Летателен апарат

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
Индивидуално летателно средство

Летателните апарати са превозни средства, които могат да летят, използвайки подемната сила на въздуха за преодоляване на гравитационното привличане към земната повърхност. Подемната сила може да бъде статична (при апарати, по-леки от въздуха, като балоните) или динамична (при апарати, по-тежки от въздуха, като самолетите и хеликоптерите). Теорията и практиката на полетите с летателни апарати се нарича авиация.

Макар че ракетите също летят в атмосферата, повечето от тях не са летателни апарати в описания смисъл, тъй като не разчитат на подемната сила на въздуха. Все пак някои ракети, като ракетопланите и крилатите ракети, влизат в дефиницията за летателен апарат, тъй като използват при летенето си съчетание от подемната сила на въздуха и прякото действие на ракетните двигатели. Друг особен вид летателни апарати са орбиталните самолети, предназначени да се издигат в околоземна орбита, но с възможност да се приземяват.

История[редактиране | edit source]

Небесни фенери

Историята на авиацията се простира повече от две хилядолетия, от най-ранните опити с хвърчила и планери до свръхзвуковите самолети. Първата форма на летящи обекти са хвърчилата около 200-300 години пр.н.е.[1][2] Малки балони с горещ въздух, известни като небесни фенери, са известни в Китай още от III век пр.н.е. и са най-старите известни летателни апарати след хвърчилата. В V век Лю Бан изобретява дървената птица, която по всяка вероятност е голям книжен змей, или ранен планер.

В мюсюлманска Испания по времето на управлението на Умаяди в Кордовския халифат са регистрирани няколко опита за полет на арабския учен и изобретател Абас ибн Фарнас[3]. В 852 година той прави крила, изработени от плат, опънати върху дървени подпори. С този изглеждащ като чадър апарат Абас скача от минарето на Голямата джамия в Кордоба - докато апаратът не може да лети, той забавя падането му и Абас ибн Фарнас получава само леки наранявания. Неговото устройство е прототип на съвременните парашути.

Двадесет и пет години по-късно, на 65-годишна възраст, Фарнас разработва подобрен дизайн, който за първи път включва елементи на управляем полет. Той взима рамка с крила, което вероятно е първият делтаплан, и слиза от малък хълм като остава във въздуха доста време, по някои оценки около десет минути. След успешния полет ой заявява, че кацането може да бъде подобрено като постави опашка.[4][5][6] Този му полет очевидно вдъхновява Еймър Малсбъри 100 години по-късно, който успява да лето 200 метра с подобна на делтапланер машина..[7]

Махолета на Леонардо да Винчи

През XV век мечтата на Леонардо да Винчи за летене намира израз в няколко дизайна, но той така и не ги конструира. Първите по-големи балони, способни да издигат във въздуха хора, се появяват в Западна Европа през XVIII век, а в края на XIX век са конструирани и първите дирижабли, балони със собствено задвижване. През XVII-XVIII век с откритието на водорода се появяват и първите водородни балони.[8] Устройството на дирижаблите се усъвършенства - размерите им се увеличават, конструкцията им включва корав скелет и аеродинамично покритие, отделно от газовия балон. Поредица от инциденти, най-известен от които е този с дирижабъла Хинденбург през 1937 година, слага край на златния век на дирижаблите.

През XVII век турският пътешественик Евлия Челеби заявява, че през 1630-1632 г. той вижда един турски учен Ахмед Чалаби Хезарфена да прелита Босфора на машина с крила. Той скача от кулата Галата (височина 55 m) в Истанбул и прелита на разстояние около 3 километра, като каца от другата страна на Босфора без никакви наранявания.[9]

През 1633 г. братът на Хезарфена, Лагари Хасан Челеби се издига във въздуха с ракета, която е направена от големи клетки с коничен връх, пълни с барутен прах. Това е първият известен пример за полет на пилотирана ракета и устройство с изкуствен двигател. Полетът се провежда по време на празненствата в чест на раждането на дъщерята на султан Мурад IV. Евлия съобщава, че Лагар прави меко кацане с крила прикрепени към тялото му, които изиграват ролята на парашут, след като барут е използван. Полетът продължава около 20 секунди, максималната височина достига около 300 метра. Лагар е награден от султана с пари и висша военна позиция.

През 1670 година, Франческо де Лана-Терзи публикува работа, които предлага технология на полет на устройство по-леко от въздуха от сфери, в които се създава вакуум, който е по-лек, отколкото въздуха, и ще повдигне дирижабъла във въздуха. Въпреки това, той не взема предвид факта, че тези сфери ще бъдат смазани от налягането на въздуха.

Експерименти с безмоторни самолети поставят основите на по-късно изобретените по-тежки от въздуха летателни апарати, и от началото на 20-ти век напредъкът в технологията на двигателите и аеродинамиката прави възможни контролираните полети за първи път.

Подемна сила[редактиране | edit source]

Апарати, по-леки от въздуха[редактиране | edit source]

Въздушни балони в Сан Диего, Калифорния

Аеростатите са летателни апарати, по-леки от въздуха, които използват плаваемостта, за да се придвижват във въздуха, по същия начин, по който корабите се придвижват по водата. Те трябва да имат средна плътност, по-ниска от тази на въздуха, и за тази цел конструкцията им включва резервоари с лек газ, като хелий, водород или нагрят въздух. С това общо понятие са наименувани всички летателни апарати по-леки от въздуха (балони, дирижабли), независимо от техните разновидности и различия.

Аеростатите без собствено задвижване се наричат балони, а тези със собствено задвижване - дирижабли. При диражаблите конструкцията, съдържаща резервоара с лек газ може да бъде корава или деформируема. Балоните и дирижаблите се различават по формата, размерите, използваните газ или газови смеси и начина за управление и експлоатация. Подемната сила при тях се дължи на разликата в плътността на газа в аеростата и този на заобикалящата го среда в съответствие със закона на Архимед. В наши дни аеростатите имат ограничено приложение, главно със спортни, демонстрационни или рекламни цели.

Апарати с неподвижно крило[редактиране | edit source]

SR-71 Blackbird

Предшественикът на въздухоплавателните средства с неподвижно крило е хвърчилото. Докато самолетите с фиксирано крило разчитат на скоростта си напред за създаване на въздушен поток над крилата, то едно хвърчило е свързано за земята и разчита на вятъра над крилата си, за да се издигне. Хвърчилата са първият вид самолети и са измислени в Китай около 500 г. пр.н.е. Голяма част от аеродинамичните изследвания са направени с хвърчила, преди опити със самолети да станат възможни и достъпни с компютърни програми за моделиране.

Първите по-тежки от въздуха въздухоплавателни съдове, способни на контролиран свободен полет са безмоторните самолети. Безмоторен самолет с екипаж извършва първия си полет през 1853 година. Най-важните характеристики на крилото на апаратите с неподвижно крило са:

  • Брой на крилата
  • Подкрепа на крилото
  • Платфрома на крилото
  • Местоположение на хоризонталния стабилизатор
  • Двустенен ъгъл

Най-известният представител на въздухоплавателно средство с неподвижно крило е самолетът. Той е по-тежък от въздуха и осъществява полет в атмосферата с помощта на силова установка и неподвижно крило. Самолетът е способен да се придвижва с висока скорост, използвайки подемната сила на крилото за уравновесяване на теглото и теглителната сила от силовата установка за уравновесяване на челното съпротивление. Неподвижното крило го отличава от махолета, а наличието на силова установка - от планера.

Апарати с подвижно крило[редактиране | edit source]

Модел на махолет

Към тях спадат махолетите и автожирите. Махолетът е въздухоплавателно средство, по-тежко от въздуха, задвижвано от махане с крила. Летящите птици, насекоми и прилепи използват този принцип. Човекът от векове се опитва да имитира техния полет. До настоящия момент се строят махолети със същия размер като птици и насекоми, тъй като създаването на по-големи размери махолети е изправено пред значителни трудности. Тези трудности са породени главно от изключителната сложност на крилото като механизъм. Въпреки това, много опити са предприети за изграждане на махолети за къси разстояния.

Интересът към махолетите се дължи на факта, че на теория те биха могли да имат вертикално излитане и кацане подобно на хеликоптерите, а в хоризонталния си полет да се доближават до самолетите. Въпреки това, с прилагането на съвременни методи на изчисление се показва, че крилата са още по-малко ефективни, отколкото ротора на хеликоптера. Това се дължи на факта, че оста на хеликоптера прави пълен кръг, без да прави възвратно-постъпателно движение. Крилото, в началото и в края на цикъла неизбежно трябва да спре. В този момент скоростта му по отношение на въздуха и следователно поделмата сила е нула. Също така е изчислено че на този принцип е невъзможно да се построи машина, по-тежка от 50 килограма. Това се вижда от данните от авиационните статистики, които се прилагат към съвременните структурни материали.

Апарати с подемни витла[редактиране | edit source]

Хеликоптерът е по-тежък от въздуха летателен апарат, който излита и каца вертикално, има възможността да увисва във въздуха и да се движи във всички направления, включително и да прави завои. Необходимите за полет подемна сила и тяга се създават от един или няколко носещи винта, задвижвани от един или няколко двигателя. Винтът на опащката служи за уравновесяване на реактивния момент на носещия винт и за управление.

Източници[редактиране | edit source]

  1. Brown, Brian (1922), „Chinese Nights Entertainments“, Brentano's, OCLC 843525 
  2. Needham, Joseph; Ronan, Colin A (1994), „The Shorter Science and Civilisation in China: An Abridgement of Joseph Needham's Original Text“, 4, part 2, Cambridge University Press, p. 285, ISBN 0-521-32955-7 (Hardback), http://books.google.com/?id=PehoSnJfstUC&pg=PA285&lpg=PA285&dq=Yuan+Huangtou#v=onepage&q=Yuan%20Huangtou&f=false, посетен 2010-10-11 
  3. 'Abbas Ibn Firnas". John H. Lienhard. The Engines of Our Ingenuity. NPR. KUHF-FM Houston. 2004. No. 1910.
  4. Lynn Townsend White, Jr. (Spring, 1961). «Eilmer of Malmesbury, an Eleventh Century Aviator: A Case Study of Technological Innovation, Its Context and Tradition», Technology and Culture 2 (2), p. 97-111 [100-101].
  5. Первые полёты (англ.), Saudi Aramco World, January-February 1964, p. 8-9.
  6. Первые полёты (англ.), Saudi Aramco World, January-February 1964, p. 8-9.
  7. Lynn Townsend White, Jr. (1978). «Eilmer of Malmesbury, An Eleventh Century Aviator», Medieval Religion and Technology, Chapter 4. Los Angeles: University of California Press.
  8. Crouch, Tom (2004), „Wings: A History of Aviation from Kites to the Space Age“, New York, New York: W.W. Norton & Co, ISBN 0393326209 
  9. Arslan Terzioglu (2007). «The First Attempts of Flight, Automatic Machines, Submarines and Rocket Technology in Turkish History», The Turks (ed. H. C. Guzel), p. 804—810.
Portal:Летателен апарат
Уикипедия разполага с
Портал:Авиация