Проекты и конструкции XIX века
Появление аэростата позволило человеку подняться в воздух, но аэростат строго подчинялся направлению ветра, о пилотируемых полетах говорить было слишком рано. Этот факт затруднял использование аэростата в практических целях, тем не менее его создание позволило сделать большой шаг в осуществлении первых полетов.
Неудачи в создании управляемого воздухоплавательного аппарата, подтолкнули к идее создания летательного аппарата тяжелее воздуха.
Работы в этой области велись в трех основных направлениях: проектировались орнитоптеры, вертолеты и самолеты. Количество проектов первых двух типов летательных машин вначале заметно преобладало над самолетами, так как идея «ввинчивания в воздух» или отталкивания его взмахами крыла была более понятна, чем принцип создания подъемной силы с помощью неподвижно установленного крыла. Но в скором времени к конструкторам пришло осознание, что для полета самолета требуется меньшая мощность, чем для вертолета или орнитоптера, и к концу XIX века, именно самолет стал считаться как наиболее перспективный тип летательных аппаратов тяжелее воздуха.
К середине XIX столетия паровой двигатель — единственный в те годы работоспособный тип энергетической установки — получил широкое распространение. Появление компактных паровых машин с уменьшенным весом было вызвано началом их применения на транспорте (пароходы, паровозы, паровые автомобили). Удельная мощность (мощность на 1 кг веса силовой установки) лучших образцов паровых двигателей в середине XIX в. в несколько раз превышала возможности человека. Так на смену проектам мускулолетов пришли проекты летательных аппаратов с паровой машиной.
Но все же вес паровых двигателей долгое время оставался непомерно велик для применения на самолете. Это понимали и сами изобретатели и много лет проекты самолетов оставались нереализованными. Воплощению проектов в жизнь препятствовала также атмосфера непонимания и насмешек, окружавшая усилия энтузиастов создания самолета. «На нас смотрят как на людей, которые желали бы, предположим, построить железную дорогу на Луну или что-нибудь подобное», — писал один из пионеров отечественной авиации А. В. Эвальд.
Одним из доступных средств практической проверки предложенных идей было создание небольших летающих моделей. Особое распространение авиамоделизм получил в 70-х годах XIX в., когда был изобретен резиномотор — двигатель, с успехом применяемый моделистами и в наши дни.
Опыты с летающими моделями сыграли важную роль в появлении самолета. Благодаря им была продемонстрирована принципиальная возможность полета аппарата с неподвижным крылом и с двигателем, разработаны методы обеспечения устойчивости, были изучены свойства летательных аппаратов различных аэродинамических схем. Летающие модели явились прототипами некоторых самолетов конца XIX — начала XX вв.
Другим направлением в развитии крылатых летательных аппаратов был планеризм. Успехи планеризма не зависели от уровня развития энергетической техники, и полеты па планерах могли быть осуществлены за много лет (и даже, веков) до появления самолета. Однако долгое время это направление не привлекало конструкторов. От планера ожидали того, чего он не мог дать: длительного парящего полета, наблюдаемого у птиц. Короткие планирующие полеты расценивались как неудача. Только после того, как, благодаря многолетним экспериментам О. Лилиенталя, была осознана необходимость последовательных шагов в освоении безмоторного полета, планеризм стал успешно развиваться. Полеты на планерах позволили усовершенствовать конструкцию и систему управления аппаратом с неподвижным крылом, подготовили опытных пилотов-испытателей первых самолетов.
Во второй половине XIX в. в Англии, Франции, России и некоторых других странах были организованы научные объединения, направленные на изучение проблем механического полета. Эксперименты на портативных установках в аэродинамических трубах способствовали созданию крыла с улучшенными несущими свойствами. Это было достигнуто благодаря применению искривленного (выгнутого) профиля вместо применяемой ранее плоской поверхности и выявлению того факта, что подъемная сила растет с увеличением удлинения крыла.
В конце XIX столетия многие крупные ученые во всеуслышание заявили о возможности создания самолета. В результате отмеченных выше факторов, а также дальнейшего уменьшения веса паровых машин, сформировались предпосылки для начала практических работ в области самолетостроения.
Этому способствовало также изменение отношения к авиации и воздухоплаванию со стороны правительств капиталистических государств: в обстановке подготовки к борьбе за территориальный раздел мира и связанное с этим наращивание технического потенциала армий на летательные аппараты стали смотреть как на новый перспективный вид вооружения.
Первые самолеты с паровым двигателем не смогли совершить полеты, хотя некоторым из них удавалось отрываться от земли на несколько секунд. Последнее доказывает, что в конце XIX в. с энергетической точки зрения полет самолета был возможен. Основные причины неудач заключались в неопытности пилотов (планеризм тогда еще не получил распространения и ни один из испытателей самолетов не имел практики безмоторных полетов недостаточной устойчивости и управляемости самолетов, отсутствии необходимого запаса прочности их конструкции.
Несмотря на то, что в XIX в. не удалось осуществить полет на самолете, усилия конструкторов и ученых не пропали даром. Благодаря самоотверженной деятельности энтузиастов динамического полета были сформированы все необходимые предпосылки для успешного развития авиации в ближайшем будущем.
Ниже приведены проекты и конструкции летательных аппаратов XIX века: