Кто первый полетел в космос? Юрий Гагарин — первый человек, который полетел в космос. Летающие люди Люди полетевшие

X Человек К любимым мыслям возвращаешься постоянно. Дидро несколько раз в «Племяннике Рамо», в «Парадоксе об актере», в разговоре с Уранией - мадам Лежандр, в письме к Софи развивал мысль о том, что из двух Расинов он выбрал бы не Расина - доброго отца, хорошего мужа,

Человек полетит, опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума.
Н. Е. Жуковский

Фото И. Дмитриева.

Рис. 1. При взаимодействии плоской пластины с потоком воздуха возникают подъёмная сила и сила сопротивления.

Рис. 2. При обтекании потоком воздуха выгнутого крыла давление на его нижней поверхности будет выше, чем на верхней. Разница в давлениях даёт подъёмную силу.

Рис. 3. Отклоняя ручку управления, лётчик изменяет форму руля высоты (1-3) и крыльев (4-6).

Рис. 4. Руль направления отклоняют педалями.

Вы когда-нибудь летали? Не на самолёте, не на вертолёте, не на воздушном шаре, а сами — как птица? Не приходилось? И мне не довелось. Впрочем, насколько я знаю, это не удалось никому.

Почему же человек не смог этого сделать, ведь кажется, нужно лишь скопировать крылья птицы, прикрепить их к рукам и, подражая пернатым, взмыть в поднебесье. Но не тут-то было. Оказалось, что человеку не хватает сил, чтобы поднять себя в воздух на машущих крыльях. Рассказами о таких попытках пестрят летописи всех народов, от древнекитайских и арабских (первое упоминание содержится в китайской хронике «Цаньханьшу», написанной ещё в I в. н.э.) до европейских и русских. Мастера в разных странах использовали для изготовления крыльев слюду, тонкие прутья, кожу, перья, но полететь так никому и не удалось.

В 1505 году великий Леонардо да Винчи писал: «… когда птица находится в ветре, она может держаться в нём без взмахов крыльями, ибо ту же роль, которую при неподвижном воздухе крыло выполняет в отношении воздуха, выполняет движущийся воздух в отношении крыльев при неподвижных крыльях». Звучит это сложно, но по сути не просто верно, а гениально. Из этой идеи следует: чтобы полететь, не нужно размахивать крыльями, нужно заставить их двигаться относительно воздуха. А для этого крылу нужно просто сообщить горизонтальную скорость. От взаимодействия крыла с воздухом возникнет подъёмная сила, и, как только её величина окажется больше величины веса самого крыла и всего, что с ним связано, начнётся полёт. Дело оставалось за малым: сделать подходящее крыло и суметь разогнать его до необходимой скорости.

Но опять возник вопрос: какой формы должно быть крыло? Первые эксперименты проводили с крыльями плоской формы. Посмотрите на схему (рис. 1). Если на плоскую пластину под небольшим углом действует набегающий поток воздуха, то возникают подъёмная сила и сила сопротивления. Сила сопротивления старается «сдуть» пластину назад, а подъёмная сила - поднять. Угол, под которым воздух дует на крыло, называется углом атаки. Чем больше угол атаки, то есть чем круче к потоку наклонена пластина, тем больше подъёмная сила, но вырастает и сила сопротивления.

Ещё в 80-х годах XIX века учёные выяснили, что оптимальный угол атаки для плоского крыла лежит в пределах от 2 до 9 градусов. Если угол сделать меньше - сопротивление будет небольшим, но и подъёмная сила маленькой. Если развернуться круче к потоку - сопротивление окажется так велико, что крыло превратится скорее в парус. Отношение величины подъёмной силы к величине силы сопротивления называется аэродинамическим качеством. Это один из самых важных критериев, относящихся к летательному аппарату. Оно и понятно, ведь чем выше аэродинамическое качество, тем меньше энергии тратит летательный аппарат на преодоление сопротивления воздуха.

Вернёмся к крылу. Наблюдательные люди очень давно заметили, что у птиц крылья не плоские. Всё в тех же 1880-х годах английский физик Горацио Филлипс провёл эксперименты в аэродинамической трубе собственной конструкции и доказал, что аэродинамическое качество выпуклой пластины значительно больше, чем плоской. Нашлось и довольно простое объяснение этому факту.

Представьте, что вам удалось сделать крыло, у которого нижняя поверхность плоская, а верхняя - выпуклая. (Очень просто склеить модель такого крыла из обычного листа бумаги.) Теперь посмотрим на вторую схему (рис. 2). Поток воздуха, набегающий на переднюю кромку крыла, делится на две части: одна обтекает крыло снизу, другая - сверху. Обратите внимание, что сверху воздуху приходится пройти путь несколько больший, чем снизу, следовательно, сверху скорость воздуха будет тоже чуть больше, чем снизу, не так ли? Но физикам известно, что с увеличением скорости давление в потоке газа падает. Смотрите, что получается: давление воздуха под крылом оказывается выше, чем над ним! Разница давлений направлена вверх, вот вам и подъёмная сила. А если добавить угол атаки, то подъёмная сила ещё увеличится.

Одним из первых вогнутые крылья сделал талантливый немецкий инженер Отто Лилиенталь. Он построил 12 моделей планеров и совершил на них около тысячи полётов. 10 августа 1896 года во время полёта в Берлине его планер перевернуло внезапным порывом ветра и отважный пилот-исследователь погиб. Теоретическое обоснование парения птиц, продолженное нашим великим соотечественником Николаем Егоровичем Жуковским, определило всё дальнейшее развитие авиации.

А теперь попробуем разобраться, как подъёмную силу можно изменять и использовать для управления самолётом. У всех современных самолётов крылья сделаны из нескольких элементов. Основная часть крыла неподвижна относительно фюзеляжа, а на задней кромке устанавливают как бы небольшие дополнительные крылышки-закрылки. В полёте они продолжают профиль крыла, а на взлёте, при посадке или при манёврах в воздухе могут отклоняться вниз. При этом подъёмная сила крыла возрастает. Такие же маленькие дополнительные поворотные крылышки есть на вертикальном оперении (это руль направления) и на горизонтальном оперении (это руль высоты). Если такую дополнительную часть отклонить, то форма крыла или оперения меняется, и меняется его подъёмная сила. Посмотрим на третью схему (рис. 3 на с. 83). В общем случае подъёмная сила увеличивается в сторону, противоположную отклонению рулевой поверхности.

Расскажу в самых общих чертах, как управляется самолёт. Чтобы подняться вверх, нужно слегка опустить хвост, тогда возрастёт угол атаки крыла, самолёт начнёт набирать высоту. Для этого пилот должен потянуть штурвал (ручку управления) на себя. Руль высоты на стабилизаторе отклоняется вверх, его подъёмная сила уменьшается и хвост опускается. При этом угол атаки крыла увеличивается и его подъёмная сила возрастает. Чтобы спикировать, пилот наклоняет штурвал вперёд. Руль высоты отклоняется вниз, самолёт задирает хвост и начинает снижение.

Наклонить машину вправо или влево можно при помощи элеронов. Они расположены на концевых частях крыльев. Наклон ручки управления (или поворот штурвала) к правому борту заставляет правый элерон подняться, а левый - опуститься. Соответственно подъёмная сила на левом крыле возрастает, а на правом падает, и самолёт наклоняется вправо. Ну а как наклонить самолёт влево - догадайтесь сами.

Рулём направления управляют с помощью педалей (рис. 4). Толкаете вперёд левую педаль - самолёт поворачивает налево, толкаете правую - направо. Но делает это машина «лениво». А вот чтобы самолёт быстро развернулся, нужно сделать несколько движений. Предположим, вы собираетесь повернуть влево. Для этого нужно накренить машину влево (повернуть штурвал или наклонить ручку управления) и в то же время нажать на левую педаль и взять штурвал на себя.

Вот, собственно, и всё. Вы можете спросить, почему же лётчиков учат летать несколько лет? Да потому, что просто всё только на бумаге. Вот вы дали самолёту крен, взяли ручку на себя, а самолёт вдруг начал съезжать вбок, как на скользкой горке. Почему? Что делать? Или в горизонтальном полёте вы решили подняться повыше, взяли штурвал на себя, а самолёт вдруг, вместо того чтобы забираться на высоту, клюнул носом и по спирали полетел вниз, как говорят, вошёл в «штопор».

Пилоту в полёте нужно следить за работой двигателей, за направлением и высотой, за погодой и пассажирами, за собственным курсом и курсами других самолётов и множеством других важных параметров. Пилот должен знать теорию полёта, расположение и порядок работы органов управления, должен быть внимательным и смелым, здоровым, а самое главное - любить летать.

После того, как человек начал летать, то ему захотелось полететь еще выше - в космос.

Русский ученый К.Э. Циолковский первый задумался о таких полетах. В 1898 году он предложил идею о полете на ракете и спроектировал двигатель для нее.

Когда шла вторая мировая война, в Германии были созданы ракеты Фау-2 и Фау-1. Но эти ракеты использовали только для бомбардировок. А уже после после окончания войны подобные ракеты создавали в СССР и США. Они также использовались для шпионажа, а также для доставки ядерных бомб.

Сначала с полетами в космос повезло России. Первый земной спутник был запущен 4 октября 1945 года. Того же года в ноябре запустили второй спутник, в котором находился пассажир - собака Лайка. «Исследователь-1» был выпущен на орбиту в 1958 году.

Обратную сторону Луны первый раз сфотографировал спутник «Луна-3». Через два года, 12 апреля 1961 года, в космос смог полететь первый человек . В кабине космического корабля «Востока-1» Юрий Гагарин облетел весь земной шар. В том же году, 14 мая американец Ален Шепард на корабле «Меркурий» полетел в космос.

20 июля 1969 года - день, когда была достигнута небывалая кульминационная точка в завоевании космоса. Так произошло знаменательное событие: американский корабль «Аполлон-15» прилетел на Луну, куда и доставил троих космонавтов - Э. Олдрина, Н. Армстронга и Д. Коллинза.

Первый в мире самолёт, способный к полёту, спроектировали и построили американцы - братья Райт. 17 декабря 1903 года произошел первый полет человека на самолете - первый управляемый полет человека на аппарате тяжелее воздуха с двигателем.

Вспомним, как это было.

Как и многие гении, Братья Райт не были звездами в образовании. Так, они посещали среднюю школу, но не получили дипломы об ее окончании. В 1892 братья открыли мастерскую по ремонту и магазин велосипедов, а затем и начали производство велосипедов под собственной торговой маркой в 1896 году. Заработанные на своем предприятии деньги они использовали для финансирования своих авиационных опытов.

1. Слева - О́рвил Райт, справа - Уи́лбур Райт. Им было 34 и 38 лет в 1905 году соответственно.

Слева - О́рвил Райт, справа - Уи́лбур Райт

В 1896 году произошло три важных события в мировой авиации. В мае Секретарь Смитсоновского института Самуэль Пирпонт Лэнгли совершил успешный запуск беспилотного самолёта с паровым двигателем. Летом инженер из Чикаго и известный авиатор Октав Шанют нанял несколько молодых людей, которые испытывали различные типы планёров над песчаными дюнами по берегу озера Мичиган. В августе Отто Лилиенталь погиб при крушении своего планёра. Эти события произвели большое впечатление на братьев

Мастерская в магазине велосипедов братьев Райт, 1897 год.

Несмотря на трагическую судьбу Отто Лилиенталя, братья Райт приняли его стратегию: эксперименты с планирующим полётом, в которых испытывались системы управления полётом, до осуществления первого полёта с двигателем. В начале своих экспериментов они определили управление как нерешённую третью часть «проблемы полёта». Они полагали, что накоплены уже достаточные знания и опыт для решения других двух проблем - подъёмной силы и двигателей. И этим они резко отличались от более опытных современных им авиаторов, которые строили мощные двигатели, прикрепляли их к корпусам летательных аппаратов, оборудованными неапробированными средствами управления, и пытались подняться в воздух без предварительных лётных испытаний.

Основываясь на наблюдениях, один из братьев, Уилбер заключил, что птицы изменяют угол окончаний своих крыльев, чтобы заставить своё тело повернуть вправо или влево. Братья решили, что это также будет хорошим способом для летающего аппарата для поворотов - создать «крен» или «наклон» в сторону поворота, точно так же как это делают птицы - и точно так же, как велосипедисты: с таким опытом братья были хорошо знакомы.

В основе проекта первого полноразмерного планера братьев Райт лежали работы их предшественников: планёр-биплан Шанюта-Херринга, который совершал успешные полеты в 1896 году около Чикаго; данные о подъёмной силе, опубликованные Лилиенталем. Стойки между крыльями их планёра были окружены тросами в их собственной модификации.

В 1902 году братья Райт совершили огромный шаг вперёд и произвели основные испытания в аэродинамической трубе на 200 крыльях различных форм и профилей, которые сопровождались глубоким тестированием 38 из них.

Первые полёты планёр братьев Райт 1902 года совершал как непилотируемый воздушный змей. Работа с аэродинамической трубой оказалась весьма полезной: подъёмная сила планёра соответствовала расчётной. Новый планёр также имел новую особенность: жёсткий вертикальный руль, который должен был устранить ряд возникавших ранее проблем.

С помощью нового метода управления Райт впервые достигли истинного контроля своим аппаратом, это произошло 8 октября 1902 и стало важнейшим изобретением в истории авиации. В сентябре и октябре они совершили от 700 до 1 000 полётов, самый длительный из которых продолжался 26 секунд, а его дальность составила 190 м. Сотни хорошо управляемых полётов после установки убедили братьев начать строить летающий аппарат тяжелее воздуха с двигателем.

В 1903 году братья Райт построили оснащённый двигателем Флайер-1 (на фото ниже), материалом которому послужил обычный для аппаратов Райт конструкционный материал - ель, крепкое и лёгкое дерево. Они также разработали и изготовили деревянные пропеллеры, а также бензиновый двигатель, изготовленный в их магазине велосипедов.

Уилбур Райт за штурвалом поврежденного Флайер-1 после неудачного полета 14 декабря 1903 года.

Современные испытания в аэродинамической трубе пропеллеров образца 1903 года показали, что они имели КПД более 75 % в условиях первых полётов, а фактически имели максимальный КПД 82 %. Это очень большое достижение, учитывая, что современные деревянные пропеллеры имеют максимальный КПД 85 %.

Первый полёт совершил Орвилл, он пролетел 36.5 метров за 12 секунд, этот полёт был зарегистрирован на известной фотографии (ниже). Следующие два полёта были длиной около 52 и 60 метров, совершённые Уилбером и Орвиллом соответственно. Их высота была около 3 метров над уровнем земли.

Первый полет человека на самолете. Это первый полёт Флайера-1 17 декабря 1903 года, пилотирует Орвилл, Уилбер - на земле. Фотография Джона Т. Дэниелса со спасательной станции Килл Дэвил Хиллс, использован фотоаппарат Орвилла на треножнике.

Крупнейшим фундаментальным достижением братьев Райт было открытие ими 3-х осей вращения самолёта, что позволило пилотам эффективно управлять самолётом и поддерживать его равновесие во время полёта. Этот метод стал основным, и таковым остаётся до настоящего времени для всех типов самолётов.

В 1904 году братья Райт построили Флайер-II (на фото) и устроили аэродром в Прерии Хаффмана, пастбище коров в 13 км к северо-востоку от Дейтона в штате Огайо.

В 1905 братья построили новый «Флайер-III», в котором были сделаны важные усовершенствования, которые значительно улучшили стабильность и управление, подготовив базу для серии из шести «длинных полётов» продолжительностью от 17 до 38 минут и дальностью от 20 до 39 км по 1,4-км маршруту вокруг Прерии Хаффмана с 26 сентября по 5 октября. Уилбер совершил последний и самый длинный полёт, дальностью 39,4 км за 38 минут и 3 секунды, заканчивающийся безопасной посадкой после того, как закончилось топливо.

Братья Райт, безусловно, принимали меры для того, чтобы внимание к их полётам было минимальным. Опасаясь, что конкуренты воспользуются их идеями. Они писали в правительство США, а затем Великобритании, Франции и Германии с предложением продать летающую машину, но отказывались от показательных полётов, настаивая на предварительном подписании контракта. Они не хотели даже показывать фотографии своего Флайера.

Братья Райт не совершали полётов в 1906 и 1907, осуществляя в этот период переговоры с американскими и европейскими правительствами. После окончательного подписания контрактов с французской компанией и армией США, они вернулись в мае 1908 с Флайером 1905 года, в котором были переделаны места для пилота и пассажира, и начали готовиться к важным для их контрактов показательным полётам. По контрактам самолёты должны были быть способны нести пассажира.

Авиакатастрофа во время неудачного демонстрационного полета для представителей армии США, 17 сентября 1908 год. Через несколько минут после взлёта на высоте около 30 м, пропеллер раскололся, лишив самолёт управления.

Глубоко потрясённый несчастным случаем, Уилбер решил провести ещё более зрелищные показательные полёты; в последующие дни и недели он установил новые рекорды высоты и продолжительности.

В июле 1909 года Орвилл с помощью Уилбера завершил показательные полёты для армии США, выполнив требование сделать двухместный самолёт, способный лететь с пассажиром в течение часа со средней скоростью 40 миль в час (64 км/час) и совершать безопасную посадку. Они продали военным за 30 000 долларов.

Крупный план самолета братьев Райт пассажирским местом и местом для пилота, 1911 год.

Пиком славы стал полёт Уилбера в начале октября, когда на празднованиях в честь трёхсотлетия открытия реки Гудзон в Нью-Йорке он облетел вокруг Статуи Свободы и совершил 33-минутный полёт вверх и вниз по реке вдоль Манхэттэна на виду около одного миллиона жителей Нью-Йорка. Эти полёты принесли огромную известность братьям Райт в Америке.

Во время показательных полетов на юге Франции, где Уилбер совершил ещё немало показательных полётов, пассажирами в которых были офицеры, журналисты и государственные деятели, а 15 февраля 1909 года и его сестра Кэтрин (слева).

Демонстрационный полет для армии США в 1909 году.

Оба брата остались холостяками. Уилбер однажды язвительно заметил, что «не смог бы одновременно прокормить жену и летающую машину». История братьев Райт несколько раз экранизировалась. Кроме того, братья появляются в некоторых фильмах, как второстепенные персонажи, существуют документальные, анимационные и образовательные фильмы об авиаторах, их изобретениях и полётах.

Несмотря на то, что братья Райт не были первыми, кто построил и совершил полёт на экспериментальном самолёте, они были первыми, кто могли управлять таким полётом в воздухе, что сделало возможным дальнейшее развитие самолётостроения.