Până de curând, motorul cu aburi era cea mai răspândită sursă de energie de pe planetă. Motoarele cu aburi au fost instalate pe căruțele de la sol - prototipurile primelor automobile, au pus în mișcare trenuri și vapoare și au asigurat funcționarea pompelor și a mașinilor-unelte. Puterea cu abur și motoarele cu abur au fost utilizate pe scară largă în industrie în secolul al XIX-lea. Nu este surprinzător că, în timp, ideea de a construi o aeronavă cu un motor cu aburi a pătruns în capul designerilor. Cu toate acestea, procesul de construire a unui avion cu aburi sa dovedit a fi dificil și spinos.
Echipajul cu abur aerian
Nașterea aviației datează de la începutul secolului al XIX-lea. La începutul secolelor XVIII-XIX a fost propus primul concept de aeronavă. Acest concept a fost propus de naturalistul englez George Cayley. Kayleigh este considerat unul dintre primii cercetători și teoreticieni din lume în domeniul creării de aeronave mai grele decât aerul. Cayley și-a început primele studii și experimente pentru a studia caracteristicile aerodinamice ale aripii în 1804, în același an a realizat un model al propriului său proiect de aeronavă. Potrivit acestuia, planorul nu putea călători mai mult de 27 de metri prin aer. În 1809-1810, prima revistă științifică lunară din Marea Britanie, Nicolson's Journal of Natural Philosophy, a publicat o lucrare de George Cayley intitulată „On Air Navigation”. A fost prima lucrare științifică publicată din lume, care conținea principiile fundamentale ale teoriei zborului cu planorul și avionul.
Nu este o coincidență faptul că în Marea Britanie, mai aproape de mijlocul secolului al XIX-lea, au încercat să construiască primul avion, sau mai bine zis, un jet de abur, deoarece s-a planificat instalarea unui motor cu abur în rolul unui centrală electrică pe model. Ideea construirii unui avion neobișnuit a aparținut inventatorului englez și pionier în domeniul aviației, William Samuel Henson. Împreună cu un alt inventator britanic, John Stringfellow, Henson a dezvoltat primul design de aeronave din lume, care a luat în considerare toate elementele de bază ale unei aeronave clasice cu propulsie de elice.
Designerii au numit ideea lor „Aerial Steam Carriage”. Brevetul pentru invenție a fost obținut în 1843, în același an, inventatorii și partenerii lor au înregistrat o societate pe acțiuni numită Aeriel Transit Company. Designerii au creat primul model al „echipajului cu aburi aerieni” în 1843. Era o aeronavă de șase metri, care era alimentată de un motor cu aburi cu o putere de doar 1 CP.
Designul aripii parletului, care a fost prezentat de Henson și Stringfellow, conținea elemente care, în viitor, își vor găsi aplicația în aviație: spare, coaste, tije cu bretele. Aripa vaporului lor, ca și cea a avioanelor moderne, era groasă. În același timp, designerii au proiectat aripile goale, care trebuiau să faciliteze proiectarea aeronavei. Aripa în sine a fost atașată de corpul parletului de sus, a fost planificat plasarea motorului în sine, a echipajului și a pasagerilor în corp. Centrala trebuia să conducă două elice care împingeau. Trenul de aterizare al aeronavei era planificat să fie pe trei roți, cu o singură roată.
În același timp, ideea designerilor a fost prea îndrăzneață, nu numai după standardele de la mijlocul secolului al XIX-lea. Caracteristicile tehnice ale echipajului cu abur aerian au fost excelente. Avionul trebuia să transporte până la 12 persoane pe calea aerului pe o distanță de 1600 km. În același timp, anvergura aripii modelului a fost estimată la 46 de metri, iar aria aripii era de 424 m², diametrul elicelor era de 6 metri. Puterea mașinii electrice instalate a fost estimată la 30 CP. Se credea că acest lucru era suficient pentru a asigura o aeronavă cu o greutate maximă la decolare de 1360 kg și o viteză de croazieră de 80 km / h.
De fapt, totul sa încheiat cu testele modelului redus, care au continuat cu succes variabil din 1844 până în 1847. În tot acest timp, proiectanții au făcut un număr mare de modificări la proiect, au schimbat parametrii, au modificat structura aeronavei și au căutat, de asemenea, un motor cu aburi din ce în ce mai puternic. În ciuda eforturilor naturalistilor britanici, de fiecare dată au eșuat. Acest lucru s-a datorat în principal lipsei totale de experiență mondială în domeniul construcției de aeronave. Atât Henson, cât și Stringfellow au fost pionieri, făcând doar primii pași timizi într-un domeniu nou, confruntat cu un număr imens de dificultăți. În 1847, toate lucrările la proiect au fost în cele din urmă oprite.
Avionul cu aburi al lui Alexander Mozhaisky
În Rusia, ideea de a construi o aeronavă cu un motor cu aburi a fost preluată de contraamiralul Alexander Fedorovich Mozhaisky, „bunicul aviației rusești”, nu numai o personalitate militară renumită, ci și un inventator. Mozhaisky a fost implicat în cercetare și invenție atât în timpul serviciului său în Marina Imperială Rusă, cât și în serviciul public. Inventatorul a venit în cele din urmă la ideea de a-și construi propriul avion până în 1873. După ce și-a finalizat planul până la sfârșitul anului 1876, Mozhaisky a prezentat proiectul Ministerului de Război, unde a fost luat în considerare proiectul și s-au alocat fonduri pentru implementarea acestuia. În special, trei mii de ruble au fost cheltuite pentru cercetare științifică, ale căror rezultate ar putea fi utilizate în continuare pentru a crea un nou avion.
Atunci când și-a dezvoltat versiunea aeronavei, Alexander Mozhaisky, la fel ca mulți alți pionieri ai aeronauticii, s-a bazat în primul rând pe designul și calitățile de zbor ale zmeilor, pe care le-a proiectat și lansat personal în decursul mai multor ani. Mozhaisky credea pe bună dreptate că un avion greu și lent ar trebui să aibă o aripă mare. În același timp, la fel ca alți inventatori de avioane, Mozhaisky a trecut prin încercări și erori, schimbând de multe ori designul și caracteristicile versiunilor sale de avioane.
Conform proiectului, aeronava trebuia să aibă o lungime a fuselajului de aproximativ 15 metri, o anvergură a aripilor de 23 de metri, o greutate la decolare de 820 kg. În același timp, dimensiunile aeronavei se schimbă în diferite studii ale specialiștilor din domeniul aviației. Faptul că Mozhaisky a vrut să-și echipeze avionul cu două motoare de 20 CP simultan rămâne neschimbat. și 10 CP. În același timp, inițial era vorba de motoare cu ardere internă, care abia începuseră să apară. Viteza de proiectare a aeronavei trebuia să fie de aproximativ 40 km / h. Viteza de zbor scăzută l-a obligat pe proiectant să construiască un avion cu o aripă foarte mare cu forma originală. Pe plan extern, aeronava proiectată de Mozhaisky era un monoplan de întărire, realizat conform designului aerodinamic clasic.
Destul de repede, proiectantul a fost forțat să abandoneze motorul cu ardere internă, deoarece primele astfel de motoare erau extrem de nesigure și aveau o greutate mare. Atunci Mozhaisky a decis să se întoarcă la motoarele cu aburi clasice pentru epoca sa. În parola sa, el a planificat să utilizeze cele mai ușoare modele de mașini cu aburi ale companiei Arbecker-son și Hemkens din Londra, care avea o reputație excelentă și a avut timp să se stabilească ca producător de mașini cu abur ușoare care erau utilizate la distrugătoare.
Primul prototip al aeronavei a fost gata în 1882. Dar testele nu au avut succes. Alexander Mozhaisky, la fel ca mulți pionieri ai aviației, nu s-a putut baza pe experiența cu succes a nimănui, în acei ani industria aeronautică mondială pur și simplu nu exista. Proiectantul nu și-a echipat parola cu dispozitive antiruliu, deoarece nu le-a considerat necesare. Drept urmare, avionul, neavând nici măcar timp să se ridice în cer, a căzut de-a latul, iar imensa sa aripă pur și simplu s-a „pliat”. Următorii trei ani de muncă pentru finalizarea proiectului nu au dus la nimic, testele din 1885 au fost din nou nereușite, avionul a căzut din nou de partea sa. Aici se termină istoria acestui avion, iar în 1890 însuși designerul a decedat.
Singura parolă de zbor
În cele din urmă, primul avion cu aburi care a reușit să ia cerul și a făcut un zbor complet nu a fost construit decât în secolul al XX-lea. Acest lucru s-a întâmplat în anii 1930, când lumea acumulase deja o experiență semnificativă în domeniul construcției de aeronave. Lansat în 1933 într-un singur exemplar, Airspeed 2000 nu numai că a decolat, dar a funcționat și activ, cel puțin până în 1936. Un avion neobișnuit a funcționat în oficiul poștal al SUA, dar după 1936 viața lui este pierdută.
Primul vapor cu aburi a fost construit de frații americani, inventatorii George și William Bessler, cu asistența directă a inginerului Nathan Price. Demonstrarea noutății a avut loc pe 12 aprilie 1933 în California în orașul Oakland și a fost larg acoperită în presa americană. În aparență, acesta ar fi cel mai obișnuit plan din acei ani. Acest lucru nu este surprinzător, deoarece frații pur și simplu au luat ca bază biplanul Travel Air 2000. Centrala electrică în sine era neobișnuită. Aeronava, supranumită Airspeed 2000, a fost echipată cu un motor puternic cu aburi.
Inima mașinii a fost un motor cu aburi cu două cilindri în V, care a produs o putere maximă de 150 CP. Cu un tanc cu o capacitate totală de aproximativ 10 galoane, avionul fraților Bessler ar putea zbura aproximativ 600 km. În același timp, motorul cu aburi cântărea chiar mai puțin decât motoarele standard cu combustie internă pe benzină - 80 kg, dar altor 220 kg au fost adăugați la greutatea centralei electrice un rezervor de apă cu un focar.
Avionul a luat cu ușurință cerul în 1933 și a fost ulterior în funcțiune. Mașina nu a avut probleme cu zborurile. În același timp, jurnaliștii au apreciat funcționarea liniștită a motorului aeronavei, observând că conversația dintre pilot și pasager se putea auzi chiar de la sol. Zgomotul a fost făcut doar de fluierul elicei care toacă aerul. Pe lângă un zbor liniștit, avionul avea și alte avantaje, de exemplu, utilizarea apei în loc de benzină. De asemenea, puterea motorului cu aburi nu depindea în nici un fel de altitudinea zborului și de gradul de rarefiere a aerului, ceea ce reprezenta o problemă pentru toate aeronavele cu motoare cu ardere internă. De exemplu, la o altitudine mai mare de două mii de metri, motorul cu aburi de pe Airspeed 2000 a devenit mai eficient decât motoarele pe benzină de aceeași putere.
În ciuda avantajelor sale, Airspeed 2000 nu a interesat clienții civili și armata SUA. Viitorul era pentru avioanele cu motoare cu ardere internă, iar biplanul fraților Bessler arăta ca un fel de curiozitate din secolul al XIX-lea, deși cu un set evident de avantaje. Dezavantajele au depășit încă. Din punct de vedere al eficienței, motorul cu aburi era inferior motoarelor cu ardere internă. Pentru proiectarea aeronavei trebuiau utilizate materiale ultraligere pentru a compensa greutatea cazanului masiv cu apă. Nu a permis să concureze cu aeronavele cu motoare cu ardere internă și o rază de zbor mai mică. Și chiar și o calitate atât de evidentă, precum zgomotul, care ar putea fi utilizată pentru a crea avioane de recunoaștere sau bombardiere, nu a atras reprezentanți ai departamentului militar.
