Человечество с древних времён мечтало о полётах. Много веков назад началась история воздухоплавания, благодаря которому мы сегодня можем попасть на другой континент за несколько часов. Проект БУМ науки рассказывает какими были первые воздушные суда, как развивалась эта сфера и какие технологии используются сегодня для повышения безопасности полётов.
История воздухоплавания с древних времён
История воздухоплавания началась задолго до появления первых летательных аппаратов. Ещё в древности люди наблюдали за полётом птиц и мечтали о том, чтобы тоже подняться в воздух. Они создавали различные приспособления, которые, как им казалось, могли помочь осуществить эту мечту.
Одним из первых таких приспособлений был воздушный змей. Его придумали в Китае ещё в III веке до нашей эры. Воздушный змей представлял собой лёгкую конструкцию из дерева и бумаги, которая поднималась в воздух за счёт силы ветра.
В Европе первые попытки создания летательных аппаратов были предприняты в Средние века. В XIII веке английский монах Роджер Бэкон предложил идею создания летательной машины, которая сама могла бы подниматься в воздух. Эта идея так и не была реализована, но она стала основой для будущих исследований в области воздухоплавания.
В XVII веке итальянский учёный и изобретатель Галилео Галилей провёл ряд экспериментов с падающими телами. Он доказал, что все тела падают с одинаковой скоростью, независимо от их массы. Это открытие стало важным шагом в развитии теории полёта.
В XVIII веке французский физик Жак Шарль провёл серию экспериментов с воздушными шарами, наполненными водородом. В 1783 году братья Монгольфье продемонстрировали свой воздушный шар, наполненный горячим воздухом, перед королём Франции Людовиком XVI. Этот шар стал первым успешным летательным аппаратом тяжелее воздуха.
В XIX веке воздухоплавание начало развиваться более активно. Были созданы новые типы воздушных шаров — аэростаты и дирижабли. Аэростаты использовались для научных исследований атмосферы, а дирижабли — для перевозки грузов и пассажиров.
Первые самолёты появились в начале ХХ века. Самолёты были более эффективными и безопасными, чем дирижабли, и быстро стали основным средством передвижения по воздуху.
Первый удачный полёт на самолёте совершили братья Райт 17 декабря 1903 года в США. Самолёт пролетел примерно 36 метров за 12 секунд. В тот же день результат был улучшен до 260 метров за 59 секунд.
Первый коммерческий пассажирский авиарейс в истории состоялся 1 января 1914 года. Пассажиром стал бывший мэр Сент-Питерсберга, купивший свой билет на аукционе за 400 долларов.
Важную роль в развитии самолётостроения сыграли военные разработки — читайте об этом подробнее в карточках в нашем телеграм-канале.
Виды летательных аппаратов
Воздушные шары используют для подъёма горячий воздух или газ, который легче воздуха (например, водород или гелий). Воздушный шар состоит из оболочки, которая наполняется газом, и горелки для нагрева воздуха. Принцип работы основан на законе Архимеда: газ внутри шара легче окружающего воздуха, поэтому шар поднимается вверх.
Дирижабли — большие воздушные суда, которые также используют газ легче воздуха для подъёма. Они имеют жёсткую конструкцию, состоящую из оболочки, гондолы для экипажа и двигателей. Принцип работы аналогичен воздушным шарам, но дирижабли дополнительно
оснащены двигателями и пропеллерами для управления направлением и скоростью полёта.
Дирижабли и воздушные шары относятся к аэростатам — это обобщающий термин для всех летательных аппаратов, использующих газ легче воздуха для подъёма.
Планеры — безмоторные летательные аппараты, которые используют восходящие потоки воздуха для набора высоты. Они имеют крылья и хвост для управления полётом. Принцип работы основан на аэродинамике: когда планер находится в восходящем потоке воздуха, его крылья создают подъёмную силу, достаточную для поддержания полёта.
Самолёты — летательные аппараты, которые используют аэродинамическую силу для полёта. Они имеют крылья, фюзеляж, двигатели хвостовую часть. Принцип работы основан на создании подъёмной силы за счёт обтекания воздухом крыльев и других поверхностей самолёта. Самолёты приводятся в движение двигателями. Двигатели могут быть поршневыми, турбореактивными и турбовинтовыми.
Первые самолёты в СССР
Развитие гражданской авиации в СССР началось с основания Российского общества добровольного воздушного флота («Добролёт») в 1923 году. Это событие стало отправной точкой для создания авиакомпании «Аэрофлот», которая появилась в 1932 году.
В первые годы своего существования гражданская авиация использовала преимущественно иностранные самолёты, такие как немецкие «Юнкерсы» F-13. Но уже в 1924 году начались испытания первого советского цельнометаллического трёхместного самолёта АНТ-2, разработанного в ОКБ «Туполев».
Во время Великой Отечественной войны гражданская авиация была подчинена Народному комиссариату обороны и работала на военные нужды.
В 1956 году совершил свой первый полёт реактивный Ту-104. Он стал первым в мире пассажирским реактивным самолётом. Ту-104 имел большую скорость и дальность полёта по сравнению с пропеллерными самолетами и оказал серьезное влияние на развитие гражданской авиации.
В 1970 году СССР вступил в Международную Организацию гражданской авиации (ICAO). В этот период «Аэрофлот» летал уже в 59 стран мира.
В 1974 году средняя стоимость билета на рейс из Москвы в Нью-Йорк составляла примерно половину средней зарплаты. Это сопоставимо с ценами на авиабилеты в наше время.
Современные технологии полёта
Наш современный мир трудно представить без самолётов. Гражданская авиация способствует экономическому развитию, делает доступными медицину, образование, путешествия даже в самые отдалёные точки земного шара. Вот как совершенствуются авиаотрасль сегодня.
Разрабатываются более эффективные двигатели. Используются новые материалы, улучшается аэродинамика и оптимизируются рабочие процессы самолётов. Это позволяет снизить расход топлива и выбросы вредных веществ.
Полёты становятся более автоматизированными. Благодаря автоматизации повышается безопасность полётов, нагрузка на пилотов становится меньше. Системы автоматического пилотирования и навигации помогают предотвратить ошибки пилота и помогают более точно управлять воздушным судном.
Применяются альтернативные источники энергии. В классической авиации обычно используется керосин в качестве топлива. Но современные компании стремятся к использованию альтернативных источников энергии, таких как электричество и водород, чтобы снизить зависимость от ископаемого топлива и уменьшить выбросы углекислого газа. Электрические самолёты уже проходят испытания. Водородные топливные элементы пока исследуются.
Развиваются беспилотные летательные аппараты (БПЛА). Мир стремится стать беспилотным. Это хорошо видно по автомобильной индустрии. Не отстаёт и авиаотрасль. БПЛА всё чаще используют для доставки товаров, мониторинга окружающей среды, в военной сфере. Благодаря развитию технологий автономности и искусственному интеллекту БПЛА уже сейчас могут выполнять задачи с высокой точности и безопасно.
В судна интегрируется интернет вещей IoT. Интеграция с цифровыми технологиями позволяет собирать и анализировать данные о состоянии воздушного судна в реальном времени. Это способствует повышению надёжности и эффективности эксплуатации.
Слушайте наш подкаст БУМ науки и смотрите ролики на YouTube-канале Creative Science Lab, чтобы узнавать всё самое интересное из мира науки и технологий!
Подписывайтесь на телеграм-канал Creative Science Lab — мы создаём БУМ науки и другие интересные проекты.
Проект реализуется при поддержке Президентского фонда культурных инициатив.