. Как в свое время в судостроении паровую машину заменила турбина, так и в авиации на смену поршневому двигателю пришел турбореактивный.
Появление реактивных самолетов сделало возможным увеличить мощность самолета и достигнуть скорости звука. Долгое время лётчики сталкивались с проблемой, которая проявлялась как некий барьер, мешающий разогнать истребитель более 1000 км/ч. Объясняется это явление проявлением волнового кризиса, вызванного дополнительным сопротивлением. Из-за наличия звукового барьера, полёты свыше 1000 км/ч были не возможны. На возможность преодоления звукового барьера влиял не только двигатель, но и конструкция воздушного судна. Какое-то время опыты с использованием стреловидного крыла не приносили никаких плодов до тех пор, пока конструкторы не попробовали уменьшить толщину профиля.
Установка аэродинамических гребней также положительно повлияла на конструкцию. В Советском Союзе, лидирующим в преодолении звукового барьера истребителем в своё время считался Ла-176, созданный в ОКБ С.А. Лавочкина. Первый полёт на Ла-176 был совершен 22 апреля 1948 г. В ходе нескольких последующих вылетов была достигнута скорость - 1084 км/ч. Первым из серийных истребителей, который достигал скорость звука, был советский реактивный истребитель МиГ-17, разработанный ОКБ Микояна и Гуревича в конце 1940-х годов.
В середине 1950-х гг. на вооружении самолетов появились управляемые ракеты. Они наводились на цель с помощью радиолокатора самолета, либо реагируя на тепловой выброс двигателя самолета — цели. Такие ракеты могли поражать на большой дистанции, в облаках, в условиях плохой видимости, ночью. В настоящее время системы самонаведения ракет воздушного боя значительно усовершенствовались. Авиационные ракеты воздушного боя, наводимые на цель с помощью радиолокации, бывают двух типов — с активным и полуактивным самонаведением. Ракета наводится на цель с помощью радиолокатора самолета, который ее запустил, принимая отраженные от цели радиосигналы своим датчиком (полуактивное наведение) или даже пользуясь своим собственным маленьким локатором (активное наведение). Американская ракета «Сайдуиндер» с тепловым наведением на струю газов, истекающих из сопла реактивного двигателя вражеского самолета, имела дальность пуска до 12 км. Она появилась еще в 1954 г. и с тех пор совершенствуется. В СССР были спроектированы аналогичные ракеты. Американская ракета «Феникс» предназначалась для поражения стратегических бомбардировщиков, поэтому ее дальность составляла более 100 км. На цель она наводилась с помощью бортового радара. Такая система наведения называется активной. Существуют также ракеты «воздух — поверхность», предназначенные для борьбы с укреплениями, танками, кораблями. Они наводятся на цель с помощью оптики, по радио- или лазерному лучу.
Самым ценным элементом в любом современном боевом самолете является летчик, на подготовку которого тратится столько же, если не больше, денег, сколько и на производство самолета, на котором он летает. Недаром средства спасения летчика из подбитого самолета — катапультируемые кресла — являются непременным элементом оборудования большинства боевых летательных аппаратов. И вот с развитием электроники стало возможным создание дистанционно-пилотируемых и беспилотных (программируемых) летательных аппаратов (ДПЛА и БПЛА), выполняющих в настоящее время функции маловысотных разведчиков переднего края. Такой аппарат, как правило, имеет небольшие размеры, его трудно обнаружить и сбить. Он также недорого стоит, его стоимость значительно меньше ценности тех сведений, которые аппарат может добыть. Первые разведывательные БПЛА появились в 1950-е гг. и переделывались из дистанционно-управляемых летающих мишеней. По-английски такая мишень называлась «Дрон» («Гуделка»). Это имя закрепилось и за БПЛА. Современные БПЛА, благодаря применению в их конструкции современных достижений в области двигателестроения, электроники и робототехники, имеют небольшие размеры и больше всего напоминают радиоуправляемые модели. При этом они могут пролетать многие десятки, а то и сотни километров, вести фото-, радио-, акустическую и электронную разведку, нарушать работу компьютерных сетей.
Развитие военной авиации и появление реактивного двигателя дали мощный толчок для гражданской авиации. До Первой мировой войны многие авиаторы брали на борт своих летательных аппаратов пассажиров. В 1912 г. первый русский четырехмоторный самолет «Русский витязь» совершил несколько десятков развлекательных полетов с пассажирами на борту, среди которых были даже члены царской семьи. Во время Первой мировой войны летчикам было не до пассажирских полетов. Но после ее окончания созданные для военных целей тяжелые самолеты быстро приспособили для мирных нужд — в первую очередь для транспортировки почты, грузов и пассажиров. Первый регулярный пассажирский рейс из Парижа в Лондон через Ла-Манш состоялся осенью 1921 г. на самолете фирмы «Де Хевиленд», бывшем военном разведчике. Пассажирская кабина была рассчитана всего на трех человек и не имела даже окон. Тем не менее все три билета на рейс были проданы. По пути самолет попал в сильную грозу, его чуть не разбило, но опытный летчик все же довел свою машину до Лондона. Как ни странно, все трое пассажиров были в восторге от полета. А вскоре французская фирма «Фарман», английская «Де Хевиленд» и германская «Юнкерс» наладили производство специализированных пассажирских самолетов. Несколькими годами позже появились и американские пассажирские самолеты фирм «Боинг», «Сикорский» и «Кертисс». Еще во время войны германский конструктор Хуго Юнкерс начал строить самолеты из гофрированного алюминия. В 1920-е гг. Германии по условиям мирного договора было запрещено развивать свою авиапромышленность, поэтому авиалайнеры G-1 строились по лицензии в Москве. В Советском Союзе первые пассажирские самолеты строились по лицензии Юнкерса, но вскоре было налажено мелкосерийное производство пассажирских самолетов и отечественной конструкции. И кстати, в мае 1930 г. впервые на борту лайнера «Боинг-80» появилась стюардесса.
В 1920-е гг. были налажены авиационные сообщения между городами и странами Европы. Проливы и даже небольшие моря перестали быть препятствием для самолетов. Французская фирма «Фарман», знаменитая своими разведчиками и бомбардировщиками, после войны построила гигантский для тех времен пассажирский биплан, получивший имя «Голиаф». С внедрением в авиации новых материалов — алюминия и стали, а также с появлением мощных новых моторов конструкторы получили возможность увеличивать размеры своих детищ: ведь чем больше размеры самолета, тем больше можно перевести груза, бомб или пассажиров. В Германии в начале 1920-х гг. построили гигантский моноплан G-34, оснащенный четырьмя моторами и поднимавший в воздух до 30 пассажиров.
В СССР в это время полным ходом шло проектирование цельнометаллических многомоторных бомбардировщиков. Несомненным лидером в этой области было конструкторское бюро под руководством выдающегося советского инженера и авиаконструктора Андрея Николаевича Туполева. Под его руководством в годы первых пятилеток были созданы одни из первых дальних многомоторных бомбардировщиков в мире — двухмоторный ТБ-1 и четырехмоторный ТБ-3. Эти гигантские для своего времени самолеты отличались большой грузоподъемностью и дальностью полета. На ТБ-1 был осуществлен перелет из СССР в США с несколькими промежуточными посадками. Позже, с учетом опыта постройки бомбардировщиков, Туполев создал гигантский пассажирский восьмимоторный самолет АНТ-20 «Максим Горький».
Когда в СССР задумались об организации коммерческой авиалинии в США по кратчайшему пути — через Северный полюс, за дело снова взялся А. Н. Туполев. Он спроектировал уникальный самолет АНТ-25, имевший также обозначение РД, или «Рекорд дальности». В 1937 г. экипаж в составе летчиков В. П. Чкалова, Г. Ф. Байдукова и А. В. Белякова поднял заправленный бензином «под пробку» РД с подмосковного аэродрома и через Северный полюс без посадки перелетел в г. Ванкувер на западном побережье США. Полет длился 56 часов 20 минут. Его дальность составила 9374 км. У всего мира на устах были имена советских героев.
В 1940 г. появился «Стратолайнер» американской фирмы «Боинг», впервые в мире оборудованный герметической кабиной и летавший на высотах, недоступных для других лайнеров. Пассажиры наконец смогли насладиться плавным полетом вместо «езды по стиральной доске». Мировое пассажирское самолетостроение сделало большой шаг вперед благодаря достижениям авиационной науки. Новые поршневые и турбовинтовые лайнеры, имевшие межконтинентальную дальность полета и высокий рабочий потолок, летали «над погодой» и обеспечивали пассажирам быструю доставку на дальнее расстояние. Первым успешным реактивным лайнером стал американский «Боинг-707». После его вступления в строй воздушный транспорт стал перевозить больше пассажиров, чем морской. В 1970 г. на трассы вышел первый широкофюзеляжный «аэробус» (воздушный автобус) «Боинг-747». Появление этого громадного лайнера, способного перевезти 350 человек на расстояние 8 тыс. км, сделало полеты повседневной реальностью.
Прорывом в мире гражданской авиации стало появление первых серийных сверхзвуковых самолётов, выполнявших регулярные рейсы: советский самолёт Ту-144 (первый полёт 31 декабря 1968 года) и англо-французский Конкорд (Concorde) (первый полёт 2 марта 1969 года). Они значительно сокращали время дальних перелётов, использовали незагруженное воздушное пространство (≈18 км) выше обычной высоты 9—12 км, где совершали полёты вне воздушных трасс.
Устройство современного мирового рынка гражданской авиации. С началом холодной войны началась олигополизация рынка гражданской авиации. Первым по этому пути пошли США, где после череды слияний и поглощений фирма Boeing превратилась в настоящего авиационного гиганта. Европейцы также провели консолидацию активов, которая привела к созданию Airbus. Именно эти два гиганта с переменным успехом ведут между собой конкурентную борьбу в узко- и широкофюзеляжном сегменте и поделили между собой мировой рынок гражданских самолетов.
Для удобства пассажирские самолёты делят на узко- и широкофюзеляжные. У первых ширина фюзеляжа - 3-4 метра и максимум 6 сидений в ряд с одним проходом. У вторых - 5-6 метров и 6-10 кресел с двумя проходами, кроме того, у широкофюзеляжников есть модели с двумя палубами. Самые узнаваемые широкофюзеляжники - А380, Вoeing 747. Узкофюзеляжные - А320, Вeoing 737, а также Ту-134. У каждой разновидности машин своя ниша в пассажироперевозках: узкофюзеляжники возят на ближние расстояния и относительно незагруженные маршруты, тогда как их старшие братья - на большие дистанции при большом пассажиропотоке, когда дешевле перевезти много и за один раз. Проще говоря, эти машины дополняют друг друга. Конкуренция между ними является настолько жёсткой при ограниченности объёма мирового авиарынка, что успех проекта одного производителя иногда автоматически означает крах другого: просто миру зачастую достаточно лишь одной модели самолётов определённого класса.
Основной класс российских пассажирских самолетов – это ИЛ-114, SuperJet-100, Ту-204 и МС-21. SuperJet-100 первый постсоветский пассажирский самолёт, который пришел на смену широко используемому ТУ-134. Но их производство значительно уступает в объемах Boeing и Airbus, которые работают на поставки во всем мире. Так, в российском авиапарке, который в 2019 году насчитывал 1024 воздушных судна, 73,5% приходится на иностранные самолеты. Среди оставшихся 26,5% отечественных самолетов половину составляют машины, вступившие в эксплуатацию еще в советское время.
По объему пассажирских грузоперевозок воздушный транспорт России занимает третье место. Он применяется для организации работ в сельском хозяйстве, в рыбном промысле, в геологоразведочных работах, при возведении мостов, ЛЭП, трубопроводов и перевозок различных грузов промышленной группы. Уровень состояния воздушного транспорта характеризует научно – технический потенциал государства. Сегодня в составе авиационной промышленности находятся 248 предприятий, которые вносят значительный вклад в развитие ВВП нашего государства.
Но несмотря на перспективность отрасли, имеется ряд проблем, которые еще предстоит решить для ее дальнейшего перспективного функционирования и развития. Зависимость от иностранных производителей и устаревание авиапарка – две важнейшие проблемы, которые, к сожалению, решаются не столь быстро, как хотелось бы. Ведь авиаотрасль не существует сама по себе, и даже если наши авиаконструкторы предлагают новые модели самолетов, они сталкиваются с недостаточным финансированием, с отсутствием отечественных материалов и оборудования, особенно если говорить об электронике. Например, у SSJ100 двигатель производится совместно с французской компанией. То есть, о Суперджете как о полностью отечественном самолете можно говорить лишь весьма условно.
Тем не менее, российский авиапром рассчитывает уже в первой половине 2020-х годов начать поставки двух самолетов - Ил114300 и Ил96400М. В 2020 году оба опытных образца должны будут пройти испытания, а затем, возможно, начнется серийное производство новых воздушных машин. Если не возникнет каких-либо препятствий, то появление двух новых самолетов станет следующим большим успехом российской авиации после создания и поступления в серийное производство SSJ100.
Предстоит решать государству и проблему с малой авиацией. Для нашей страны развитие малой авиации имеет стратегическое значение, поскольку огромные территории на Дальнем Востоке, в Сибири, на Крайнем Севере можно охватить лишь с помощью авиасообщения. Для тысяч наших сограждан авиасообщение – единственная надежда и товары народного потребления получать вовремя, и пользоваться медицинским обслуживанием. Сейчас стране необходимы тысячи судов малой авиации в Сибири и на Дальнем Востоке, пусть и с вместимостью до 10 кресел. Доставить больного человека в медицинское учреждение, привезти продукты и иные товары, просто связать отдаленные поселки с районными центрами. Но авиакомпаниям такие полеты не интересны, так как их коммерческий эффект минимален или вообще убыточен.
Среди других проблем гражданской авиации многие эксперты выделяют продолжающийся кадровый кризис, связанный с общим снижением уровня подготовки летного состава.
К большому сожалению весьма актуальной в наше время остается проблема безопасности полетов. Обеспечение безопасности полётов всегда было и остаётся одной из важнейших проблем на пути развития авиации. В результате авиационных происшествий погибают люди, наносится значительный материальный и моральный ущерб государству, подрывается вера в надёжность авиационной техники, закрадывается сомнение в достаточном уровне подготовки авиационных кадров.
При грамотном всестороннем подходе и государственной поддержке эти проблемы могут быть устранены, что позволит отечественной авиации развиваться высокими темпами.
Нам остается только догадываться, какой же будет авиация будущего. Хотя многие уже существующие проекты, помогают нам это сделать. Итак, проведем обзор авиационных инноваций.
Аэрокосмический гигант Airbus протестировал беспилотное летающее такси. Этот проект, запущенный для «демократизации частного полета», создан с использованием всех новейших технологий, в том числе машинного зрения и электрической тяги. Alpha One — электрический самолет с вертикальным взлетом и посадкой (VTOL) для одного пассажира. Конечной целью компании является создание сети автономных пассажирских летательных беспилотных аппаратов, аналогичной флоту, самоходных автомобилей для оказания услуг перевозки пассажиров. Этот аппарат уже прошел тестировку: высота его подъема была небольшой — всего 16 футов (4,9 м) — и находился в воздухе Alpha One всего 53 секунды, после чего произвел посадку. Тем не менее все операции летательный аппарат произвел самостоятельно, в автономном режиме.
Компания Toyota также приняла решение вложить 350 тысяч долларов в проект по созданию летающего автомобиля Skydrive. Одноместная машина получит четыре ротора, которые будут работать по аналогии с современными квадрокоптерами. Максимальная скорость Skydrive составит 100 километров в час. Взлетать машина будет способна на высоту до 10 метров. Также автомобиль сможет передвигаться по дорогам общего пользования.
Основатель американской компании SpaceX Илон Маск предложил использовать перспективные многоразовые ракеты-носители BFR для пассажирских перелетов на планете Земля. Благодаря таким ракетам продолжительность перелета между двумя любыми точками планеты не будет превышать одного часа. Согласно презентации, ракеты BFR с пассажирскими модулями могли бы стартовать с морских платформ. Туда пассажиров доставляли бы скоростные суда. После старта и выхода на орбиту отделяемые ступени ракеты BFR возвращались бы на землю, а пассажирский модуль летел бы к цели за пределами атмосферы Земли на скорости 27 тысяч километров в час.
Среди разработчиков различной пилотируемой техники разгорается настоящая битва за то, кто раньше выпустит сверхзвуковой самолет, который получит массовое распространение. Не осталась в стороне и компания Lockheed Martin, которая в рамках нового проекта сотрудничает с компанией Aerion, и готовит к выпуску новый самолет AS2. Основной инновацией при производстве самолета станет конструкция из трех двигателей: два расположены под крыльями самолета, третий — в хвосте. Такое расположение положительно повлияет как на скорость, так и на аэродинамику будущего авиалайнера. Помимо этого, салон самолета будет выполнен по всем стандартам, соответствующим премиум-сегменту, а на полет из Лос-Анджелеса в Сидней, по заверениям создателей, у авиалайнера уйдет всего два часа.
Многие авиапроизводители не сомневаются, что за электрической авиацией будущее. Поэтому целый ряд компаний активно трудится над созданием электросамолетов. Этим самолетам предстоит решить все те проблемы, которые не удается решить нашим современникам, в том числе повысить экологичность перевозок, снизить шум, сделать возможным вертикальный взлет и сократить эксплуатационные расходы. Из имеющихся проектов можно назвать проект NASA, стартовавший в 2016 году, X-57 Maxwell оснащенного 14 электрическими двигателями. Это будет небольшой четырехместный самолет. Интересным штрихом проекта являются складывающиеся пропеллеры подъёмных двигателей, которые в конце прошлого года уже прошли финальное испытание.
Один из уже реализованных проектов по созданию электросамолетов – Alice израильского стартапа Eviation Aircraft. Представленный впервые в июне 2017 года, на авиашоу в Ле-Бурже и способный на одном заряде аккумуляторных батарей преодолеть дистанцию в 965 километров, девятиместный электросамолет Alice ждет своего серийного запуска уже в конце этого года. В обновленной конфигурации технические характеристики Alice выглядят так: запас хода 814 км, крейсерская скорость 407 км/ч, грузоподъемность 1130 кг.
Немецкий стартап Lilium представила и успешно провела испытания своего проекта по созданию электрического вертикально взлётно-посадочного самолёта. Он развивает скорость до 300 км/ч, кабина нового самолёта рассчитана на четырёх пассажиров и пилота. Малошумный двигатель сделан из карбона: материал в пять раз прочнее и в три раза жёстче, чем алюминий.Большое внимание создатели уделяют безопасности: если один двигатель откажет, то это не скажется на работе самолёта.
Российский проект Bartini, резидент «Сколково» представил дизайн беспилотного электросамолета с вертикальным взлетом и посадкой и скоростью до 300 км/ч. Таким образом, аэротакси сочетает в себе возможности самолёта и вертолёта: взлетает вертикально, затем разгоняется в горизонтальной плоскости, его винты поворачиваются перпендикулярно корпусу, потом аппарат летит подобно самолёту. Предполагается, что серийное аэротакси сможет взять на борт до 4 человек и будет снабжено блокчейн-технологией, то есть умная машина будет сама находить и подбирать пассажиров, рассчитывать маршруты полётов и заботиться о своевременной подзарядке и техническом обслуживании.