Возникновение автомобилестроения и самолетостроения

Двигатель внутреннего сгорания, возникновение которого было вызвано надеждами и чаяниями разоряемых крупным капиталом мелких предпринимателей, создал материальные предпосылки для решения в широком объеме задачи о механическом транспорте. Попытки использования универсального парового двигателя на сухопутном транспорте привели к развитию локомотива (рис. 6-25). В данном случае при перемещении по рельсам состава большой вес паровоза не служил препятствием, а, наоборот, был существенно необходимым для обеспечения надежного сцепления ведущих колес локомотива с рельсами. Опыты с паровыми экипажами для движения по грунтовым дорогам убедительно показали необходимость легкого двигателя, легкого экипажа.

Рис. 6-25. Локомотив

Таким легким двигателем и явился двигатель внутреннего сгорания. Многие изобретатели взялись за работу по созданию легкого двигателя. Первым шагом в этом направлении был переход от газового топлива к высококалорийному, высокоемкому с энергетической точки зрения жидкому топливу.

Рис. 6-26. Один из первых автомобилей

В 1883 г. немецкий механик Г. Даймлер получил патент на легкий бензиновый двигатель, удобный для установки на экипаже. Несколько позднее немец Бенц получил привилегию на механический экипаж - один из прародителей современного автомобиля (рис. 6-27). На рисунке 6-26 представлен другой бензиновый экипаж.

Рис. 6-27. Один из первых автомобилей - бензиновый экипаж Бенца

Работа Даймлера и Бенца положила начало деятельности ряда изобретателей и конструкторов во Франции, Англии, США. Конец XIX в. характеризовался освоением продукции нового типа, изготавливавшейся некоторыми машиностроительными заводами для немногочисленных потребителей автомашин: капиталистов, членов правительств, крупных чиновников.

Изготавливаемые единицами на отдельных предприятиях при неприспособленном оборудовании, по неразработанной технологии, автомашины обходились весьма дорого и являлись предметами роскоши.

Постройка спортивных рекламных машин для организуемых в рекламных же целях автомобильных гонок (на это дело конкурирующие предприятия привлекали лучшие научно-технические силы и не жалели денег) способствовала быстрым темпам совершенствования автомобилей, снижению их цены, постепенному возникновению автомобильного транспорта. Этот вид транспорта, осуществляемый грузовыми автомашинами, в первое время был особенно удобен и экономически целесообразен на подъездных путях между заводами, складами и железнодорожными станциями и речными и морскими портами, где вследствие небольшой протяженности линий представлялась возможность сооружения хороших дорог.

Возникновение самостоятельной автомобилестроительной промышленности относится уже к следующему историческому периоду - к первым десятилетиям XX в. Конец XIX в. в области автомобилестроения знаменателен тем, что в то время шел глубокий подготовительный процесс к тому, чтобы в XX в. такой сложный технический объект, как автомобиль, стал продуктом массового поточного производства, оказавшего громадное влияние на организацию и технологию производства в самых разнообразных отраслях машиностроения.

Двигатель внутреннего сгорания сделал, наконец, возможной реализацию многовековой мечты людей о полете, которая в разные времена в разных странах выступала в конкретной форме многочисленных попыток покорения воздушной стихии. В набросках Леонардо да Винчи можно видеть попытки разработать летательный аппарат с крыльями, приводимыми в движение энергией человека-птицы; старинные рукописи дают описания и рисунки иногда совершенно фантастических, иногда более или менее реальных проектов воздушных шаров и самолетов. Летописи повествуют скупо и беспристрастно о смелых попытках отважных людей, терпящих насмешки, подвергающихся гонениям после неудавшегося полета.

В 1783 г. братья Монгольфье во Франции на воздушном шаре, наполненном горячими дымовыми газами, подняли в воздух барана, петуха и утку. Позднее стали подниматься и люди. Французский ученый Шарль соорудил воздушный шар, наполненный водородом. Возникло так называемое "воздухоплавание". Многочисленные попытки сделать воздушные шары управляемыми, движущимися по воле человека, оставались безрезультатными главным образом из-за отсутствия легкого и мощного двигателя.

Рис. 6-28. Дирижабль Жиффара

Французский ученый Жиффар построил дирижабль (рис. 6-28) с паровой машиной мощностью около 3 л. с. и сделал попытку подъема, во время которой опасное соседство парового котла с топкой и горючего водорода привело к взрыву дирижабля, вследствие чего изобретатель потерял зрение.

Только в начале XX в. легкий бензиновый двигатель сделал дирижабли управляемыми.

Одновременно творческая мысль работала над проблемой летания на аппаратах тяжелее воздуха. Существовало несколько проектов с попытками осуществить подъем в воздух на геликоптерах (современное название - вертолет); в частности, в 1754 г. М. В. Ломоносов сконструировал вертолет с приводом винта от пружины для исследования возможности запуска на нем метеорологических приборов. Д. И. Менделеев, автор проекта первого стратостата с герметически замкнутой кабиной и управляемого аэростата, указывал, что будущее в воздухе принадлежит летательным аппаратам тяжелее воздуха.

Рис. 6-29 Патентный чертеж самолета А. Ф. Можайского

В качестве исходных прототипов для построения летательных аппаратов изобретатели брали птиц, конструируя аппараты с машущими крыльями, воздушный змей, изыскивая для него способы создания тяги вместо бечевки. Подражание змею оказалось более соответствующим условиям механического полета искусственных птиц, и со второй половины XIX в. можно отметить несколько попыток сооружения аэропланов - предшественников современных самолетов. Однако в распоряжении изобретателей, как и у Жиффара, был только паровой двигатель. Конструкторы всемерно облегчали вес парового котла и паровой машины и устанавливали их на разнообразные по формам летательные машины. Максим (США) построил паровой полиплан (самолет-этажерка с множеством несущих поверхностей), утяжелив его так, что он не мог подняться в воздух. Хэнлей (Англия) построил паровой моноплан, который по форме напоминал птицу. В России А. Ф. Можайский соорудил моноплан с паросиловой установкой. Эти прототипы современных самолетов имели основные части, характерные для самолета. Самолет Можайского имел несущие плоскости, фюзеляж-лодку, хвостовое оперение и шасси.

Однако все эти самолеты были слишком тяжелы и маломощны, имели совершенно недостаточную устойчивость и не решали задачу о полете, а только подготавливали возможность ее решения.

В процессе этой подготовки большое значение имели исследования полетов на планерах. В этой области многое было сделано немецким инженером О. Лилиенталем, построившим и исследовавшим десятки планеров и ставшим первой жертвой освоения новой стихии, разбившимся в одном из своих опытных полетов. Его работу продолжил в США французский инженер О. Шанют, который путем последовательных изменений придал своему планеру форму самолета-биплана. Планер вырос и был готов к тому, чтобы, приняв на себя легкий двигатель, превратиться в самолет.

Это превращение произошло в самом начале XX века.

Одновременно подготавливалась и теоретическая основа полета. В этой подготовке главная и блестящая роль принадлежит проф. Н. Е. Жуковскому.

В 1890 г. Жуковским была опубликована его первая работа в области авиации "К теории летания". Позднее общие принципы своего исследования Жуковский разработал для отдельных случаев теории полета в трудах: "О наивыгоднейшем угле наклона аэропланов" (1897 г.), "О крылатых пропеллерах"(1898 г.), "Теория гребного винта с большим числом лопастей" (1907 г.).

Николай Егорович Жуковский

Уже в конце XIX в. теоретические работы Жуковского в области авиации открыли возможности, реализованные затем в XX в.