Авиационная техника

Авиационная техника – это различные летательные аппараты, предназначенные, преимущественно, для полёта в атмосфере Земли, их бортовое оборудование и агрегаты, двигатели, авиационные средства спасания, тренажеры, наземные средства управления воздушным движением, навигации, посадки и связи, авиационное вооружение, а также средства наземного обслуживания летательных аппаратов. Созданием авиационной техники занимается авиационная промышленность.

Близким по смыслу понятием для авиационной техники является термин «авиация» (от фр. aviation, от лат. avis — птица) — теория и практика полёта в атмосфере, а также совокупное наименование связанных с ними видов деятельности. Название авиационной техники образовано от «авиа...», является составной часть сложных слов, соответствующая по значению слову «авиационный» (например, авиапочта, авиабаза). Кроме того, часто используются термины, производные от «аэро…» ( греч. аеr — воздух), часть сложного слова, соответствующая по значению слову «воздушный» (например, аэростат, аэродинамика и т. п.).

Летательные аппараты (ЛА) - это самолеты, вертолеты, авиационные, авиационно-космические ракеты, аэростаты, дирижабли, планеры, автожиры, дельтапланы и другие типы ЛА. ЛА могут быть военными, гражданскими и экспериментальными.

↑Принципы полёта

ЛА в полётах в пределах атмосферы Земли могут использовать разные принципы полёта:

1. В современной авиации основным является аэродинамический принцип, реализуемый за счёт обтекания несущих поверхностей (в основном, крыла) воздухом, что создаёт разность давлений на верхней и нижней частях несущей поверхности (сверху – разряжение, снизу – сжатие), т.е. подъёмную силу.

2. Другим способом создания подъёмной силы является аэростатический принцип - когда подъёмная сила является архимедовой силой, равной силе тяжести вытесненной телом (наполненным газом легче воздуха) массы воздуха – это аэростаты и дирижабли.

3. Реактивный принцип, который обеспечивается реактивной силой за счет отбрасывания с ускорением части массы (сгорающего топлива) летящего тела. Принцип основан на законе сохранения импульса, в результате которого возникает ускорение при отделении от тела, с более высокой скоростью, части его массы. Этот принцип является основным для ракетно-космической техники, поскольку на современном уровне развития технологий является единственным, способным обеспечить выход за пределы атмосферы Земли в космическое пространство. При этом надо понимать, что реактивный принцип является основным принципом работы всех не только ракетных, но и современных авиационных реактивных двигателей.

4. Инерционный принцип, обеспечиваемый за счёт силы инерции тела, полученной в результате запаса скорости (кинетической энергии) и/или высоты (потенциальной энергии). Такой способ полета характерен для снарядов стрелково –пушечного вооружения, ракет на пассивных (т.е. при и отсутствии тяги) участках траекторий;

↑История развития авиационной техники

Начальный период развития авиационной техники (авиации). Практически авиации начала развиваться лишь в 20 в. Но мечта человека подняться в воздух существовала на протяжении многих веков и нашла своё выражение в сказках и легендах народов многих стран мира. Изображения крылатого человека встречаются в наскальных рисунках пещерных людей. Известен древнегреческий миф о Дедале и его сыне Икаре, поднявшихся к Солнцу на крыльях из птичьих перьев, скреплённых воском. В древности и в средние века в Китае и других странах для военных целей применялись воздушные змеи. Итальянский художник, учёный и инженер Леонардо да Винчи оставил эскизные наброски летательных аппаратов, приводимых в действие мускульной силой, вертолёта с механическим приводом, предложил идею парашюта. Великий русский учёный М. В. Ломоносов в 1754 построил модель вертолёта с пружинным заводом и практически доказал осуществимость полёта такого аппарата.

В конце 19 в. предпринимаются попытки создания безмоторных летатательных аппаратов тяжелее воздуха — планёров; производятся первые теоретические изыскания в этой области. Значительный вклад в теорию и практику летания внёс немецкий учёный О. Лилиенталь. С 1891 по 1896 он спроектировал, построил и облетал несколько планёров. Изобретение и быстрое развитие паровой машины в 19 в. привело к попыткам создания самолётов с паровым двигателем. В России морской офицер А. Ф. Можайский в 1881 получил патент на такой летательный аппарат, названный им воздухо-летательным снарядом (рис. 1).

Рис. 1. Схема самолета А. Ф. Можайского. (Чертеж из привилегии 1881 г.)

В 1885 его аппарат был построен, но потерпел аварию при взлёте. В 1894 в Англии конструктор Х. Максим построил гигантский самолёт с паровой машиной, также потерпевший аварию при взлёте. Французский изобретатель К. Адер пытался летать на аппарате с крылом, напоминавшим крыло летучей мыши. «Авьон» Адера пролетел (1897) несколько десятков м и разбился. Построить более или менее удачную конструкцию не удавалось из-за несовершенства двигателей: паровые машины были слишком тяжелы и не могли удовлетворить требованиям авиации.

Совершенствование двигателей внутреннего сгорания, нашедших широкое применение к концу 19 в. в первую очередь в автомобилях, сделало возможным создание лёгкого и в то же время достаточно мощного авиационного двигателя. Первыми поставили на самолёт двигатель внутреннего сгорания американские механики братья У. и О. Райт. 17 декабря 1903 состоялся первый успешный полёт их самолёта с двигателем, работавшим на керосине. Продолжая работать над своим самолётом, братья Райт добились к 1908 устойчивого управляемого полёта продолжительностью до 1,5 часов. Вслед за ними в Европе, главным образом во Франции, один за другим строят самолёты А. Сантос-Дюмон, Ф. Фербер и др. 25 июля 1909 французский конструктор-лётчик Л. Блерио на своём самолёте монопланной схемы «Блерио-XI» перелетел через пролив Ла-Манш из Франции в Англию. В России в 1909—14 появился ряд оригинальных самолётов конструкции Я. М. Гаккеля, Д. П. Григоровича, В. А. Слесарева, И. И. Стеглау. В 1910 Б. Н. Юрьев спроектировал первый в России вертолёт. В 1913 совершил свой первый полёт тяжёлый самолёт И. И. Сикорского «Русский витязь». Популяризации и развитию отечественной А. способствовали полёты русских лётчиков М. Н. Ефимова, Н. Е. Попова, Г. В. Алехновича, А. В. Шиукова, Б. И. Россинского, С. И. Уточкина и др. 9 сентября 1913 русский лётчик П. Н. Нестеров на самолёте «Ньюпор-4» уверенно осуществил «мёртвую петлю», названную впоследствии петлей Нестерова.

Развитие авиации в начале 20 в. шло вслепую, наугад. Первые самолёты строились эмпирически, без каких-либо расчётов. Научной базы для самолётостроения практически не было. Всё это приводило к большому количеству аварий и катастроф.

Авиация в годы 1-й мировой войны. 1-я мировая война, начавшаяся в 1914, дала резкий толчок развитию авиации: были показаны широкие возможности применения самолётов в военных целях. Вначале ими пользовались наряду с аэростатами для разведки и корректировки артиллерийского огня, в дальнейшем стали вооружать пулемётами и бомбами. Для борьбы с бомбардировщиками и разведчиками создавались специальные, небольшого размера вооружённые пулемётами самолёты-истребители. Первое место в развитии тяжёлых самолётов заняла Россия. Построенный в 1913 тяжёлый 4-моторный самолёт Сикорского «Илья Муромец» не имел равных в мире; он поднимал до 800 кг бомб, был вооружён 3—7 пулемётами и имел экипаж 8 человек. Впервые построенные в России и широко применявшиеся в боевых действиях на море летающие лодки Григоровича М-5 (1915) и М-9 (1916) были лучшими гидросамолётами своего времени. Наиболее известными иностранными самолётами периода 1-й мировой войны были французские самолёты «Фарман», «Фарман», «Вуазен» и «Ньюпор», английский «Сопвич», немецкий «Фоккер», скорости которых достигали 90—120 км/ч. Военные самолёты в России строились главным образом по французским образцам.

Успешное применение авиации на фронтах определило её большое значение как нового рода боевого оружия. Англия, Франция, Германия создали и за годы войны значительно расширили авиационную промышленность. Было налажено производство авиационных двигателей и приборов, созданы научно-исследовательские базы и институты. В России перед Великой Октябрьской социалистической революцией постройка и сборка самолётов производились на заводах: Русско-Балтийском вагонном, Щетинина и Лебедева (в Петрограде), «Дукс» (в Москве), «Анатра» (в Одессе) и в нескольких мелких мастерских других городов. Однако эти заводы и мастерские были слабо оснащены, а частая смена типов выпускавшихся самолётов затрудняла разработку прогрессивных технологических процессов. Особенно отрицательно сказывалось отсутствие авиационных двигателей, а также некоторых дефицитных материалов и приборов, ввозившихся до войны из-за границы. Не хватало квалифицированных инженеров, техников и рабочих.

Авиация в период 1918 – 1941 гг. В 1918 создана Коллегия воздушного флота, перед которой поставлена задача наведения порядка в авиационных делах и прежде всего сбора со всех фронтов самолётов, двигателей и запасных частей к ним. На первых порах на авиационных заводах налаживалось производство самолётов по трофейным образцам, одновременно приобретались лицензии на постройку самолётов иностранных марок. В мае 1918 создано Главное управление рабоче-крестьянского Красного воздушного флота, а в июне Совнаркомом издан декрет о национализации авиационных предприятий.

В том же году основан Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ), впоследствии ставший крупнейшим центром авиационной науки. Возглавлял ЦАГИ Н. Е. Жуковский. В 1919 по его инициативе создаётся Московский авиационный техникум, преобразованный позже (1922) в Военно-воздушную инженерную академию (ВВИА) им. Н. Е. Жуковского. Механический факультет Московского высшего технического училища (МВТУ) им. Н. Э. Баумана приобретает аэродинамическую специализацию. На его базе в 1930 создан Московский авиационный институт (МАИ) им. Серго Орджоникидзе. В 20-х гг. были организованы отечественные конструкторские бюро по самолётостроению: А. Н. Туполева, Н. Н. Поликарпова и Д. П. Григоровича. Первыми советскими самолётами были построенные в ЦАГИ лёгкий спортивный моноплан Туполева АНТ-1 (1923), 3-местные пассажирские самолёты В. Л. Александрова и В. В. Калинина АК-1 «Латышский стрелок» (1924) и Туполева АНТ-2 (1924). В 1923 Поликарпов построил истребитель И-1, в 1924 Григорович — истребитель И-2, в 1925 Туполев выпустил самолёт-разведчик АНТ-3 (Р-3) и тяжёлый бомбардировщик АНТ-4 (ТБ-1). Скорость полёта наиболее быстроходных самолётов того времени не превышала 270 км/ч.

На первых советских самолётах было совершено несколько дальних перелётов: Москва — Пекин (1925) на самолётах АК-1, Р-1 и Р-2 (с участием немецкого самолёта Ю-13); Москва — Токио — Москва (1927) на самолёте Р-3; Москва — Нью-Йорк (1929) на самолёте АНТ-4 и др. Эти перелёты продемонстрировали высокие качества отечественных самолётов и мастерство лётчиков. В годы 1-й пятилетки (1929—32) продолжалось совершенствование авиационной техники и налаживание её массового производства.

Дальнейшее развитие авиации в предвоенные годы и в годы 2-й мировой войны было обеспечено созданием целой серии авиационных двигателей конструкции В. Я. Климова (М-100, ВК-103, -105,-107), А. Д. Швецова (М-11, АШ-62,-82) и А. А. Микулина (АМ-34, -38, -39) и др., что освободило Советскую страну от иностранной зависимости в области авиамоторостроения. В 1930 основными самолётами Военно-воздушных сил стали: истребитель-биплан Поликарпова и Григоровича И-5 с двигателем М-22 мощностью 480 л. с., развивавший скорость 280 км/ч; двухместный разведчик-биплан Поликарпова Р-5 с двигателем М-17 мощностью 500 л. с., развивавший скорость 230 км/ч, и бомбардировщик Туполева монопланной схемы ТБ-1 с двумя двигателями М-17, поднимавший 1000 кг бомб при дальности полёта 1350 км. Все эти самолёты не уступали лучшим образцам зарубежной авиационной техники того времени, а во многом и превосходили их.

К середине 30-х гг. 20 в. в СССР была создана мощная авиационная промышленность. Научно-исследовательские институты и конструкторские бюро добились существенного улучшения лётных данных самолётов. Один за другим появились: истребители Поликарпова И-15, И-16 (1933) и И-153 (1938), достигавшие скоростей полёта 450—525 км/ч, фронтовой бомбардировщик Туполева — СБ грузоподъёмностью 500 кг и скоростью 420 км/ч, дальний бомбардировщик С.В . Ильюшина ДБ-3 грузоподъёмностью 500 кг при дальности полёта 4000 км и скорости 450 км/ч. На гражданских линиях летали пассажирские самолёты: 6-местный К-5 со скоростью 172 км/ч и дальностью полёта 1020 км, 9-местный АНТ-9 со скоростью 170 км/ч и дальностью полёта 830 км.

Советские лётчики на самолётах отечественной конструкции совершили перелёты, прославившие нашу страну. С 5 марта по 13 апреля 1934 на самолётах АНТ-4, Р-5 и др. было вывезено со льдины 104 человека экипажа затонувшего во льдах Берингова пролива ледокола «Челюскин». За отвагу и мужество, проявленные при спасении экипажа ледокола, постановлением ЦИК СССР от 20 апреля 1934 первое звание Героя Советского Союза было присвоено лётчикам А. В. Ляпидевскому, С. А. Леваневскому, В. С. Молокову, Н. П. Каманину, М. Т. Слепнёву, М. В. Водопьянову, И. В. Доронину. Спустя 3 года, 18—20 июня 1937, лётчики В. П. Чкалов, Г. Ф. Байдуков и штурман А. В. Беляков на самолёте АНТ-25 совершили перелёт по маршруту Москва — Северный полюс — Ванкувер (США), пролетев без посадки по прямой 8504 км за 63 ч 16 мин. Через месяц после этого перелёта (12—14 июля) лётчики М. М. Громов, А. Б. Юмашев и штурман С. А. Данилин на самолёте АНТ-25 пролетели без посадки по маршруту Москва — Северный полюс — Сан-Джасинто (Калифорния, США), покрыв расстояние по прямой 10148 км за 62 ч 17 мин и установив мировой рекорд дальности беспосадочного полёта. 24—25 сентября 1938 на самолёте конструкции П. О. Сухого «Родина» лётчицы В. С. Гризодубова, П. Д. Осипенко и штурман М. М. Раскова совершили перелёт по маршруту Москва — Дальний Восток (район реки Амгунь). Самолёт пролетел по прямой без посадки 5908 км за 26 ч 29 мин, что было признано женским международным рекордом дальности полёта. 28—29 апреля 1939 лётчик В. К. Коккинаки и штурман М. Х. Гордиенко на самолёте конструкции Ильюшина ЦКБ-30 « Москва» совершили беспосадочный перелёт из Москвы через Гренландию в Северную Америку [о. Мискоу (Миску) в заливе Святого Лаврентия, Канада], пролетев за 22ч 56 мин около 8 тыс. км (по прямой 6516 км). Все эти и другие перелёты тех лет свидетельствовали о мастерстве и отваге советских лётчиков, о крупных научных и технических достижениях отечественной А., радиосвязи и метеослужбы.

За рубежом, в Англии, Франции, США, Германии и других странах, в 20—30-е гг. 20 в. было создано несколько сот типов военных и гражданских самолётов, многие из которых выпускались большими сериями. Среди иностранных самолётов выделялись английский «Супермарин S. 6В» (в 1931 на нём был установлен рекорд скорости — 656 км/ч), американской фирмы «Райан», на котором в 1927 лётчик Ч. Линдберг впервые перелетел через Атлантический океан из США в Европу, и пассажирский ДС-3 американской фирмы «Дуглас», на долгие годы ставший основным самолётом гражданской авиации многих стран мира.

Первоначально большинство самолётов строилось по бипланной схеме, но к середине 30-х гг. определился решительный и окончательный переход от биплана к моноплану. Это было обусловлено достижениями аэродинамики, строительной механики и двигателестроения. Были созданы точные методы расчёта на прочность. Разработка и применение на самолётах тормозных колёс и механизации крыла (щитков, закрылков, предкрылков) позволили увеличить удельную нагрузку на крыло с 700—1000 до 1400—1700 н/м² и тем самым повысить скорость полёта. Важнейшим достижением аэродинамики, обеспечившим снижение аэродинамического сопротивления самолёта на 20—25%, было решение проблемы уборки шасси в полёте и внедрение винтов изменяемого шага. Росту скорости полёта способствовало также усовершенствование капотирования двигателей, переход к закрытым фонарям кабин и обтекаемым, зализанным формам фюзеляжей, применение гладкой обшивки крыла и потайной клёпки. Всё это позволило добиться увеличения скорости самолётов на 20—30% при той же мощности двигателей. Продолжалось дальнейшее совершенствование методов расчёта и проектирования авиационных двигателей. Конструкторам совместно с учёными удалось повысить мощность серийных двигателей с 700—800 до 2000 л.с. с одновременным уменьшением удельной массы с 0,9 до 0,5 кг/л.с.

В ЦАГИ также продолжались и начатые ещё в 20-е гг. работы по созданию первых отечественных вертолётов. Было построено несколько опытных конструкций вертолётов И. П. Братухина и Б. Н. Юрьева: ЦАГИ 1-ЭА (1930), ЦАГИ 5-ЭА (1933), ЦАГИ 11-ЭА (1936), «Омега» (1941) и др. Инженер А. М. Черёмухин на вертолёте ЦАГИ 1-ЭА 14 августа 1932 установил мировой рекорд высоты, равный 605 м.

Участие советских добровольцев на самолётах И-15, И-16 и СБ в Национально-революционной войне в Испании (1936—39) позволило в боевых условиях проверить качество авиационной техники. Если вначале лётчики республиканской авиации на советских самолётах-истребителях успешно били противника, то вскоре появление немецкого самолёта Ме-109Е с большей скоростью и более мощным вооружением изменило положение и позволило позволило фашистской авиации завоевать господство в воздухе.

В 1939 СССР приняли экстренные меры по укреплению советской авиационной промышленности. Конструирование новых образцов самолётов было поручено нескольким КБ. Среди них успешно справились с ответственным заданием коллективы КБ под руководством С. В. Ильюшина, С. А. Лавочкина, А. И. Микояна, В. М. Петлякова и А. С. Яковлева. В результате принятых мер за 1,5—2 года были построены, испытаны, приняты на вооружение и запущены в серийное производство истребители ЛаГГ-З, МиГ-З, Як-1, бомбардировщики Пе-2, Пе-8, Ил-4, штурмовик Ил-2.

К началу Великой Отечественной войны авиация, опираясь на последние достижения науки, полностью перешла на монопланную схему самолётов с убирающимся шасси, обтекаемым фюзеляжем, закрытым фонарём и т. д. Скорость истребителей достигла 600—650 км/ч, потолок 11—12 км. Скорость бомбардировщиков достигла 550 км/ч, дальность полёта 3—4 тыс. км, бомбовая нагрузка 3—4 т. В это время Ильюшиным был создан уникальный самолёт-штурмовик Ил-2, оснащённый мощной бронёй и вооружением. Он предназначался для борьбы с танками.

Авиация в годы Великой Отечественной войны. Вероломное нападение фашистской Германии на Советский Союз в 1941 поставило отечественную авиацию в тяжёлое положение: большие потери боевых самолётов на аэродромах в первые дни войны невозможно было быстро возместить; новые типы самолётов производились ещё в небольших количествах. Однако героический труд рабочих и инженерно-технических работников авиационной промышленности по выпуску самолётов в тяжёлых условиях 1-го периода войны, эвакуации в восточные районы страны, суровой зимы уже в начале 1942 дал свои результаты: поступление новых самолётов на фронт день ото дня увеличивалось.

Самолёты были просты по конструкции и построены из недефицитных материалов, что существенно облегчило их серийное производство в условиях военного времени. По простоте и надёжности советские самолёты выгодно отличались от зарубежных, в особенности от американских. Вследствие хорошей технологической отработки совершенствование самолётов в условиях массового производства удалось осуществить без потерь во времени и без снижения количественного выпуска.

Советские самолёты (Ла-5, Ла-7, Як-1, Як-3, Як-9, МиГ-3, Пе-2, Ил-2, Ил-4, Ту-2) имели более высокое качество в отношении аэродинамики, веса и оружия, чем немецкие (Ме-109, ФВ-190, Ю-87 и Ю-88). Полностью оправдала себя техническая политика, предусматривавшая создание лёгких, манёвренных, хорошо вооружённых истребителей, штурмовиков и фронтовых бомбардировщиков. Лучшими истребителями у союзников были: английский «Спидфайр», американские «Эркобра» и «Мустанг», а бомбардировщиками — американские В-17 и В-29, английские «Ланкастер» и «Москито».

В целом за годы 2-й мировой войны авиация, как в СССР, так и за рубежом продолжала развиваться, базируясь на предвоенных научных исследованиях. К концу войны отдельные самолёты с поршневыми двигателями (истребители Ла-9 и Як-3) достигли скорости 690—720 км/ч. Дальнейшее повышение скорости ограничивалось чрезмерным ростом габаритов и веса поршневых двигателей, резким снижением кпд винта.

Развитие авиации с реактивными двигателями. Качественный скачок, ознаменовавший собой начало технической революции в авиации, произошёл, когда появился мощный и лёгкий реактивный двигатель, не требовавший к тому же винта (рис. 2).

Рис. 2. Сравнение механизмов работы реактивного и поршневого двигателей

Уже во 2-й половине 30-х гг. в СССР, Англии, Германии, Италии и США шла напряжённая работа по созданию реактивных двигателей. Большой вклад в разработку реактивных двигателей внесли советские учёные и конструкторы. Б. С. Стечкин разработал теорию воздушного реактивного двигателя и в 1929 опубликовал одноимённую статью. Пионером создания отечественных турбореактивных двигателей (ТРД) является А. М. Люлька, который в 1937 начал работать над своим первым авиационным ТРД. В 1939 появились немецкие ТРД и жидкостно-реактивные двигатели (ЖРД) фирм БМВ, Юнкерс и английский ТРД конструктора Ф. Уиттла.

Первый в СССР реактивный полёт был осуществлен в феврале 1940 лётчиком В.П. Федоровым на ракетоплане СК-9 конструкции С. П. Королёва, впоследствии известного создателя космических кораблей. 15 мая 1942 лётчик Г. Я. Бахчиванджи совершил первый полёт на экспериментальном самолёте БИ-1 с ЖРД. Самолёт был создан конструкторским коллективом под руководством В. Ф. Болховитинова. Однако дальнейшее развитие авиации пошло по пути применения ТРД. За рубежом первые полёты самолётов с реактивными двигателями были совершены: в Италии — «Кампини-Капрони» КК-1 и КК-2 (1940—41), в Англии — «Глостер» с ТРД Ф. Уиттла (1941), в США — «Эркомет» с ТРД Ф. Уиттла (1942). Созданные в 1941—42 немецкие самолёты с ТРД Ме-262, Ме-163 и английский «Метеор» принимали участие в боевых действиях 2-й мировой войны, 7 ноября 1945 на специальном самолёте «Глостер Метеор IV» с ТРД был установлен мировой рекорд скорости 969,9 км/ч. Первые советские самолёты с ТРД Як-15 и МиГ-9 поднялись в воздух 24 апреля 1946. Эти самолёты по аэродинамической схеме не отличались от обычных самолётов с поршневыми двигателями, но имели скорость полёта на 100—200 км/ч большую.

Резкое повышение скоростей полёта поставило перед наукой и конструированием новые проблемы: на скоростях полёта свыше 700 км/ч начинало сказываться явление сжимаемости воздуха, повышалось сопротивление, ухудшались устойчивость и управляемость. Приближение скорости полёта к скорости звука требовало изыскания новых форм самолётов. Многочисленные научные работы и экспериментальные исследования показали, что в таких условиях полёта крылья самолётов должны иметь тонкий профиль и стреловидную форму в плане.

Рис. 3. Различные формы крыльев самолетов: а - прямоугольное, трапециевидное и эллиптическое, б — дельтообразное и стреловидное большего удлинения.

В декабре 1948 на экспериментальном реактивном самолёте «176» С. А. Лавочкина, имевшем крыло со стреловидностью 45°, при полёте со снижением достигнута скорость звука. В 1947—48 появились новые советские реактивные самолёты Ла-15 и МиГ-15 со стреловидностью крыла 35°, имевшие мощное вооружение и развивавшие скорость до 1050 км/ч. Одновременно с ними выпускались: реактивный истребитель с прямым крылом Як-23 и реактивные бомбардировщики Ил-28 и Ту-14. В этот же период была решена задача спасения лётчиков при авариях на больших скоростях полёта — появились первые катапультируемые сидения.

Авиация сверхзвуковых скоростей. Успехи в аэродинамике и создании новых, более мощных реактивных двигателей позволили преодолеть «звуковой барьер». Авиация стала сверхзвуковой: скорость самолёта в горизонтальном полёте превысила скорость звука.

В начале 60-х гг. были построены учебно-тренировочные самолёты с реактивными двигателями: в СССР — Як-30 и Як-32, в США — Т-33, Т-37, в Англии — «Джет Провост», во Франции — «Магистр», в Чехословакии — L-29 («Дельфин»), в Польше — TS-11 («Искра») и др.

В ряде стран в конце 60-х гг. продолжались напряжённые работы по созданию сверхзвуковых пассажирских самолётов (в СССР — Ту-144, в Англии и Франции — «Конкорд», в США — «Боинг-2707») со скоростью полёта 2500—3000 км/ч и дальностью полёта 6—8 тыс. км. Первый в мире полёт сверхзвукового пассажирского самолёта Ту-144 состоялся 31 декабря 1968.

↑Развитие авиационной науки 

Как самостоятельная наука основная наука в области авиационной техники – аэродинамика – возникла в начале 20 в. в связи с потребностями авиации. Рождавшаяся авиация требовала разработки теории и создания методов расчёта аэродинамических сил и моментов, тяговой силы воздушного винта. Одно из первых в мировой науке теоретических исследований этих вопросов содержится в работах русских учёных К. Э. Циолковского «К вопросу о летании посредством крыльев» (1891) и Н. Е. Жуковского «К теории летания» (1891). Теория, позволяющая рассчитать подъёмную силу крыла бесконечного размаха, была разработана в начале 20 в. в России Н. Е. Жуковским и С. А. Чаплыгиным, в Германии В. Куттой и в Англии Ф. Ланчестером. В 1912 появились работы Н. Е. Жуковского, излагающие вихревую теорию воздушного винта. Разработанная Н. Е. Жуковским и С. А. Чаплыгиным теория решёток, состоящих из крыльевых профилей, дала возможность учесть взаимное влияние лопастей винта и явилась основой для расчёта колёс и направляющих решёток турбомашин. Первой работой по динамике полёта следует считать мемуар Н. Е. Жуковского «О парении птиц» (1892), в котором дано теоретическое обоснование «мёртвой петли», впервые осуществленной русским лётчиком П. Н. Нестеровым в 1913.

Одновременно с разработкой теории полёта для получения численных значений аэродинамических характеристик создаются специальные аэродинамические лаборатории, оснащённые аэродинамическими трубами, ставшие базой экспериментальной аэродинамики, создателями которой можно считать Н. Е. Жуковского, французского учёного Ж. Эйфеля и немецкого учёного Л. Прандтля. В 1902 Н. Е. Жуковский основал аэродинамическую лабораторию МГУ, а в 1904 аэродинамический институт в Кучине. В 1909 была создана аэродинамическая лаборатория Ж. Эйфелем в Париже и несколько позднее Л. Прандтлем в Гёттингене. По предложению Н. Е. Жуковского в 1918 был создан Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ), который и в настоящее время является одним из крупнейших в мире центров аэродинамических исследований.

Одновременно с развитием авиационной техники учёные России и других стран проводили теоретические исследования и экспериментальные работы в области аэродинамики и прочности самолёта. Научные труды Жуковского («Динамика аэропланов в элементарном изложении», «Вихревая теория гребного винта» и др.) оказали огромное влияние на развитие мировой авиационной науки. Жуковский вооружил конструкторов методом расчёта лётных данных самолётов. Его ученик В. П. Ветчинкин работал в области теории самолёта и воздушного винта, расчёта их прочности. Чаплыгин продолжал развивать теорию крыла. Его труд «О газовых струях» (1902) намного опередил подобные работы учёных стран Западной Европы и США. Проводились исследования моделей различных схем самолётов в аэродинамических трубах. Шли работы по усовершенствованию воздушных винтов, первых парашютов и пр. В результате за годы 1-й мировой войны лётные данные самолётов значительно улучшились: скорость истребителей выросла с 90—120 до 200—220 км/ч, потолок — с 2 до 7 км.

Расширился и фронт научно-исследовательских работ. 9 мая 1924 была заложена в ЦАГИ новая аэродинамическая лаборатория (ныне имени С. А. Чаплыгина). Затем там же были построены лаборатории испытания авиационных материалов и моторов, гидроканал и опытный завод.

Для дальнейшего развёртывания научно-исследовательских работ из ЦАГИ были выделены: конструкторское бюро (КБ) Туполева; отдел авиационных материалов, превращённый во Всесоюзный институт авиационных материалов (ВИАМ), и авиамоторный отдел, ставший Центральным институтом авиационого моторостроения (ЦИАМ). Параллельно с крупными КБ Туполева и Поликарпова работало несколько небольших конструкторских групп под руководством В. В. Калинина, В. Б. Шаврова, Д. П. Григоровича, А. И. Путилова, А. С. Яковлева, при Московском и Харьковском авиационных институтах и др.

В те же 30-е гг. советские учёные решили ряд важнейших принципиальных вопросов А., в частности проблему избавления от флаттера — вибраций крыла и оперения с нарастающей амплитудой в потоке воздуха — и выхода из штопора, обеспечивших быстрый качественный рост отечественного самолётостроения. Изучение флаттера проводилось ещё в 20-х гг. Ветчинкиным и Чаплыгиным, а в 1931 в ЦАГИ была организована специальная группа. Теоретические и экспериментальные исследования, проведённые этой группой, в которую входили М. В. Келдыш, Е. П. Гроссман и др., позволили выработать рекомендации для конструкторов, навсегда излечившие самолёты от опасного явления вибраций. Начало практическому изучению выхода самолёта из штопора положил (1916) русский лётчик К. К. Арцеулов. Решение проблемы штопора было изложено в трудах советских учёных-аэродинамиков В. С. Пышнова и А. Н. Журавченко. Исследования режимов штопора проводились в специально построенной аэродинамической трубе ЦАГИ.

Важную роль в практическом использовании научных исследований, их технической реализации сыграла разработка группой специалистов ЦАГИ и других институтов в 1940—1941 «Руководства для конструкторов», унифицировавшего методику проектирования, постройки и испытания самолётов.

В развитие авиационной науки и техники, кроме Н. Е. Жуковского и С. А. Чаплыгина, большой вклад внесли советские учёные В. П. Ветчинкин, А. А. Дородницын, М. В. Келдыш, М. А. Лаврентьев, Г. И. Петров, Л. И. Седов, А. Н. Туполев, С. А. Христианович, Б. Н. Юрьев и др., немецкие учёные Л. Прандтль, Г. Шлихтинг, А. Буземан, английские учёные Г. Глауэрт, Ф. Ланчестер, А. Фейдж, американские учёные Т. Карман, Х. Драйден, Х. Тейлор и многие др.

В России, кроме ЦАГИ, большая научно-исследовательская работа в области А. ведётся в ЦИАМе, в научно-исследовательских институтах Академии Наук, в отраслевых научно-исследовательских институтах, в Московском, Ленинградском и других университетах, Московском авиационном институтае, в МВТУ (МГТУ), в Военно-воздушной инженерной академии им. Н. Е. Жуковского и других высших учебных заведениях.

В США общее руководство исследованиями в области аэродинамики осуществляет NASA (Национальный комитет по аэродинамике и исследованию космического пространства), располагающий крупными лабораторными центрами в Моффетт-Филде (штат Калифорния), Ленгли-Филде (штат Виргиния) и др., а также в Калифорнийском и Массачусетсском технологических институтах, исследовательских институтах ВВС, ВМС и лабораториях крупных фирм, производящих самолёты, ракеты и вооружение. Крупные центры исследований в области аэродинамики имеются в Англии, Франции, Японии и других странах.

↑Рекомендуемая литература

1. Авиационный технический справочник (эксплуатация, обслуживание, ремонт и надежность). Александров В. Г., Майоров А. В., Потюков Н. П. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., «Транспорт», 1975.

2. Воздухоплавание и авиация в России до 1907 года. Сборник документов и материалов, под ред. В. А. Попова, М., 1956;

3. Виноградов Р. И., Минаев А. В., Самолёты СССР, 2 изд., М., 1961;

4. Яковлев А. С., Цель жизни, М., 1967;

5. Иноземцев Н. В., Авиационные газотурбинные двигатели. Теория и рабочий процесс, М., 1955;

6. Теория реактивных двигателей, М., 1958;

7. Конструкция авиационных газотурбинных двигателей, М., 1961;

8. Пэнкхёрст Р. и Холдер Д., Техника эксперимента в аэродинамических трубах, пер. с англ., М., 1955;

9. Закс Н. А., Основы экспериментальной аэродинамики, 2 изд., М., 1953;

10. Хилтон У. Ф., Аэродинамика больших скоростей, пер. с англ., М., 1955;

11. Современная техника аэродинамических исследований при гиперзвуковых скоростях, под ред. А. М. Крилла, пер. с англ., М., 1965;

12. Фабрикант Н. Я., Аэродинамика, ч. 1, М.—Л., 1962:

13. Прандтль Л., Гидроаэродинамика, пер. с нем., 2 изд., М., 1951;

14. Мартынов А. К., Экспериментальная аэродинамика, 2 изд., М., 1958;

15. Остославский И. В., Титов В. М.. Аэродинамический расчет самолета, М., 1947;

16. Глауэрт Г., Основы теории крыльев и винта, пер. с англ., М.—Л., 1931.

17. Христианович С. А., Научное наследие Н. Е. Жуковского, М., 1951;

18. С. А. Чаплыгин. Материалы к научной биографии. К столетию со дня рождения. 1869—1969, М., 1972 (Труды ЦАГИ, в. 1429).

19. Кербер Л. Л., Ту — человек и самолет, М., 1973.