"Флаєр" - перший літак, який відірвався від Землі
П'ятниця, 05 квітня 2013, 17:24

АвіаціяАмериканські механіки-самоучки Уїлбер та Орвілл Райт зацікавилися авіацією в останні роки 19 ст., коли технічний прогрес пішов вперед дуже швидкими темпами.

Спочатку брати, які жили в невеликому місті Дайтоні, штат Огайо, та працювали механіками у власній велосипедній майстерні, просто читали все, що їм вдавалося дістати з авіаційної літератури, а потім подовгу обговорювали, якою ж саме повинна бути майбутня "літальна машина". Нарешті в 1900 р. брати Райт від теорії перейшли до практики. Крило свого майбутнього планера вони вирішили зробити за зразком американського біплана О. Шанюта. Планер братів Райт не мав хвостового оперення, пілот розташовувався лежачи на нижньому крилі. Саме брати Райт, спостерігаючи за птахами, зрозуміли систему поперечного управління за рахунок перекошування крила. Збільшення кута атаки на одному кінці крила і одночасне його зменшення на іншому створювало керуючий момент, необхідний для вирівнювання крену і для маневрування в польоті. Це був прообраз сучасного елеронів управління.

Перший планер брати Райт побудували влітку 1900 р. Він мав розмах 5,2 м і важив 22 кг. Основним матеріалом його була сосна, обшивка - полотно. Надалі в своїх проектах брати використовували це же самий матеріал. Дво-лонжеронное крило мало своєрідний профіль, сильно викривлений попереду і майже плоский ззаду. Цедозволяло надати більшу стабільність положенню центра тиску. Принайма, так вважали конструктори. Стріла прогину профілю складала 1/23 довжини хорди.

Випробування планера проходили восени 1900 р. у відокремленому містечку Кітті Хоук на узбережжі Атлантичного океану.

Підйомна сила крила виявилася значно меншою, ніж очікувалося, і сили вітру було недостатньо, щоб підняти людину в повітря. Тому апарат випробовувався без пілота. Короткочасні польоти з людиною вдавалися тільки при плануючих спусках з височин після попереднього розбігу назустріч вітру.

В 1901 р. брати Райт збудували новий планер, уже більших розмірів. Площа крила становила 27 кв.м, розмах - 6,7 м, вага - 45 кг. Тобто, в 2 рази більше, ніж першого планера конструкції братів. Кривизна профілю була збільшена до 1/12. Система управління залишилася такою ж самою. Виняток: перекошування крила здійснювалося тепер не відхиленням ручки, а переміщенням вбік дерев'яної рамки, яка керувалася рухом стегон пілота, який поміщався в літаку лежачи.

Випробування нового планера почалися в цьому ж самому Кітті Хоук в липні 1901 р. Досягнуті результати знову були набагато гірші, ніж очікувались. Кут зниження в польоті становив 10-13град., в цей час як згідно проекту повинен був становити не більше трьох. Також, виявився ряд серйозних недоліків в управлінні. Одним з них була малоефективність, а іноді і реверс дії керма висоти, яке було розташоване спереді. Як з'ясувалося, це було викликано сильним переміщенням центру тиску крила сильно вигнутого профілю на малих кутах атаки. Даний дефект вдалося усунути зменшенням кривизни профілю.

За час дослідів 1901 р. брати Райт, по черзі пілотуючи планер, виконали кілька сотень польотів. Максимальна дальність планування склала 118 м. Однак винахідники були ще далекі від остаточного успіху. Незважаючи на всі заходи, прийняті для поліпшення плануючих властивостей і керованості планера, він не володів помітними перевагами перед планерами виробництва колишніх років.

Перший по-справжньому вдалий планер був створений братами Райт в 1902 р. Було проведено ряд удосконалень Найважливішим із них було застосування крила значно більшого подовження (6,4 замість 3, як на планерах 1900 і 1901 рр..), а також зміна профілю крила. В результаті аеродинамічна якість зросла приблизно в півтора рази.

Велике значення мало й удосконалення системи бічного управління. Переконавшись у неможливості контролювати напрям польоту тільки за допомогою перекошування крила, Райт встановили на новому планері за крилом вертикальне оперення. Спочатку воно було нерухомим і складалося з двох площин, розташованих паралельно один одному. Незабаром, однак, з'ясувалося, що цей захід не усуває небажаний момент рискання при перекошуванні. Підняте крило і раніше протидіяло повороту, посилювався крен і виникала реальна небезпека некерованого ковзання.

Вихід був знайдений в заміні нерухомого вертикального стабілізатора рухливим, кінематично пов'язаних з системою перекошування крила так, що кермо напрямку автоматично повертався в бік крену. Завдяки цьому компенсувати різниця в опорі опущеного і піднятого крила і з'явилася можливість здійснювати правильні розвороти з креном. Дане технічне рішення навіть було запатентовано братами Райт в березня 1903 р.

На планері з удосконаленою системою управління брати Райт в 1902 р. виконали близько 1000 польотів. Загальний час знаходження в повітрі склало 4 години. Кращий політ мав дальність 190 м і тривав 22 секунди. У наступному році рекордна тривалість польоту була збільшена до 70 секунд. Незважаючи на великі розміри (розмах крила 10 м, площа 30,5 кв.м), планер надійно управлявся навіть при сильному вітрі.

Наступним логічним кроком було створення на основі планера літака.

Двигун й пропелери для літака були виготовлені в Дайтоні протягом зими і літа 1903 р. Двигун їм вдалося створити в надшвидкий термін, оскільки брати Райт не ставили перед собою задачі в створенні легкого мотору. Побудований за їх замовленням чотирициліндровий бензиновий двигун водяного охолодження потужністю 12 к. с. являв собою полегшений варіант звичайного автомобільного двигуна і важив 90 кг. Його питома вага - 7,5 кг / к. с. Він був навіть більшийе, ніж парові двигуни літаків Адера і Максима. Тим не менш, за розрахунками братів Райт, він володів потужністю, необхідної, щоб підняти їх літак у повітря.

При створенні пропелерів використовувався досвід аеродинамічних експериментів в трубі, проведених конструкторами взимку 1901 - 1902 рр.. Розглядаючи повітряний гвинт як обертове крило і підбираючи для кожного перетину найвигідніший профіль, братам вдалося виготовити пропелер з відмінним для свого часу ККД - 66%. Гвинти з'єднувалися з двигуном за допомогою ланцюгової передачі, зменшується число оборотів пропелера втричі. Загальна вага пропелерів і трансмісії становила 41 кг.

Літак був сконструйований за зразком планера 1902 р., але у зв'язку із збільшеним вагою апарату і розміри крила були також збільшені. Збільшеними були і площа органів управління - одинарні поверхні рулів замінили здвоєними. Як на планері, кермо напряму автоматично відхилялося при перекошуванні крила. Під крилом встановили полози для посадки на піщаний грунт.

Остаточна збірка літака проводилася восени 1903 р., після прибуття до місця випробувань, в Кітті Хоук. Літак являв собою біплан з двома штовхаючими пропелерами, що оберталися в протилежних напрямках. Двигун знаходився на нижньому крилі, збоку від льотчика. Пілот розміщувався в польоті лежачи і управляв перекошуванням крила бічним рухом стегон. Попереду були дві рукоятки, одна - для управління кермом висоти, друга - для включення і виключення двигуна. Злітна вага складала 340 кг, площа крила - 47,4 кв.м, розмах - 12,3 м, довжина літака становила 6,4 м, діаметр пропелерів - 2,6 м.

При наземних випробуваннях з'ясувалася, що міцності валів пропелерів не вистачить для польоту. Усунення дефекту зайняло багато часу, між тим настала зима, почалися холоди, непогідна вітряна погода. Тим не менш брати Райт вирішили не відкладати остаточне випробування літака на наступний рік.

Через велику вагу літака Райт були змушені відмовитися від колишнього методу старту, коли добровільні помічники з числа місцевих жителів допомагали апарату злетіти, підтримуючи його за крило. Крім того, цей метод міг викликати сумніви, чи був політ здійснений тільки за рахунок потужності двигуна. Тому вирішили, що літак буде злітати без будь-якої допомоги з боку. Розбіг повинен був відбуватися по дерев'яній рейці довжиною 18 м, верхня поверхня якого обшита залізом. Літак повинен був котитися по рейці на маленькому візку, який після зльоту відділявся. Для зменшення довжини розбігу старт повинен був проводитися проти вітру.

Перші льотні випробування "Флаєра"відбулися 14 грудня. Вітер був слабкий, і, щоб вкоротити розбіг, рейку розташували на схилі піщаного пагорба під кутом 9 град. Після 16-метрової пробіжки під ухил з працюючим двигуном літак піднявся в повітря, але через кілька секунд впав на крило з висоти близько 5 м на м'який пісок. Пошкодження конструкції були невеликі, пілот - Уїлбер Райт - не постраждав. Літак перебував у повітрі всього 3,5 секунди. Аварія була викликана занадто різким відхиленням керма висоти. Як виявилось пізніше, він був неправильно збалансований.

17 грудня відбулися повторні випробування літака. У цей день дув досить сильний вітер і зліт проводився з горизонтально лежачої рейки.

В 10:35 розпочалося перше випробування. Однак, літак знову впав з невеликої висоти. Але на цей раз Орвіл зрозумів, що причина в неправильно збалансованому передньому рулі - він був збалансований занадто близько до центру і в зв'язку з цим мав тенденцію мимовільно повертатися під час зльоту і відхилявся занадто сильно в одну або іншу сторону.

В 11:20 було здійснено другу спробу, на цей раз пілотував апарат Уїлбер. Йому вдалося пролетіти уже більшу відстань. Третє випробування розпочалось в 11:40. Сильний порив вітру підняв ліве крило і креном машину помітно повернуло вправо. Орвілл негайно повернув кермо, щоб знизитися, і потім застосував кінцеве управленя. Але не розрахував і ліве крило торкнулося землі. Не дивлячись на це, цей політ можна було вважати успіхом, адже воно показало ефективність бокового управління.

І нарешті, найуспішніший четвертий політ. Не дивлячись на те, що літак "Флаєр" під час польоту робив скачки то вниз, то вверх, вдалося пролетіти 260м за 59с в горизонтальному польоті. Це був перший в історії авіації відрив від землі літака та польоту в горизонтальній площині.

Цитувати цю статтю на Вашому сайті

Щоб процитувати цю статтю на Вашому сайті, скопіюйте
і вставте код з віконечка на вашій сторінці у форматі HTML




Перегляд :

"Флаєр" - перший літак, який відірвався від Землі
П'ятниця, 05 квітня 2013
Американські механіки-самоучки Уїлбер та Орвілл Райт зацікавилися авіацією в останні роки 19 ст., коли технічний прогрес пішов вперед...

Останнє оновлення на П'ятниця, 05 квітня 2013, 19:30