Реферат Воздухоплавание аэронавтика
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Реферат
Воздухоплавание
Выполнил
Маслов Дмитрий
Воздухоплавание
(аэронавтика) — управляемые или неуправляемые полёты в атмосфере Земли на летательных аппаратах легче воздуха (в отличие от авиации, использующей летательные аппараты тяжелее воздуха).
До начала 20-х годов XX века термин «воздухоплавание» обозначал передвижение по воздуху вообще.
Во многих языках, в частности в английском и французском, словом «аэронавтика» называют процесс освоения воздушного пространства при помощи летательных аппаратов всех типов. Иногда в этом же значении слово «аэронавтика» используется и в русском языке.
Виды воздухоплавательных средств
Что такое воздухоплавание? Это полеты на летательных аппаратах «легче воздуха». Аэростаты поднимаются в воздух, согласно закону Архимеда: они взлетают благодаря подъемной силе используемого газа, плотность которого меньше плотности атмосферного воздуха. Чаще всего в современном воздухоплавании используют теплый воздух и гелий.
Все воздухоплавательные средства можно разделить на две группы: воздушные шары и дирижабли. Воздушные шары бывают трех основных видов: газовыми, тепловыми (они же термальные) и комбинированными. Самые первые воздушные шары были тепловыми. Горячий воздух в шар загонялся с помощью жаровен. Подобные летательные средства часто называют монгольфьерами, по фамилии французских изобретателей братьев Монгольфье. Современный облик тепловые аэростаты приобрели после усовершенствований американского инженера Пола Эдварда Йоста. В 1960 году он спроектировал компактную, но мощную горелку, работающую на пропане. Кроме того, ученый предложил изготавливать оболочку воздушных шаров из легкого, но прочного материала – нейлона. Новинки, предложенные американцем, пришлись по душе воздухоплавателям. И в настоящее время тепловые аэростаты – это самые распространенные воздухоплавательные аппараты в мире.
В современном воздухоплавании также используются и газовые аэростаты. Их часто именуют шарльерами в честь их изобретателя – профессора Жака Александра Шарля. Раньше в качестве газа использовался аммиак, водород и даже каменноугольный газ, теперь шары заправляют в основном гелием. Этим же газом частично заправляют и комбинированные аэростаты, или розьеры (по имени первого пилота Пилатра де Розье). Они представляют собой связку нескольких шаров, наполненных разными газами.
Главный недостаток воздушный шаров – их неспособность летать горизонтально без помощи воздушных потоков. Аэростаты могут без труда подниматься и опускаться, для этого воздухоплаватели сбрасывают балласт, выпускают лишний газ/воздух из шара, изменяют температуру газа/воздуха в шаре. Однако пролететь из одного города в другой при отсутствии ветра воздушные шары не могут. Эту проблему пытались решить еще инженеры XIX века. Результатом их трудов стало появление дирижаблей – управляемых аэростатов (по-французски dirigeable – управляемый). Поначалу это были простые воздушные шары, к корзинам которых крепились винтовые двигатели. В отличие от воздушных шаров, дирижаблями легко управлять, они могут перевозить большее количество людей, а также летать на дальние расстояния. Современные дирижабли развивают скорость до 100-
Дирижабли, как и воздушные шары, бывают газовыми (гелиевыми и водородными) и тепловыми. К газовым управляемым аэростатам принадлежали знаменитые «цепеллины», которые выпускали в Германии с начала XX века. Тепловой дирижабль был сконструирован позднее – в 1973 году британским изобретателем Дональдом Камероном.
Кроме деления на тепловые и газовые воздухоплаватели классифицируют дирижабли и по их конструкции. Так, бывают аэростаты мягкой, полужесткой и жесткой систем. Дирижабль мягкой системы уступает своему полужесткому коллеге в размерах, у него отсутствуют металлические конструкции, предотвращающие деформацию оболочки. Дирижабль жесткой системы состоит из крепкого каркаса, внутрь которого помещают мешки с газом, и оболочки.
История мирового воздухоплавания
Если космическая эра начиналась с Белки и Стрелки, то эпоха воздухоплавания – с утки, петуха и овцы. В сентябре 1783 года в пригороде Парижа Версале братья Жозеф и Этьен Монгольфье подняли трех животных в небо на огромном голубом воздушном шаре. Изобретение братьев представляло собой полотняную оболочку, оклеенную бумагой, и прикрепленную к ней корзину. Заполненный горячим воздухом шар в присутствии короля Франции Людовика XVI успешно поднялся на высоту
Первые полеты на воздушных шарах носили развлекательный характер, но вскоре аэростаты стали применять с научными (для изучения атмосферы, географических исследований и др.) и военными целями. В феврале 1805 года участники русской кругосветной экспедиции под командованием адмирала Ивана Крузенштерна, находясь в японском городе Нагасаки, впервые использовали воздушный шар для наблюдения воздушных течений. В 1849 году во время борьбы Италии за независимость австрийские войска сбрасывали на Венецию с помощью аэростатов зажигательные и разрывные бомбы. Во время франко-прусской войны 1871 года посредством аэростатов была налажена связь окруженного немцами Парижа с остальной Францией. За четыре месяца на аэростатах переправили 3 млн. писем и депеш общим весом почти 17 тонн, а также 150 пассажиров.
До середины XIX века большинство аэростатов были неуправляемыми. Поднявшись в воздух, они просто дрейфовали по ветру. Когда горячий воздух остывал, агрегат терял высоту. Чтобы улучшить маневренность и управляемость аэростатов, инженеры стали прикреплять к ним воздушные винты. В сентябре 1852 года французский изобретатель Анри Жиффар совершил первый управляемый полет на шаре с паровым двигателем, развив скорость в
Самыми известными дирижаблями в истории стали летательные аппараты, выпускаемые немецкой компанией графа Фердинанда фон Цеппелина. Управляемый аэростат Цеппелина совершил свой первый полет в 1900 году в Германии. В отличие от других летательных аппаратов того времени немецкий дирижабль имел жесткую систему в виде металлического каркаса, в который помещался газ в мешках из газонепроницаемой материи. Дирижабли Цеппелина использовались как в военных, так и в гражданских целях. За пять лет, с 1909 по 1914 гг., они совершили 15000 полетов и перевезли 35 тысяч человек без единой аварии. Вторая молодость «цеппелинов» пришлась на 1920-е годы, но стремительное развитие самолетов не могло не повлиять на уменьшение популярности дирижаблей.
Дирижабли использовались не только для транспортировки, но и в спортивных, научных и рекламных целях. В мае 1926 года дирижабль «Норвегия» достиг Северного полюса, а спустя пять лет швейцарцы Огюст Пикар и Пауль Кипфер на стратостате поднялись на высоту
Возрождение дирижаблей пришлось на 1970-е годы и было связано с изобретением теплового дирижабля англичанином Дональдом Камероном. Инженер представил свое изобретение публике в январе 1973 года. Новинка быстро стала популярной. Главное преимущество теплового дирижабля состояло в том, что его изготовление стоило намного меньше, чем производство летательных аппаратов на гелии и других газах. Кроме того, заполняемый горячим воздухом дирижабль можно было быстро подготовить к полету и транспортировке. Уже в августе 1988 года в Люксембурге состоялся первый Чемпионат мира и в дисциплине «Тепловые дирижабли».
Воздухоплавание в России
История российского воздухоплавания началась 30 июля 1803 года. В этот день французский воздухоплаватель-изобретатель Андре-Жак Гарнерен, приехавший в Россию со своим воздушным шаром, предложил взять с собой в полет пассажира за 2000 рублей. Счастливчиком оказался престарелый генерал от инфантерии Сергей Лаврентьевич Львов. Одни историки считают, что император Александр I и его генералитет решили тайно выяснить возможность использования аэростатов в военных целях и дали соответствующее поручение Львову. По мнению других исследователей, военный часто жаловался Александру I, что ему не хватает в жизни острый ощущений. В ответ император предложил подчиненному слетать на воздушном шаре. Львов не мог не послушать главу государства. Так или иначе, в шесть часов вечера воздушный шар с Гарнереном и Львовым поднялся в петербургское небо с плаца кадетского корпуса (ныне на этом месте разбит Румянцевский сад) на Васильевском острове. Аэростат полетел в сторону Финского залива, постепенно набирая высоту в
Спустя десять месяцев в небо поднялась первая русская женщина. Ей стала дочь пензенского помещика Александра Турчанинова. Однако в отличие от Львова, она вместе с женой Гарнерена наслаждалась на высоте двух километров не чудесным видом Петербурга, а красивой панорамой Москвы. Благодаря рекламным полетам, проводимым французом, воздухоплавание быстро стало популярным в России. Причем воздушные шары использовались не только в развлекательных, но и военных, а также научных целях. В июне 1804 года химик Яков Дмитриевич Захаров вместе с бельгийским физиком Этьен-Гаспаром Робертсоном поднялись на аэростате, чтобы исследовать атмосферу.
В октябре 1805 года штабс-доктор Лефортовского госпиталя И.Г. Кашинский сконструировал и построил на собственные деньги первый российский аэростат. Во время полетов в Нескучном саду в Москве медик доказал, что его летательный аппарат ничем не уступает зарубежным аналогам. Инициативу Кашинского поддержала госпожа Ильинская. В августе 1828 года она на спроектированном ею шаре поднялась в воздух на высоту
Российские инженеры не только копировали проекты зарубежных коллег, но и пытались усовершенствовать конструкцию воздушных аппаратов. Ученые старались придать аэростатам лучшую маневренность и легкость в управлении. Так, в 1856 году петербургский изобретатель Л.Лазов разработал проект аэростата, который двигался с помощью паруса по особым проволочным рельсам, натянутым на столбы.
Число воздухоплавателей в России быстро росло. В 1870 году было создано Русское общество воздухоплавания. А в 1880 году, по инициативе великого русского химика Дмитрия Ивановича Менделеева, был основан воздухоплавательный отдел Русского технического общества. Спустя четыре года при Главном инженерном управлении появилась «Комиссия по применению воздухоплавания, голубиной почты и сторожевых вышек к военным целям». По ее заключению в феврале 1885 года была сформирована Кадровая военная команда воздухоплавателей. Это первое в русской армии регулярное подразделение под руководством полковника Александра Матвеевича Кованько готовило военных воздухоплавателей и проводило военные учения с использованием аэростатов. Уже в августе 1886 года российские воздухоплаватели участвовали в военных маневрах войск Петербургского военного округа. Боевое крещение аэронавты получили в русско-японской войне 1904-1905 гг. К этому времени было сформировано уже семь воздухоплавательных рот.
К началу XX века Россия вошла в число ведущих воздухоплавательных держав мира. В апреле 1911 года столица Российской Империи – Петербург – принимала Международную воздухоплавательную выставку. А в августе того же года российский экипаж установил мировом рекорд в скорости полетов на дирижабле –
Славные традиции российских аэронавтов были поддержаны и советскими воздухоплавателями. В октябре 1933 года экипаж под руководством Георгия Прокофьева на стратостате «СССР-1» поднялся на рекордную высоту в
В послевоенное время воздухоплавания в СССР развивалось не так бурно, как в1920-е и 1930-е годы. Возрождение аэронавтики пришлось на 1990-е годы. В 1992 года в Рыльске прошел первый чемпионат России по воздухоплаванию. Второй Чемпионат России по воздухоплаванию приняли в июне 1996 года Великие Луки. Постепенно Россия отвоевывала утраченные позиции в мировом воздухоплавании. В 1999 году Комиссия по воздухоплаванию ФАИ присвоила Чемпионату России по воздухоплаванию на тепловых аэростатах первую категорию. А в 2007 году Россия получила санкцию на проведение 8-го Чемпионата Мира 2008 по воздухоплаванию в дисциплине "Тепловые дирижабли". Он пройдет в Царском Селе под Санкт-Петербургом в июне 2008 года.
ФАИ и ФВР – ведущие организации воздухоплавания
Бурное развитие воздухоплавания и авиации на рубеже XIX и XX веков требовало создания международной организации по координации действий аэронавтов и авиаторов разных стран мира.
В июне 1905 года на проходившем в Брюсселе Олимпийском конгрессе руководители аэроклубов из Бельгии, Франции и Германии представили делегатам презентацию с предложением создать Международную Авиационную Федерацию (ФАИ). Присутствующие на конгрессе чиновники поддержали идею. Спустя четыре месяца на международной авиационной конференции, проходившей в Париже, была основана Международная Авиационная Федерация. Ее учредителями и первыми членами стали семь стран: Бельгия, Франция, Германия, Великобритания, Италия, Испания, Швейцария и США.
Советский Союз присоединился к ФАИ в 1935 году. Спустя 70 лет после своего основания федерация объединяла авиационные ассоциации 60 стран. В настоящее время ее членами являются почти 100 государств, в том числе Кения, Мозамбик, Монголия, Малайзия, Кувейт, Кипр, Гватемала, Суринам.
С появлением новых технологий и современного оборудования, а также развития новых авиационных дисциплин организационная структура ФАИ разрасталась, а федерация расширяла сферы своей деятельности. В разные годы ФАИ возглавляли ведущие авиаторы и воздухоплаватели мира. Среди почетных президентов были и россияне, например, заслуженный летчик-испытатель Владимир Коккинаки.
Одно из центральных мест в организационной структуре ФАИ занимает Международная комиссия по воздухоплаванию, которая координирует все вопросы, связанные с развитием мировой аэронавтики. В прошлом году впервые за более чем 100-летнюю историю федерации конференция Международной воздухоплавательной комиссии прошла на территории России. Делегатов из 34 стран мира принимал подмосковный город Дмитров.
Среди участников встречи были и чемпионы мира и Европы Дэвид Бэафорд (Великобритания) и Уве Шнайдер (Германия). Делегаты высоко оценили уровень российского воздухоплавания и единогласно решили провести 11-й Чемпионат мира по полетам на газовых аэростатах 2007 года в городе Дмитров. Более того, в марте 2007 года Россия получила санкцию ФАИ на проведение 8-го Чемпионата Мира по воздухоплаванию в дисциплине «Тепловые дирижабли». У российских воздухоплавателей, которые за последние годы добились больших успехов на тепловых воздушных шарах, появились замечательные возможности продемонстрировать миру свое мастерство как в полетах на свободных газовых аэростатах, так и тепловых дирижаблях.
Интересы России в Международной комиссии по воздухоплаванию представляет центральная воздухоплавательная организация нашей страны – Федерация воздухоплавания России (ФВР). Представители российской организации с правом решающего голоса принимают участие в ежегодных конференциях комиссии и в работе ее комитетов.
ФВР была организована в декабре 1990 года. Она объединяет как людей, профессионально занимающихся деятельностью в области воздухоплавания и авиации, так и пилотов-любителей и просто людей, заинтересованных в развитии воздухоплавания в России. За более чем 15 лет своего существования Федерация успешно провела ряд крупных общероссийских и международных мероприятий, в том числе Кубок Москвы 1993 года; ежегодные международные спортивно-зрелищные фестивали в Москве, в том числе фестиваль в честь 850-летия Москвы; Чемпионаты России по воздухоплаванию (
Члены Федерации участвовали в престижных спортивных международных соревнованиях и способствовали развитию воздухоплавания в других странах, обучая пилотов в Египте, Ираке, Иордании. За короткое время Федерация воздухоплавания России приобрела международный авторитет. Он подтверждается и тем, что российская организация является одним из организаторов Кубка Мира МегаФон 2007 года по тепловым дирижаблям и Всемирной воздухоплавательной Фиесты «МегаФон – Поднимись над облаками!».
Современное состояние воздухоплавания в мире и России
Сегодня тепловые шары и дирижабли в основном используются для отдыха. Прогулка на воздушном аппарате – любимое времяпрепровождение сотен тысяч людей по всему миру. Только в США насчитывается 7500 воздушных шаров, в России же подобных летательных аппаратов около 300.
Ежегодно проходят около 400 самых разных воздухоплавательных фестивалей. Это и Бристольская воздухоплавательная фиеста, и фестиваль воздушных шаров «Большой медведь» в Нью-Джерси, и праздники воздушных шаров в Лондоне, Альбукерке, Шамбле. Особую радость зрителям подобных мероприятий приносит феерическое представление воздушных шаров «Ночное свечение». В вечернее время пилоты поднимаются в небо и меняют положение горелок так, что воздушные шары начинают светиться. По командам координатора пилоты координировано тушат и зажигают горелки, создавая в темном небе фантастические образы.
Воздухоплавательные праздники устраивают и в России. В последние годы фестивали воздухоплавания проходили в Перми, Ярославле, Казани, Абинске, Ессентуках, Переяславле-Залесском. Летом 2005 года жители 24 городов России стали участниками акции компании «МегаФон» «Поднимись над облаками!». Гвоздем программы был запуск самого большого в России теплового дирижабля (длиной
Герои мирового воздухоплавания
За более чем двухвековую историю воздухоплавания десятки людей из самых разных стран мира посвятили аэронавтике свои жизни. И говоря о героях воздухоплавания, нельзя не вспомнить в первую очередь братьев Монгольфье, французских изобретателей воздушного шара. Старший из братьев, Жозеф Мишель (1740-1810), в тринадцать лет бросил школу и сбежал из дома, впоследствии заинтересовался математикой и химией и даже организовал собственную лабораторию. Его брат Жак Этьен (1745-1799) был преуспевающим инженером и занимался производством бумаги. Первую модель будущего аэростата («монгольфьера») братья смастерили в 1782 году. Это был небольшой шар с оболочкой из шелка, имеющей внизу отверстие. Под отверстием изобретатели жгли бумагу, воздух внутри шара прогревался, и шар поднимался к потолку помещения, где проводился эксперимент. Затем братья сделали несколько оболочек больших размеров и начали запускать шары уже на открытом воздухе. Публике свое изобретение братья впервые показали в июне 1783 года во французском городке Анноне. Беспилотный воздушный шар с оболочкой из грубого льняного полотна, обклеенного бумагой, поднялся в небо и достиг высоты около
Свое имя в историю воздухоплавания вписал и соотечественник братьев Монгольфье Жан-Пьер Бланшар (1753-1809). Долгое время этот изобретатель безуспешно пытался построить самолет, но после появления воздушных шаров занялся созданием аэростатов. В январе 1785 года Бланшар вместе с американским врачом Джоном Джеффрисом стали первыми людьми, перелетевшими через Ла-Манш. Путешественники поднялись в небо в британском порту Дувр, а через 2,5 часа уже приземлились в лесу близи французского города Кале. Бланшар был первым человеком, поднявшимся в воздух в Америке. Одним из свидетелей полета французского изобретателя был первый президент США Джордж Вашингтон.
Среди американских воздухоплавателей следует отметить заслуги современного аэронавта и путешественника Стивена Фоссета (родился в 1944 году). В 1995 году американец совершил первое в мире одиночное путешествие на воздушном шаре через Тихий океан. А летом 2002 года он стал первым человеком в мире, пролетевшим на воздушном шаре в одиночку и без остановок вокруг земного шара. Его кругосветное путешествие началось и закончилось в Австралии и заняло 13 дней 8 часов и 33 минуты. За это время Фоссетт пролетел более 33 тысяч километров. Американский воздухоплаватель вписал свое имя и в мировые рекордсмены по скорости полета. В октябре 2004 года на огромном дирижабле «Цеппелин НТ» он развил скорость в
Неоднократно рекорды в скорости, продолжительности и набранной высоте ставили и российские пилоты. Значительный вклад в развитие мирового воздухоплавания внесли и инженеры нашей страны. Выдающимся российским ученым является Николай Егорович Жуковский (1847-1921). Жуковский был одним из основоположников аэродинамики. Его работы по «теории летания» неизменно получали одобрение и высокие оценки мирового научного сообщества. В одной из своих речей «О воздухоплавании» ученый предсказывал: «Человек не имеет крыльев и по отношению веса своего тела к весу мускулов в 72 раза слабее птицы, но я думаю, что он полетит, опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума».
Помимо научных трудов «отец русской авиации» собирал всевозможные летающие модели, воздушные змеи, заводные бабочки и т.п. Жуковский также – постоянный делегат российский делегаций на ведущих мировых встречах воздухоплавателей. Так, осенью 1906 года он представлял Россию на Воздухоплавательном съезде в Милане. Ранее, в сентябре 1900 года, он участвовал в Первом международном воздухоплавательном конгрессе в Париже и совершил полет на воздушном шаре. В одном из писем родным он писал: «Вчера вечером был конкурс баллонов (кто пролетит всего далее) в Венсеннском лесу. Конкурс производился от Парижского аэроклуба, и в нем принял участие 21 шар, между которыми были громадные… Зрелище небывалое, все небо заполнилось летящими шарами».
Важную роль Жуковский сыграл и в пропаганде знаний о воздухоплавании. В 1904 году он создал воздухоплавательную секцию в Московском обществе любителей естествознания, антропологии и этнографии. В 1910 году при непосредственном участии ученого в Московском высшем техническом училище была открыта аэродинамическая лаборатория. А в конце 1918 года Жуковский основал Центральный аэрогидродинамический институт.
Достижения российских воздухоплавателей
В настоящее время российские воздухоплаватели входят в элиту мировой аэронавтики. Пилоты из России из года в год ставят мировые рекорды, завоевывают призы на крупнейших мероприятиях по воздухоплаванию. На сегодняшний день в реестре мировых рекордов Международной Авиационной Федерацией (ФАИ) представлено шесть россиян.
В феврале 2004 года Николай Галкин установил рекорд продолжительности полета. На небольшом тепловом дирижабле (объем 1600-
Спустя год российские воздухоплаватели Наталья Володичева и Екатерина Кочеткова переписали женский рекорд продолжительности полета (3 часа 22 минуты), а пилот Леонид Путинцев вписал свое имя в ряды мировых рекордсменов по скорости. Он разогнался на газовом дирижабле до
2005 год вообще оказался плодотворным на воздухоплавательные рекорды. В марте три российских воздухоплавателя на тепловых аэростатах разных классов установили сразу четыре национальных рекорда. Особенность рекордов состояла в том, что полеты проходили как в дневное, так и впервые в истории российского воздухоплавания, ночное время суток.
Один из самых крупных воздушных шаров в России тепловой аэростат «Дмитров-850» пилотировался двумя известными воздухоплавателями Станиславом Федоровым и Юрием Тараном. Они установили рекорд по продолжительности (16 часов 38 минуты) и дальности полета (
В апреле 2005 года подмосковный воздухоплаватель Валерий Шкуленко на одноместном тепловом дирижабле «Зяблик» установил новый мировой рекорд продолжительности полета этого класса дирижаблей – 46 минут и 38 секунд. А спустя год на этом же аэростате пилот стал мировым рекордсменом по скорости полета.
Россиянин побил рекорд британца Дэвида Хемплеман-Адамса, который тот установил в декабре 2003 года. Скорость российского теплового дирижабля составила 27,45 км/час. 41-летний рекордсмен Валерий Шкуленко не сомневался, что «у дирижабля есть еще достаточный ресурс, чтобы перебить достигнутый результат».
В марте 2006 года пилот Сергей Баженов установил новый рекорд России по продолжительности полета на тепловых аэростатах объемом 1600-
В августе 2006 года Россия установила новый мировой рекорд для тепловых дирижаблей по набранной высоте. Станислав Федоров на аэростате «Полярный гусь» поднялся на высоту более восьми километров. Московскому пилоту потребовалось менее двух часов, чтобы побить, казалось, уже вечный рекорд немецкого «цеппелина», установленный почти 80 лет назад, в 1917 году. В ближайшем будущем Станислав Федоров намерен улучшить свое достижение, поднявшись на высоту
В июне 2007 года Санкт-Петербург примет ведущих аэронавтов мира, которые выявят сильнейшего в Кубке Мира МегаФон по воздухоплавательному спорту в дисциплине «Тепловые дирижабли». Российские пилоты готовятся составить достойную конкуренцию своим зарубежным коллегам.
