Сталь в авіації хто був першим
З ІСТОРІЇ АВІАЦІЇ
Фелікс дю Тампль (1 823
Ранні літаки найчастіше асоціюються з дерев'яними «етажерками», обтягнутими тканиною. Дійсно, під час Першої світової війни більшість літаків були саме такими. Метал якщо і використовувався, то тільки в стикувальних вузлах, в проводці управління, а також у вигляді рояльної дроту, що йде на розчалювання.
Тому сьогодні нам може здатися дивним, що метал, а конкретніше - сталь, був застосований в літакобудуванні на чверть століття раніше, ніж дерево.
Ні, перший успішно літав літак ( «Флаєр» братів Райт), як і належить «етажерці», був дерев'яним. І його невдаха суперник ( «Аеродром» Ленглі) теж.
Але ось перший в світі побудований (хоча і не літав) літак був сталевим.
Ми не знаємо точно, з чого був виготовлений планер літака Можайського. Але цей апарат був тільки другим, хоча і став першим, доведеним до льотних випробувань.
Самим же першим побудованим літаком, тобто, літальним апаратом важчий за повітря (на відміну від аеростатів), що створює підйомну силу за допомогою крила (на відміну від ракет і вертольотів), оснащеним механічним двигуном (на відміну від планерів) та призначеним для перевезення людини ( на відміну від літаючих моделей), був літак дю Тампля.
Французький морський офіцер Фелікс дю Тампль починаючи з 1850-х років будував літаючі моделі з пружинними двигунами. У 1857 році він отримав патент на літальний апарат з мотором, а після виходу у відставку, в кінці 1 860-х років, почав його будівництво.
Це був вільнонесучий високоплан з нормальним оперенням і тягне гвинтом. Крило мало складну форму, яка визначалася конструкцією каркаса: два напружених розчалками вигнутих лонжерона перехрещувалися, утворюючи жорсткі трикутні ферми.
Шасі планувалося зробити вбираючимся, але при будівництві довелося від цього відмовитися.
В цілому літак виглядав дуже навіть сучасно - не гірше монопланів Юнкерса, що з'явилися на 40 років пізніше. Але про них мова попереду.
Ахіллесовою п'ятою проекту став двигун. Парова машина вагою 59 кг розвивала потужність всього лише 4 к.с. - приблизно в 20 разів менше, ніж було потрібно для польоту. Та й взагалі, сам літак, як і більшість ранніх апаратів, був сильно Переразмер. Розмах крила досягав 30 м (розмах крила літака Можайського дорівнював 23 м, літаючої машини Хірама Максима - 32 м).
Винахідник 10 років намагався полегшити конструкцію, зменшував розміри, міняв схему крила ... але навіть до спроби зльоту справа так і не дійшла.
І все-таки апарат дю Тампля - це перший побудований повнорозмірний літак. А побудований він був зі сталевих труб. З них виготовлялися і лонжерони крила і оперення, і каркас гондоли, і стійки шасі.
Ось і виходить, що сталь прийшла в авіацію куди раніше деревини.
Малюнок з патенту дю Тампля. Показані перехрещуються лонжерони крила
СТАЛЬ В ПОВІТРІ
Літак дю Тампля (як і літак Можайського) через слабке мотора навіть не намагався злетіти. Але перший злетів (хоча і не по своїй волі) апарат важчий за повітря теж був сталевим!
У 1894 р знаменитий винахідник кулемета американець Хірам Максим, котрий переїхав до Великобританії, побудував експериментальну установку для вимірювання підйомної сили. Це був саме експериментальний стенд, що не призначений для вільного польоту.
На великий чотириколісного візку встановили дві потужні 90-сильні парові машини, що обертали два повітряні гвинти. До візку кріпилися різні коробки крил (від двох до п'яти площин) і кермо висоти.
Все це спорудження пересувалося по дерев'яних рейках. Цікаво, що на відстані 60 см над нижніми рейками встановили ще одні - верхні. Після зльоту колеса апарату повинні були притиснутися до верхніх рейках і котитися вже по ним (ще раз повторимо, що вільний політ не планувався). Так замерялась підйомна сила крила.
Апарат Максима з встановленими додатковими крилами
Перший успішно літав сталевий літак не була німецьким, а французьким (рисунок REP-1 з енциклопедії «Авіація»), Зображений на малюнку четирёхлопастний гвинт на самому початку випробувань був замінений дволопатеве.
Літак REP-1 мав велосипедне шасі. Підтримують колеса на кінцях крила були дуже великими. Кіля немає, його замінює клиноподібна хвостова частина фюзеляжу
Успішний REP-2bis. Вжито заходів щодо збільшення стійкості: з'явився великий кіль, виріс розмах суцільноповоротним стабілізатора, зменшено від'ємне поперечне V крила
Для нас же важливо, що вся візок була зварена із сталевих труб. Отже, перший відірвався від землі за рахунок аеродинамічних сил апарат важчий за повітря із власною силовою установкою був сталевим.
БУВ ЮНКЕРС ПЕРШИМ?
Все-таки апарат Максима - НЕ літак. А як йдуть справи з справжніми літаками?
У багатьох джерелах пріоритет у використанні стали в конструкції аеропланів віддають німцям, а точніше Хьюго Юнкерс. Але це зовсім не так.
Першим, успішно літав літаком зі сталевим каркасом був побудований в 1907 р моноплан французького конструктора Роберта Есно-Пельтрі REP-1.
Правда, сталевим був тільки фюзеляж. Лонжерони крила були дерев'яними (зі сталевими стиковими вузлами), а обшивка залишалася полотняною. Але це перше успішне застосування стали в силовий конструкції реальних літаків.
REP-1 розвивав в польоті швидкість до 80 км / год, але керувати ним було дуже складно, так як позначалися негативне поперечне V крила і відсутність кіля. Все це робило апарат дуже нестійким. Тому дальність польотів не перевищувала декількох сотень метрів.
Перший літак Вуйя. За крилом можна розгледіти кіль і оперення. Стійки візки похилі
Листівка 1907 г. Другий літак Вуйя відрізнявся конструкцією візка: стійки вертикальні, а не похилі. Поруч сам конструктор
Але літак став початком успішної ланцюжка інших літальних апаратів. У 1908 р REP-2 пролетів вже 1200 м, а REP-2bis (1909 г.) літав довго, добре і був запущений в серійне виробництво.
У 1911 р Есно-Пельтрі перейшов на роботу в англійську компанію «Віккерс», і там побудував ще 8 сталевих монопланів.
Моноплан REP ймовірно (повної впевненості у мене немає, так як в ранній історії авіації ще багато сюрпризів) може вважатися першим успішно літав літаком зі сталевим каркасом. І вже точно - першим серійним літаком подібної конструкції.
Але вперше сталевий літак здійснив політ на півтора року раніше і зовсім в іншій країні.
Цей політ відрізнявся двома особливостями:
1. На відміну від літаків братів Райт або професора Ленглі, апарат Вуйя стартував сам, без допомоги катапульти.
2. На відміну від літака Максима, це був спланований політ і, що ще важливіше, апарат приземлився непошкоджений і готовим до повторного вильоту.
Так що заслуги Вуйя в історії авіації великі: перший політ літака в Європі і перший успішний політ без застосування розгінних пристроїв (катапульти).
Але для нас головне те, що Вуйя будував свій літак по автомобільній технології з конструкційної сталі. З сталевих труб були зроблені і лонжерони крила, і каркас оперення (суцільноповоротним кіль і трикутне горизонтальне оперення за крилом).
Значить, можна говорити про те, що перший європейський літак, який здійснив запланований політ, теж був сталевим.
А що ж німці? Невже все пріоритети в цій галузі належать іншим народам?
Звичайно ж, немає, адже широко відомий «істинно суцільнометалевий» німецький літак, в якому сталевими були не тільки каркас, а й обшивка.
Літак сконструював професор Ханс Рейсснера, завідувач кафедри механіки технічного університету в місті Аахен. Еше в 1908 р Рейсснера почав літати на біплані «Вуазен», але в 1909 р розбив літак. Після цього він вирішив побудувати апарат своєї конструкції.
Гроші дав успішний промисловець Хьюго Юнкер. Юнкер винайшов, запатентував і випускав на своєму заводі дуже корисну річ - газовий водонагрівач на проточній воді, всім відомий «титан». Для задоволення Юнкерс працював ще й професором на кафедрі Рейсснера.
Після аварії в повітрі знову бачили «Качку» Рейсснера. На відміну від першого літака килей стало п'ять, а фюзеляж зашили полотном. Був це відновлений перший літак або повністю новий - невідомо
«Тюбавьен» - перший в світі літак з металевими каркасом і обшивкою. Весна 1912 г. (після полегшення конструкції, але ще з алюмінієвої обшивкою і мотором Labor).
Рейсснера вибрав схему «качка» з клиноподібним фюзеляжем. Літак так і назвали - Ente (качка). До речі, сама назва «качка» для позначення літаків з переднім розташуванням керма висоти пішло від власного імені літака Блеріо-V «Canard» (Canard - качка по-французьки), що з'явився в 1907 р
Крило і оперення літака Рейсснера були покриті гофрованими сталевими листами. Під крилом розміщувалися два невеликих кіля. Рядний мотор «Аргус» (70 к.с.) в хвостовій частині фюзеляжу обертав штовхає гвинт. Шасі було триколісне з носовою колесом. На основних стійках кріпилися лижі: сенс їх установки за наявності носової колеса мені зрозуміти так і не вдалося.
Саме «Качка» Рейсснера стала першим літаком, в якому зі сталі були зроблені і каркас, і обшивка крила і оперення (фюзеляж був без обшивки).
Але можливості нового матеріалу використовувалися ще не в повній мірі: крило було тонким, і його довелося підкріплювати розчалками.
І ВСЕ-ТАКИ - ФРАНЦУЗИ
Сподіваюся, Новомосковсктель не образиться на мене за докладну розповідь про «качці» Рейсснера, дізнавшись, що цей літак все-таки не був першим суцільнометалевим.
Першими в цьому все-таки виявилися французи.
Конструкція його була незвичайною. Основою каркаса служила сталева цельнотянутая труба, на яку одягли гвинт. Гвинт приводився в обертання ремінною передачею від рядного двигуна «Набір», встановленого нижче. Перед гвинтом на тій же трубі кріпилося прямокутне крило, а ззаду - хрестоподібне оперення з кермом висоти, стабілізатором і суцільноповоротним кілем. Під трубою була змонтована ферма, на якій розмістили сидіння пілота і двигун. До нижніх трубах ферми приєднувалася вісь шасі.
Ймовірно, це був перший літак з подібною установкою гвинта. Така схема застосовувалася і в подальшому, хоча і не часто, але зараз мова не про це.
Особливістю «трубоплана» (приблизно так можна перекласти слово Tubavion) була алюмінієва обшивка і крила, і оперення.
Правда, літав він поганенько, і влітку того ж року конструктори переробили його, замінивши більшу частину обшивки на звичайну полотняну, а примхливий «Лабор» - на ротативний двигун «Гном» тієї ж потужності (70 к.с.), встановивши його прямо на трубі, відразу за гвинтом.
А «Качка» Рейсснера залишається другим в світі літаком з металевим каркасом і обшивкою, але зате першим в світі суцільносталевого (згадаємо, що у «трубоплана» обшивка була алюмінієвої).
А ЩО Ж ЮНКЕРС?
У 1915 р Юнкерс побудував знаменитий вільнонесучий моноплан J1. Сталевими у нього були і каркас, і обшивка. Товщина обшивки коливалася від 0,5 мм до 1 мм, з каркасом вона з'єднувалася точкової електрозварюванням.
Як бачимо, Юнкерс J1 не був першим суцільносталевого літаком, але в ньому вперше вдалося повністю використовувати переваги стали і товстого свободнонесущего крила.
Юнкер J.1 не був першим в світі сталевим літаком, але в ньому вперше вдалося використати переваги нового матеріалу
Типовий літак кінця 1920-х років: каркас фюзеляжу, крила і оперення - сталеві труби, обшивка полотняна. На фотографії прототип літака Avro 621 Tutor з мотором Mongoose, 1929 р
Радянський літак «Сталь-2» зі сталевим каркасом, 1931 р
На фотографії каркаса фюзеляжу і на схемі лонжерона крила літака «Сталь-2» видно, наскільки трудомісткою була конструкція сталевих літаків 1930-х років
Тому в серію пішов зовсім інший літак - біплан Junkers J4.
На озброєння його прийняли під найменуванням J.I, що пізніше створило чималу плутанину. Треба пам'ятати, що це зовсім різні літери «джей». J4 означає 4-ю конструкцію фірми Junkers, а J.I - перший ударний літак. Класифікація «J» для ударних літаків була введена авіаційним бюро німецького військового міністерства в 1917 р Для номерів «юнкерса» використовувалися арабські цифри, а для номерів військового міністерства - римські.
Але J.I не можна вважати суцільносталевого. Хоча в ньому була застосована сталева бронекоробка (розмова про броні в авіації піде пізніше), але хвостова частина фюзеляжу і крило мали каркас із алюмінієвих труб.
Отже, для нас роль Юнкерса видається цікавою тим, що на його фірмі був побудований перший в світі цельностальной вільнонесучий моноплан.
І, звичайно, не варто забувати про фінансування робіт професора Рейсснера.
У 1920-ті роки літаків зі сталевим каркасом стало більше, ніж з дерев'яним. Фюзеляж зазвичай «будувався» навколо зварної ферми зі сталевих труб. На цю ферму накладалися поздовжні і поперечні елементи (стрингери і шпангоути) з різних матеріалів (дерево, дюраль), а зверху йшов полотняна, фанерна або алюмінієва обшивка. Каркас крила все частіше теж робили сталевим.
Але пройшла нова технологічна революція, і до кінця 1930-х років здавалося, що сталь як конструкційний матеріал повністю поступилася своїми позиціями алюмінію.
На зміну фермам з труб прийшов набір фюзеляжу і крила з відкритих алюмінієвих профілів, все частіше поєднувалися з силової алюмінієвої обшивкою.
Нечисленні суцільносталеві літаки, що будувалися в 1930-х роках, себе не виправдали. Збирати зварні конструкції з дуже тонких сталевих листів було складно і дорого: щонайменша помилка - і лист «прогорав». Була потрібна дуже висока кваліфікація робітників, але все одно зварене з'єднання ставало слабким місцем, з якого починалася корозія.
З'ясувалося, що літаки з нержавіючої сталі приходять в непридатність через 2-5 років саме через іржу, що з'являється в місці зварювання.
Радянський літак «Сталь-3»
Цельностальной транспортний літак Бад RB-1 «Conestoga», 1943 р Побудовано 20 екземплярів. На знімку другий прототип.
У роки Другої Світової війни, коли алюмінію не вистачало, проекти сталевих літаків реанімували. Значна частка стали іспорльзовалась, наприклад, в конструкції планера реактивного винищувача Мессершмітт Ме-262. Але наймасштабнішою програмою
залишилася споруда 20 суцільносталевих транспортних монопланів Бадд RB-1 «Conestoga» в США. Втім, вони з самого початку розглядалися як тимчасовий захід для боротьби з «алюмінієвим голодом».
Знову сталь повернулася в авіацію на цілком законних підставах уже після війни, коли літакобудівельники почали проектувати літаки, здатні літати зі швидкостями, відповідними великим значенням числа М. Тут, наприклад, можна згадати знаменитий МіГ-25, конструкція якого на 80% по масі виконана зі сталі.
Втім, це вже інша історія.
ПЕРШІ СТАЛЕВІ літак
