VIII Международная олимпиада по истории авиации и воздухоплавания имени А.Ф.Можайского Паровой двигатель в авиации и его роль в осуществлении первых полетов Работу выполнил: И ванов Алексей,13 лет. Руководитель: Сергеев Юрий Анатольевич, учитель физики и информатики. г.Москва, апреля 2011 года

Цель работы: определение роли и значения паровых двигателей в развитии авиации,а именно в осуществлении первых полетов на аэростатах, а затем и на летательных аппаратах тяжелее воздуха. Задачи: ознакомление с историей создания летательных аппаратов с паровыми двигателями; изучение и сравнение их технических характеристик ; анализ информации, полученной из разнообразных источников; обобщение и систематизация результатов своих исследований;

Первые практические успехи воздухоплавания и проблема управляемости аэростатов с паровыми двигателями 5 июня 1783 года - Бумажные-фабриканты братья Этьен и Жозеф Монгольфье (полет аэростата). Главная задача изобретателей и ученых- обеспечить аэростат двигательной силой,но: - паровой двигатель Уатта использовался только на стационарных установках; - ничтожные практические результаты; - медленные темпы развития механики и промышленности; - отсутствие легкого двигателя; - отсутствие теоретических основ и научных данных, проверенных практикой.

Джордж Кейли - родоначальник научного этапа в развитии самолетостроения. * 1804 г. - первые аэродинамические эксперименты ( удалось установить значения коэффициента подъемной силы). * 1808 г. - определены точки приложения подъемной силы. * г.г- работа «О воздушной навигации» первая среди прочих теоретических трудов о полетах аппарата с неподвижным крылом. Не все полученные Кейли показатели были точными. Тем не менее результаты исследований послужили прочным фундаментом для развития самолетостроения. * 1816 г.- аппараты легче воздуха ; проект аэростата, приводимого в движение паровым двигателем. * 1837 г.- аэростат, наполненный водородом и с паровым двигателем. (маломощный двигатель не мог обеспечить громоздкому кораблю практически необходимую скорость, а значительное же увеличение мощности машины было связано с увеличением ее веса г. Нюренбергский механик Лейнборгер (проект металлического дирижабля с паровой машиной) гг.такой Швейцарский инженер Пейли и англичанин Эгг ( патент на управляемый аэростат с паровым двигателем). Конец 30-х годов. (управляемый дирижабль с паровой машиной англичанина Патриджа). Первые практические успехи воздухоплавания и проблема управляемости аэростатов с паровыми двигателями.

Анри Жиффар- Первый человек, которому удалось практически совершить полет на аэростате с помощью парового двигателя (24 сентября 1852 года.) Мощность-3 л.с. Вес – 50 кг. Высота полета – 1800 м. Новый проект. Паровая машина с 2-мя котлами около 30 т.,скорость – 72 км/ч,топливо-керосин,газ из аэростата,отработанный пар поступает в конденсатор,а затем снова в котлы. Первые практические успехи воздухоплавания и проблема управляемости аэростатов с паровыми двигателями.

Проект Маттиса 1835 год- первый в истории авиации проект самолета с тепловым двигателем. Гигантский ромбовидный воздушный змей (движитель- машущая вперёд-назад лопасть (при махе вперёд в ней открывались клапаны, превращая её в подобие теннисной сетки), приводимая в движение паровой машиной. Паровая машина Колесное шасси Руль высоты Платформа для взлета Площадь крыла-450 кв.м. Взлётный вес-1075 кг Вес двигателя-10 т Недостатки:пропеллер,маленькие крылья не отвечали требованиям аэродинамики. Практическая реализация: не реализован. Проекты самолётов с паровым двигателем

Проект У.Хенсона 1842 г.-Хенсон был первым, кто предложил применить на самолете винтовой пропеллер, крыло большого удлинения в виде пространственной конструкции с двухсторонней обтяжкой,обтекаемую форму конструкции. Тип аэроплана-моноплан Взлетный вес-1350 кг Площадь крыла-420 кв.м Мощность парового двигателя л.с Вес двигателя-640 кг Вес двигателя на 1 л.с.-30 кг Практическая реализация: неудачные попытки. Проекты самолётов с паровым двигателем

Проекты самолётов с паровым двигателем Проект Стрингфеллоу 1848 г.- создание модели аэроплана с паровым двигателем, совершившей первый удачный полёт. Тип аэроплана-моноплан (модель) Взлетный вес-4,1 кг Площадь крыла-1,3 кв.м Мощность парового двигателя- 1 л.с Практическая реализация:полет на м,триплан-полностью не испытан.

Проект Феликса дю Тампля 1857 г.- первый нелегкий и важный шаг - от умозрительных рассуждений о полете и опытов с маленькими моделями до создания настоящего самолета. Тип аэроплана-моноплан Взлетный вес-1000 кг Площадь крыла-40 кв.м Мощность парового двигателя- 6 л.с Вес двигателя- 98,8 кг Вес двигателя на 1 л.с.- 19,8 кг Недостатки: нет прочности конструкции,нервюр,стрингеров, обратная стреловидность крыла. Практическая реализация:двигатель построен,моноплан прошел лишь наземные испытания-ломался. Проекты самолётов с паровым двигателем

А.Ф.Можайский-пионер русского самолетостроения Тип аэроплана-моноплан Взлетный вес-952 кг Площадь крыла-372 кв.м Мощность парового двигателя(2) - 50 л.с Вес двигателя-144 кг Вес двигателя на 1 л.с.-4,5 кг Недостатки: малое удлинение несущей поверхности, неустойчивость, малая колея шасси, плохой обзор с места пилота. Практическая реализация: авария при взлете. Проекты самолётов с паровым двигателем

Аппараты Адера г.г. - впервые самолет осуществил взлет с горизонтальной поверхности за счет мощности собственного двигателя. Тип аэроплана-моноплан Взлетный вес-400 кг Площадь крыла-30 кв.м Мощность парового двигателя(2)-40 л.с Вес двигателя-92 кг Вес двигателя на 1 л.с.-3 кг Недостатки: пилот не мог управлять самолётом. Практическая реализация:несколько взлетов.

Проект Хирама Максима 1894 г.- создал гигантскую по тем временам конструкцию, биплан с размахом крыла в 104 фута. Тип аэроплана-биплан Недостатки: огромный вес Взлетный вес-3640 кг котла 450 кг, ненадёжность Площадь крыла-372 кв.м конструкции Мощность парового двигателя(2)-362 л.с Вес двигателя-290 кг+450 кг котел без воды Практическая реализация: Вес двигателя на 1 л.с.-3,1 кг отрыв от земли и авария. Проекты самолётов с паровым двигателем

Самолёт Братьев Бесслер 12 апреля 1933 года - (Джордж и Уильям Бесслер совместно с инженером Натаном Прайсом ). Первый успешный управляемый полет самолета Airspeed 2000 с паровым двигателем. Тип аэроплана-биплан Мощность парового двигателя-150 л.с Вес двигателя-80 кг+220 кг котел Вес двигателя на 1 л.с.-2 кг Мощность двигателя не зависит от высоты полета; бесшумность;простота конструкции, экономичность;реверсивный ход.

Заключение и выводы 1. Таким образом,широкого распространения летающие самолеты с паровыми двигателями так и не получили: собратья с двигателями внутреннего сгорания их просто опередили, не оставив шанса на успех. 2. Однако работы по созданию самолета с паровым двигателем имели огромную роль в осуществлении первых полетов и оказали существенное влияние на развитие самолетостроения в целом. 3. Как следует из приведенного в моей работе анализа,ни один из построенных до декабря 1903 года паровых самолетов не удовлетворял требованиям установившегося полета,т.е.: - в е годы – из-за большого веса двигателей,их малой мощности и малой подъемной силы плоского крыла; - в 1890-е годы – из-за недостаточной управляемости,устойчивости и прочности; Причины: недостаточная теоретическая база; отсутствие правильных расчетов и практического опыта; расчет на немедленный успех,прекращение финансирования после первой же неудачи; Паровой двигатель не нашел применения в авиации в первую очередь потому, что для скоростных самолетов не удалось создать конструкцию конденсатора пара с приемлемыми лобовыми сопротивлениями, габаритами и весом, а также из-за необходимости использовать дорогостоящие сверхлегкие материалы для уменьшения веса аппарата, сложности эксплуатации.