Энциклопедия «Техника» (с иллюстрациями)
Шрифт:
Поршневой авиационный двигатель
АВИ'AЦИЯ, широкое понятие, связанное с полётами в атмосфере на летательных аппаратах тяжелее воздуха. Охватывает летательные аппараты, наземные средства, обеспечивающие подготовку летательных аппаратов к полётам и выполнение полётного задания, аэропорты, аэродромы и пр. сооружения, предназначенные для обслуживания авиапассажиров, приёма и выдачи грузов, хранения и ремонта летательных аппаратов и т. д. В понятие «авиация» входит также личный состав, включая экипажи воздушных судов и специалистов по техническому обслуживанию авиационной техники и управлению воздушным движением, персонал аэропортов, ремонтные службы и пр. Основу авиационной техники составляют летательные аппараты – самолёты, вертолёты, планёры, винтокрылы. По назначению летательных аппаратов принято различать авиацию гражданскую (общего
Гражданская авиация общего назначения обеспечивает перевозки пассажиров и грузов (в т. ч. почты), медицинское обслуживание населения, а также различные виды авиационного спорта. Она имеет в своём распоряжении авиалайнеры (в т. ч. аэробусы), самолёты местных воздушных линий, административные, санитарные и личные самолёты, пассажирские вертолёты, спортивные самолёты. Авиация специального назначения выполняет различные сельскохозяйственные работы (борьба с вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур и лесов, высев трав, риса и др., подкормка посевов и пр.), участвует в тушении лесных пожаров, проводит ледовую разведку, аэрофотосъёмку, охрану лесов и рек от браконьеров, выполняет разнообразные спасательные работы, разведку косяков рыб и скоплений морского зверя, обеспечивает связь, проводит научные исследования, в частности по метеорологии.
Военная авиация предназначена для поражения авиационных, сухопутных и морских военных группировок противника, нарушения работы тыла и транспорта, поддержки с воздуха своих сухопутных войск и флота, для воздушной разведки и пр. Военная авиация составляет основу военно-воздушных сил (ВВС) страны, входит в состав военно-морских сил (ВМС), войск противовоздушной обороны (ПВО), сухопутных войск (армейская авиация). ВВС включают бомбардировочную, истребительную, разведывательную и транспортную авиацию. Авиация ВМС включает истребительно-бомбардировочную, противолодочную, торпедоносную, штурмовую, разведывательную авиацию. Особенность армейской и морской авиации – широкое использование боевых вертолётов.
Обеспечение эксплуатации авиационной техники требует строительства аэропортов, соответствующего оборудования аэродромов и гидроаэродромов, создания центров и пунктов управления воздушным движением, оснащённых новейшими компьютерными системами, радиотехническими (в т. ч. радиолокационными) средствами, системами слепой посадки (в условиях плохой видимости), приводными радиомаяками и т. д. Создание авиационной техники – задача авиационной промышленности. Теоретические и конструкторско-технологические разработки по новой авиационной технике выполняют научно-исследовательские организации и специальные конструкторские бюро.
Развитие авиации тесно связано с развитием и совершенствованием летательных аппаратов, и прежде всего самолётов. Так, с увеличением скоростей полётов и грузоподъёмности летательных аппаратов потребовалось удлинить взлётно-посадочные полосы и сделать более прочным их покрытие. Увеличение числа авиапассажиров привело к расширению аэропортов и увеличению числа авиарейсов, что, в свою очередь, потребовало разработки новых радиотехнических и светотехнических средств, чтобы обеспечить возможность полётов в любое время суток практически в любых погодных условиях. Повышение скорости, высоты, дальности полётов и грузоподъёмности летательных аппаратов позволило существенно расширить область практического использования авиации.
В становлении и развитии авиации принято выделять три основных периода: зарождение и начальный период развития авиации; период винтомоторной авиации; период реактивной авиации. Эта периодизация в значительной мере условна, в основу её положены изменения лётно-технических характеристик самолётов. Мечта человека подняться в воздух существовала много веков. О многочисленных попытках летать с помощью искусственных крыльев существует немало документов (летописей). В 1783 г. состоялись полёты на воздушном шаре братьев Монгольфье. В 1885 г. российский морской офицер А. Ф. Можайский построил самолёт, названный им воздухоплавательным снарядом. При попытке взлёта самолёт Можайского потерпел аварию; восстанавливать его не стали. Значительный вклад в теорию и практику летания внёс немецкий учёный О. Лилиенталь. В 1891—96 гг. он построил и облетал несколько планёров. Значительным прогрессом в развитии авиации в нач. 20 в. стали успешные полёты братьев Орвилла и Уилбера Райт на самолёте собственной конструкции с поршневым двигателем внутреннего сгорания, работавшим на керосине. Вслед за ними создают самолёты А. Сантос-Дюмон (Бразилия), Г. Вуазен, Л. Бле-рио, А. Фарман, Э. Ньюпор, Л. Бреге (Франция), А. Ро, Дж. де Хэвилленд, Ф. Хендли Пейдж (Великобритания),
А. Фоккер, Г. Юнкерс (Германия), Дж. Капрони (Италия), И. И. Сикорский, Я. М. Гаккель, А. А. Пороховщиков, Л. П. Григорович и др. (Россия). В 1907 г. появились первые вертолёты (один из них построили братья Л. и Ж. Бреге совместно с Ш. Рише, другой – П. Корню), способные подниматься на небольшую высоту с людьми на борту. Наиболее распространёнными схемами самолётов были биплан и моноплан с хвостовым оперением, вынесенным на конец открытой фермы или закрытого корпуса фюзеляжа. Каркас самолётов был деревянным, обшивка фюзеляжа и крыльев – матерчатая. Монопланы имели тянущий, а бипланы – тянущий или толкающий воздушные винты с приводом от бензинового поршневого авиационного двигателя. Таких двигателей на самолётах было от одного до четырёх (напр., на самолётах «Русский витязь», «Илья Муромец» И. И. Сикорского). Самолёты Германии, Франции, Великобритании, России активно участвовали в боевых действиях во время 1-й мировой войны. Война стимулировала развитие авиационной техники, т. к. для победы в воздухе необходимо иметь самолёты лучше, чем у противника. В результате значительно возросли лётно-технические характеристики самолётов всех классов: скорость – от 100–120 до 200–220 км/ч; потолок – с 2000–3000 до 6000–7000 м; грузоподъёмность (бомбовая нагрузка) достигла 2–3.5 т; мощность двигателей возросла с 60–90 до 300 кВт. Но, пожалуй, важнейшим итогом этого периода стало появление во многих странах авиационной промышленности, ознаменовавшее переход от полукустарного изготовления аэропланов (как тогда называли самолёты) к серийному производству летательных аппаратов на основе научных расчётов и исследований с учётом новейших достижений науки и технологий.
Биплан «Флайер-1» братьев Райт
В период 1918—45 гг. авиация развивалась по двум основным направлениям: дальнейшее совершенствование авиационной техники и вооружения военной авиации; создание гражданской авиации, строительство аэропортов, разработка методов и средств организации воздушного движения и управления им. Первые пассажирские самолёты были переделаны из бомбардировщиков и транспортных самолётов. Но уже в 1930-х гг. появились самолёты, специально разработанные для перевозки пассажиров.
В России, напр., это были У-2, ПМ-1, АНТ-4 и др.; за рубежом – DC-1 и DC-2, «Вега», Боинг 247 (США), Юнкерс G38 (Германия), «Голиаф» (Франция), «Супермарин S.6В» (Великобритания) и др. Но основным, определяющим направлением в авиастроении в этот период была военная авиация. Совершенствование самолётов достигалось как за счёт улучшения их аэродинамических характеристик, так и путём повышения мощности двигателей. К сер. 1930-х гг. определился окончательный переход от бипланов к монопланам. Были достигнуты скорость полёта 700–750 км/ч, грузоподъёмность до 1500 кг, дальность 8500 км, мощность двигателей возросла с 500–600 до 1450 кВт. Вместе с тем стало очевидно, что винтомоторная авиация с поршневыми двигателями исчерпала свои возможности и аэродинамическое совершенство конструкции не может компенсировать недостатки, обусловленные использованием поршневых двигателей.
Применение на самолётах реактивных двигателей открыло новую эру – эру реактивной авиации. Уже в сер. 1940-х гг. были созданы первые опытные самолёты с ракетными двигателями: Хейнкель Не.178 (Германия), Би-1 (СССР), Глостер Е.28/39 (Великобритания), Бел Р-59А (США), а также серийные самолёты Мессершмитт Ме 163В, Ме 262 (Германия) и Глостер «Метеор» (Великобритания). Реактивные двигатели резко увеличили скорость полёта самолётов; уже в сер. 1950-х гг. была превышена скорость звука, а в 1976 г. американский лётчик А. Бледсо на самолёте Локхид SR-71 достиг скорости 3367.2 км/ч. Способность реактивных двигателей работать в разреженной атмосфере позволила поднять потолок полётов до 37 650 м (русский лётчик А. В. Федотов на самолёте Е-266М, 1977 г.). Многократно возросли дальность полёта без дозаправки в воздухе (до 20 000 км, Боинг В-52 Н) и грузоподъёмность (до 500 т, Ан-225 «Мрия», СССР). Созданы пассажирские авиалайнеры, способные за один раз перевозить от 300 (Ил-86, А 300–600) до 650 пассажиров (Боинг 747–300) либо до 70 т груза на расстояния до 9000—11 000 км. Кроме больших авиалайнеров, создавались самолёты для местных воздушных линий (30–60 пассажиров, дальность 500—1000 км, скорость 600–800 км/ч), а также т. н. административные самолёты и самолёты специального назначения.