Маленькие летающие аппараты. Ховербайк и реактивный ранец: топ необычных летательных аппаратов

При нынешнем технологическом прогрессе никого не удивишь таким явлением, как летательный аппарат. Но далеко не каждый обыватель знает, с чего начиналась эпоха покорения неба и до какого уровня дошли современные технологии. Поэтому есть все причины для того, чтобы уделить больше внимания технике, которая передвигается в атмосфере.

Что можно определить как аппарат, способный летать?

Прежде чем переходить к более подробной информации, стоит выяснить значение ключевых терминов. Летательный аппарат - это устройство, предназначенное для полета в атмосфере нашей планеты и даже в космосе. Такую технику, как правило, разделяют на три основных вида: модели, которые легче воздуха, тяжелее и космические.

Для того чтобы каждый тип аппаратов смог успешно летать, используется аэродинамический, аэростатический и газодинамический принцип подъемной силы. Например, дирижабль поднимается в воздух благодаря разности плотности газа, который находится внутри него, и непосредственно самой атмосферы.

Летательный аппарат управляется посредством использования силы тяги и подъемной силы. Этот принцип ярко реализован в самолетах с реактивным двигателем и современных вертолетах.

С чего все начиналось?

Смелые шаги к преодолению притяжения человечество начало предпринимать очень давно. Но первые летательные аппараты мир увидел только после 1647 года. Именно тогда в воздух поднялся аэроплан с мотором, который совершил полноценный полет. Для того чтобы этот аппарат смог двигаться, итальянский разработчик Титу Ливио Бураттини оборудовал свое творение двумя парами неподвижных крыльев, а другие четыре (в передней и задней части корпуса) оснастил пружинами, которые позволяли использовать для полета принцип орнитоптера.

Англичанин Роберт Гук также смог собрать похожий механизм. Его орнитоптер успешно взлетел в воздух спустя 7 лет после успеха итальянского изобретателя.

В 1763 году Мельхиор Бауэр представил общественности проект, согласно которому его аппаратимел неподвижные крылья и двигался при помощи пропеллера.

Знаменательным является тот факт, что именно российский ученый М. В. Ломоносов первым разработал и построил модель, которая была тяжелее воздуха и работала по принципу вертолета, оборудованного соосными винтами.

Почти сто лет спустя, в 1857 году, аэроплан француза Феликса дю Тампля совершил полноценный полет. В движение этот аппарат приводился благодаря электрическому двигателю и двенадцатилопастному винту.

Виды летательных аппаратов

Как говорилось выше, есть несколько типов устройств, способных преодолевать земное притяжение: те, что легче и тяжелее воздуха, а также модели, которые предназначены для полета в космос.

К тем аппаратам, которые принято считать тяжелыми, относится такая техника, как вертолеты, самолеты , винтокрылы, экранопланы, автожиры, планёры и другие. При этом подъемная сила, необходимая для полета, обеспечивается преимущественно за счет неподвижных крыльев и лишь частично хвостовым оперением, а также фюзеляжем. Поскольку корпус таких аппаратов имеет большой вес, для того чтобы подъемная сила превысила массу самолета или планера, необходимо развить определенную скорость. Именно по этой причине и нужны взлетные полосы.

В случае с вертолетами, автожирами и винтокрылами подъемная сила создается благодаря вращению лопастей несущего винта. В связи с этим подобным аппаратам не нужна взлетная полоса для подъема в воздух, равно как и для приземления.

Стоит отметить, что, в отличие от вертолетов, винтокрылы поднимаются в атмосферу при помощи вращения как несущего, так и воздушных винтов. Сейчас есть множество моделей различной конструкции. Например, в некоторых аппаратах используется воздушно-реактивный двигатель.

Легкая авиация

Желание покорить воздушное пространство привело к развитию технологий, позволивших подниматься в воздух всем желающим. Речь идет об СЛА (сверхлегкие летательные аппараты). Такой тип техники отличается тем, что его предельная взлетная масса не превышает отметку в 495 кг.

При этом подобные аппараты делятся на два основных вида:

Моторные (автожиры, аэрошуты, сверхлегкие вертолеты, мотодельтапланы, паролеты, амфибии-СЛА, гидро-СЛА, мотопарапланы, дельталеты и микросамолёты);
- безмоторные (парапланы, дельтапланы).

Важно понимать, что в категорию «сверхлегкие летательные аппараты» не попадают аэростаты, воздушные шары и парашюты.

Такое направление авиации, как СЛА, пользуется большой популярностью, в связи с чем постоянно разрабатываются новые модели и виды этой техники.

Любительские проекты

Страсть многих обывателей к свободному перемещению в воздушном пространстве настолько сильна, что немало энтузиастов самостоятельно собирают аппараты, способные летать.

Разумеется, если кто и делает детали техники, предназначенной для смелых полетов, в условиях гаража, то крайне редко. Подавляющее большинство обывателей, ориентированных на самодельные летательные аппараты, заказывают составляющие у надежных производителей и, следуя инструкции, собирают собственное небесное детище.

Если внимательно выполнять все указания, да к тому же проконсультироваться у живого инструктора, то есть все шансы получить качественную конструкцию, на которой можно смело подниматься в небо.

Самодельные летательные аппараты, как правило, имеют вид планера. Причем есть модели с мотором и без него. Для того чтобы использовать планер, в принципе, никакой документации не нужно. Но в том случае, если имеет место мотор, управление аппаратом возможно только при наличии соответствующего разрешения.

Автоматизация процесса

Прогресс не стоит на месте, и с развитием научно-технической базы появились беспилотные летательные аппараты(БПЛА).

Впервые такие устройства начали использовать в Израиле (1973) для сбора разведданных. В наши дни подобные технологии применяют в самых разных сферах жизни современного общества, и популярность их постоянно растет.

Объяснить повышенный спрос на БПЛА нетрудно: они исключают необходимость присутствия экипажа и достаточно экономны как в производстве, так и в эксплуатации. Более того, без труда могут выполнять те маневры, которые недоступны для обычных самолетов из-за сильных физических перегрузок летчиков. К тому же становится неактуальным такой фактор, как усталость экипажа, что значительно увеличивает потенциальную длительность полета.

На данный момент существует более 50 производителей беспилотных аппаратов. Количество типов БПЛА, которые они выпускают, превышает отметку в 150 моделей.

В основном такие летательные аппараты используются для военных целей (разведка, поражение наземных элементов).

Видеосъемка с воздуха

Поскольку различные способы запечатления прекрасных видов давно являются увлечением тысяч людей по всей планете, летательным аппаратам не пришлось долго ждать такого апгрейда, как цифровая видеокамера. Сейчас есть масса мультикоптеров и квадрокоптеров (они же дроны), которые активно используются для получения оригинального видео и не только.

Фактически летательный аппарат с камерой, который управляется дистанционно, можно использовать для любых частных целей или профессиональных задач (аэрофотосъемка местности, воздушная слежка, создание документального кино и др.). По этой причине такая техника очень популярна. К тому же приобретение мультикоптера не требует больших затрат.

Гражданское население нередко использует дроны для обзора труднодоступной местности и съемки авторских видеороликов.

Системы управления летательными аппаратами

Для того чтобы задействовать различные механизмы самолета во время полета, используется передача сигналов непосредственно от самих органов управления, которые расположены в кабине, к различным приводам аэродинамических поверхностей.

Такая система называется электродистанционной (ЭДСУ). Для передачи управляющих команд в ней используются электрические сигналы.

При этом электродистанционную систему управления можно разделить на два основных типа: с механическим резервом и полной ответственностью. Механическая проводка используется в том случае, если отказывает ЭДСУ.

При этом в современных моделях летательных аппаратов с экипажем используется автопилот, который собирает информацию об угловых перемещениях и корректирует положение самолета, равно как и его курс.

В случае с вертолетами автоматическая система пилотирования частично облегчает работу летчика. Например, убирает необходимость следить за угловыми перемещениями.

Что касается дистанционного управления, скажем дронами, то в этом случае может использоваться специальный пульт. Нередко такой летательный аппарат управляется при помощи смартфонов.

Итоги

На основе вышеизложенной информации можно сделать вывод, что самолеты, вертолеты, беспилотники и различные виды дронов заняли прочное место как в частной жизни обычных граждан, так и в военной индустрии многих стран. Поэтому есть все основания ожидать, что будущий уровень повседневного комфорта и тактического превосходства государств неизменно будет связан с технологическим развитием основных направлений авиации.

Мечта о покорении воздушного пространства человеком отображается в легендах и преданиях практически всех народов населяющих Землю. Первые документальные свидетельства попыток человека поднять в воздух летательный аппарат относятся к первому тысячелетию до нашей эры. Тысячи лет попыток, труда и размышлений привело к полноценному воздухоплаванию только в конце 18 века, вернее к его развитию. Сначала появились монгольфьер, а следом и шарльер. Это два вида летательного аппарата легче воздуха — аэростата, в дальнейшем развитие аэростатной техники привело к созданию — дирижаблей. А на смену этим воздушным левиафанам пришли и аппараты тяжелее воздуха.

Примерно в 400 году до н. э. в Китае массово стали применяться воздушные змеи не только для развлечения, но и в сугубо военных целей, в качестве средства сигнализации. Этот аппарат уже можно охарактеризовать как устройство тяжелее воздуха, имеющее жесткую конструкцию и использующее для поддержания в воздухе аэродинамическую подъемную силу набегающего потока за счет струйных воздушных течений.

Классификация летательных аппаратов

Летательный аппарат — это какое-либо техническое устройство, которое предназначается для полетов в воздушном или космическом пространстве. В общей классификации различают аппараты легче воздуха, тяжелее воздуха и космические. В последнее время все более широко развивается направления конструирования смежных аппаратов, особенно создания гибрида воздушно — космического аппарата.

ЛА классифицироваться могут и иначе, например по следующим признакам:

• по принципу действия (полета);
• по принципу управления;
• по предназначению и сферам применения;
• по типу двигателей, установленных на ЛА;
• по конструктивным особенностям, касающимся фюзеляжа, крыльев, оперения и шасси.

Кратко о летательных аппаратах.

1. воздухоплавательные ЛА. Считаются летательные аппараты легче воздуха. Воздушная оболочка наполнена легким газом. К ним относятся дирижабли, аэростаты и гибридные ЛА. Вся конструкция данного типа аппаратов всецело остается тяжелее воздуха, но из за разности плотностей газовых масс в и вне оболочки, создается разность давлений и как итог — выталкивающая сила, так называемая сила Архимеда.

2. ЛА, использующие аэродинамическую подъемную силу. Данный тип аппаратов считается уже тяжелее воздуха. Подъемная сила у них создается уже за счет геометрических поверхностей — крыльев. Крылья начинают поддерживать ЛА в воздушной среде только после того как вокруг их поверхностей начинают образовываться воздушные потоки. Таким образом крылья начинают работать после достижения ЛА определенной минимальной скорости «срабатывания» крыльев. На них начинает образовываться подъемная сила. Поэтому, например, чтобы подняться самолету в воздух или опуститься из него на землю, нужен пробег.

• Планеры, самолеты, экранолеты и крылатые ракеты - это аппараты, у которых подъемная сила образуется при обтекании крыла;
• Вертолеты и им подобные агрегаты, у них подъемная сила образуется за счет обтекания лопастей несущего винта;
• ЛА, имеющие несущий корпус, созданный по схеме «летающее крыло»;
• Гибридные - это аппараты вертикального взлета и посадки, как самолеты, так и винтокрылы, а также устройства совмещающие качества аэродинамических и космических ЛА;
• Аппараты на динамической воздушной подушке типа экраноплан;

3. ко смические ЛА. Эти аппараты созданные специально для работы в безвоздушном пространстве с ничтожной гравитацией, а так же для преодоления силы притяжения небесных тел, для выхода в космическое пространство. К их числу относятся спутники, космические корабли, орбитальные станции, ракеты. Перемещение и подъемная сила создается за счет реактивной тяги, путем отбрасывания части массы аппарата. Рабочее тело так же образуется благодаря преобразованию внутренней массы аппарата, которая до начала полета еще состоит из окислителя и топлива.

Самые распространенные летательные аппараты - это самолеты. При классификации они подразделяются по многим признакам:

На втором месте по распространенности находятся вертолеты. Они также классифицируются по разным признакам например, по количеству и расположению несущих винтов:

• имеющие одновинтовую схему, которая предполагает наличие дополнительного рулевого винта;
• соосная схема - когда два несущих винта находятся на одной оси друг над другом и вращаются в разные стороны;
• продольная - это когда несущие винты находятся на оси движения друг за другом;
• поперечная - винты располагаются по бокам от фюзеляжа вертолета.

1,5 — поперечная схема, 2 — продольная схема, 3 — одновинтовая схема, 4 — соосная схема

Кроме того вертолеты можно классифицировать по назначению:

• для пассажирских перевозок;
• для боевого применения;
• для применения в качестве транспортных средств при перевозке грузов различного назначения;
• для различных сельскохозяйственных нужд;
• для потребностей медицинского обеспечения и поисково-спасательных работ;
• для применения в качестве воздушно-крановых устройств.

Краткая история авиации и воздухоплавания

Люди, серьезно занимающиеся историей создания летательных аппаратов, определяют, что какое-то устройство является ЛА, в первую очередь исходя из способности подобного агрегата поднять человека в воздух.

Самый первый из известных в истории полетов относится к 559 году нашей эры. В одном из государств на территории Китая приговоренного к смерти человека закрепили на воздушном змее и после запуска он смог пролететь над городскими стенами. Этот змей был скорее всего первым планером конструкции «несущее крыло».

В конце первого тысячелетия нашей эры на территории мусульманской Испании арабский ученый Аббас ибн Фарнас сконструировал и построил деревянный каркас с крыльями, который имел подобие органов управления полетом. Он смог взлететь на этом прообразе дельтаплана с вершины небольшого холма, продержаться в воздухе около десяти минут и вернуться к месту старта.

1475 год — первыми серьезными с научной точки зрения чертежами летательных аппаратов и парашюта считаются эскизы сделанные Леонардо да Винчи.

1783 год — совершен первый полет с людьми на воздушном аэростате Монгольфье, в этом же году в воздух поднимается аэростат с гелиевым наполнением шара и выполняется первый прыжок с парашютом.

1852 год — первый дирижабль с паровым двигателем выполнил успешный полет с возвращением в точку старта.

1853 год — в воздух поднялся планер с человеком на борту.

1881 — 1885 года — профессор Можайский получает патент, строит и испытывает самолет с паровыми двигателями.

1900 год — построен первый дирижабль Цеппелина с жесткой конструкцией.

1903 год — братья Райт выполняют первые реально управляемые полеты на самолетах с поршневым двигателем.

1905 год — создана Международная авиационная федерация (ФАИ).

1909 год — созданный год назад Всероссийский аэроклуб вступает в ФАИ.

1910 год — с водной поверхности поднялся первый гидросамолет, в 1915 году русский конструктор Григорович дает старт летающей лодке М-5.

1913 год — в России создан родоначальник бомбардировочной авиации «Илья Муромец».

1918 год, декабрь — организован ЦАГИ, который возглавил профессор Жуковский. Этот институт многие десятилетия будет определять направления развития российской и мировой авиационной техники.

1921 год — зарождается российская гражданская авиация, перевозящая пассажиров на самолетах «Илья Муромец».

1925 год — совершает полет АНТ-4, двухдвигательный цельнометаллический самолет-бомбардировщик.

1928 год — принят к серийному производству легендарный учебный самолет У-2, на котором будет подготовлено не одно поколение выдающихся советских летчиков.

В конце двадцатых годов был сконструирован и успешно испытан первый советский автожир — винтокрылый летательный аппарат.

Тридцатые годы прошлого века — это период различных мировых рекордов установленных на ЛА разного типа.

1946 год — в гражданской авиации появляются первые вертолеты.

В 1948 году рождается советская реактивная авиация — самолеты МиГ-15 и Ил-28, в этом же году появляется первый турбовинтовой самолет. Через год в серийное производство запускается МиГ-17.

Вплоть до середины сороковых годов XX столетия основным строительным материалом для ЛА были дерево и ткань. Но уже в первые годы второй мировой войны на смену деревянным конструкциям приходят цельнометаллические конструкции из дюралюминия.

Конструкция самолета

У всех летательных аппаратов есть схожие конструкционные элементы. Для воздушных аппаратов легче воздуха — одни, для аппаратов тяжелее воздуха — другие, для космических — третьи. Самая развитая и многочисленная ветка летательных аппаратов — это устройства тяжелее воздуха для полетов в атмосфере Земли. Для всех летательных аппаратов тяжелее воздуха есть основные общие черты, так как все аэродинамическое воздухоплавание и дальнейшие полеты в космос исходили с самой первой конструктивной схемы — схемы аэроплана, самолета по другому.

Конструкция такого ЛА как самолет, независимо от его типа или предназначения, имеет ряд общих элементов, обязательных для того, чтобы это устройство могло летать. Классическая схема выглядит следующим образом.

Планер самолета.

Этим термином называют цельную конструкцию, состоящую из фюзеляжа, крыльев и хвостового оперения. На самом деле — это отдельные элементы, имеющие разные функции.

а) Фюзеляж - это основная силовая конструкция самолета, к которой крепятся крылья, хвостовое оперение, двигатели и взлетно-посадочные устройства.

Корпус фюзеляжа собранный по классической схеме состоит из:
— носовой части;
— центральной или несущей части;
— хвостовой части.

В носовой части этой конструкции, как правило, располагается радиолокационное и радиоэлектронное самолетное оборудование и кабина экипажа.

Центральная часть несет основную силовую нагрузку, к ней крепятся крылья самолета. Кроме того, в ней располагаются основные топливные баки, проложены центральные электрические, топливные, гидравлические и механические магистрали. В зависимости от предназначения ЛА внутри центральной части фюзеляжа могут располагаться салон для перевозки пассажиров, транспортный отсек для размещения перевозимых грузов или отсек для размещения бомбового и ракетного вооружения. Возможны также варианты для топливозаправщиков, самолетов разведчиков или других специальных ЛА.

Хвостовая часть имеет также мощную силовую конструкцию, так как она предназначена для крепления к ней хвостового оперения. В некоторых модификациях самолетов на ней располагаются двигатели, а у бомбардировщиков типа ИЛ-28, ТУ-16 или ТУ-95 в этой части может располагаться кабина воздушного стрелка с пушками.

С целью уменьшения сопротивления трения фюзеляжа о набегающий воздушный поток выбирается оптимальная форма фюзеляжа с заостренными носом и хвостом.

Учитывая большие нагрузки на эту часть конструкции во время полета, он выполняется цельнометаллическим из металлических элементов по жесткой схеме. Основным материалом при изготовлении этих элементов является дюралюминий.

Основными элементами конструкции фюзеляжа являются:
— стрингеры — обеспечивающие жесткость в продольном отношении;
— лонжероны — обеспечивающие жесткость конструкции в поперечном отношении;
— шпангоуты — металлические элементы швеллерного типа, имеющие вид замкнутой рамы разного сечения, скрепляющие стрингеры и элероны в заданную форму фюзеляжа;
— внешняя обшивка — заранее заготовленные по форме фюзеляжа металлические листы из дюралюминия или композиционных материалов, которые крепятся на стрингеры, лонжероны или шпангоуты в зависимости от конструкции ЛА.

В зависимости от заданной конструкторами формы фюзеляж может создавать подъемную силу от двадцати до сорока процентов всей подъемной силы ЛА.

Подъемная сила, за счет которой ЛА тяжелее воздуха держится в атмосфере — это реально существующая физическая сила, образующаяся при обтекании набегающим воздушным потоком крыла, фюзеляжа и других элементов конструкции ЛА.

Подъемная сила прямо пропорциональна плотности среды, в которой образуется воздушный поток, квадрату скорости с которым движется ЛА и углу атаки, который образуют крыло и другие элементы относительно набегающего потока. Она также пропорциональна площади ЛА.

Самое простое и популярное объяснение возникновения подъемной силы это образование разницы давлений в нижней и верхней части поверхности.

б) Крыло самолета - это конструкция имеющая несущую поверхность для образования подъемной силы. В зависимости от типа самолета крыло может быть:
— прямым;
— стреловидным;
— треугольным;
— трапециевидным;
— с обратной стреловидностью;
— с переменной стреловидностью.

Крыло имеет центроплан, а также левую и правую полуплоскости, еще их можно называть консолями. В случае, если фюзеляж выполнен в виде несущей поверхности как у самолета типа Су-27, то имеются только левая и правая полуплоскости.

По количеству крыльев могут быть монопланы (это основная конструкция современных самолетов) и бипланы (примером может служить Ан-2) или трипланы.

По расположению относительно фюзеляжа крылья классифицируются как низкорасположенные, среднерасположенные, верхнерасположенные, «парасоль» (то есть крыло расположено над фюзеляжем). Основными силовыми элементами конструкции крыла являются лонжероны и нервюры, а также металлическая обшивка.

К крылу крепится механизация, обеспечивающая управление самолетом — это элероны с триммерами, а также имеющая отношение к взлетно-посадочным устройствам — это закрылки и предкрылки. Закрылки после их выпуска увеличивают площадь крыла, изменяют его форму, увеличивая возможный угол атаки на малой скорости и обеспечивают увеличение подъемной силы на режимах взлета и посадки. Предкрылки — это устройства для выравнивания воздушного потока и недопущения завихрений и срыва струи на больших углах атаки и малых скоростях. Кроме того, на крыле могут интерцепторы-элероны — для улучшения управляемости ЛА и интерцепторы-спойлеры — как дополнительная механизация уменьшающая подъемную силу и тормозящая ЛА в полете.

Внутри крыла могут размещаться топливные баки, например как у самолета МиГ-25. В законцовках крыла располагаются сигнальные огни.

в) Хвостовое оперение.

К хвостовой части фюзеляжа самолета крепятся два горизонтальных стабилизатора — это горизонтальное оперение и вертикальный киль — это вертикальное оперение. Эти элементы конструкции ЛА обеспечивают стабилизацию самолета в полете. Конструктивно они выполнены также как и крылья, только имеют значительно меньший размер. К горизонтальным стабилизаторам крепятся рули высоты, а к килю — руль поворота.

Взлетно-посадочные устройства.

а) Шасси — основное устройство относящиеся к этой категории.

Стойка шасси. Задняя тележка

Шасси самолета — это специальные опоры предназначенные для взлета, посадки, руления и стоянки ЛА.

Конструкция их достаточно проста и включает стойку с амортизаторами или без них, систему опор и рычагов обеспечивающих устойчивое положение стойки в выпущенном положении и быструю уборку ее после взлета. Также имеются колеса, поплавки или лыжи в зависимости от типа самолета и взлетно-посадочной поверхности.

В зависимости от расположения на планере возможны различные схемы:
— шасси с передней стойкой (основная схема для современных самолетов);
— шасси с двумя основными стойками и хвостовой опорой (примером может служить Ли-2 и Ан-2, в настоящее время практически не применяется);
— велосипедное шасси (такое шасси установлено на самолете Як-28);
— шасси с передней стойкой и выпускающейся при посадке задней штангой с колесиком.

Самой распространенной схемой для современных самолетов является шасси с передней стойкой и двумя основными. На очень тяжелых машинах основные стойки имеют многоколесные тележки.

б) Тормозная система. Торможение самолета после посадки осуществляется с помощью тормозов в колесах, спойлеров-интерцептеров, тормозных парашютов и реверса двигателей.

Двигательные силовые установки.

Самолетные двигатели могут размещаться в фюзеляже, подвешены на крыльях с помощью пилонов или размещены в хвостовой части самолета.

Конструктивные особенности других летательных аппаратов

1. Вертолет. Способность взлетать вертикально и вертеться вокруг своей оси, зависать на месте и летать боком и задом. Все это характеристики вертолета и все это обеспечивается благодаря подвижной плоскости, создающая подъемную силу — это винт, который имеет аэродинамическую плоскость. Винт постоянно находится в движении, не зависимо от того с какой скоростью и в каком направлении происходит полет непосредственно вертолета.
2. Винтокрыл. Особенностью этого ЛА является то, что взлет аппарата осуществляется за счет несущего винта, а набор скорости и горизонтальный полет — за счет классически расположенного пропеллера, установленного на ТВД, как у самолета.
3. Конвертоплан. Эту модель ЛА можно отнести к аппаратам с вертикальным взлетом и посадкой, которые обеспечиваются поворотными ТВД. Они закреплены на концах крыльев и после взлета поворачиваются в самолетное положение, в котором создается тяга для горизонтального полета. Подъемная сила обеспечивается крыльями.
4. Автожир. Особенность данного ЛА заключается в том, что во время полета он опирается на воздушную массу за счет свободно вращающегося винта в режима авторотации. В данном случае винты заменяют собой статичное крыло. Но для поддержания полета необходимо постоянно вращать винт, а он вращается от набегающего воздушного потока, поэтому аппарата, не смотря на винт необходима минимальная скорость для полета.
5. Самолет вертикального взлета и посадки. Взлетает и садится при нулевой горизонтальной скорости, используя тягу реактивных двигателей, которая направлена в вертикальном направлении. В мировой авиационной практике это такие самолеты как Харриер и Як-38.
6. Экраноплан. Это аппарат способный передвигаться на большой скорости, используя при этом эффект аэродинамического экрана, который позволяет этому ЛА держаться на высоте нескольких метров над поверхностью. При этом площадь крыла у этого аппарата меньше, чем у аналогичного самолета. ЛА использующий этот принцип, но способный подниматься на высоту в несколько тысяч метров называется экранолет. Особенностью его конструкции является более широкие фюзеляж и крыло. Такой аппарат имеет большую грузоподъемность и дальность полета до тысячи километров.
7. Планер, дельтаплан, параплан. Это ЛА тяжелее воздуха, как правило безмоторные, которые для полета используют подъемную силу за счет обтекания воздушным потоком крыла или несущей поверхности.
8. Дирижабль. Это аппарат легче воздуха, использующий для управляемого движения двигатель с винтом. Он может быть с мягкой, полужесткой и жесткой оболочкой. В настоящее время используется в военных и специальных целях. Однако целый ряд преимуществ, таких как дешевизна, большая грузоподъемность и ряд других, дают повод к дискуссиям о возврате этого вида транспорта в реальный сектор экономики.

Люди были одержимы идеей подняться в воздух на протяжении столетий. В мифах практически всех народов есть легенды о летающих животных и людях с крыльями. Самыми ранними известными летательными аппаратами были крылья, имитирующие птичьи. С ними люди прыгали с башен или пытались воспарить, сорвавшись со скалы. И хотя такие попытки заканчивались, как правило, трагически, люди придумывали все более сложные конструкции летательных аппаратов. О знаковых летательных аппаратах пойдёт речь в нашем сегодняшнем обзоре.

1. Бамбуковый вертолет

Один из старейших в мире летательных аппаратов, бамбуковый вертолет (также известный как бамбуковая стрекоза или китайская вертушка) - игрушка, которая взлетает вверх, если быстро раскрутить ее основной стержень. Изобретенный в Китае около 400 г. до н.э., бамбуковый вертолет состоял из лопастей-перьев, насаженных на конец бамбуковой палки.

2. Летающий фонарик

Летающий фонарик - небольшой воздушный шар из бумаги и деревянного каркаса с отверстием на дне, под которым разжигается небольшой огонь. Считается, что китайцы экспериментировали с летающими фонариками уже в 3 веке до нашей эры, но традиционно, их изобретение приписывается мудрецу и полководцу Чжугэ Ляну (181-234 г.г. н.э.).

3. Воздушный шар

Воздушный шар - первая успешная технология полета человека на несущей конструкции. Первый пилотируемый полет провели Пилатр де Розье и маркиз д"Арланд в 1783 году в Париже на воздушном шаре (на привязи), созданном братьями Монгольфьер. Современные воздушные шары могут пролетать тысячи километров (самый длительный полет на воздушном шаре - 7672 км от Японии до Северной Канады).

4. Солнечный воздушный шар

Технически этот тип воздушного шара летает за счет нагревания воздуха в нем при помощи солнечного излучения. Как правило, такие аэростаты делают из черного или темного материала. Хотя они в основном используются на рынке игрушек, некоторые солнечные шары достаточно велики для того, чтобы поднять в воздух человека.

5. Орнитоптер

Орнитоптер, который был вдохновлен полетами птиц, летучих мышей и насекомых, представляет собой самолет, который летит, хлопая крыльями. Большинство орнитоптеров беспилотные, но также было построено несколько пилотируемых орнитоптеров. Одна из самых ранних концепций такого летательного аппарата была разработана Леонардо да Винчи еще в 15 веке. В 1894 году Отто Лилиенталь, немецкий пионер авиации, впервые в истории совершил пилотируемый полет на орнитоптере.

6. Парашют

Изготавливаемый из легкой и прочной ткани (подобной нейлону) парашют представляет собой устройство, которое используется, чтобы замедлить движение объекта через атмосферу. Описание самого древнего парашюта было найдено в анонимной итальянской рукописи, датируемой 1470 годом. В современные дни парашюты используются для спуска различных грузов, в том числе людей, продуктов питания, оборудования, космических капсул и даже бомб.

7. Воздушный змей

Первоначально построенный путем растяжения шелка над рамкой из расщепленного бамбука, воздушный змей был изобретен в Китае в 5 веке до нашей эры. В течение длительного времени много других культур переняли это устройство, а некоторые из них даже продолжали дальнейшее усовершенствование этого простого летательного аппарата. Например, воздушные змеи, способные переносить человека, как полагают, существовали в древнем Китае и Японии.

8. Дирижабль

Дирижабль стал первым летательным аппаратом, способным на управляемые взлет и посадку. В начале в дирижаблях использовали водород, но из-за большой взрывоопасности этого газа, в большинстве дирижаблей, построенных после 1960-х годов, начали использовать гелий. Дирижабль также может оснащаться двигателями, а экипажа и/или полезная нагрузка в нем расположены в одной или нескольких "гондолах", подвешенных под баллоном с газом.

9. Планер

Планер - летательный аппарат тяжелее воздуха, который поддерживается в полете динамической реакцией воздуха на его несущие поверхности, т.е. он не зависит от двигателя. Таким образом, большинство планеров не имеют двигателя, хотя некоторые парапланы могут быть оснащены ими, чтобы продлить полет в случае необходимости.

10. Биплан

Биплан - самолет с двумя неподвижными крыльями, которые расположены друг над другом. Бипланы имеют ряд преимуществ по сравнению с обычными конструкциями крыла (монопланами): они позволяют добиться большей площади крыльев и подъемной силы при меньшем размахе крыла. Биплан братьев Райт в 1903 году стал первым успешно поднявшимся в воздух самолетом.

11. Вертолет

Вертолет - винтокрылый летательный аппарат, который может взлетать и садиться вертикально, парить и лететь в любом направлении. На протяжении последних столетий было много концепций, похожих на современные вертолеты, но только в 1936 году был построен первый рабочий вертолет Фокке-Вульф Fw 61.

12. Аэроцикл

В 1950-х годах Lackner Helicopters придумали необычный летательный аппарат. HZ-1 Aerocycle предназначался для эксплуатации неопытными пилотами в качестве стандартной разведывательной машины в армии США. Хотя раннее тестирование показало, что аппарат может предоставить достаточную мобильность на поле боя, более обширные оценки показали, что его слишком трудно контролировать неподготовленным пехотинцам. В итоге, после пары аварий проект был заморожен.

13. Кайтун

Кайтун - гибрид воздушного змея и воздушного шара. Основным его преимуществом является то, что кайтун может оставаться в достаточно стабильном положении над точкой привязки троса, независимо от силы ветра, в то время как обычные воздушные шары и воздушные змеи менее стабильны.

14. Дельтаплан

Дельтаплан – немоторизованный летательный аппарат тяжелее воздуха, в котором отсутствует хвост. Современные дельтапланы изготовлены из алюминиевого сплава или композитных материалов, а крыло - из синтетической парусины. Эти аппараты имеют высокое соотношение подъемной силы, что позволяет пилотам летать в течение нескольких часов на высоте тысяч метров над уровнем моря в восходящих потоках теплого воздуха и исполнять фигуры высшего пилотажа.

15. Гибридный дирижабль

Гибридный дирижабль представляет собой летательный аппарат, который сочетает в себе характеристики аппарата легче воздуха (т. е. технологии дирижабля) с технологиями летательных аппаратов тяжелее воздуха (либо неподвижное крыло, либо роторный винт). На массовое производство такие конструкции не были поставлены, но на свет появилось несколько пилотируемых и беспилотных прототипов, включая Lockheed Martin P-791 - экспериментальный гибридный дирижабль, разработанный Lockheed Martin.

16. Авиалайнер

Также известный как реактивный лайнер, реактивный пассажирский самолет представляет собой тип самолета, предназначенный для перевозки пассажиров и грузов по воздуху, который передвигается благодаря реактивным двигателям. Эти двигатели позволяют самолету достигать высоких скоростей и генерировать достаточную тягу для передвижения воздушного судна большой массы. В настоящее время A380 Airbus является крупнейшим в мире реактивным пассажирским лайнером со вместимостью до 853 человек.

17. Ракетоплан

Ракетный самолет - летательный аппарат, который использует ракетный двигатель. Ракетопланы могут достигать гораздо более высоких скоростей, чем реактивные самолеты аналогичных размеров. Как правило, двигатель у них работает в течение не более нескольких минут, после чего самолет планирует. Ракетоплан подходит для полетов на очень большой высоте, а также он способен развивать гораздо большее ускорение и имеет более короткий разбег.

18. Поплавковый гидросамолет

Это тип самолета с неподвижным крылом, способный взлетать с воды и садиться на нее. Плавучесть гидросамолету обеспечивают понтоны или поплавки, которые устанавливаются вместо шасси под фюзеляжем. Поплавковые гидросамолеты широко использовались до Второй мировой войны, но затем их вытеснили вертолеты и самолеты, применяющиеся с авианосцев.

19. Летающая лодка

Другой тип гидросамолета - летающая лодка - представляет собой самолет с фиксированным крылом и корпусом такой формы, которая позволяет ему садиться на воду. Он отличается от поплавкового гидросамолета тем, что в нем используется специально спроектированный фюзеляж, который может плавать. Летающие лодки были очень распространены в первой половине 20-го века. Подобно поплавковым гидросамолетам, впоследствии их перестали использовать после Второй мировой войны.

Также известный под другими названиями (например, грузовое воздушное судно, грузовое судно, транспортный самолет или грузовой самолет), грузовой самолет является самолетом с неподвижным крылом, который предназначен или переоборудован для перевозки грузов, а не пассажиров. В данный момент самым большим и самым грузоподъемным в мире является построенный в 1988 году Ан-225.

21. Бомбардировщик

Бомбардировщик - боевой самолет, предназначенный для атаки наземных и морских целей путем сбрасывания бомб, запуска торпед или пуска крылатых ракет "воздух-земля". Есть два типа бомбардировщиков. Стратегические бомбардировщики в первую очередь предназначены для бомбардировочных миссий дальнего действия - т. е. для атаки стратегических целей, таких как базы снабжения, мосты, заводы, верфи и т.д. Тактические бомбардировщики направлены на противодействие военной деятельности противника и поддержки наступательных операций.

22. Космоплан

Космоплан - аэрокосмический аппарат, который используется в атмосфере Земли. Они могут использовать как только ракеты, так и вспомогательные обычные реактивные двигатели. Сегодня есть пять подобных аппаратов, которые успешно использовались: X-15, Space Shuttle, Буран, SpaceShipOne и Boeing X-37.

23. Космический корабль

Космический корабль представляет собой транспортное средство, предназначенное для полетов в космическом пространстве. Космические аппараты используются для различных целей, в том числе для связи, для наблюдения за Землей, метеорологии, навигации, космической колонизации, исследования планет, а также перевозки людей и грузов.

Космическая капсула представляет собой особый тип космического аппарата, который был использован в большинстве пилотируемых космических программ. Пилотируемая космическая капсула должна иметь все необходимое для повседневной жизни, включая воздух, воду и пищу. Космическая капсула также защищает космонавтов от холода и космической радиации.

25. Дрон

Официально известный как беспилотный летательный аппарат (БПЛА), дрон часто используется для миссий, которые являются слишком "опасными" или попросту невозможными для людей. Изначально они использовались в основном в военных целях, а сегодня их можно встретить буквально повсюду.

Когда приступают к классификации предметов или явлений, то ищут основные, наиболее общие черты, свойства, которые служат доказательством их родства. Наряду с этим изучают и такие признаки, которые резко отличали бы их друг от друга.

Если мы, следуя этому принципу, начнем классифицировать современные летательные аппараты, то прежде всего встанет вопрос: какие же признаки или свойства летательных аппаратов считать наиболее важными?

Может быть, можно классифицировать их, исходя из материалов, из которых изготовлены аппараты? Да, можно, но это будет мало наглядно. Ведь из разных материалов можно сделать одно и то же. Алюминий, сталь, дерево, полотно, резина, пластмассы в тон или иной степени применяются при изготовлении н самолетов, и вертолетов, н дирижаблей, и воздушных шаров.

Может быть основой для классификации летательных аппаратов избрать: когда и кем сделан аппарат впервые? Можно классифицировать в историческом плане - это вопрос важный, но тогда под одну рубрику попадут несхожие между собой по многим признакам аппараты, предложенные в одно время и в одной стране.

Очевидно, не эти признаки для классификации нужно считать наиболее важными.

Ввиду того что летательные аппараты предназначены для перемещения в воздушной среде, их принято подразделять на аппараты легче воздуха и аппараты тяжелее воздуха . Итак, основой классификации летательных аппаратов является их вес по отношению к воздуху.

Мы видим, что к аппаратам легче воздуха относятся дирижабли, воздушные шары и стратостаты . Они поднимаются и держатся в воздухе за счет наполнения их легкими газами. К аппаратам тяжелее воздуха принадлежат самолеты, планеры, ракеты и винтокрылые аппараты.

Самолет и планер поддерживаются в воздухе подъемной силой, создаваемой крыльями; ракеты удерживаются в воздухе силой тяги, развиваемой ракетным авигателем, а винтокрылые аппараты - подъемной силой несущего винта. Существуют (пока в проектах) аппараты, занимающие промежуточное положение между самолетами и винтокрылыми аппаратами, самолетами и ракетами. Это так называемые преобразуемые самолеты, или конверто-планы, которые должны объединить с себе положительные свойства как тех, так и других и сочетать огромные скорости полета с возможностью висения в воздухе, возможностью взлетать без разбега и садиться без пробега.

Вертолет, как и автожир, относится к винтокрылым летательным аппаратам. Их различие состоит в том, что несущий винт автожира не связан с двигателем и может свободно вращаться.

Несущий винт вертолета (или несколько несущих винтов) в отличие от несущего винта автожира в процессе взлета, полета и посадки приводится во вращение двигателем и служит как для создания подъемной силы, так и тяги. Создаваемая винтом аэродинамическая сила используется как для поддержания вертолета в воздухе, так и для его движения вперед Кроме того, несущий винт является также органом управления вертолетом.

Если у самолета тягу создает воздушный винт или реактивный двигатель, подъемную силу - крылья, а органами управления служат рули и элероны, то у вертолета все эти функции выполняет несущий винт. Из этого становится понятным, насколько важно значение несущего винта на вертолете.

Вертолеты отличаются друг от друга по количеству несущих винтов, по их расположению, по способу привода вращения. В соответствии с этими признаками и разделены вертолеты, изображенные.

За последние сто лет человечество придумало массу самых разнообразных летательных аппаратов. Мы увидели и самолёты и вертолёты, летательные аппараты и с пропеллером, и с реактивной тягой, способные взлетать с суши и с моря, взлетать и садиться с разбегом и вертикально. Мы увидели летательные аппараты разной формы — без фюзеляжа, без хвоста и крыльев, с изменяемой геометрией, в форме диска, цилиндра или конуса. Мы увидели необычные гибриды — летающие автомобили и мотоциклы, летающие лодки и даже подлодки, летающие ранцы и гибрид самолёта с космическим кораблём. К сожалению, дать обзор всех необычных летательных аппаратов просто невозможно, поэтому постараемся рассказать про самые необычные и по-настоящему уникальные.

Самолёты на солнечных батареях

Может ли самолёт летать без топлива и почти бесконечно? Может, и современные технологии позволяют построить подобные самолёты.

На фото самолёт «Solar Impulsе» («Солнечный импульс»), построенный в 2014 г. в Швейцарии. Для облегчения массы самолёт сделан из композитных материалов, при этом его масса 2300 кг при размахе крыльев 72 метра. Самолёт оснащён солнечными батареями, расположенными на крыльях, и мощными аккумуляторами, способными запасать энергию днём и поддерживать полёт ночью. В 2015-2016 годах самолёт совершил кругосветный перелёт, при этом полёт на самом длинном участке от Японии до Гавайских островов занял больше четырёх суток.

«Solar Impulsе» — пилотируемый самолёт, поэтому он всё-таки не может летать слишком долго. Беспилотные же самолёты аналогичной конструкции не имеют подобных ограничений. Ещё в 2010 беспилотный самолёт на солнечных батареях Zephyr смог провести в воздухе 2 недели, летая на высоте больше 20 километров. Этот успех привёл к разработке ещё более амбициозных проектов в разных странах, в т. ч. и в России. Подобные самолёты, потенциально способные проводить в воздухе месяцы и даже годы, смогут выполнять многие задачи, сейчас возложенные на спутники — наблюдать за погодой, проводить исследования, обеспечивать связь и беспроводный интернет в удалённых районах.

Испытания российского беспилотника на солнечных батареях «Сова»

Мускулолёты

С древних времён человек думал о том, чтобы летать подобно птицам. Возникали мифы, в которых люди, прицепив крылья, поднимались в воздух. Правда на практике все подобные попытки оканчивались неудачно или просто трагически. Но уже после того, как человек освоил полёты при помощи самолётов с мощными двигателями, люди продолжали задаваться вопросом — а всё же, может ли человек летать лишь при помощи своей мышечной силы, используя летательные аппараты без двигателей? На этот счёт существовали сомнения, ведь самые крупные летающие птицы имеют вес всего 15-20 кг.

Но энтузиасты взялись за решение этой задачи и всё-таки добились успеха. Применив максимально лёгкие материалы, удалось создать мускулолёт массой всего 30 кг. Впервые достаточно продолжительный успешный полёт на подобном летательном аппарате в 1979 г. совершил велосипедист Брайан Аллен, перелетев на нём через Ла-Манш. Расстояние в 35 км он преодолел за 2 ч 49 мин.

Перелёт через Ла-Манш

В 1988 г. энтузиасты решили пойти ещё дальше и воспроизвести в реальности древнегреческий миф о Дедале и Икаре. Согласно мифу, талантливый изобретатель Дедал сбежал с Крита, от злобного правителя Миноса, сделав себе крылья и перелетев по воздуху с острова в Грецию. В Массачусетском технологическом институте был построен мускулолёт, а греческий велосипедист, чемпион Греции по велогонкам Канеллос Канеллопулос выполнял полёт. Несмотря на сомнения скептиков, полёт прошёл успешно, 116 км Канеллос преодолел менее, чем за 4 часа, развив скорость около 30 км/ч. Правда при заходе на посадку порыв ветра сломал крыло и мускулолёт упал в воду рядом с берегом. Этот полёт до сих пор является рекордным.

Мускулолёт «Дедал»

Видео — полёт «Дедала»:

Самолёт с паровым двигателем

А вот и ещё один пример, показывающий, что если у множества людей после множества попыток ничего не получается, это ещё не значит, что это невозможно. Паровой двигатель промышленность стала использовать ещё в 18 веке и тогда же были предприняты первые попытки приспособить его для транспортных средств. Появились , а в начале 19 века — паровозы. С самого начала 19 века в разных странах предпринимались и попытки построить летательный аппарат с паровым двигателем. Но ничего не получалось, паровые самолёты едва отрывались от земли и падали, пролетев не более пятидесяти метров.

Первый самолёт, который действительно мог летать, братья Райт сконструировали, применив лёгкий двигатель внутреннего сгорания, работавший на керосине. После этого сложилось убеждение, что самолёт с паровым двигателем построить вообще невозможно, т. к. он слишком тяжёлый. Ведь помимо самого двигателя нужен был котёл, топка, запасы топлива, а также вода.

Но в 1933 г. братья Бесслеры из США опровергли это убеждение, построив самолёт с паровым двигателем, который вполне успешно летал.

Airspeed 2000 — самолёт с паровым двигателем

Более, того, этот самолёт даже имел определённые преимущества перед обычными, например, мощность двигателя не падала с высотой, самолёт был более надёжен и прост в обслуживании, двигатель был очень малошумным. Но более низкий КПД и дальность полёта привели к тому, что паровой самолёт так и остался построенным в единственном экземпляре.

Видео — паровой самолёт Бесслеров:

Гибрид самолёта, вертолёта и дирижабля

Airlander 10 — уникальный летательный аппарат, построенный в 2012 г. в Великобритании, в котором соединили черты сразу трёх основных типов воздушных судов — самолёта, вертолёта и дирижабля.

Огромный гибридный дирижабль имеет длину 92 м (самый большой летательный аппарат в мире) и грузоподъёмность 10 тонн. Заполненный гелием корпус создаёт подъёмную силу и позволяет экономить топливо на удержание аппарата в воздухе. 4 двигателя позволяют развивать скорость до 150 км/ч. А в воздухе этот летательный аппарат может находиться до трёх недель непрерывно.

Видео — Airlander 10:

Орнитоптеры

Воздушные шары, самолёты, вертолёты, ракеты — практически все летательные аппараты, построенные человеком, не имеют аналогов в природе. Все же летающие живые существа, от насекомых до птиц и летучих мышей летают потому, что машут крыльями. Не удивительно, что люди хотя бы просто из интереса стали пробовать воспроизвести принцип полёта, доминирующий в природе. Летательные аппараты подобного типа стали называть махолётами или орнитоптерами.

Как ни странно, создать орнитоптеры оказалось куда сложнее, чем самолёты и вертолёты. На сегодняшний момент все орнитоптеры беспилотные и имеют сравнительно небольшие размеры.

Вот видео некоторых орнитоптеров.

Орнитоптеры, похожие на птиц:

Тяжёлый орнитоптер весом около 30 кг, созданный российскими изобретателями: