В 1873 году француз Жозеф Монгольфье обратил внимание на то, что летают не только птицы, насекомые и летучие мыши. Дым из труб тоже летит вверх. Вот бы поймать его, запрячь и заставить поднимать груз!
Вместе с братом Этьеном Жозеф Монгольфье соорудил воздушный шар. Это был лёгкий мешок из полотна и бумаги. К нему подвесили корзину и наполнили мешок горячим дымом. Для пробы в корзину посадили животных: барана, петуха и утку.
Они стали первыми воздухоплавателями. Летали восемь минут и остались живы и здоровы. Только после этого подниматься на шаре стали люди.
Воздушные шары летают до сих пор. В память об изобретателях они называются монгольфьерами.
Как устроен воздушный шар? Оболочку воздушного шара делают из нейлона. Наполненный воздухом шар может быть величиной с дом. Внизу к воздушному шару на канатах подвешивается корзина, в которой размещается экипаж и пассажиры, а также баллоны с газом и приборы, по которым экипаж определяет высоту и направление полёта, следит за расходом топлива.
Дирижабли
В 1873 году, всего через две недели после полёта построенного братьями Монгольфье воздушного шара, состоялся первый полёт воздушного шара, наполненного водородом - дирижабля.
Дирижабль - воздушный корабль, продолговатой конструкции, наполненный лёгким газом и управляемый с помощью двигателя.
Современные дирижабли не производят шума, безопасны и комфортабельны. Под днищем дирижабля располагается закрытая гондола, где могут расположиться до 20 пассажиров. На гондоле крепятся моторы, приводящие в действие пропеллеры, благодаря которым дирижабль движется. Для управления полётом пилот использует большой руль.
Дирижабли не получили широкого применения для пассажирских перевозок. Однако способность неподвижно зависать в воздухе делает их идеальными для фото - и телевизионных съёмок.
Дельтапланы
Появлению на свет дельтаплана, люди обязаны итальянскому художнику Леонардо да Винчи, жившему в 16 веке. Именно он сделал чертёж этой «летательной машины» и назвал её «Пёрышко».
Современные дельтапланы рассчитаны на одного человека, который висит под крыльями на специальной раме. На отдельных больших дельтапланах предусмотрено место ещё для одного пассажира.
Дельтапланерист поднимается в воздух, разбежавшись против ветра на склоне холма. Для безопасности он обязан надевать шлем и иметь при себе парашют.
Дельтапланеризм - не только популярный активный отдых, но и увлекательный вид спорта.
Воздушные змеи
Воздушные змеи были изобретены в Китае свыше 3000 лет тому назад.
Первые змеи были сделаны из шёлка и бамбуковых реек и летали на одном шнуре.
Современные воздушные змеи изготавливаются из пластика на алюминиевой раме и крепятся на двух шнурах. Натягивая один шнур сильнее, чем другой, можно управлять змеем, заставляя его нырять и разворачиваться.
Воздушные змеи обычно запускают на праздниках, спортивных состязаниях, для развлечения, а иногда и для практических целей. В некоторых районах Азии рыбаки ловят рыбу, прикрепив леску с крючком к воздушному змею.
Парашюты
Первый парашют был сделан из ткани, натянутой на бамбуковую рамку в 1797году. Его создатель, Андре Гарнерен, совершил прыжок в Париже.
Парашютный спорт пользуется широкой популярностью. Парашютисты выполняют прыжки со специально оборудованного самолёта. Они выполняют в воздухе различные манёвры как до, так и после раскрытия парашюта.
Парашютисты могут изменять скорость падения, выполняя в воздухе акробатические трюки и меняя положение тела. Когда группа парашютистов соединяется в воздухе, образуя различные фигуры, это называется групповым прыжком.
Люди были одержимы идеей подняться в воздух на протяжении столетий. В мифах практически всех народов есть легенды о летающих животных и людях с крыльями. Самыми ранними известными летательными аппаратами были крылья, имитирующие птичьи. С ними люди прыгали с башен или пытались воспарить, сорвавшись со скалы. И хотя такие попытки заканчивались, как правило, трагически, люди придумывали все более сложные конструкции летательных аппаратов. О знаковых летательных аппаратах пойдёт речь в нашем сегодняшнем обзоре.
1. Бамбуковый вертолет
Один из старейших в мире летательных аппаратов, бамбуковый вертолет (также известный как бамбуковая стрекоза или китайская вертушка) - игрушка, которая взлетает вверх, если быстро раскрутить ее основной стержень. Изобретенный в Китае около 400 г. до н.э., бамбуковый вертолет состоял из лопастей-перьев, насаженных на конец бамбуковой палки.
2. Летающий фонарик
Летающий фонарик - небольшой воздушный шар из бумаги и деревянного каркаса с отверстием на дне, под которым разжигается небольшой огонь. Считается, что китайцы экспериментировали с летающими фонариками уже в 3 веке до нашей эры, но традиционно, их изобретение приписывается мудрецу и полководцу Чжугэ Ляну (181-234 г.г. н.э.).
3. Воздушный шар
Воздушный шар - первая успешная технология полета человека на несущей конструкции. Первый пилотируемый полет провели Пилатр де Розье и маркиз д"Арланд в 1783 году в Париже на воздушном шаре (на привязи), созданном братьями Монгольфьер. Современные воздушные шары могут пролетать тысячи километров (самый длительный полет на воздушном шаре - 7672 км от Японии до Северной Канады).
4. Солнечный воздушный шар
Технически этот тип воздушного шара летает за счет нагревания воздуха в нем при помощи солнечного излучения. Как правило, такие аэростаты делают из черного или темного материала. Хотя они в основном используются на рынке игрушек, некоторые солнечные шары достаточно велики для того, чтобы поднять в воздух человека.
5. Орнитоптер
Орнитоптер, который был вдохновлен полетами птиц, летучих мышей и насекомых, представляет собой самолет, который летит, хлопая крыльями. Большинство орнитоптеров беспилотные, но также было построено несколько пилотируемых орнитоптеров. Одна из самых ранних концепций такого летательного аппарата была разработана Леонардо да Винчи еще в 15 веке. В 1894 году Отто Лилиенталь, немецкий пионер авиации, впервые в истории совершил пилотируемый полет на орнитоптере.
6. Парашют
Изготавливаемый из легкой и прочной ткани (подобной нейлону) парашют представляет собой устройство, которое используется, чтобы замедлить движение объекта через атмосферу. Описание самого древнего парашюта было найдено в анонимной итальянской рукописи, датируемой 1470 годом. В современные дни парашюты используются для спуска различных грузов, в том числе людей, продуктов питания, оборудования, космических капсул и даже бомб.
7. Воздушный змей
Первоначально построенный путем растяжения шелка над рамкой из расщепленного бамбука, воздушный змей был изобретен в Китае в 5 веке до нашей эры. В течение длительного времени много других культур переняли это устройство, а некоторые из них даже продолжали дальнейшее усовершенствование этого простого летательного аппарата. Например, воздушные змеи, способные переносить человека, как полагают, существовали в древнем Китае и Японии.
8. Дирижабль
Дирижабль стал первым летательным аппаратом, способным на управляемые взлет и посадку. В начале в дирижаблях использовали водород, но из-за большой взрывоопасности этого газа, в большинстве дирижаблей, построенных после 1960-х годов, начали использовать гелий. Дирижабль также может оснащаться двигателями, а экипажа и/или полезная нагрузка в нем расположены в одной или нескольких "гондолах", подвешенных под баллоном с газом.
9. Планер
Планер - летательный аппарат тяжелее воздуха, который поддерживается в полете динамической реакцией воздуха на его несущие поверхности, т.е. он не зависит от двигателя. Таким образом, большинство планеров не имеют двигателя, хотя некоторые парапланы могут быть оснащены ими, чтобы продлить полет в случае необходимости.
10. Биплан
Биплан - самолет с двумя неподвижными крыльями, которые расположены друг над другом. Бипланы имеют ряд преимуществ по сравнению с обычными конструкциями крыла (монопланами): они позволяют добиться большей площади крыльев и подъемной силы при меньшем размахе крыла. Биплан братьев Райт в 1903 году стал первым успешно поднявшимся в воздух самолетом.
11. Вертолет
Вертолет - винтокрылый летательный аппарат, который может взлетать и садиться вертикально, парить и лететь в любом направлении. На протяжении последних столетий было много концепций, похожих на современные вертолеты, но только в 1936 году был построен первый рабочий вертолет Фокке-Вульф Fw 61.
12. Аэроцикл
В 1950-х годах Lackner Helicopters придумали необычный летательный аппарат. HZ-1 Aerocycle предназначался для эксплуатации неопытными пилотами в качестве стандартной разведывательной машины в армии США. Хотя раннее тестирование показало, что аппарат может предоставить достаточную мобильность на поле боя, более обширные оценки показали, что его слишком трудно контролировать неподготовленным пехотинцам. В итоге, после пары аварий проект был заморожен.
13. Кайтун
Кайтун - гибрид воздушного змея и воздушного шара. Основным его преимуществом является то, что кайтун может оставаться в достаточно стабильном положении над точкой привязки троса, независимо от силы ветра, в то время как обычные воздушные шары и воздушные змеи менее стабильны.
14. Дельтаплан
Дельтаплан – немоторизованный летательный аппарат тяжелее воздуха, в котором отсутствует хвост. Современные дельтапланы изготовлены из алюминиевого сплава или композитных материалов, а крыло - из синтетической парусины. Эти аппараты имеют высокое соотношение подъемной силы, что позволяет пилотам летать в течение нескольких часов на высоте тысяч метров над уровнем моря в восходящих потоках теплого воздуха и исполнять фигуры высшего пилотажа.
15. Гибридный дирижабль
Гибридный дирижабль представляет собой летательный аппарат, который сочетает в себе характеристики аппарата легче воздуха (т. е. технологии дирижабля) с технологиями летательных аппаратов тяжелее воздуха (либо неподвижное крыло, либо роторный винт). На массовое производство такие конструкции не были поставлены, но на свет появилось несколько пилотируемых и беспилотных прототипов, включая Lockheed Martin P-791 - экспериментальный гибридный дирижабль, разработанный Lockheed Martin.
16. Авиалайнер
Также известный как реактивный лайнер, реактивный пассажирский самолет представляет собой тип самолета, предназначенный для перевозки пассажиров и грузов по воздуху, который передвигается благодаря реактивным двигателям. Эти двигатели позволяют самолету достигать высоких скоростей и генерировать достаточную тягу для передвижения воздушного судна большой массы. В настоящее время A380 Airbus является крупнейшим в мире реактивным пассажирским лайнером со вместимостью до 853 человек.
17. Ракетоплан
Ракетный самолет - летательный аппарат, который использует ракетный двигатель. Ракетопланы могут достигать гораздо более высоких скоростей, чем реактивные самолеты аналогичных размеров. Как правило, двигатель у них работает в течение не более нескольких минут, после чего самолет планирует. Ракетоплан подходит для полетов на очень большой высоте, а также он способен развивать гораздо большее ускорение и имеет более короткий разбег.
18. Поплавковый гидросамолет
Это тип самолета с неподвижным крылом, способный взлетать с воды и садиться на нее. Плавучесть гидросамолету обеспечивают понтоны или поплавки, которые устанавливаются вместо шасси под фюзеляжем. Поплавковые гидросамолеты широко использовались до Второй мировой войны, но затем их вытеснили вертолеты и самолеты, применяющиеся с авианосцев.
19. Летающая лодка
Другой тип гидросамолета - летающая лодка - представляет собой самолет с фиксированным крылом и корпусом такой формы, которая позволяет ему садиться на воду. Он отличается от поплавкового гидросамолета тем, что в нем используется специально спроектированный фюзеляж, который может плавать. Летающие лодки были очень распространены в первой половине 20-го века. Подобно поплавковым гидросамолетам, впоследствии их перестали использовать после Второй мировой войны.
Также известный под другими названиями (например, грузовое воздушное судно, грузовое судно, транспортный самолет или грузовой самолет), грузовой самолет является самолетом с неподвижным крылом, который предназначен или переоборудован для перевозки грузов, а не пассажиров. В данный момент самым большим и самым грузоподъемным в мире является построенный в 1988 году Ан-225.
21. Бомбардировщик
Бомбардировщик - боевой самолет, предназначенный для атаки наземных и морских целей путем сбрасывания бомб, запуска торпед или пуска крылатых ракет "воздух-земля". Есть два типа бомбардировщиков. Стратегические бомбардировщики в первую очередь предназначены для бомбардировочных миссий дальнего действия - т. е. для атаки стратегических целей, таких как базы снабжения, мосты, заводы, верфи и т.д. Тактические бомбардировщики направлены на противодействие военной деятельности противника и поддержки наступательных операций.
22. Космоплан
Космоплан - аэрокосмический аппарат, который используется в атмосфере Земли. Они могут использовать как только ракеты, так и вспомогательные обычные реактивные двигатели. Сегодня есть пять подобных аппаратов, которые успешно использовались: X-15, Space Shuttle, Буран, SpaceShipOne и Boeing X-37.
23. Космический корабль
Космический корабль представляет собой транспортное средство, предназначенное для полетов в космическом пространстве. Космические аппараты используются для различных целей, в том числе для связи, для наблюдения за Землей, метеорологии, навигации, космической колонизации, исследования планет, а также перевозки людей и грузов.
Космическая капсула представляет собой особый тип космического аппарата, который был использован в большинстве пилотируемых космических программ. Пилотируемая космическая капсула должна иметь все необходимое для повседневной жизни, включая воздух, воду и пищу. Космическая капсула также защищает космонавтов от холода и космической радиации.
25. Дрон
Официально известный как беспилотный летательный аппарат (БПЛА), дрон часто используется для миссий, которые являются слишком "опасными" или попросту невозможными для людей. Изначально они использовались в основном в военных целях, а сегодня их можно встретить буквально повсюду.
«Мотор? Кому нужен мотор?» — смеется сидящий сзади инструктор, мастер спорта по планеризму и президент Федерации планерного спорта России Сергей Рябчинский. Его совершенно не беспокоит, что после отцепки от буксира стрелка вариометра, показывающая вертикальную скорость, отклоняется вниз. Впрочем, скорость снижения — чуть больше 1 м/с, так что времени у нас еще много. Мы ищем термик — восходящий поток, который позволит планеру набрать высоту и дольше продержаться в воздухе. Но похоже, что в этот раз нам не повезло — пару раз стрелка вариометра дергается, застывая около нуля, но потоки оказываются слишком слабыми, чтобы удержать планер. И минут через пятнадцать, совершив эффектный проход над площадкой, Сергей заходит на посадку.
Оседлав поток
Согласно определению, планер, или планёр (фр.planeur, от лат. planum — плоскость) — безмоторный летательный аппарат тяжелее воздуха, поддерживаемый в полете за счет аэродинамической подъемной силы, создаваемой на крыле набегающим потоком воздуха. Но сухое определение не отражает всех достоинств планера. «Если судить с точки зрения аэродинамики, это самые совершенные летательные аппараты, которые были когда-либо созданы, — объясняет Сергей Рябчинский.- Существует такой показатель, как аэродинамическое качество, — это отношение расстояния, которое может пролететь ЛА с выключенным двигателем с некоторой высоты, к потере этой высоты. У легких самолетов он обычно составляет 10−15, а у планеров от 25−30 только начинается, то есть с высоты 1 км такой планер может пролететь по горизонтали 30 км. И это если только планировать и не использовать восходящие потоки».
Пилот в кабине планера располагается почти лежа. Парашют обязателен и вполне может пригодиться, скажем, в случае столкновения планеров в воздухе — на соревнованиях такое случается. Приборы и органы управления почти идентичны самолетным, за исключением ручек управления двигателями — у планера их нет.
На самом деле планеры летают намного дальше, если пилоту удается «оседлать» восходящий поток. Например, термик — термический поток в местах нагрева земной поверхности солнечным излучением. Обычно такие потоки образуются над пашнями, дорогами и местами городской застройки. Часто из-за конденсации паров воды в восходящем теплом потоке при попадании в более холодные вышележащие слои атмосферы термики «выдают себя» кучевыми облаками. Попав в такой восходящий поток, имеющий скорость несколько метров в секунду, планер может по винтовой линии снижаться относительно потока, но при этом подниматься относительно земли. Термики могут подниматься до 3000 м и дают возможность набрать высоту, необходимую для длительного планирования — до следующего восходящего потока. В средних широтах солнце прогревает воздух только с поздней весны до начала осени, так что планеризм здесь — спорт сезонный. Впрочем, термики не единственный вид восходящих потоков. При взаимодействии воздушных масс с элементами рельефа (холмы, крутые берега) возникают потоки обтекания, взбирающиеся на высоту в несколько сотен метров. А в горах можно встретить постоянные волновые потоки — одну из разновидностей стоячих волн (волн Ли) в атмосфере, которые образуются при обтекании воздушными потоками горных хребтов. Волновые потоки взбираются до высот в 10−15 км и поэтому используются планеристами для установления мировых рекордов высоты и дальности полета.
Планер довольно прост по конструкции, но имеет свои особенности, выделяющие его среди других летательных аппаратов.
Оторваться от земли
Но для полета планеру нужно набрать первоначальную высоту. Классические безмоторные планеры самостоятельно сделать этого не могут, и для взлета используется буксировочная лебедка или буксировка за самолетом. Роль буксировщика, как правило, выполняет польский легкий самолет «Вильга-35А» (PZL-104 Wilga), оснащенный специальным замком для буксировочного троса. Замок есть и у планера, и при штатной буксировке именно планер, набрав высоту, «отпускает» свой конец троса. А вот в случае возникновения нештатной ситуации это может сделать и пилот буксировщика. «В моей практике были такие случаи, — рассказал «ПМ» замначальника взлетно-посадочной площадки «Шевлино» по летной подготовке и руководитель полетов Леонид Домбровский. — Например, один из планеристов при взлете слишком резко потянул за ручку управления и начал уходить вверх- возник риск того, что самолет «клюнет» при рывке троса. Одна из обязанностей летчика при буксировке планера — следить за вот такими ситуациями, и как только я заметил это, сразу же сбросил трос. Особенности пилотирования при буксировке? Не сложнее, чем буксировать автомобиль на земле — нужно просто учитывать наличие планера, выдерживать оптимальную скорость (скажем, для учебного чешского планера L-13 BlanТk это 115 км/ч) и не совершать резких маневров».
Некоторые современные планеры оснащаются собственными двигателями — такие аппараты называют мотопланерами. Отдельные модели способны взлететь и набрать высоту самостоятельно, после чего двигатель выключается, пропеллер складывается (для улучшения аэродинамики), а аппарат продолжает полет как обычный классический планер. Впрочем, для этого нужен достаточно мощный (а значит — тяжелый) двигатель. Поэтому чаще всего мотопланеры имеют маломощный маршевый движок, недостаточный для взлета, но способный предотвратить вынужденную посадку на неподготовленную площадку — если пилот не найдет восходящих потоков или, скажем, резко изменится погода. Такая посадка грозит как минимум серьезными неудобствами — в самом лучшем случае придется вызывать самолет-буксировщик (если площадка позволяет взлететь) или вовсе вывозить планер в разобранном виде (не говоря уже о более жестких вариантах посадки). Впрочем, есть и обратная сторона медали — мотопланеры имеют большую массу, и для парения им требуются более сильные восходящие потоки.
Пилоту планера не мешает звук мотора — лишь легкий свист обтекающего кабину воздуха сопровождает полет аппарата.
Лететь впереди планера
Соревнования по планерному спорту для парителей предусматривают набор различных упражнений, среди которых — полеты по заданному маршруту (в том числе через назначенные области). При этом оценивается точность следования, средняя скорость, время прохождения маршрута. «Длительность маршрутов составляет обычно сотни километров, и все это без единой капли топлива! — говорит Сергей Рябчинский. — Мастерство пилота-планериста состоит не только и не столько в управлении планером — это как раз самая простая часть, она мало отличается от управления легким самолетом. Но в отличие от пилота самолета, у которого есть мотор, планерист должен быть стратегом — условно говоря, он должен лететь впереди планера, предусматривая различные альтернативные варианты маршрутов. Ведь полеты длятся по несколько часов, за это время погода может измениться. Поэтому перед стартом планеристы тщательнейшим образом изучают прогноз погоды по маршруту полета, предоставленный метеорологами аэродрома. А серьезные и достаточно богатые команды даже могут позволить себе собственного метеоролога».
Романтики неба
Спортивные планеры классифицируются по размаху крыла и максимальной взлетной массе: 15-метровый (525 кг), 18-метровый (600 кг), 20-метровый (750 кг). Существует также стандартный класс — это 15-метровые планеры с максимальной разрешенной взлетной массой 525 кг, в крыльевые отсеки которых разрешено заливать водяной балласт (до 250 л). Такое утяжеление повышает нагрузку на крыло и тем самым увеличивает горизонтальную скорость. А если восходящие потоки оказываются недостаточно сильными или погода меняется — воду можно слить, облегчив планер и уменьшив скорость снижения.
Планеры выстроились на поле взлетно-посадочной площадки «Шевлино» в ожидании буксировщика, который поднимет их на высоту в несколько сотен метров, где они смогут начать поиск восходящих потоков.
Но настоящей элитой планерного спорта является открытый класс, в котором ограничена лишь взлетная масса (не более 850 кг), а на размах крыла никаких ограничений не накладывается. Такой планер — настоящее произведение инженерного искусства, в его конструкции используются самые современные сверхлегкие и сверхпрочные материалы. «У современных планеров открытого класса с размахом крыла более 25 м аэродинамическое качество может достигать 60 и выше! И стоимость соответствующая, они гораздо дороже легких самолетов, — говорит Сергей Рябчинский. — Правда, и управлять таким летательным аппаратом может только очень опытный пилот-планерист: чем больше размах крыла, тем меньше ошибок прощает ЛА».
Двухместный учебный планер L-13 Blanik, созданный в Чехии конце 1950-х годов — самый массовый планер в мире (выпущено более 3000 штук). С полета на этом планере начинали свою карьеру практически все планеристы мира.
Именно на планерах этого класса некогда установлены абсолютные мировые рекорды высоты (29 августа 2006 года Стив Фоссетт и Эйнар Эневольдсон на планере Glaser-Dirks DG-505 с крылом в 22 м и установленным на месте двигателя кислородным оборудованием достигли высоты 15 460 м над Аргентиной) и дальности полета (21 января 2003 года Клаус Ольманн на планере Schempp-Hirth Nimbus 4 DM с размахом крыла 26,5 м пролетел 3009 км над аргентинскими Андами). «Да, более трех тысяч километров, — подтверждает Сергей, когда я переспрашиваю его, чтобы убедиться, что не ослышался. — Да, без единой капли топлива, только с использованием волновых восходящих потоков в горах. Планеры — как парусные яхты, ведь не зря же в английском языке их называют sailplanes — парусные самолеты. Наверное, пилоты планеров — это последние настоящие романтики неба».
P. S. Стоит заметить, что рекорд Фосетта и Эневольсона пал совсем недавно, 5 сентября 2017 года. Пилоты Джим Пейн и Морган Сендеркок на планере Airbus Perlan 2 достигли высоты 15902 метра, к слову, там же, над аргентинской Патагонией. А вот рекорд дальности с 2003 год так и не побит.
