Техника

Техника

наука

История авиации

оглавление

Зарождение и развитие идеи самолета

Развитие самолетостроения в начале XX столетия

Начало XX в. ознаменовалось созданием аэроклубов в различных странах. Простые обыватели уже не смотрели на пионеров авиации как на чудаков, желающих «пбстроить железную дорогу на Луну». С каждым годом все большее число людей начинало интересоваться аэроделом и с нетерпением ожидало, когда же будут достигнуты успехи в самолетостроении. Они не заставили себя долго ждать.

Основными аэродинамическими вариантами самолетов в период с 1905 по 1908 г. являлись: биплан с коробчатым крылом, передним рулем высоты и толкающим пропеллером; биплан (полиплан) без перегородок на крыле с тянущим винтом и задне-расположенным оперением; моноплан «нормальной» схемы с тянущим винтом; моноплан с самобалансирующимся крылом без стабилизирующего хвостового оперения; моноплан-тандем.

К 1910 г. в самолетостроении сложилось два направления: Двухместные бипланы без фюзеляжа с толкающим пропеллером и находящимся перед крылом рулем высоты и одноместные монопланы с фюзеляжем, хвостовым оперением и тянущим винтом. Каждая из этих конструкций имела свои достоинства: бипланы отличались большой грузоподъемностью и лучшим обзором для пилота и пассажира, часто их использовали в качестве обучающих машин, в то время как скоростные монопланы больше подходили для пилотов-любителей и спортсменов. Таким образом, существовали предпосылки для эволюции самолетов обоих типов, и на протяжении нескольких десятилетий между моно- и бипланами шла острая борьба.

В тот период совершенствовались не только общие конструкции самолетов, но и их отдельные системы: приборы управления, силовые установки, шасси. К концу 1913 г. элероны превратились в единственное средство поперечной управляемости.

Были унифицированы кабины самолетов: появились педали, соединенные с рулем направления, и рычаг, управляющий рулем высоты и элеронами. Таким образом, пилот мог вести самолет одной рукой и ногами, что было очень важно для военных целей (стрельба, фотографирование местности и другие задачи). Компоновка, ставшая стандартной, используется и в современных самолетах.

В предвоенные годы получили распространение колесные и колесно-полозные шасси. Взлет в зимних условиях способствовал появлению лыжного шасси, разработка и испытания которого производились в России. Первый самолет подобной конструкции был изготовлен в 1909 г. Через три года изобретатель Н. Р. Лобанов предложил новый вариант лыжного шасси — с обтекателем верхней стороны полоза и части стойки, что позволило бы уменьшить лобовое сопротивление.

Разработки в области двигателестроения оказались очень результативными: за счет увеличения числа цилиндров двигатель водяного охлаждения стал более мощным и нашел широкое применение в самолетостроении Германии, Австро-Венгрии и России. Использование профилей с меньшей относительной кривизной способствовало улучшению аэродинамических показателей многих аэропланов начала XX столетия.

Наиболее распространенными типами пропеллеров в предвоенный период являлись винты с цельнодеревянными лопастями и высоким для того времени коэффициентом полезного действия. На корпус и крылья самолетов делалась обшивка из дерева или полотна, сталь применялась преимущественно в конструкции шасси, соединительных узлах крыла и фюзеляжа, расчалках и проводке управления. Однако в качестве конструкционного материала металл использовался еще очень редко.

Бипланы

Мысль о создании самолета на основе безмоторного летательного аппарата зародилась еще в 1902 г. после удачных испытаний планера. Опасаясь конкурентов, Уилбер и Орвилл Райты держали свой проект в секрете. Построенный ими за несколько месяцев четырехцилиндровый рядный бензиновый двигатель водяного охлаждения мощностью 12 л. с. представлял собой облегченный вариант автомобильного двигателя. При создании пропеллера братья Райт воспользовались своими аэродинамическими наблюдениями. Цепная передача, соединявшая винты с двигателем, позволяла в несколько раз уменьшить частоту вращения пропеллера.

В целом конструкция самолета напоминала планер с увеличенными размерами крыла и двойными поверхностями рулей. Как и в модели планера, руль направления автоматически отклонялся в момент перекашивания крыла, под которым располагались полозья. В результате проделанной работы был изготовлен биплан с двумя толкающими пропеллерами, которые вращались в противоположных направлениях, и двигателем, установленным на нижнем крыле. Управление перекашиванием крыла пилот осуществлял движением бедер, расположенные перед ним рычаги служили для включения двигателя и для управления рулем высоты.

Самолет братьев Райт

Предполагалось, что летательный аппарат будет осуществлять разбег против ветра по восемнадцатиметровому деревянному рельсу, обшитому железом. Для этих целей использовалась небольшая тележка, отделяемая от самолета в момент его поднятия в воздух.

14 декабря 1903 г. конструкторы провели первое испытание своего аэроплана «Флайер», в ходе которого удалось продержаться в воздухе всего 3,5 сек. и пролететь 32 м. Через три дня была предпринята вторая попытка, оказавшаяся намного удачнее первой. Результаты самого удачного из четырех выполненных 17 декабря полетов были впечатляющими — самолет продержался на высоте 59 сек. и преодолел расстояние в 250 м.

Несмотря на то что крылатые машины отрывались от земли и до 1903 г., испытания братьев Райт показали, что недалек тот день, когда аппараты с человеком на борту будут летать под действием собственной мощности. Такой небывалый успех объясняется правильным методом проектирования (последовательным совершенствованием выбранного типа летательного средства), а также использованием в работе достижений планеризма.

Уилбер и Орвилл Райты вошли в историю авиации как пионеры воздушного пространства, положившие начало освоению неба пилотируемыми летательными аппаратами тяжелее воздуха. В последующие годы изобретатели продолжили работу над своим самолетом, в сентябре 1904 г. состоялся первый взлет при помощи катапульты. Благодаря удачному испытанию стало возможно производить полеты независимо от силы и направления ветра.

15 сентября впервые был совершен полет по кругу, что позволило в дальнейшем увеличить время пребывания летательного аппарата в воздушном пространстве. Продолжительность полета 9 ноября составила 5 мин. 4 сек., за это время самолет сделал в воздухе четыре полных круга (4,8 км). Однако аэроплан братьев Райт оставался непригодным для использования.

Усовершенствование маневровочной техники (к концу 1905 г. производились не только полеты по кругу, но и «восьмерки») позволило значительно увеличить продолжительность полетов — до 38 мин. Тем не менее успехи американских изобретателей не привлекли внимания журналистов, и создание практического самолета все еще не было завершено.

В 1908 г. была изготовлена усовершенствованная модель, получившая название «Райт А». Данный самолет представлял собой двухместный биплан (пилот и пассажир размещались на нижнем крыле в положении сидя) с более мощным двигателем, комбинированным рычагом, управляющим рулем направления и концами крыла. К концу 1908 г. «Райт А» совершил 104 экспериментальных полета, в ходе которых было установлено несколько новых рекордов. Так, 21 сентября во Франции У. Райт пролетел на своей машине 66,5 км. К тому времени это был один из самых протяженных полетов.

Большое впечатление на европейских конструкторов произвела маневренность летательного аппарата братьев Райт. Фигуры высшего пилотажа, продемонстрированные Уилбером, явились убедительным доказательством того, что средства поперечного управления можно использовать не только для устранения непредвиденных кренов, но и для выполнения маневров. Очевидными стали и преимущества больших деревянных винтов с трансмиссией. Конструкторские идеи братьев Райт получили дальнейшее развитие в работах французских и других европейских изобретателей.

К 1907 г. над созданием самолетов работало уже более 15 авиаконструкторов из Европы. Первое самолетостроительное предприятие, принадлежащее братьям Габриэлю и Шарлю Вуазенам, появилось во французском городе Билланкуре. Здесь по заказу клиентов создавались летающие модели и осуществлялись проектировочные работы. С 1905 по 1908 г. братья изготовили около 15 самолетов и планеров.

В первой половине 1907 г. заказчиками братьев Вуазен стали скульптор Л. Делагранж (Италия) и спортсмен-автомобилист А. Фарман (Англия). Для них были спроектированы самолеты «Вуазен-Делагранж-1» и «Вуазен-Фарман-1» с колесным шасси, меньшим количеством вертикальных перегородок и фюзеляжем с закрытой носовой частью.

Место для пилота находилось в передней части корпуса, а двигатель располагался между нижней и верхней поверхностями крыла, рядом с задней кромкой. Имелся также биплан-ный руль высоты и рули направления, представленные в виде продолжения боковых стенок коробчатого хвостового стабилизатора.

Летательные аппараты, созданные для Делагранжа и Фармана, стали первыми европейскими самолетами, нашедшими практическое применение благодаря своей более совершенной аэродинамической конструкции, но и у них имелся ряд недостатков.

В октябре 1907 г. Анри Фарману удалось подняться в воздух и пролететь 771 м. Это был второй рекорд дальности полетов (первый принадлежал А. Сантос-Дюмону). Совершенствование техники поворотов позволило Фарману произвести первый в Европе полет по кругу длиной 1 км, а летом 1908 г. продержаться в воздушном пространстве более 20 мин.

Больших успехов добился и соперник Фармана — Леон Делагранж, самый продолжительный полет которого занял 18 мин. 30 сек. В мае 1908 г. на машине, построенной братьями Вуазен, Делагранж совершил первый в Италии полет на аэроплане. Желающих посмотреть на него было много, ведь итальянцы никогда ранее не видели подобных летательных аппаратов.

6 сентября 1908 г. пилот совершил первый в Европе продолжительный полет. За 29 мин. 53 сек. ему удалось преодолеть расстояние в 24,4 км. Однако в январе 1910 г. один из монопланов Блерио, пилотируемый знаменитым итальянцем, потерпел аварию, и Делагранж погиб.

Другим направлением в развитии конструкции бипланов стали проектировочные работы по аппаратам с тянущим винтом и монопланным хвостовым оперением. Данная схема впервые была использована Ф. Фербером. Для обеспечения устойчивости самолета он предполагал воспользоваться горизонтальным стабилизатором и отклонить немного вверх консоли крыла. Затем на райтовский аэроплан были установлены двигатель и тянущий винт, сохранялось переднее размещение руля высоты. Однако малая мощность мотора не позволяла удерживать аппарат на достаточной высоте. Только с появлением двигателей «Антуанетт» стали возможны непродолжительные полеты.

Первые попытки подняться в воздух Фербер предпринял в июле 1908 г., а 19 сентября ему удалось пролететь на своем самолете 500 м. Несмотря на ряд существенных недостатков этого аэроплана, конструкторские нововведения Фербера — облегченная компоновка пропеллера и улучшенный обзор с места пилота — получили достойную оценку. К началу Первой мировой войны схема «биплан с тянущим винтом и рулем высоты за крылом» заняла ведущее место в самолетостроении.

К 1912 г. конструкция бесфюзеляжного биплана претерпела серьезные изменения, среди которых отказ от схемы «утка», от использования руля высоты, вертикальных перегородок на крыльях и оперении, изменение размеров верхнего крыла, установка гондолы, закрывающей людей и двигатель, а также замена бипланного горизонтального оперения монопланным.

Первые самолеты-бипланы с толкающим винтом, представляющие собой усовершенствованные модели «Райт-В» и «Вуазен» военного назначения, появились в 1910 г. В новых моделях параллельные балки хвостовой фермы стали делать сходящимися к концу. Здесь же устанавливались рули направления и высоты. К 1911 г. наиболее популярными стали полуторапланы, размах верхнего крыла которых был на 2—4 м больше нижнего. Концы верхнего крыла поддерживали проволочные растяжки или наклонные стойки-раскосы. Использование гондолы с ветрозащитным щитком из слюды сделало подобные самолеты более комфортными для пилота и пассажиров.

Модернизация бипланов способствовала улучшению их аэродинамических показателей: они стали достаточно устойчивыми, обтекаемыми и смогли развивать большую скорость. Возросла также грузоподъемность этих, летательных аппаратов. К началу Первой мировой войны бесфюзеляжные бипланы сменили более перспективные двукрылые самолеты (би-монопланы) с расположенным впереди винтом и полностью обшитым корпусом.

Еще в 1908 г. по заказу А. Гупи братья Вуазен смастерили фюзеляжный триплан с тянущим винтом («Гупи-1»), однако модель оказалась далекой от совершенства и даже не смогла подняться в воздух. Неудача постигла и вторую модификацию «Гупи» с двумя крыльями и элеронами. Экспериментальные полеты третьего варианта подобного самолета, оснащенного новым двигателем и поворотными законцовками крыла, имели положительные результаты, и через некоторое время на «Гупи-3» стали летать не только во Франции, но и в Англии. Но широкого распространения эта модель не получила, хотя компоновка с расположением верхнего крыла впереди заднего (это позволяло беспрепятственно осуществлять обзор из кабины) применяется и в современных бипланах.

В России развитию авиации препятствовала направленность правительства на создание воздухоплавательных летательных аппаратов типа дирижаблей и аэростатов, находивших в то время применение в армии. Неприятная история с «Аэромобилем» В. В. Татаринова также оказала влияние на отношение министров и царствующего двора к летательным аппаратам тяжелее воздуха.

В 1909 г. изобретателю была выделена крупная сумма на постройку вертолета, однако поставленная задача оказалась очень сложной для Татаринова, и проект не получил реального воплощения. Правительство, выбросившее деньги на ветер, отказалось в дальнейшем финансировать какие-либо проекты.

Тем не менее сенсационные сообщения из Франции об успешном освоении воздушного пространства способствовали росту интереса русских изобретателей к созданию самолетов. 1908 г. ознаменовался полетами на планерах. Однако это был уже пройденный этап в развитии авиации, поэтому русские конструкторы начали разрабатывать новые проекты.

В 1909 г. в Российской империи появились первые самодельные аэропланы. Однако развитие отечественного самолетостроения шло медленными темпами по той простой причине, что российская промышленность не выпускала двигатели, пригодные для использования на самолетах. Поэтому изобретателям приходилось создавать не только модель самолета, но и двигатель к нему.

Летом 1909 г. механиком-самоучкой А. Г. Уфимцевым был изготовлен самолет с круглым крылом, шасси с носовым колесом и двухтактным ротативным двигателем. По тому же пути проб и ошибок шел харьковский инженер С. В. Гризодубов, машина которого напоминала биплан братьев Райт. Пользуясь лишь кинокадрами о полетах американцев, он самостоятельно сделал чертежи самолета и реализовал свой проект. В то же время изобретатель из Москвы Ю. Кремп изготовил небольшой моноплан с деревянными лыжами вместо шасси, предназначенными для поднятия в воздух со снега. Однако пробные полеты этих самолетов из-за несовершенства двигателей закончились неудачей.

В то же время правительство, оценив потенциальные возможности самолетов, наконец заинтересовалось судьбой отечественного самолетостроения. Вскоре офицеры-воздухоплаватели М. А. Агапов, Б. В. Голубев, Б. Ф. Гебауер и А. И. Шабский получили государственный заказ на создание самолета. Однако все предложенные ими проекты оказались неудачными.

Первые успехи русской авиации относятся к 1910 г., когда профессору Киевского политехнического института князю А. С. Кудашеву удалось преодолеть на биплане собственной конструкции несколько десятков метров. Через несколько дней удача ожидала молодого изобретателя И. И. Сикорского.

А вскоре состоялся полет машины «Гаккель-3», выполненной в виде биплана с фюзеляжем (бимоноплан) по проекту инженера Якова Гаккеля. По его мнению, биплан с закрытым корпусом и расположенным под крылом двигателем представляет собой наиболее удачную конструкцию. Этой же точки зрения придерживались в предвоенные годы многие передовые авиаконструкторы Европы.

В летательном аппарате Гаккеля отсутствовали межкрыльевые стойки, в результате чего уменьшалось аэродинамическое сопротивление. Однако возникающие при сборке самолета трудности не позволили этой модели завоевать мир.

В 1911 г. бимоноплан «Гаккель-7» с мощным двигателем, элеронным управлением, усиленной конструкцией и повышенной грузоподъемностью одержал победу на Первом военном конкурсе летательных аппаратов, созданных в Российской империи. Эта машина стала единственной, выдержавшей все испытания. В 1912 г. «Гаккель-7» получил Большую золотую медаль, тем самым были признаны заслуги российского изобретателя.

Бимоноплан «Гаккель-7»

Прочному и легко управляемому самолету прочили большое будущее. Однако судьба его оказалась печальной: купленный военными для обучающих полетов аппарат долгое время бездействовал, поскольку пилоты отказывались тренироваться на необычной машине, и через несколько месяцев самолет вышел из строя.

Работу Гаккеля над созданием бимоноплана продолжил И. И. Сикорский. Созданные им самолеты «С-6» и «С-10» имели сходные черты с бипланами немецкого типа, но больший размах крыльев и элегантная внешняя отделка сделали летательные аппараты Сикорского более скоростными и совершенными.

На биплане «С-6», корпус которого был обшит тонкими, тщательно отполированными и покрытыми лаком деревянными дощечками, в результате чего самолет приобрел обтекаемую форму, талантливому авиаконструктору удалось установить мировые рекорды скорости: с двумя пассажирами на борту — 111 км/ч, с пятью — 106 км/ч. На протяжении двух лет аэропланы Сикорского завоевывали главные призы на состязаниях военных самолетов. Современники свидетельствовали, что данные летательные аппараты ни по каким показателям не уступали ведущим европейским моделям.

Спустя несколько месяцев после этих знаменательных событий на заводе первого Российского товарищества воздухоплавания в Петербурге начался серийный выпуск аэропланов по образцу французских «Блерио-11» и «Фарман-3». Русские проекты в то время не получили широкой известности, поскольку в них было заметно большое отставание от передовых идей в самолетостроении начала XX столетия. Исключение составлял бимоноплан «С-10», ставший первым серийным самолетом русской конструкции.

Большой вклад в российское самолетостроение сделал И. И. Стеглау. Созданный им аэроплан отличался необычностью: вместо традиционной полотняной обшивки использовалась фанера, которая крепилась к лонжеронам и нервюрам крыла при помощи столярного клея и гвоздей. Корпус самолета также был обшит фанерой. Сваренные из стальных труб межкрыльевые стойки имели Х-образную, непривычную для того времени форму. Для скрепления многих частей этого летательного аппарата применялась сварка.

В результате самолет получился тяжелым, но очень прочным. Его аэродинамические формы позволяли развивать скорость до 130 км/ч. В дальнейшем многие авиаторы сумели по достоинству оценить новшества Стеглау.

Стремление авиаконструкторов двукрылых машин превысить скоростные показатели монопланов привело к появлению нового типа биплана, названного «Скаут». Для них были характерны небольшие размеры, одностоечная коробка крыльев и малая величина полезной нагрузки. В проектах этих машин предусматривалось только одно место для пилота. Малое лобовое сопротивление, небольшая нагрузка на крыло и хорошая энерговооруженность позволяли «скаутам» развивать большие скорости.

Самолет «BS-1 Скаут

Изобретателем машин подобного типа является англичанин Ж. де Хевилленд, самолет которого достигал максимальной скорости 148 км/ч, однако из-за короткого фюзеляжа был неустойчивым.

В конце 1913 г. появился Сопвич «Таблоид» — двухместный одностоечный биплан с небольшим размахом крыла (7,8 м). Удачные полеты позволили наладить серийный выпуск этой машины. В первой половине 1914 г. по данной схеме создавались бипланы самолетостроительных фирм «Авро», «Бристоль» и «Виккерс».

К началу Первой мировой войны «Скауты» являлись самыми быстроходными и маневренными летательными аппаратами. В первое время велось строительство гоночных «Скаутов», но все же главную роль они сыграли в развитии военной авиации. Эти бипланы положили начало работам по созданию самолета-истребителя и скоростного разведчика.

Развитие монопланов

В 1903 г. в США состоялись пробные полеты небольшой модели моноплана с бензиновым двигателем, создателем которой являлся математик и радиофизик С. П. Лэнгли. Было изготовлено семь моделей, которые отличались смешанной конструкцией: фюзеляж с расположенным в нем двигателем в виде спирального трубчатого котла был сделан из стали, обтянутые шелком крылья имели деревянный силовой набор, здесь также присутствовали проволочные растяжки, мачты и паровая машина.

Успешное завершение экспериментального полета позволило конструктору при финансовой поддержке американского правительства приступить к созданию полноразмерного самолета «Аэродром». Однако предпринятые 7—8 декабря 1903 г. попытки подняться в воздух над Потомаком оказались неудачными — аэроплан дважды падал в воду. Вскоре правительство США отказалось финансировать работу Лэнгли, поскольку в этом же году братья Райт добились успеха при создании самолета с мотором.

С 1915 г. начал возрождаться интерес к конструкции «моноплан». В Европе первыми летающими самолетами-монопланами были «Эллехаммер-1» и «Вуйя-1», изготовление которых завершилось в 1906 г. Создателем первого из них является датский изобретатель Я. Эллехаммер, второго — румын Т. Вуйя, долгое время работавший во Франции. В конструкциях этих моделей прослеживается ряд общих черт: верхнерасположенное крыло и отсутствие горизонтального оперения.

Вместе с тем самолеты имели и свои характерные черты. Например, у «Эллехаммера» было устройство автоматического поддержания заданного угла атаки. Рама с расположенным на ней местом для пилота и двигателем шарнирно соединялась с крылом и могла беспрепятственно совершать продольные колебания, отклоняя при этом связанный с ней горизонтальный руль на задней кромке крыла. В первом варианте использовался бензиновый двигатель мощностью 9 л. с. Однако проведенные в 1906 г. испытания показали, что необходимо увеличить мощность.

Вскоре сверху было установлено второе крыло и новый двигатель, в результате чего изобретателю удалось пролететь на своей машине около 42 м. Однако во время испытаний летчик не мог самостоятельно управлять самолетом, для этого использовался маятниковый регулятор, что создавало для пилота определенные неудобства. По этой причине изобретатель вскоре отошел от монопланной конструкции и начал создавать модели с полипланным крылом.

Отдельные недоработки не умаляют достоинств проекта «Эллехаммер-1», поскольку это был первый случай реализации идеи автомата устойчивости на летательном аппарате, пригодном для поднятия человека в воздух. Тем не менее о деятельности датского авиаконструктора не сообщалось в средствах массовой информации, поэтому его проекты не оказали значительного влияния на развитие самолетостроения.

Работы Т. Вуйя, в отличие от трудов Эллехаммера, сразу же получили широкую известность и способствовали росту интереса к схеме «моноплан» в европейских странах. «Летающий автомобиль», созданный по проекту Т. Вуйя, имел ряд конструктивных особенностей: самолет опирался на четырехколесное шасси с резиновыми пневматическими колесами и спиральными рессорами; во время перемещения по земле можно было складывать крыло; управление осуществлялось за счет изменения наклона крыла; руль направления двигался вместе с передним колесом тележки при повороте пилотом руля, напоминающего автомобильный. Сиденье пилота могло перемещаться вперед и назад, что обеспечивало летательному аппарату продольную балансировку.

«Летающий автомобиль» конструктора Т. Вуйя

Фюзеляж выполнялся из стальных трубок, а обтянутое тканью крыло удерживали в нужном положении проволочные растяжки. Установленный на самолете углекислотный двигатель «Серполле» мощностью 25 л. с. представлял собой паровой мотор, переоборудованный для использования в качестве рабочего материала углекислоты. С помощью такого мотора приводился в действие двухлопастный тянущий винт.

В марте 1906 г. состоялось первое испытание «Вуйя-1», в ходе которого самолет на высоте от 0,5 до 1 м преодолел расстояние 12 м. Повторная попытка в августе оказалась менее удачной и закончилась аварией, поскольку летательный аппарат оказался неустойчивым и неуправляемым. Вскоре изобретатель установил на самолете цельноповоротное горизонтальное оперение и несколько усовершенствовал свой проект.

Однако самолет был не в состоянии совершать настоящие полеты, и Вуйя заменил углекислотный двигатель на более совершенный бензиновый «Антуанетт» мощностью 24 л. с. («Вуйя-2»). Но даже эти новшества не позволили данному летательному аппарату совершать длительные полеты. Сказывались такие недоработки, как низкая эффективность рулевого управления, аэродинамическое несовершенство крыла и пропеллера.

Тем не менее деятельность румынского конструктора способствовала развитию европейского и мирового самолетостроения. Концепции моноплана заняли в нем определенное место. Именно пример Т. Вуйя побудил талантливого авиатора и конструктора Луи Блерио к созданию самолетов-монопланов в 1907 г.

Долгое время француз не мог выбрать какую-то определенную аэродинамическую схему. Весной 1907 г. он создал самолет «Блерио-5»-«Канар» по схеме «утка», следующий моноплан «Блерио-6» — в виде тандема, а «Блерио-7» уже имел конструкцию с хвостовым оперением, расположенным за крылом. Летательные аппараты Блерио с закрытым фюзеляжем и приспособлениями для поперечного управления были оснащены авиадвигателями «Антуанетт», наиболее современными для начала XX столетия. Однако все экспериментальные полеты 1907 г. закончились для французского изобретателя неудачами.

Лишь в середине 1908 г. Блерио удалось изготовить свой первый удачный моноплан «Блерио-8», который представлял собой летательный аппарат с длинным фюзеляжем прямоугольного сечения, трехколесным шасси, верхнерасположенным прямоугольным крылом, хвостовым оперением с горизонтальным стабилизатором и рулями высоты, крепящимися по бокам.

Двигатель, приводящий в движение четырехлопастный винт, находился в передней части корпуса самолета. Удачные экспериментальные полеты на этой машине были обусловлены в первую очередь правильным выбором центровки, в результате чего самолет обрел желаемую устойчивость даже при сильных порывах ветра.

Летательные аппараты Блерио явились первыми монопланами с подвижными поверхностями для поперечного управления: одни из его моделей имели поворотные законцовки крыла, другие — подвижные рули на хвостовом оперении. Эти новшества позволили французскому авиатору первому среди пилотов мира освоить маневрирование на моноплане.

В том же году конструктором Р. Эсно-Пельтри были созданы самолеты «РЭП-1» и «РЭП-2», имеющие обтекаемый закрытый фюзеляж с килеобразной задней частью, шасси с воздушно-масляной амортизацией и стальную конструкцию. Хвостовые рули и перекашивания крыла обеспечивали управление. Помимо этого, в данных монопланах появился смесительный механизм, благодаря которому продольное и поперечное управление стало осуществляться при помощи одного рычага.

Оптимальные аэродинамические формы позволили самолетам «РЭП-1» и «РЭП-2» развить скорость до 80 км/ч и стать в начале XX в. самыми быстрыми. Однако и эти модели были далеки от совершенства: отсутствие вертикального оперения и нестабильная работа двигателя затрудняли пилотирование, вследствие чего дальность полетов не достигала даже нескольких сотен метров.

К началу 1910-х гг., наряду с самолетами типа «биплан», выпускались и монопланы, среди которых ведущую роль играл «Блерио-11», послуживший образцом для многих моделей 1910—1912 гг.: «Моран-Солнье» (Франция), «Авис» (Англия), «Капрони» (Италия) и других.

Исторический перелет через Ла-Манш 25 июля 1909 г. сделал «Блерио» наиболее популярной моделью. С этого момента человечество перестало смотреть на самолет как на средство развлечения публики и превратило его в один из наиболее перспективных видов транспорта, предназначенных для перевозки людей, грузов и ведения боевых действий. Вскоре был налажен серийный выпуск монопланов «Блерио».

Однако в настоящее время очевидно несовершенство этого летательного аппарата, лишенного обтекаемости, вследствие чего его максимальная скорость составляла около 70 км/ч. Малая грузоподъемность самолета объяснялась небольшой площадью крыла и плохих несущих качеств тонкого профиля одинарной кривизны. Изменения, внесенные в проекты последующих лет, не оказали значительного влияния на летные качества монопланов образца «Блерио-11». Для развития самолетов была необходима принципиально новая конструкция.

В 1909—1910 гг. одним из наиболее известных монопланов являлся «Антуанетт», представлявший собой летательный аппарат с прямоугольным фюзеляжем. Отличавшийся хорошей устойчивостью аэроплан отлично планировал в воздушном пространстве. Но ряд недостатков, в первую очередь, тяжелый и дорогостоящий двигатель водяного охлаждения, препятствовал росту популярности самолетов «Антуанетт».

Важным шагом на пути усовершенствования моноплана стал реализованный проект француза Э. Ньюпора. В 1910 г. им была создана одноместная легкомоторная машина по типу «Блерио-11». Изобретатель внес существенные изменения в конструкцию фюзеляжа: большие по сравнению с «Блерио» размеры, полностью закрытая обшивка, глубокая кабина пилота. Полученная в результате этих нововведений обтекаемая форма обеспечила самолету «Ньюпор» максимальное преимущество в скорости перед другими аэропланами с более мощными двигателями.

Следует отметить, что огромную помощь авиаконструктору оказал знаменитый французский инженер А. Эйфель (создатель Эйфелевой башни в Париже). Ньюпор воспользовался многими его рекомендациями.

Помимо этого, изобретатель установил на своем аппарате трапециевидное крыло с закругленными законцовками и тонким профилем. Он применил одноопорную схему расчаливания крыла вместо традиционной трехопорной. Нижние расчалки крепились теперь непосредственно к ферме шасси, резиновую амортизацию которого сменила стальная рессора автомобильного типа. Предусматривалась также установка выступающей вперед противокапотажной лыжи.

Самолет «Ньюпор-2М»

Спустя год была разработана модификация моноплана «Ньюпор» с крылом большей площади и мощным двигателем, в результате чего появилась возможность перевозить на борту самолета одного пассажира. Главным недостатком этого аэроплана являлась угловая форма фюзеляжа, следствием чего была плохая обтекаемость и внешнее размещение тяг управления расчалок.

Тем не менее «Ньюпор» приобрел широкую известность во всем мире. Этому способствовали установленные на спортивных состязаниях рекорды скорости и выигрыш первого приза французского Военного министерства. Прочный, устойчивый в полете, чутко реагирующий на отклонения рулевого управления и хорошо планирующий «Ньюпор-4» вскоре занял достойное место в вооруженных силах Франции, России и Италии.

Именно на таком самолете в 1912 и 1914 гг. за один день были осуществлены дальние перелеты Севастополь — Петербург (летчики В. В. Дыбовский и Д. Г. Андреади) и Киев — Гатчина, а также выполнена первая в мире «мертвая петля» (П. Н. Нестеров, 1913 г.). В тот временной период самолеты «Ньюпор» являлись самыми быстроходными аппаратами, выпускаемыми серийно.

Успехи неизвестного до того времени авиаконструктора вдохновили многих на создание моделей, подобных «Ньюпору». Даже «патриарх» самолетостроения Блерио попытался усовершенствовать конструкцию своего летательного аппарата. Обтяжка ферменного фюзеляжа и использование обтекаемого оперения на «Блерио-11» значительно снизили лобовое сопротивление. В результате установка двигателя меньшей мощности не оказала влияния на скорость самолета.

Вскоре был создан «Блерио-27» («Быстроходный»), отличающийся от предыдущих модификаций лучшими аэродинамическими характеристиками. Аэроплан с двигателем мощностью 70 л. с. мог развивать скорость до 120 км/ч. Самолеты «Блерио» на некоторое время смогли вернуть себе пальму первенства. 12 июня 1911 г. был установлен новый мировой рекорд скорости — 125 км/ч, который продержался всего четыре дня. Превысил его все тот же Э. Ньюпор, самолет которого смог достичь скорости 133 км/ч. Этот рекорд продержался до конца 1911 г.

Однако сам изобретатель не дожил до того дня, когда боевые машины «Ньюпор» прославили имя своего конструктора на всех фронтах Первой мировой войны. Он погиб во время сентябрьских демонстрационных полетов. Дело брата продолжил Шарль Ньюпор, которого постигла та же участь. С этого момента во главе фирмы, выпускающей знаменитые самолеты, встал Густав Деляж, прославившийся как создатель истребителей «Ньюпор».

На Русско-Балтийском вагонном заводе в Санкт-Петербурге было налажено производство самолетов «С-7», «С-И» и «С-12», отдаленно напоминающих французский моноплан «Ньюпор». Их создателем являлся знаменитый российский авиаконструктор И. И. Сикорский. Данные летательные аппараты представляли собой тяжелые грузоподъемные монопланы, рассчитанные на подъем двух человек и снабженные элеронами. Для обшивки фюзеляжа использовалась фанера, а не традиционное полотно.

Самолет «С-12», выпущенный в количестве 10—12 экземпляров, находился на вооружении в российской армии до 1922г. и стал первым монопланом русской конструкции, на котором летчиком Г. В. Янковским в 1913 г. была выполнена «мертвая петля».

На протяжении ряда лет продолжалось совершенствование формы моноплана. В проектах многих авиаконструкторов фигурировали самолеты, имеющие прямоугольный фюзеляж с полотняной обшивкой и сигарообразным корпусом с деревянным покрытием, которое воспринимало все внешние нагрузки на монококовый фюзеляж. Эти нововведения позволили улучшить обтекаемость летательного аппарата.

Впервые монококовую конструкцию в самолетостроении использовал в 1912 г. А. Дюпердюссен, возглавлявший одноименную авиационную компанию. Аэроплан, названный по имени главы фирмы, имел деревянную обшивку, которая выклеивалась под давлением на болванке в форме фюзеляжа. После извлечения болванки деревянная оболочка оклеивалась снаружи и изнутри полотном, а затем покрывалась лаком. Полученный в результате этой процедуры корпус с толщиной стенок 4,5—5 мм отличался большой жесткостью и прочностью.

Самолет, построенный по проекту инженера Л. Бешеро, имел веретенообразную форму, что делало его более обтекаемым. По многим показателям «Дюпердюссен» был совершеннее своих предшественников. Использование перспективных технологий позволило самолетам монококовой конструкции добиться высоких скоростных показателей. Но подобные фюзеляжи применялись в основном на специальных гоночных самолетах, поскольку весили гораздо больше, чем обычные самолетные корпусы с плоскими стенками.

Попытки создать монопланы с монококовой или полумонококовой конструкцией фюзеляжа предпринимались в разных странах, в том числе и в России. Авторами одного из проектов подобного самолета стали братья Виктор и Вячеслав Дыбовские. Самолет, изготовленный ими, отличался оригинальной конструкцией: выклеенный из тонких листов древесины корпус моноплана внизу плавно переходил в обтекатель шасси и заднюю опору, впереди — в немного заостренный капот двигателя. Втулку винта закрывал обтекатель. В этой модели не было ни одной прямой линии.

Моноплан братьев Дыбовских

Однако самолету братьев Дыбовских так и не удалось подняться в воздух, поскольку он оказался слишком тяжелым. Помимо этого, во время испытаний появились проблемы с охлаждением полностью закрытого двигателя. Не помогло даже высокое мастерство военного летчика Виктора Дыбовского.

По мере увеличения скорости самолетов авиаконструкторы начали уделять особое внимание форме их отдельных деталей. Огромную помощь в этом оказывали исследования, производимые в научных центрах. В результате значительно улучшились аэродинамические показатели новых самолетов.

Примером тому может служить гоночный «Дюпердюссен», созданный в 1913 г. Монококовый фюзеляж, кольцевой алюминиевый капот двигателя воздушного охлаждения, большой кок-обтекатель втулки винта, закрытые спицы колес и установленный за кабиной пилота гаррот делали этот моноплан хорошо обтекаемым, а мощный двигатель позволял развивать скорость до 200 км/ч. Полотняная обшивка крыла с тонким профилем малой кривизны была обработана лаком и отполирована, что также способствовало увеличению скоростных показателей. До 1917 г. «Дюпердюссен» являлся одним из самых быстроходных летательных аппаратов.

Гоночный самолет «Дюпердюссен» образца 1913 г.

Однако такие недостатки, как большая посадочная скорость, а также дистанция разбега и пробега, неприспособленность к маневрированию, малая грузоподъемность, не позволили сделать этот самолет образцом для производства будущих серийных монопланов. Даже популярные в то время авиагонки, приносившие пилотам «Дюпердюссенов» победы и мировую известность, не могли спасти фирму, которая к 1914 г. оказалась почти банкротом.

К началу Первой мировой войны гоночные самолеты превратились в особую группу летательных аппаратов, совершенных в аэродинамическом отношении, но очень опасных при эксплуатации и требующих больших материальных затрат. Разработки проектов скоростных аэропланов и их практическое воплощение оказали положительное влияние на развитие самолетостроения в целом. Такие технические решения, как замена проволочных расчалок стальными тросами, прямоугольных капотов — кольцевыми и закрытие колесных спиц обтекателями, нашли широкое применение в самолетостроении 1912-1913 гг.

В это же время был налажен серийный выпуск самолетов «Таубе», создателем которых является австрийский авиаконструктор И. Этрих. После продолжительных опытов с планером-«бесхвосткой» ему удалось изготовить несколько монопланов с тянущим пропеллером и хвостовым оперением за крылом. Своей формой самолет напоминал парящую птицу. Среди его характерных особенностей — крыло с отведенными назад концами, необычное хвостовое оперение, управление при помощи выгибания краев крыла и горизонтальных плоскостей хвоста (имелся также руль направления).

Моноплан «Таубе»

Известность монопланам «Таубе» принесли в 1910 г. успешные выступления К. Ильнера на соревнованиях в Вене и Будапеште. Широкое распространение этот тип летательного аппарата, работающего при помощи двигателей водяного охлаждения, получил в Австро-Венгрии и Германии.

За счет отведенных назад концов крыла, выполняющих роль стабилизаторов, самолеты «Таубе» приобрели особую устойчивость. Но в то же время монопланы данной конструкции имели серьезный недостаток — большое лобовое сопротивление. Дополнительное подкрыльевое устройство из лонжерона, стоек и растяжек значительно увеличило аэродинамическое сопротивление самолетов этой модели.

Накануне Первой мировой войны внешний вид монопланов «Таубе» претерпел некоторые изменения: исчез наружный лонжерон, появились обыкновенные рули высоты («Румплер-4С»), двигатель был закрыт капотом («Гота-Таубе», 1914 г.). Тем не менее эти новшества не оказали большого влияния на аэродинамические характеристики самолета. К началу 1914 г. скоростные показатели «Таубе» оказались гораздо ниже, чем у других монопланов и даже бипланов.

Самолеты «НР-4» и «НР-5А», построенные английской компанией Хэндли Пейдж в 1911 г., имели определенное сходство с описанными выше монопланами. На основании идей Д. Вейсса конструктор Ф. Хэндли Пейдж создал летательный аппарат с серповидным крылом с закрученными вверх концами. В отличие от «Таубе» английские самолеты имели меньшие размеры и обычные рули высоты; вторая модель работала на ротативном моторе. Монопланы «НР-4» и «НР-5А» характеризовались хорошей устойчивостью, но маленькой скоростью.

Практически все монопланы 1910-х гг. имели верхнерасположенное крыло, обеспечивающее, как считали многие конструкторы, устойчивость модели. С этой же целью летчик размещался в месте соединения крыла с корпусом, в результате чего затруднялся обзор поверхности земли. Ликвидировать этот недостаток пытались различными способами: делали вырезы в обшивке крыла или оставляли отверстие между крылом и фюзеляжем.

Вскоре появились экспериментальные самолеты, построенные по схеме «низкоплан». Среди таких монопланов особой популярностью пользовались французский «Моноблок» фирмы Антуанетт и немецкий «Спинн» конструктора А. Фоккера. Их крыльям была придана V-образная форма в вертикальной плоскости, которая в настоящее время получила широкое распространение.

Проблему нижнего обзора могло решить расположение крыла над головой пилота. Такая схема, названная от французского «парасоль» («зонтик»), обеспечивала аппарату устойчивость, достигнутую за счет увеличения расстояния по вертикали между центрами тяжести и давления.

Первым летающим самолетом конструкции «парасоль» являлся моноплан «Демуазель» французского изобретателя А. Сантос-Дюмона. Среди подобных летательных аппаратов большую известность приобрели монопланы немецкого авиаконструктора Г. Граде и россиянина А. А. Пороховщикова, в которых пилот размещался верхом на балке, соединяющей крыло и хвостовое оперение. Существовали также воздушные автомобили и аэробусы, предназначавшиеся для перевозки пассажиров.

Особенностью этих моделей был расположенный за крылом винт. Ряд преимуществ такой компоновки — не застилался передний обзор, усиливался обдув хвостовых поверхностей, обеспечивалась определенная устойчивость аппарата — не мог уравновесить серьезные недостатки подобных машин, а именно: тихоходность и опасность при эксплуатации. Уже в предвоенные годы прекратился выпуск самолетов-парасолей.

В 1913 г. французский инженер Одье разработал моноплан, имеющий заднерасположенный пропеллер и фюзеляж в виде гондолы с окнами в передней части, при этом крыло соединялось непосредственно с корпусом самолета. Этот летательный аппарат отличался аэродинамическим совершенством, но большое сопротивление открытой хвостовой фермы не позволяло развивать высокие скорости.

Через некоторое время удалось создать модель, отвечающую требованиям обтекаемости и обзора. Это был моноплан «Моран-Парасоль» («Моран-Солнье-L») с тянущим винтом и приподнятым над фюзеляжем крылом, которое крепилось к надкорпусной ферме, используемой для расчаливания несущей поверхности. Скорость такого самолета немного уступала лучшим монопланам 1910-х гг., однако через борта кабины открывался хороший обзор вниз и вбок. На это преимущество «Морана-Парасоля» сразу же обратили внимание военные, и вскоре начался серийный выпуск самолетов подобной конструкции.

В предвоенный период схема монопланов претерпела серьезные изменения. Из нескольких вариантов были выбраны два — фюзеляжный верхнеплан с тянущим винтом («Ньюпор-4») и фюзеляжный моноплан-парасоль с тянущим винтом («Моран-Парасоль»). Остальные модели уже к началу 1914 г. вышли из употребления.

Гидропланы

Идея взлета с воды и посадки на нее привлекала внимание многих авиаконструкторов. Водная поверхность представлялась им идеальным аэродромом. Помимо этого, падение в воду в случае аварии было гораздо безопаснее, чем на землю. Поэтому уже в начале XX столетия получили известность проекты самолетов и планеров с поплавками вместо колес.

В октябре 1901 г. на водохранилище Тюльнербах (Австрия) была предпринята попытка подлета с воды на первом пилотируемом аэроплане с бензиновым двигателем (гидроплан «Аэровелос» Вильгельма Кресса), представляющем собой летательный аппарат-амфибию схемы «тандем». Три его крыла располагались одно за другим на разной высоте.

Самолет имел стальной фюзеляж с полотняной обшивкой, алюминиевые поплавки, два двухлопастных пропеллера, крылья с изогнутым профилем и удлинением 5, горизонтальный и два вертикальных руля. Впервые на летательном аппарате все управляющие поверхности могли приводиться в действие одним рычагом. Поплавки, заменившие шасси, представляли собой продолговатые водозамещающие тела прямоугольного или овального сечения.

По мнению многих исследователей, Кресс не сумел поднять гидроплан в воздух. Однако работы по созданию первых гидросамолетов и летательных аппаратов с двигателем внутреннего сгорания представляют огромный интерес.

В 1905 г. во Франции идея пилотируемого летательного аппарата по типу коробчатого змея Харгрейва получила реальное воплощение. Г. Вуазеном и Э. Аршдеконом был изготовлен поплавковый планер с коробчатым крылом и стабилизатором. Большой статический момент оперения придавал самолету хорошую продольную устойчивость, при этом единственной подвижной поверхностью являлся руль высоты, расположенный в передней части аппарата.

Гидроплан Аршдекона-Вуазена

В июне 1905 г. на реке Сене состоялись первые запуски гидроплана Аршдекона-Вуазена, принесшие положительные результаты. В итоге было установлено, что использование коробчатого крыла делает летательный аппарат более устойчивым в прямолинейном полете при отсутствии порывов ветра и обеспечивает жесткость конструкции при относительно небольшом весе самолета.

Весной 1906 г. по заказу пилота Луи Блерио братья Вуазен изготовили гидроплан, носящий имя заказчика. Для улучшения поперечной устойчивости в полете крыльям летательного аппарата придали замкнутую эллиптическую форму. Внутри переднего крыла размещался руль высоты, а в хвостовой ячейке — руль направления. Самолет был оснащен тремя поплавками для посадки на воду. Двигатель мощностью 24 л. с. вращал два пропеллера, находящихся перед крылом. Но неудачные испытания заставили конструкторов установить два двигателя, каждый из которых вращал один пропеллер.

В 1906 г. был разработан вариант «Блерио-4» с бипланным крылом прямолинейных очертаний, вынесенными вперед рулями высоты и элеронами на крыльях (впервые такие элементы установили на самолете). Неудачи привели к отказу от проектирования гидросамолетов, и работы в этой области возобновились лишь в 1910 г., когда начались внеаэродромные перелеты на аэропланах и полеты над водной поверхностью (Г. Латам, Л. Блерио, Г. В. Пиотрковский). Разумеется, что способность летательного аппарата садиться на воду и взлетать с нее значительно обезопасила бы подобные перелеты.

Многие авиаконструкторы занимались созданием гидросамолетов. Первые успешные испытания этих машин состоялись во Франции в 1910 году, к началу следующего года поплавковые самолеты появились в Англии, Германии и США.

Среди американских конструкторов поплавковых самолетов особое место занимает Г. Кертисс. В январе 1911 г. на биплане собственной конструкции — с центральным поплавком и двумя вспомогательными понтонами на концах крыла — изобретатель поднялся в воздух. Через несколько месяцев он усовершенствовал свою модель: один из вариантов «Кертисс А-1» имел удлиненный центральный поплавок, второй — пропеллер перед крылом.

В Англии первыми гидросамолетами стали бипланы фирмы «Авро», в Германии — самолеты «Альбатрос-Фарман» с одним центральным и двумя вспомогательными поплавками. В России идею создания подобных летательных аппаратов выдвинул Я. М. Гаккель, применивший на своем изобретении комбинированное колесно-поплавковое шасси.

1912 г. ознаменовался бурным развитием морской авиации. Военные рано осознали перспективность гидросамолетов, усмотрев в них эффективное средство для ведения береговой разведки и борьбы с вражескими кораблями. Гоночные мероприятия также способствовали развитию гидроавиации.

Россия не отставала от передовых европейских стран в создании поплавковых аэропланов. Первые успешные полеты русских моделей конструкции И. Сикорского состоялись в 1913 г. Участие в гидроавиационных соревнованиях продемонстрировало всему миру преимущества однопоплавкового «С-5А» (стал морским разведчиком) и «С-10-гидро». Вскоре был начат серийный выпуск этих летательных аппаратов. Поставленные на вооружение в российской армии гидросамолеты Сикорского принимали участие в Первой мировой войне.

Наиболее успешной оказалась не разработка новых моделей, а установка на поплавки популярных образцов самолетов. Преимущество оставалось за бипланами, так как они обладали большой грузоподъемностью и их шасси легче поддавалось переделке. Была увеличена площадь крыла летательных аппаратов данной конструкции и мощность двигателей. Поскольку соприкосновение с водой могло негативно сказаться на гидросамолетах, применялись специальные покрытия для защиты от коррозии.

В первых удачных моделях использовались поплавки Фабра, материалом для которых служило дерево (каркас) и брезент (обтяжка). Эти легкие приспособления были сверхчувствительны к малейшим колебаниям водной поверхности и в скором времени вышли из употребления.

В 1911 — 1913 гг. на смену поплавкам Фабра пришли фанерные поплавки французского изобретателя гоночных моторных лодок А. Теллье. Удлиненная форма делала их более эффективными при эксплуатации.

Вскоре на днище самолетов стали делать уступ (редан), благодаря которому поплавки хорошо выталкивались из воды, облегчая тем самым взлет гидроплана с водной поверхности. Впервые такое новшество использовали Ньюпор (Франция), Кертисс (США) и А. Рой (Англия). Чтобы поврежденный поплавок оставался на плаву, внутри устанавливались водонепроницаемые перегородки.

В отличие от первых гидросамолетов, имеющих шасси с носовой опорой, во всех последующих моделях стали применяться двухпоплавковые конструкции шасси («Авро», «Ньюпор» и др.). Это новшество сделало гидропланы более устойчивыми при перемещении по водной поверхности. Крепление поплавков к стойкам колесного шасси значительно облегчило переделку сухопутного самолета в гидро. В отдельных моделях использовались амортизаторы, смягчающие толчки.

Для тяжелых самолетов изготавливались очень большие поплавки. Так, в 1914 г. на них был установлен четырехмоторный «Илья Муромец». Проведенные в мае испытания с полной нагрузкой самолета имели положительные результаты. Использование при разворотах одностороннего включения размещенных на крыле двигателей делало машину хорошо управляемой. До 1917 г. «Илья Муромец» являлся самым большим в мире гидросамолетом.

В начале 1910-х гг. разрабатывались также проекты летательных аппаратов на подводных крыльях. Попытки англичанина Ч. Бурнея, итальянцев Гвидони и Крокко оказались неудачными — гидропланы даже не смогли подняться в воздух.

Поскольку поплавковые самолеты могли осуществлять взлет и посадку только на спокойной воде, конструкторы пытались как-то повысить их мореходность. Увеличение размеров водной опоры и придание ей формы лодки, в которой размещались все системы самолета, экипаж и грузы, стали важным шагом на пути усовершенствования модели. Так появились «летающие лодки».

Зимой 1911 — 1912 гг. состоялись испытания гидросамолета Г. Кертисса, представляющего собой биплан на лодке типа каноэ с размещенным на носу двигателем и двумя пропеллерами. За двигателем имелась небольшая кабина для пилота и пассажира. Хвостовое оперение при помощи балок крепилось к крылу. Замена тянущих воздушных винтов толкающими сделала гидроплан более комфортабельным. Подобная конструкция вскоре получила широкое распространение.

Весной 1912 г. французский изобретатель Ф. Донне предоставил широкой публике усовершенствованную модель гидросамолета с увеличенным фюзеляжем и расположенным между крыльями двигателем с прямым приводом на один толкающий винт. Хвостовое оперение было размещено непосредственно на корпусе. Конструкция «Донне-Левек-А» послужила образцом для «Аэрояхты» Г. Кертисса, «Воздушной лодки» О. Райта, «летающих лодок» Д. П. Григоровича.

«Летающая лодка» «Донне-Левек-А»

Менее распространенной была схема гидросамолета с поплавком-лодкой и крепящимся на балках хвостовым оперением. Известнейшим представителем летательных аппаратов данного типа являлся биплан Сопвич «Бэт Боат», построенный в Англии в 1913 г.

В гидроплан был переоборудован и знаменитый «Дюппердюссен», способный развивать скорость до 73,6 км/ч. Однако крыло большой площади, громоздкие плохообтекаемые поплавки прямоугольного сечения и фермы их крепления свели на нет все достоинства этого скоростного самолета.

В 1914 г. соревнования на приз Шнейдера выиграл заурядный английский биплан «Сопвич Таблоид», установленный на поплавки. Небольшие поплавки этого аппарата не так сильно искажали его общую аэродинамику, в результате самолет смог развивать скорость до 139,6 км/ч.

При конструировании «летающих лодок» обращали особое внимание на средства защиты двигателя и экипажа от брызг. С этой целью силовую установку и винт старались разместить повыше от воды, ближе к верхнему крылу биплана. В носовой части фюзеляжа устанавливались специальные защитные решетки, а снаружи весь корпус оснащался водонепроницаемыми переборками. Поперечную устойчивость на воде обеспечивали небольшие подкрыльевые поплавки или выступы побокам фюзеляжа («жабры»).

К началу 1914 г. был налажен серийный выпуск поплавковых летательных аппаратов и «летающих лодок». Во многих странах мира их приняли на вооружение и начали использовать в коммерческих целях.

Многомоторные самолеты

Уже в первые годы XX столетия появились стимулы для создания многомоторных самолетов. В первую очередь стояла задача увеличения грузоподъемности летательных аппаратов тяжелее воздуха. Повысить ее можно было только в случае увеличения взлетного веса самолета, что требовало и повышения мощности силовой установки. Поскольку в то время очень сильных двигателей не было, предполагалось ставить на самолеты по нескольку моторов. Помимо этого, аэропланы подобной конструкции казались наиболее безопасными. Однако многие подвергали сомнению успех такой машины.

В начале 1910 г. был осуществлен первый удачный полет на двухмоторном аэроплане, создателем которого являлся русский инженер Б. Г. Луцкой, проживающий в Германии. Самолет представлял собой моноплан с передним рулем высоты и хвостовым оперением, расположенным за крылом. Каркас был выполнен из тонких стальных труб, а двигатели внутреннего сгорания размещались в корпусе аппарата. Один из моторов приводил в движение передний винт, другой — пропеллеры, размещенные в вырезах передней кромки крыла. Самолет имел большие размеры и мог поднять на борт пять человек.

Следующая модель являлась усовершенствованным вариантом первой. Двигатели устанавливались в носовой части фюзеляжа: один размещался перед крылом, немного впереди и выше другого, второй — под крылом. Самолет был способен летать со скоростью 150 км/ч.

Самолет «Луцкой»

Первым английским двухмоторным аэропланом стал биплан «Трипл Твин». В носовой части фюзеляжа, выполненного в форме гондолы, размещался второй двигатель «Гном» с цепным приводом на два винта перед крыльями. Особенности конструкции позволяли самолету летать с одним выключенным мотором.

Осенью 1911 г. появилась модификация «Тандем Твин» с одним тянущим винтом, а следующим стал «Трипл Трактор», передний двигатель которого приводил в движение носовой винт, а задний — два винта у передней кромки крыла; руль высоты был размещен на хвосте.

В 1911 г. румынский инженер А. Коанде продемонстрировал свой полутораплан с установленными по бокам передней части корпуса двумя ротативными двигателями. Дифференциальная передача обеспечивала вращение винта. Среди особенностей данной модели — стальной каркас и пружинная подвеска верхнего крыла большого размаха, подвешенный между крыльями фюзеляж, Х-образная форма оперения в вертикальной плоскости, шасси с обтекателями могло убираться в кожухи; помимо этого, емкости для масла и бензина располагались внутри верхнего крыла. Однако сведений об успешных полетах летательного аппарата обнаружить не удалось.

Новым словом в развитии многомоторных самолетов стало создание в России аэропланов «Гранд» («Русский витязь») и «Илья Муромец», проекты которых принадлежали И. И. Сикорскому. Модели имели четыре установленных на крыле двигателя, в результате чего положение центра тяжести сместилось назад и горизонтальное оперение превратилось в несущее (создающее подъемную силу).

На хвосте «Русского витязя» были установлены вертикальные рули, а фюзеляж прямоугольного сечения с фанерной обшивкой с одной стороны достигал 20 м. Выполненное из дерева крыло имело полотняную наружную отделку. В передней части фюзеляжа размещались застекленная кабина с отсеками для пилота, пассажиров, туалета и помещения для запасных частей и инструментов. Перед кабиной имелось небольшое пространство, куда можно было выйти во время полета.

Для поперечного управления использовались элероны на верхнем крыле, а в качестве шасси — четыре полоза и восемь колес. Четыре двигателя внутреннего охлаждения размещались на крыле, причем вторая пара с толкающими винтами стояла тандемом к первой. При остановке любого из двигателей «Русский витязь» мог беспрепятственно продолжать полет. После удачных полетов Сикорский решил отказаться от тандемной схемы и расположить все четыре тянущих двигателя в один ряд. Самолет «Илья Муромец», построенный в октябре 1913 г., стал преемником «Гранда». Он представлял собой биплан с прочным фюзеляжем, в носовой части которого имелась застекленная кабина с электрическим освещением и обогревом. С целью облегчения конструкции в задней части корпуса использовалась фанерная обшивка. Большое верхнее крыло опиралось на шесть стоек. Между коробкой крыльев и хвостом размещалось еще одно среднее крыло (в дальнейшем его убрали).

Четырехмоторный самолет «Илья Муромец»

Первый раз «Илья Муромец» поднялся в воздух 23 декабря 1913 г. Эксперименты с двумя выключенными моторами и взлеты на лыжах со снега оказались весьма удачными. Были установлены мировые рекорды грузоподъемности, дальности и высоты полета. В начале 1914 г. начался серийный выпуск многомоторных самолетов Сикорского, причем в промышленном варианте «Илья Муромец» отличался меньшими размерами и более мощными двигателями, благодаря чему максимальная скорость составила 100 км/ч, а высота — 3000 м.

За несколько месяцев до начала Первой мировой войны на четырехмоторном летательном аппарате Сикорского был выполнен выдающийся для того времени перелет из Петербурга в Киев и обратно с тремя промежуточными посадками. Самолет преодолел расстояние в 2480 км, при этом находился в воздухе 28 ч 43 мин. Это был мировой рекорд дальности и продолжительности полета с двумя пассажирами на борту.

Успех изобретателя при разработке и осуществлении проектов самых крупных для начала XX в. аэропланов с несколькими моторами объясняется разумным выбором материалов и конструктивно-силовой схемы, а также правильным расположением двигателя и использования крыла большого удлинения. Создание самолетов «Русский витязь» и «Илья Муромец» положило начало развитию тяжелой авиации. Примечательно, что именно отсталая Россия стала пионером этого направления в самолетостроении. В передовых странах мира оно получило развитие лишь во время Первой мировой войны.

В первые годы XX в. самолеты предназначались лишь для развлечения публики. Но постепенно к летательным аппаратам тяжелее воздуха начало проявлять внимание и правительство, в первую очередь военные министерства. Осознав, что самолеты являются эффективным средством военной разведки, а метание с аэропланов ручных гранат и небольших бомб нагоняет на противника страх, генералы занялись формированием военных авиационных частей.

К числу военных самолетов были причислены «Блерио-11», «Ньюпор-4», «Фарман-4», а также грузоподъемные «Альбатрос», «ВЕ-8», «Фармин-20», «Фармин-22», «С-10» и «Илья Муромец». Накануне Первой мировой войны эти аэропланы подверглись тщательному переоборудованию: устанавливались радиостанции, фотоаппараты, бомбодержатели, пулеметы для стрельбы вперед и многие другие приспособления для выполнения различных боевых задач.

Помимо военного назначения, авиацию начали использовать и в мирных целях: для транспортировки пассажиров, грузов и почты. Письма на аэропланах стали перевозить в 1911 г., зачинателем этого дела явилась Англия. Воспользоваться самолетом для транспортировки пассажиров впервые предложил А. Фарман. Однако его попытка организовать авиалинию между французскими городами Бук и Этамп оказалась неудачной. Гораздо успешнее действовала первая в истории регулярная пассажирская авиалиния Санкт-Петербург — Тампа (Флорида, США), просуществовавшая всего один месяц в 1914 г.





Авиация и космонавтика, вооружения, hi-tech, открытия, концепции и изобретения...

Наука, техника, изобретения © 2009-