ОЧУ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА «Классика»
Южного административного округа города Москвы
Реферат
История и развитие летательных аппаратов
Автор работы:
Иванов Фадей,
2 класс
Руководитель:
Зинкина Елена Юрьевна,
учитель начальных классов.
Москва
2019
Оглавление
Введение
Глава 1. Общие сведения о летательных аппаратах
1.1 Понятие «летательный аппарат» и его виды
1.2 История летательных аппаратов
1.3 Дирижабль - корабль неба
1.4 Перспективы применения дирижаблей
Выводы
Глава 2. Практическая часть. Создание макета аэростата
2.1 Организация и методы работы по созданию макета аэростата
2.2 Макеты воздушного шара и дирижабля
Выводы
Заключение
Список источников информации
Приложение. Устройство и технические характеристики современного дирижабля
Введение
Данная проектная работа посвящена изучению истории и развития летательных аппаратов, при этом особое внимание уделено аэростатам: воздушны шарам и дирижаблям. Продуктом работы являются макеты аэростатов. Летательный аппарат - общее название устройства для полёта в атмосфере или космосе. Дирижабль - это один из первых летательных аппаратов, созданных человеком.
Проблема исследования. Первый полет самолета был совершен в начале ХХ века. Но до этого момента люди создали десятки летательных аппаратов. Одним из них является дирижабль, настоящий корабль неба. Было время, когда дирижабли были основным видом воздушного транспорта. Однако потом их стали вытеснять самолеты. Несмотря на то, что эра активного использования дирижаблей прошла, эти летательные аппараты все еще привлекают людей своими возможностями. Как происходило покорение неба и как развивались летательные аппараты? Кто изобрел первый летательный аппарат? Чем отличается дирижабль от других летательных аппаратов? Нужны ли сегодня дирижабли? Трудно ли создать дирижабль? Эти и другие вопросы составили проблему нашего исследования.
Актуальность исследования заключается в изучении сфер применения аэростатов на современном этапе развития авиации. Социальная значимость определяется возможностью демонстрации школьникам перспективных инженерных решений. Я хочу изучить историю дирижаблей, создать макет дирижабля и рассказать об этом аэростате своим друзьям. Данная работа заинтересует школьников. Возможно, в будущем кто-то из ребят станет инженером или летчиком.
Проектная работа выполняется в предметных рамках технологии и окружающего мира.
Объектом исследования является летательные аппараты.
Предметом исследования является создание макета дирижабля.
Цель: разработать макет дирижабля.
Гипотеза: разработке правильного макета дирижабля будет способствовать:
- знание отличий дирижабля от воздушного шара;
- создание макета воздушного шара.
Для реализации поставленной цели выдвинуты следующие задачи.
1. Изучить краткую историю летательных аппаратов.
2. Сравнить различные летательные аппараты.
3. Изучить устройство и основы полета аэростатов.
4. Выявить преимущества дирижабля как летательного аппарата на современном этапе развития авиации.
5. Обобщить полученные данные.
6. Создать макеты воздушного шара и дирижабля.
В исследовании были использованы следующие методы:
1. Анализ и синтез источников информации.
2. Сравнение различных летательных аппаратов.
3. Классификация летательных аппаратов.
4. Обобщение полученных данных.
5. Физическое моделирование макетов воздушного шара и дирижабля.
Практическая значимость данной работы заключается в возможности использования ее результатов на уроках окружающего мира и технологии.
Глава 1. Общие сведения о летательных аппаратах
1.1 Понятие «Летательный аппарат» и его виды
Люди мечтали научиться летать, наверное, с тех самых пор, как научились мечтать. Поначалу попытки подражать птицам заканчивались очень-очень плохо даже в сказках. Можно вспомнить историю Икара. Но к XIX веку дело пошло на лад, и в наши дни добраться самолетом из Москвы в Хельсинки можно быстрее, чем трамваем из Митина в Жулебино. И каких только летательных аппаратов не придумали за последние 200 лет: вертолеты самолеты, ракеты, дельтапланы, дирижабли…
Понятие «летательный аппарат» означает 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 [5].
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 тяжелым летательным аппаратам относится такая техника, как вертолеты, самолеты, винтокрылы, экранопланы, автожиры, планеры и другие. 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 винтов. Сейчас есть множество моделей различной конструкции. Например, в некоторых аппаратах используется воздушно-реактивный двигатель.
1.2 История летательных аппаратов
летательный воздушный шар дирижабль
Аэростаты - это общее название целого класса летательных аппаратов. В первую очередь все аэростаты делятся на неуправляемые (воздушные шары) и управляемые (дирижабли). Существуют также привязные аэростаты, используемые в разных областях для решения тех или иных специальных задач [6].
Воздушные шары. Принцип полета воздушного шара не подразумевает возможности управления летательным аппаратом в горизонтальной плоскости. Шар не имеет двигателя и рулей, следовательно, его пилот не может выбирать скорость и направление своего полета. На шаре возможно регулирование высоты при помощи клапанов и балласта, а в остальном его полет - это дрейф по воздушным потокам [6]. По типу наполнителя различают три вида воздушных шаров: Монгольфьеры, наполняемые горячим воздухом. Шарльеры с газовым наполнением. Чаще всего для этих целей использовали (и продолжают использовать) водород и гелий, но и тот, и другой газ имеют каждый свои недостатки. Водород чрезвычайно горюч, а с воздухом образует взрывоопасную смесь. Гелий же слишком дорог. Розьеры - воздушные шары, в которых комбинируются оба вида наполнителей [6].
Дирижабли (по-французски dirigeable - «управляемый») - это летательные аппараты, конструкция которых включает силовую установку и элементы управления. В свою очередь, дирижабли классифицируют по многим критериям: по жесткости оболочки, по типу силового агрегата и движителей, по методу создания выталкивающей силы и так далее. Более подробно о дирижаблях я расскажу в следующих параграфах [6].
Первые самолеты
Появление первых планеров. В начале XIX столетия появились первые безмоторные планеры. Подражая птицам, изобретатели придавали своим творениям похожую форму. Однако первые летательные аппараты не смогли закрепиться в использовании, поскольку желание поднять ввысь невероятные для того времени изобретения не увенчалось удачей. Их сталкивали с обрыва, скатывали с холмов, разгоняли с помощью лошадей, но, как ни старались создатели, им не удалось стать авторами летального аппарата [6]. Во многих источниках информации утверждается, что Братья Райт, изобретатели из Америки, являются авторами первого летательного аппарата (самолета), главным элементом конструкции которого стал двигатель, работающий на бензине. В начале XX века состоялись первые успешные испытания «Флайера» [3-7].
Раньше в самолётах были поршневые двигатели - такие же, как у автомобилей. Но с ними самолёты летали медленно - не быстрее современной гоночной машины. Всё изменилось с изобретением реактивного двигателя, который со свистом выбрасывая струю горячего газа назад, тянет самолёт вперёд, создавая реактивную тягу. В ясный день высоко в небе можно увидеть след реактивной струи пролетевшего самолёта. Реактивные самолёты могут летать со скоростью более 2000 км/ч [3-6].
О ракетах
Сегодня ракета пока самый быстрый транспорт. Перед полетом огромные баки ракеты заправляют ракетным топливом. При старте происходит возгорание топлива, которое при сгорании превращается в раскаленный газ. Этот газ через сопло большой скоростью и силой вырывается наружу [7].
Сама ракета называется - носителем, потому что основная ее задача доставить груз в космос. Но груз, помещенный в ракету очень тяжелый и самой ей его не поднять, поэтому к ней присоединяют еще несколько ракет, называемых - ступенями. Весь груз расположен в самой верхней части этой многоступенчатой ракеты. Каждая ступень - это самостоятельная ракета, внутри которой помещены баки с горючим, а в хвосте двигатели. При старте включается самая нижняя и очень мощная ракета, в обязанности которой входит поднять всю тяжесть через слои атмосферы [7].
Когда топливо в ней полностью сгорает, нижняя ступень автоматически отсоединяется, как уже больше ненужный элемент и начинает работать двигатель второй ступени - ракеты. Ракета разгоняется все быстрее. И когда горючее кончается во второй средней ступени, включается двигатель самой верхней ракеты - носителя, а нижняя ступень тоже отсоединяется. Наконец корабль разгоняется до первой космической скорости и выходит на орбиту земли, где он уже движется самостоятельно. Отвалившиеся ступени не долетают до земли, от трения с атмосферой они раскаляются до такой степени, что полностью сгорают [7].
Сама ракета носитель - это космический корабль, который состоит из двух частей: спускаемого аппарата и приборного отсека [7].
История аэростатов
Задолго до изобретения самолетов, люди открыли для себя воздушные шары - летательные аппараты, которые были легче воздуха. По определению, аэростат - летательный аппарат легче воздуха, принцип действия которого основан на законе Архимеда [4]. Для создания подъёмной силы используется заключённый в оболочке газ с плотностью меньшей, чем плотность окружающего воздуха [4]. Считается, что в III в. до н.э. в Китае были изобретены воздушные фонарики. Воздушный фонарик - простая конструкция из рисовой бумаги с небольшой горелкой внутри [4].
Изобретателями первого настоящего аэростата - воздушного шара являются братья Жосеф и Этьен Монгольфье. Они сшили экспериментальную модель и нагрели ее над огнем - он поднялся на высоту 30 метров. Это произошло в ноябре 1782, а в 1783 году братья Монгольфье повторили попытку и подняли в воздух воздушный шар на высоту более 1000 метров. Это была первая публичная демонстрация аэростата [4].
1.3 Дирижабль - корабль неба
Дирижабль - летательный аппарат легче воздуха, аэростат с двигателем, благодаря которому дирижабль может двигаться независимо от направления воздушных потоков [10].
Изобретателем дирижабля считается Жан Батист Мари Шарль Мёнье [8;9].
Конструктор Жиффар позаимствовал идеи у Мёнье ещё в1780 году, но первый полёт его дирижабль совершил через 70 лет, когда человечество изобрело первый паровой двигатель [4; 8-10]. Следующий первый управляемый свободный полёт на французском военном дирижабле с электрическим двигателем был совершён в 1884 году. Длина дирижабля составила 52 м, за 23 минуты он пролетел расстояние в 8 км. Эти аппараты были недолговечны и чрезвычайно непрочны. Дирижабли стали общественным транспортом лишь через двадцать лет, когда изобрели двигатель внутреннего сгорания.
19 октября 1901 года французский воздухоплаватель Альберто Сантос-Дюмон облетел со скоростью чуть более 20 км/час Эйфелеву башню на своём аппарате Сантос-Дюмон № 6. Эра расцвета дирижаблей пришлась на 20-30-е годы XX века. Дирижабли оснащались в основном авиационными двигателями [8; 9].
Строение и виды дирижабля.
По конструкции дирижабли подразделяются на три основных типа: мягкий, полужёсткий и жёсткий.
Жёсткие дирижабли. Собирался металлический каркас (как клетка для птиц) и обтягивался снаружи тканью. Мягкие дирижабли, по сути, похожи на воздушные шары. Дирижабли полужёсткого типа имеют в нижней части металлическую оболочку [8;9].
Конструкция всех дирижаблей проста: огромный резервуар с газом, кабина и два поворотных двигателя. Для подъема аэростата в небо использовали водород, хранившийся внутри жёсткого каркаса в многочисленных отсеках или баллонах. Набор высоты и снижение производят, наклоняя дирижабль рулями высоты - двигатели тогда тянут его вверх или вниз. Внутри дирижабля либо под ним находилась кабина с экипажем, здесь же располагались пассажиры. Дирижабль похож и на самолет, так как имеет двигатель. Следует отметить, что в отличие от самолета, дирижаблю не нужно тратить усилия своих двигателей на то, чтобы осуществлять и поддерживать полет [8-10].