Аппараты легче воздуха

Краткая история воздухоплавания

Воздухоплавание — это полет на аппаратах легче воздуха (в отличие от авиации). До начала 20-х годов XX века термин «Воздухоплавание» обозначал вообще передвижение по воздуху. Зарождение научных основ воздухоплавания и первые попытки подняться в воздух, используя законы аэростатики, относятся к XVIII веку. Как свидетельствует летопись, в России попытка подъема на большом шаре, наполненном дымом, относится к 1731 году (записки С. М. Боголепова, воспроизведенные в рукописи А. И. Сулукадзева «О воздушном летании в России с 906 лета по Р. Х.»).

В 1783 году член Петербургской академии наук Л. Эйлер вывел формулы для расчета подъемной силы аэростатов. В том же году французы братья Жозеф и Этьен Монгольфье построили аэростат, названный воздушным шаром.

По предложению французского ученого Жака Шарля воздушные шары стали наполнять водородом, подъемная сила которого более чем втрое превышает подъемную силу нагретого воздуха того же объема. Первый полет длительностью 2,5 ч на наполненном водородом воздушном шаре диаметром 8,5 м совершили (также в Париже) Жак Шарль и Николя-Луи Робер 1 декабря 1783 года. Воздухоплаватели провели замеры давления и температуры воздуха на высоте 3400 м.

В России первые полеты на воздушном шаре совершил француз Андре-Жак Гарнерен — 20 июня и 18 июля 1803 года в Петербурге и 20 сентября 1803 года в Москве.

После первых полетов, носивших, скорее, развлекательный характер, аэростаты стали применять с научными целями: для изучения атмосферы, географических исследований и др., а также с военными целями.

30 июня 1804 года в Петербурге русский ученый Я. Д. Захаров и бельгийский физик Э. Робертсон совершили полет на аэростате с целью наблюдения различных физических явлений. Полет продолжался 3 ч 45 мин, была достигнута высота 2550 м. Для торможения и мягкого приземления Захаров впервые применил канат с грузом на конце (гайдроп).

В феврале 1805 года участники русской кругосветной экспедиции под командованием адмирала И. Ф. Крузенштерна, находясь в городе Нагасаки (Япония), впервые для наблюдения воздушных течений отправили в полет аэростат, наполненный теплым воздухом.

В 1849 году во время борьбы Италии за независимость австрийские войска организовали с помощью небольших (объемом 82 м3) свободных (то есть не привязанных к земле канатами) аэростатов бомбардировку Венеции зажигательными и разрывными бомбами.

В 1859 году в сражении при Сольферино французский воздухоплаватель Ф. Надар с привязного аэростата производил разведку расположения австрийских войск, сделав фотоснимки позиций противника. Привязные аэростаты для разведки и корректирования артиллерийского огня применялись также в США во время Гражданской войны 1861–65 гг.

Во франко-прусской войне в 1871 году посредством свободных аэростатов была налажена связь окруженного немцами Парижа с остальной Францией. За 4 месяца на 65 аэростатах объемом 1–2 тыс. м3 было переправлено 3 млн писем и депеш общим весом 16 675 кг, а также 150 пассажиров.

В 1871 году парижские коммунары пользовались аэростатами для разбрасывания листовок революционного содержания.

С момента возникновения воздухоплавания до 70-х годов XIX века применялись только свободные и привязные аэростаты. Первый проект управляемого аэростата с воздушными винтами, вращаемыми вручную, был выдвинут в 1784 году французским военным инженером Жаном Мёнье.

В 40-х гг. XIX века проекты управляемых аэростатов были предложены русским военным инженером И. И. Третесским, предусматривавшим, в частности, ракетный двигатель, и другими изобретателями.

24 сентября 1852 года француз А. Жиффар совершил первый управляемый полет со скоростью до 11 км/ч (в безветренную погоду) на аэростате с паровым двигателем.

В 1869 году в России была организована постоянная Комиссия по применению воздухоплавания к военным целям.

С 1870 года в Усть-Ижорском саперном лагере под Петербургом производились наблюдения с аэростатов за передвижениями войск и корректирование артиллерийской стрельбы по невидимым с земли целям.

В 1875 году русский ученый Д. И. Менделеев выдвинул идею стратостата и обосновал выбор конструкции отдельных его частей.

19 августа 1887 года Менделеев на военном аэростате совершил полет из города Клина длительностью 3 ч  36 мин на высоте 3350 м для наблюдения солнечного затмения. Русские ученые использовали для научных целей и учебные полеты офицеров, снабжая аэростаты метеоприборами.

В 1897 году, вылетев на аэростате объемом 5000 м3 с острова Шпицберген, шведский воздухоплаватель С. Андре с двумя спутниками пытался достичь с попутным ветром Северного полюса, но попытка была неудачной, воздухоплаватели погибли.

В захватнической войне 1899–1902 гг. против буров английские войска применяли сферические привязные аэростаты.

В русско-японской войне 1904–05 гг. и русские, и японские войска использовали привязные аэростаты для корректирования артиллерийского огня.

С начала XX века получили распространение более совершенные змейковые аэростаты, созданные немцем А. Парзевалем в 1893 году. Такого типа аэростаты, имея сравнительно обтекаемую форму, вертикальный стабилизатор и боковые паруса, были устойчивы в воздухе и допускали наблюдение при скорости ветра до 60 км/ч.

Змейковые аэростаты — аппараты, использующие не только подъемную силу легкого газа, но и возникающую аэродинамическую силу при обтекании аэростата ветром, аналогичную подъемной силе, действующей на крыло самолета.

Также весьма эффективны были и привязные змейковые аэростаты для разведки поля боя и корректирования артиллерийской стрельбы. Только Россия, Франция и Германия в период Первой мировой войны имели на фронтах около 550 таких аэростатов наблюдения объемом 820–1050 м3, поднимаемых на высоту 600–2000 м. К концу войны в Великобритании, Франции и Италии змейковые аэростаты объемом 100–270 м3 стали подниматься как заграждения против самолетов на высоту 2–4 км.

Советские воздухоплаватели активно участвовали в годы Гражданской войны в боях под Царицыном, Камышином и др. Новым в боевом использовании привязных аэростатов был подъем их для разведки и корректирования артиллерийского огня с судов речных флотилий (на Волге и Днепре), а также с бронепоездов.

Впервые советский аэростат был поднят 16 марта 1919 года с бронепоезда «Черноморец», действовавшего на Южном фронте. 2-й воздухоплавательный отряд во взаимодействии с бронепоездом «Воля» за 2 недели ожесточенных боев произвел 75 подъемов аэростатов. Советские военные воздухоплаватели совершили на всех фронтах за годы Гражданской войны около 7 тыс. боевых подъемов, проведя в воздухе более 10 тыс. часов.

27 июля 1920 года в честь 2-го конгресса 3-го Интернационала состоялся полет свободного аэростата. Н. Д. Анощенко, И. И. Олеринский и Л. Э. Куни поднялись на аэростате с Красной площади в Москве, достигли высоты около 5000 м и приземлились у города Богородска.

С 1921 года начались регулярные полеты на аэростатах с учебной и тренировочной целями и одновременно проводились научные наблюдения.

8–9 ноября 1922 года Н. Д. Анощенко, И. И. Мейснер и Н. Г. Стобровский на свободном аэростате совершили полет продолжительностью 22 ч 10 мин на расстояние 1273 км (из Москвы до озера Лиекса в Северной Карелии). Это было рекордное достижение.

12 октября 1924 года Обществом друзей воздушного флота были проведены первые Всесоюзные воздухоплавательные состязания, в которых участвовало 8 аэростатов (пять аэростатов объемом по 640 м3, два — по 1437 м3 и один — 2000 м3). Была достигнута наибольшая высота 2485 м и продолжительность полета 23 ч 10 мин.

В 30-е годы для изучения стратосферы в разных странах совершались полеты на стратостатах.

Стратостаты — это летательные аппараты легче воздуха, предназначенные для полета на высотах более 15 км. Имеют герметичную кабину. Применялись для исследования высотных слоев атмосферы.

27 мая 1931 года бельгийцы А. Пикар и М. Кипфер на стратостате объемом 14 300 м3 пробыли в воздухе 16 ч и поднялись на высоту 15 780 м, а 12 августа 1932 года на том же стратостате Пикар и М. Козине пробыли в воздухе 11 ч 45 мин и поднялись на высоту 16 370 м.

30 сентября 1933 года советские стратонавты Г. А. Прокофьев, К. Д. Годунов и Э. К. Бирнбаум на стратостате (конструкции К. Д. Годунова) «СССР-1» объемом около 25 тыс. м3 достигли высоты 19 тыс. м, пробыв в воздухе 8 ч 20 мин.

30 января 1934 года советские стратонавты П. Ф. Федосеенко, А. Б. Васенко и И. Д. Усыскин на стратостате «ОАХ-1» объемом 24 920 м3 достигли высоты 22 тыс. м, пробыв в воздухе 7 ч 04 мин.

11 ноября 1935 года американские стратонавты А. Стивенс и О. Андерсон на стратостате «Эксплорер-2» объемом 105 000 м3 поднялись на высоту 22 066 м. Полеты стратостатов и шаров-зондов с автоматическими радиопередатчиками до высоты 40 км значительно расширили применение воздухоплавания для научных исследований.

В СССР воздухоплавание получило распространение также и в спортивных целях — в состязаниях на продолжительность, высоту и дальность полета.

9 марта 1935 года пилот В. А. Романов и профессор И. А. Хвостиков на аэростате с открытой гондолой достигли высоты 9800 м, а 3 сентября 1935 года И. И. Зыков и А. М. Тропин на аэростате объемом 2200 м3 осуществили рекордный полет продолжительностью 91 ч 15 мин из Москвы в Актюбинскую область.

29 сентября — 4 октября 1937 года на советском дирижабле «СССР В-6» объемом 19 тыс. м3 с тремя двигателями мощностью по 177 квт (240 л. с.) был установлен мировой рекорд продолжительности полета — 130 ч 27 мин. На борту дирижабля находились 16 человек экипажа. Командир экипажа И. В. Паньков.

Наибольших успехов среди женщин добилась А. П. Кондратьева, которая 14–15 мая 1939 года на сферическом аэростате «СССР ВР-31» объемом 600 м3 пролетела за 22 ч 44 мин расстояние 481 км.

16 марта 1941 года С. С. Гайгеров и Б. А. Невернов совершили рекордный (по продолжительности и дальности) полет на аэростате из Москвы в Новосибирскую область, пролетев за 69 ч 20 мин 2767 км.

К началу Великой Отечественной войны из 24 официально зарегистрированных мировых рекордов в области воздухоплавания 17 были завоеваны советскими воздухоплавателями. Широкое применение воздухоплавание нашло в годы Великой Отечественной войны 1941–45 гг. Аэростаты наблюдения вели длительную артиллерийскую разведку, корректировали огонь батарей. Большое распространение в системе противовоздушной обороны Москвы, Ленинграда и других городов от налетов немецко-фашистской авиации получили аэростаты заграждения (АЗ).

После окончания Великой Отечественной войны спортивное и научное Воздухоплавание в Советском Союзе продолжает развиваться. 3 июля 1945 года на аэростате «СССР ВР-70» объемом 600 м3 поднялись в воздух С. А. Зиновеев и А. М. Боровиков для научных наблюдений атмосферного электричества.

9 июля 1945 года с аэростата «СССР ВР-63» они провели наблюдение солнечного затмения.

11 ноября 1945 года на субстратостате «ВР-79» объемом 2700 м3 Г. И. Голышев и М. И. Волков поднялись на высоту 11 500 м для изучения физических явлений в верхних слоях атмосферы.

27 апреля 1949 года на аэростате «СССР ВР-79» объемом 2700 м3 П. П. Полосухин и А. Ф. Крикун поднялись на высоту 12 100 м.

25–28 октября 1950 года советские аэронавты С. А. Зиновеев, С. С. Гайгеров и М. М. Кирпичев совершили полет на том же аэростате из Москвы в Казахстан, пролетев по прямой около 3200 км за 84 ч 24 мин. Полет происходил на высоте более 5 тыс. м.

50-е годы ознаменовались большим скачком в изучении физики атмосферы и, в частности, закономерностей движения воздушных масс. Были открыты так называемые струйные течения в атмосфере. Возникла возможность создания карт струйных течений над всем земным шаром и прогнозирования трассы полета аэростата с момента его старта на несколько суток предстоящего полета. Одновременно с расширением знаний по физике атмосферы произошли и существенные изменения в воздухоплавательной технике. Химическая промышленность выпустила новые пластические материалы для изготовления оболочек аэростатов (полиэтилен, полиэтилентерефталат и др.). Эти материалы прозрачны, прочны, морозостойки, очень легки (1 м2 такой пленки весит 30–50 г) и мало нагреваются лучами Солнца.

На аэростате, выполненном из таких материалов, можно достичь высоты около 40 км и продолжительности полета более 15 суток. Достижения радиотехники, электроники, автоматики, точного приборостроения и др. позволили создать надежно летающие и выполняющие сложную исследовательскую программу беспилотные свободные аэростаты, называемые автоматическими аэростатами. Ими пользуются для изучения воздушных струйных течений, для географических и медико-биологических исследований в нижних слоях стратосферы, как стартовыми площадками для запуска метеорологических ракет, подъема телескопов и т. д.

Интересно, что...

  • Дискуссия между сторонниками аппаратов легче и тяжелее воздуха на протяжении XIX века была очень бурной. Желающие могут познакомиться с этой дискуссией по художественным произведениям, например Жюля Верна.
  • Во Вторую мировую войну Япония, используя уже открытые в то время струйные течения, пыталась атаковать территорию США с помощью шаров-зондов.
  • Исследования верхних слоев атмосферы с помощью стратостатов позволили определить параметры космических систем жизнеобеспечения.

Далее: Аэростаты (они же воздушные шары, они же монгольфьеры). Теоретические основы полета аппаратов легче воздуха


0
Написать комментарий

    Элементы

    © 2005-2017 «Элементы»