Энергетика. Началом эпохи воздухоплавания считается день 5 июня 1783 г Экраноплан и экранолет

Полёт аэростатических аппаратов основан на законе Архимеда: если тело легче окружающей среды, оно движется вверх, а если тяжелее — вниз. Началом эпохи воздухоплавания считается день 5 июня 1783 г. Тогда в небо поднялся воздушный шар, либо аэростат (от греч. «аэ'р» — «воздух» и «ста'тос» — «неподвижный»), братьев Монгольфье. Обычный воздушный шар (так называемый свободный аэростат) летит туда, куда его гонит ветер. Поэтому усилия изобретателей были сразу же ориентированы на поиск средств управления аэростатами. Поначалу, по аналогии с плаванием по воде, хотели применять 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) сделали воздушный шар с крыльчатыми вёслами. Были даже курьёзные решения: австриец Кайзерер в 1801 г. предложил запрягать в воздушные шары... дрессированных орлов. Германский механик Ф. Леппих в 1812 г. пытался выстроить «летучий корабль», чтоб бомбить с него войска Наполеона. Первый научный проект управляемого аэростата создал в 1783 г. французский военный инженер Мёнье. Конкретно он разработал принципы, по которым в предстоящем стали строиться управляемые аэростаты: тип движителя — воздушный винт, форма оболочки — удлинённая и неизменяемая. Изобретатель предложил использовать три воздушных винта и расположить их меж гондолой и оболочкой (в то время винты не применялись даже на судах). Управлять аэростатом предполагалось при помощи руля. Весь механизм должны были приводить в движение 80 человек. Форма оболочки способствовала уменьшению сопротивления воздуха в полёте. Снутри оболочки, заполненной водородом, предполагалось поместить мягкие ёмкости с воздухом — баллонеты. Когда дирижабль поднимается, атмосферное давление падает, а водород расширяется. Тогда воздух из баллонета необходимо 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 1-ый проект дирижабля (от фр. dirigeable — «управляемый») — управляемого аэростата с движком. Однако свои идеи Мёнье так и не смог воплотить, и лишь много лет спустя большая часть его технических предложений употребляли остальные изобретатели. На первых порах серьёзным препятствием для создания управляемого аэростата было отсутствие лёгкого и массивного мотора, позволяющего лететь против ветра. В то время движок внутреннего сгорания ещё не изобрели, паровой же двигатель мощностью 50 л. с. имел массу около 5 т. Для подъёма его самого потребовался бы аэростат большого объёма. Лишь в 1851 г. талантливому механику Анри Жиффару удалось создать паровой движок мощностью 3 л. с. и массой всего 45 кг специально для аэростата. Через год изобретатель выстроил и сам аэростат. Его оболочка (объём 2500 м , длина 44 м, диаметр 12 м) заполнялась светильным газом. 23 сентября 1852 г. Жиффар поднялся на своём аппарате на высоту 1800 м, пролетел со скоростью 10,8 км/ч маленькое расстояние по прямой и потом совершил высадку. Так началась эра управляемого воздухоплавания, а первым дирижаблем стал аэростат Жиффара. В России над созданием летательного аппарата с электрическими движками работал А.Н. Лодыгин. Не найдя признания на родине, изобретатель в 1870 г. запатентовал собственный «электролёт» во Франции. Но 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 сотворен VII Воздухоплавательный отдел Российского технического общества. В 1883 г. во Франции конструкторы братья Г. и А. Тиссандье впервые выстроили дирижабль с электродвигателем. Энергию для него производили четыре батареи общей массой 200 кг. Наибольшая скорость аппарата — 14,4 км/ч. Год спустя появился дирижабль с электрическим движком 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 1-ый по-настоящему управляемый аэростат назвали «Франция». Новейшие способности для создания управляемых аппаратов раскрылись опосля того, как в 1886 г. во Франции и США наладили создание алюминия в промышленных масштабах. В 1897 г. австрийский инженер Д. Шварц построил 1-ый в мире твёрдый цельнометаллический дирижабль из алюминия, ставший прообразом будущих дирижаблей твёрдой системы с бензиновым движком. Ещё раньше работу над цельнометаллическим дирижаблем начал К.Э. Циолковский.

В двадцатых гг. во время испытаний самолётов с крылом, прикреплённым к нижней части фюзеляжа (тип низкоплан), конструкторы увидели, что подъёмная сила крыла при высадке несколько увеличивается и в итоге машинка продолжает лететь над полем, как бы желая садиться. Схожий эффект время от времени приводил к трагедиям: центр давления крыла (точка приложения подъёмной силы) в этом случае перемещается к его задней кромке и самолёт может опрокинуться. Дальнейшие исследования проявили, что меж крылом самолёта и поверхностью земли воздух сжимается и становится плотнее. Так возникает дополнительная подъёмная сила, которая и поддерживает аппарат в воздухе. Открытое явление окрестили жранным эффектам (экран — поверхность земли либо воды). В 1922 г. появилась одна из первых работ об экранном эффекте — статья Б.Н. Юрьева «Влияние Земли на аэродинамические характеристики крыла». В тридцатых 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 машинки — в предстоящем их окрестили экранопланами и экранолётами — казались очень выгодными. Вправду, чем меньше высота полёта, тем существеннее влияние экрана и, следовательно, выше несущая способность крыла. Потому для экраноплана нужны движки в два-три раза менее массивные, чем для самолёта той же грузоподъёмности. Довольно тяжёлый летательный аппарат довольно оснастить обыденным авто мотором. Создать экраноплан, который мог бы летать над пустыней и водой, снегами и льдами, мечтал узнаваемый авиаконструктор и изобретатель П.И. Гроховский. В 1932 г. он разработал проект экраноплана-амфибии с 2-мя моторами и с вполне современной аэродинамической компоновкой. В 1935 г. финский инженер Т. Каарио выстроил 1-ый аппарат для экспериментального изучения экранного эффекта. Работы по созданию схожих аппаратов велись под управлением Р.Е. Алексеева в Центральном конструкторском бюро судов на подводных крыльях (город Горьковатый, ныне — Нижний Новгород). В 1961—1966 гг. тут выстроили многоместные экспериментальные экранопланы серии СМ с поддувом воздушно-газовой струи под крыло. В 1966 г. свой 1-ый полёт сделал 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 10 турбореактивных движков ВД-7 с наибольшей 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 русский авиаконструктор Р.Л. Бартини. В 1972 г. прошёл тесты экранолёт его конструкции ВВА- 14М. В США, ФРГ, Японии и Китае начиная с шестидесятых гг. было спроектировано и выстроено несколько лёгких экспериментальных экранопланов и экранолётов. До середины девяностых гг. XX в. точной классификации этих летательных аппаратов — экраноплан либо экранолёт — не было, как для их не требовался сертификат лётной годности. Создавались такие машинки для экспериментов и в военных целях; коммерческих и пассажирских рейсов они не выполняли. В конце XX столетия возник Кодекс сохранности для экранопланов, утверждённый Интернациональной 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; употребляет экранный эффект лишь для взлёта и посадки. В первый раз в мире сертификат лётной годности получил экраноплан «Амфистар» (тип А), сделанный в Нижнем Новгороде под руководством Д. Н. Синицына. «Амфистар» оснащён авто движком, имеет автоматическую систему сохранения данной высоты полёта. В 1998 г. в Москве успешно прошёл тесты экранолёт (тип В) «Иволга-2» (основной конструктор В. В. Колганов). В ближайшие годы экранопланы и экранолёты будут делать постоянные коммерческие рейсы в труднодоступных районах земного шара.