Ранние летательные аппараты

Ранние летательные аппараты включают в себя все формы летательных аппаратов, изученные или построенные до разработки современного самолета к 1910 году. История современных полетов начинается более чем за столетие до первого успешного пилотируемого самолета, а самые ранние самолеты появились за тысячи лет до этого.

В некоторых древних мифологиях есть легенды о людях, использующих летательные аппараты. Одной из самых ранних известных является греческая легенда о Дедале ; в версии Овидия Дедал скрепляет перья вместе нитками и воском, чтобы имитировать крылья птицы. ^{[1] [a]} Другие древние легенды включают индийский летающий дворец или колесницу Вимана , библейскую Колесницу Иезекииля , ирландский roth rámach, построенный слепым друидом Мугом Руитом и Симоном Магусом , различные истории о волшебных коврах и мифическом британском короле Бладуде , который вызывал летающие крылья. Летающий трон Кая Кавуса был легендарным судном, приводимым в движение орлом, построенным мифическим шахом Персии Каем Кавусом, на котором он летал до самого Китая .

Согласно Авлу Геллию , древнегреческий философ, математик, астроном, государственный деятель и стратег Архит (428–347 до н. э.) считался спроектировавшим и построившим первое искусственное самодвижущееся летательное устройство, модель в форме птицы, приводимую в движение струей, вероятно, пара, которая, как говорят, действительно пролетела около 200 метров около 400 г. до н. э. ^{[3] [4] [5]} Согласно Геллию, эта машина, которую ее изобретатель назвал Голубем (греч. Περιστέρα «Перистера»), была подвешена на проволоке или оси для своего «полета» и приводилась в действие «скрытой аурой или духом». ^{[6] [7] [8]}

В конце концов некоторые попытались построить летательные аппараты, такие как крылья, похожие на птичьи, и летать, спрыгивая с башни, холма или скалы. В этот ранний период физические проблемы подъемной силы, устойчивости и контроля не были поняты, и большинство попыток заканчивались серьезными травмами или смертью. В I веке нашей эры китайский император Ван Ман нанял разведчика-специалиста, чтобы связать его перьями птиц; как утверждается, он пролетел около 100 метров. ^[9] Говорят , что в 559 году нашей эры Юань Хуантоу благополучно приземлился после вынужденного прыжка с башни. ^[10]

Андалузский ученый Аббас ибн Фирнас (810–887 гг. н. э.), как сообщается, совершил планирующий полет в Кордове , Испания , покрыв свое тело перьями стервятника и прикрепив два крыла к рукам. ^{[11] [12]} О попытке полета сообщил алжирский историк 17-го века Ахмед Мохаммед аль-Маккари , который связал ее со стихотворением 9-го века одного из придворных поэтов Мухаммеда I Кордовского . Аль-Маккари заявил, что Фирнас пролетел некоторое расстояние, прежде чем приземлиться с некоторыми травмами, приписываемыми его отсутствию хвоста (как птицы используют для приземления). ^[13] Историк Линн Таунсенд Уайт-младший пришел к выводу, что ибн Фирнас совершил первый успешный полет в истории. ^[b]

В XII веке Уильям Малмсберийский утверждал, что монах-бенедиктинец Эйлмер из Малмсбери, живший в XI веке, прикрепил крылья к своим рукам и ногам и пролетел небольшое расстояние, но сломал обе ноги при приземлении, также забыв сделать себе хвост. ^{[11] [13]}

Воздушный змей был изобретен в Китае, возможно, еще в V веке до нашей эры Моцзы (также Мо Ди) и Лу Банем (также Гуншу Банем). ^[14] Эти воздушные змеи из листьев были сделаны путем натягивания шелка на каркас из расколотого бамбука. Самые ранние известные китайские воздушные змеи были плоскими (не изогнутыми) и часто прямоугольными. Позже бесхвостые воздушные змеи включали стабилизирующий булинь. Конструкции часто имитировали летающих насекомых, птиц и других животных, как реальных, так и мифических. Некоторые были снабжены струнами и свистками, чтобы издавать музыкальные звуки во время полета. ^{[15] [16] [17]}

В 549 году нашей эры воздушный змей, сделанный из бумаги, использовался в качестве сообщения для спасательной операции. ^[18] Древние и средневековые китайские источники перечисляют другие способы использования воздушных змеев для измерения расстояний, проверки ветра, подъема людей, подачи сигналов и связи для военных операций. ^[18]

После появления в Индии воздушный змей претерпел дальнейшую эволюцию в истребительного воздушного змея . ^{[ требуется ссылка ]} Традиционно это небольшие, нестабильные одностропные плоские воздушные змеи, в которых для управления используется только натяжение стропы, а абразивная леска используется для срезания других воздушных змеев.

Воздушные змеи также распространились по всей Полинезии , вплоть до Новой Зеландии . Антропоморфные воздушные змеи, сделанные из ткани и дерева, использовались в религиозных церемониях для отправки молитв богам. ^{[19] К 1634 году воздушные змеи достигли Запада, и в} «Тайнах природы и искусства» Бейта появилась иллюстрация алмазного воздушного змея с хвостом . ^[20]

Считается, что воздушные змеи, переносящие людей, широко использовались в Древнем Китае как в гражданских, так и в военных целях, а иногда и в качестве наказания. ^[21] Истории о воздушных змеях, переносящих людей, встречаются и в Японии, после того, как воздушные змеи были завезены из Китая около седьмого века нашей эры. Говорят, что одно время в Японии существовал закон, запрещающий воздушные змеи, переносящие людей. ^[21]

В 1282 году европейский исследователь Марко Поло описал китайские методы, которые тогда были в ходу, и прокомментировал связанные с ними опасности и жестокость. Чтобы предсказать, должен ли корабль отплыть, человека привязывали к воздушному змею с прямоугольным сетчатым каркасом, а последующая схема полета использовалась для предсказания перспективы. ^[21]

Использование ротора для вертикального полета существовало с 4 века н. э. в форме бамбукового вертолета , древней китайской игрушки. ^[22] Бамбуковый вертолет вращается путем вращения палки, прикрепленной к ротору. Вращение создает подъемную силу, и игрушка летит, когда ее отпускают. ^[23] Книга философа Ге Хуна « Баопузи» («Мастер, который принимает простоту»), написанная около 317 г., описывает апокрифическое использование возможного ротора в самолетах: «Некоторые делали летающие машины [feiche 飛車] из древесины из внутренней части дерева ююбы , используя бычью кожу (ремни), прикрепленные к возвращающимся лопастям, чтобы привести машину в движение». ^[24]

Аналогичные «moulinet à noix» (ротор на гайке), а также веревочные игрушки с четырьмя лопастями появились в Европе в XIV веке. ^{[25] [26]}

С древних времен китайцы понимали, что горячий воздух поднимается, и применили этот принцип к типу небольших воздушных шаров с горячим воздухом, называемых небесными фонариками . Небесный фонарик состоит из бумажного шара, под которым или прямо внутри которого помещается небольшая лампа. Небесные фонарики традиционно запускают для удовольствия и во время праздников. По словам Джозефа Нидхэма , такие фонарики были известны в Китае с 3-го века до нашей эры. Их военное использование приписывается генералу Чжугэ Ляну , который, как говорят, использовал их, чтобы напугать вражеские войска. ^[27]

Есть доказательства ^{[ для проверки нужна цитата ],} что китайцы также «решили проблему воздушной навигации» с помощью воздушных шаров за сотни лет до 18 века. ^[28]

В конце концов некоторые исследователи начали открывать и определять некоторые основы научного проектирования летательных аппаратов. Силовые конструкции либо все еще приводились в движение человеческой силой , либо использовали металлическую пружину. В своей книге 1250 года De mirabili potestate artis et naturae (Секреты искусства и природы) англичанин Роджер Бэкон предсказал будущие конструкции воздушного шара, наполненного неопределенным эфиром, а также орнитоптера с человеческим приводом , ^[29] утверждая, что знает того, кто изобрел последний. ^[30]

Леонардо да Винчи изучал полет птиц в течение многих лет, анализируя его рационально и предвосхищая многие принципы аэродинамики . Он понимал, что «объект оказывает столько же сопротивления воздуху, сколько воздух оказывает объекту», ^[31] предвосхищая третий закон движения Исаака Ньютона ( опубликованный в 1687 году). Начиная с последних лет 15-го века, Леонардо писал и делал наброски многих проектов летательных аппаратов и механизмов, включая орнитоптеры, планеры с фиксированным крылом, винтокрылые аппараты и парашюты. Его ранние проекты были типами с человеческим приводом, включая винтокрылые аппараты и орнитоптеры (улучшив предложение Бэкона, добавив стабилизирующий хвост). ^[26] В конце концов он пришел к пониманию их непрактичности и обратился к управляемому планирующему полету, также делая наброски некоторых проектов, приводимых в действие пружиной. ^[32]

В 1488 году Леонардо нарисовал проект дельтаплана , в котором внутренние части крыльев были зафиксированы, а некоторые поверхности управления были предусмотрены по направлению к кончикам (как в планирующем полете птиц). Его чертежи сохранились и считаются в принципе пригодными для полета, но сам он никогда не летал на таком судне. ^[33] В эссе под названием Sul volo ( О полете ) он описывает летательную машину под названием «птица», которую он построил из накрахмаленного полотна, кожаных соединений и ремней из сырого шелка. В Codex Atlanticus он написал: «Завтра утром, второго января 1496 года, я сделаю ремень и попытаюсь». ^[34] Некоторые из других проектов Леонардо, такие как четырехместный воздушный винт , похожий на вертолет, имеют серьезные недостатки. Он нарисовал и описал проект орнитоптера около 1490 года. Работа Леонардо оставалась неизвестной до 1797 года и поэтому не оказала никакого влияния на развитие в течение следующих трехсот лет. ^[35]

В 1496 году в Нюрнберге человек по имени Сеччио сломал обе руки, пытаясь совершить полёт. ^[36] В 1507 году Джон Дамиан привязал крылья, покрытые куриными перьями, и спрыгнул со стен замка Стерлинг в Шотландии, сломав бедро; позже он объяснил это тем, что не использовал орлиные перья.

Самый ранний отчет о попытке полета на реактивном самолете относится ко временам Османской империи . В 1633 году летчик Лагари Хасан Челеби, как сообщается, использовал конусообразную ракету , чтобы совершить первую попытку полета на реактивном самолете. ^[37]

Предположение Фрэнсиса Уиллуби , опубликованное в 1676 году, о том, что человеческие ноги по силе больше сопоставимы с крыльями птиц, чем с руками, имело случайное влияние. 15 мая 1793 года испанский изобретатель Диего Марин Агилера прыгнул на своем планере с самой высокой части замка Корунья-дель-Конде , достигнув высоты около 5 или 6 м, ^{[ необходимо разъяснение ]} и пролетев около 360 метров. Еще в 1811 году Альбрехт Берблингер сконструировал орнитоптер и прыгнул в Дунай в Ульме . ^[38]

Современная эра полетов на аппаратах легче воздуха началась в начале XVII века с экспериментов Галилео Галилея , в которых он показал, что воздух имеет вес. Около 1650 года Сирано де Бержерак написал несколько фантастических романов, в которых он описал принцип подъема с использованием вещества (росы), которое, как он предполагал, легче воздуха, и спуска путем высвобождения контролируемого количества вещества. ^[28] Франческо Лана де Терци измерил давление воздуха на уровне моря и в 1670 году предложил первую научно обоснованную подъемную среду в виде полых металлических сфер, из которых был откачан весь воздух. Они были бы легче вытесненного воздуха и могли бы поднять дирижабль . Предложенные им методы контроля высоты используются и сегодня: перевозка балласта, который можно сбросить за борт, чтобы набрать высоту, и вентиляция подъемных контейнеров для потери высоты. ^[39] На практике сферы де Терци разрушились бы под давлением воздуха, и дальнейшие разработки пришлось бы ждать появления более практичных подъемных газов.

Первый задокументированный полет на воздушном шаре в Европе был сделан по модели, созданной португальским священником бразильского происхождения Бартоломеу де Гужмао . 8 августа 1709 года в Лиссабоне он сделал небольшой воздушный шар из бумаги с огнем, горящим под ним, подняв его примерно на 4 метра (13 футов) перед королем Жуаном V и португальским двором. ^[39]

В середине XVIII века братья Монгольфье начали экспериментировать с парашютами и воздушными шарами во Франции. Их воздушные шары были сделаны из бумаги, и ранние эксперименты с использованием пара в качестве подъемного газа были недолговечны из-за его воздействия на бумагу при конденсации. Приняв дым за разновидность пара, они начали наполнять свои воздушные шары горячим дымным воздухом, который они назвали «электрическим дымом». Несмотря на то, что они не полностью понимали принципы работы, они совершили несколько успешных запусков и в декабре 1782 года подняли воздушный шар объемом 20 м ³ (710 куб. футов) на высоту 300 м (980 футов). Французская академия наук вскоре пригласила их в Париж для проведения демонстрации.

Между тем, открытие водорода привело Джозефа Блэка к предложению использовать его в качестве подъемного газа примерно в 1780 году, хотя практическая демонстрация ожидала газонепроницаемого материала для баллона. Услышав приглашение братьев Монгольфье, член Французской академии Жак Шарль предложил провести аналогичную демонстрацию водородного баллона, и это предложение было принято. Шарль и два мастера, братья Робер, разработали газонепроницаемый материал из прорезиненного шелка и приступили к работе.

1783 год стал переломным для воздухоплавания. Между 4 июня и 1 декабря пять отдельных французских воздушных шаров совершили важные авиационные новшества:

• 4 июня: Беспилотный воздушный шар братьев Монгольфье поднял в воздух овцу, утку и курицу в подвешенной внизу корзине в Анноне .
• 27 августа: Профессор Жак Шарль и братья Робер запустили беспилотный водородный шар . Водородный газ получался в результате химической реакции в процессе наполнения.
• 19 октября: Монгольфье запустили первый пилотируемый полет на привязном воздушном шаре с людьми на борту в Folie Titon в Париже. Летчиками были ученый Жан-Франсуа Пилатр де Розье , управляющий производством Жан-Батист Ревейон и Жиру де Вилетт.
• 21 ноября: Монгольфьеры запустили первый свободный полет на воздушном шаре с пассажирами-людьми. Первоначально король Людовик XVI постановил, что первыми пилотами будут осужденные преступники, но Розье вместе с маркизом Франсуа д'Арландом успешно ходатайствовали о такой чести. Они пролетели 8 км (5,0 миль) на воздушном шаре, работавшем на дровах. 9 километров (5,6 миль) были пройдены за 25 минут.
• 1 декабря: Жак Шарль и Николя-Луи Робер запустили пилотируемый водородный воздушный шар из сада Тюильри в Париже. Они поднялись на высоту около 1800 футов (550 м) и приземлились на закате в Нель-ла-Валле после полета продолжительностью 2 часа 5 минут, преодолев 22 мили (35 км). После того, как Робер спустился, Шарль решил подняться в одиночку. На этот раз он быстро поднялся на высоту около 3000 метров (9800 футов), где он снова увидел солнце, но также испытал сильную боль в ушах.

Проекты Монгольфье имели несколько недостатков, не в последнюю очередь необходимость в сухой погоде и тенденция искр от огня поджигать бумажный шар. Пилотируемый проект имел галерею вокруг основания шара, а не подвесную корзину первого, беспилотного проекта, которая приближала бумагу к огню. В своем свободном полете Де Розье и д'Арланд брали ведра с водой и губки, чтобы тушить эти пожары по мере их возникновения. С другой стороны, пилотируемый проект Шарля был по сути современным. ^[40] В результате этих подвигов воздушный шар с горячим воздухом стал известен как тип Монгольфьера , а газовый шар — как Шарльер .

Следующим воздушным шаром Шарля и братьев Робер был «Шарльер», который последовал за предложениями Жана Батиста Мёнье об удлиненном управляемом воздушном шаре и был примечателен тем, что имел внешнюю оболочку с газом, содержащимся во втором, внутреннем баллонете . 19 сентября 1784 года он совершил первый полет протяженностью более 100 километров (62 мили) между Парижем и Беври , несмотря на то, что движущие устройства с человеческой силой оказались бесполезными.

В январе следующего года Жан Пьер Бланшар и Джон Джеффрис пересекли Ла-Манш из Дувра в Буа-де-Фельмор на Charlière. Но аналогичная попытка другим способом закончилась трагедией. Чтобы попытаться обеспечить как выносливость, так и управляемость, де Розье разработал воздушный шар с мешками как с горячим воздухом, так и с водородом, конструкция, которая вскоре была названа в его честь как Rozière . Его идея состояла в том, чтобы использовать водородную секцию для постоянной подъемной силы и перемещаться вертикально, нагревая и позволяя охлаждать секцию с горячим воздухом, чтобы поймать наиболее благоприятный ветер на любой высоте, где он дул. Оболочка воздушного шара была сделана из кожи голдбитера . Вскоре после начала полета было замечено, что де Розье выпускал водород, когда он воспламенился от искры, и воздушный шар загорелся, убив всех на борту. Источник искры неизвестен, но предположения включают статическое электричество или жаровню для секции с горячим воздухом. ^[41]

Воздухоплавание быстро стало «модным» занятием в Европе в конце 18 века, дав первое детальное понимание взаимосвязи между высотой и атмосферой. К началу 1900-х годов воздухоплавание стало популярным видом спорта в Британии. Эти частные воздушные шары обычно использовали угольный газ в качестве подъемного газа. Он имеет примерно половину подъемной силы водорода, поэтому воздушные шары должны были быть больше; однако угольный газ был гораздо более доступен, и местные газовые заводы иногда предоставляли специальную легкую формулу для мероприятий по воздухоплаванию. ^[42]

Привязные воздушные шары использовались во время Гражданской войны в США Корпусом воздухоплавателей армии Союза . В 1863 году молодой Фердинанд фон Цеппелин , который действовал в качестве военного наблюдателя в Потомакской армии Союза , впервые совершил полет в качестве пассажира воздушного шара на воздушном шаре, который состоял на вооружении армии Союза. ^[43] Позже в том же столетии британская армия использовала воздушные шары наблюдения во время англо-бурской войны . ^[44]

Работа по созданию управляемого (дирижабельного) воздушного шара, который в настоящее время называется дирижаблем , спорадически продолжалась в течение всего XIX века. Считается, что первый в истории устойчивый управляемый полет с двигателем состоялся 24 сентября 1852 года, когда Анри Жиффар пролетел около 17 миль (27 км) во Франции из Парижа в Трапп на дирижабле Жиффара ^[45] , нежестком дирижабле, заполненном водородом и приводимом в движение паровым двигателем мощностью 3 лошадиных силы (2,2 кВт), вращающим трехлопастной пропеллер. ^{[ требуется ссылка ]}

В 1863 году Соломон Эндрюс запустил свой проект aereon, безмоторный, управляемый дирижабль в Перт-Эмбой, штат Нью-Джерси. Он запустил более позднюю модель в 1866 году вокруг Нью-Йорка и долетел до Ойстер-Бей, штат Нью-Йорк. Его техника скольжения под действием силы тяжести работает за счет изменения подъемной силы для обеспечения движущей силы, когда дирижабль попеременно поднимается и опускается, и поэтому не нуждается в силовой установке.

Дальнейший прогресс был достигнут 9 августа 1884 года, когда первый полностью управляемый свободный полет был совершен Шарлем Ренаром и Артуром Константином Кребсом на французском армейском электрическом дирижабле La France . ^{[ требуется ссылка ]} Дирижабль длиной 170 футов (52 м) и объемом 66 000 кубических футов (1900 м ³ ) преодолел 8 км (5 миль) за 23 минуты с помощью электродвигателя мощностью 8,5 лошадиных сил (6,3 кВт), вернувшись в исходную точку. Это был первый полет по замкнутому контуру. ^[46]

Эти самолеты были непрактичны. Помимо того, что они были в целом хрупкими и недолговечными, они были нежесткими или в лучшем случае полужесткими. Следовательно, было трудно сделать их достаточно большими, чтобы нести коммерческий груз.

Граф Фердинанд фон Цеппелин понял, что жесткая внешняя рама позволит создать гораздо больший дирижабль. Он основал фирму Zeppelin , чей жесткий Luftschiff Zeppelin 1 (LZ 1) впервые вылетел с Боденского озера на швейцарской границе 2 июля 1900 года. Полет длился 18 минут. Второй и третий полеты, в октябре 1900 года и 24 октября 1900 года соответственно, побили рекорд скорости 6 м/с (13 миль/ч) французского дирижабля La France на 3 м/с (7 миль/ч).

Бразилец Альберто Сантос-Дюмон прославился проектированием, строительством и полетами на дирижаблях . Он построил и запустил первый полностью практичный дирижабль, способный совершать обычные управляемые полеты. Со своим дирижаблем № 6 он выиграл премию Deutsch de la Meurthe 19 октября 1901 года за полет, который стартовал из Сен-Клу, обогнул Эйфелеву башню и вернулся в исходную точку. ^[47] К этому моменту дирижабль был признан первой осуществимой формой воздушного путешествия.

Проект Леонардо да Винчи для парашюта в форме пирамиды оставался неопубликованным в течение столетий. Первым опубликованным проектом был homo volans (летающий человек) хорвата Фаусто Веранцио, который появился в его книге Machinae novae ( Новые машины) в 1595 году. Основанный на парусе корабля , он состоял из квадрата материала, натянутого на квадратную раму и удерживаемого веревками. Парашютист был подвешен веревками за каждый из четырех углов. ^[48]

Луи-Себастьян Ленорман считается первым человеком, совершившим засвидетельствованный спуск с парашютом. 26 декабря 1783 года он прыгнул с башни обсерватории Монпелье во Франции перед толпой, среди которой был Жозеф Монгольфье, используя парашют длиной 14 футов (4,3 м) с жестким деревянным каркасом.

Между 1853 и 1854 годами Луи Шарль Летур разработал парашютный планер, состоящий из зонтичного парашюта с меньшими треугольными крыльями и вертикальным хвостом внизу. Летур погиб после того, как планер разбился в 1854 году. ^[c]

Воздушные змеи наиболее известны в новейшей истории авиации, прежде всего, благодаря своей способности переносить или поднимать людей, хотя они также сыграли важную роль и в других областях, таких как метеорология .

Француз Гастон Био разработал воздушный змей для подъема человека в 1868 году. Позже, в 1880 году, Био продемонстрировал Французскому обществу воздушной навигации воздушный змей, основанный на открытом конусе, похожем на ветроуказатель, но прикрепленном к плоской поверхности. ^{[ требуется ссылка ]} Воздушный змей для перевозки человека был усовершенствован в 1894 году капитаном Баденом Баден-Пауэллом , братом лорда Баден-Пауэлла , который натянул цепочку шестиугольных воздушных змеев на одну линию. Значительное развитие произошло в 1893 году, когда австралиец Лоуренс Харгрейв изобрел коробчатый воздушный змей , и некоторые эксперименты по перевозке человека были проведены как в Австралии, так и в Соединенных Штатах. ^[44] 27 декабря 1905 года Нил МакДирмид был поднят в воздух в Баддеке, Новая Шотландия, Канада, большим коробчатым воздушным змеем под названием Frost King, разработанным Александром Грэхемом Беллом .

Воздушные шары к тому времени использовались как для метеорологии, так и для военных наблюдений. Воздушные шары можно использовать только при слабом ветре, в то время как воздушные змеи — только при сильном. Американец Сэмюэл Франклин Коди , работавший в Англии, понял, что два типа летательных аппаратов между ними позволяют работать в широком диапазоне погодных условий. Он разработал базовую конструкцию Харгрейва, добавив дополнительные подъемные поверхности для создания мощных систем подъема людей с использованием нескольких воздушных змеев на одной линии. Коди провел множество демонстраций своей системы и позже продал четыре из своих систем «военных воздушных змеев» Королевскому флоту. Его воздушные змеи также нашли применение для переноски метеорологических приборов на высоте, и он был сделан членом Королевского метеорологического общества. В 1905 году сапер Мортон из секции воздушных змеев британской армии был поднят на высоту 2600 футов (790 м) с помощью воздушного змея в Олдершоте под руководством Коди. В 1906 году Коди был назначен главным инструктором по воздушному змею в армейской школе воздухоплавания в Олдершоте. Вскоре он также присоединился к недавно созданной фабрике воздушных шаров армии в Фарнборо и продолжил разрабатывать свои военные воздушные змеи для британской армии. В свое время он разработал пилотируемый «планерный воздушный змей», который запускался на привязи, как воздушный змей, а затем отпускался для свободного планирования. В 1907 году Коди затем установил авиационный двигатель на модифицированный беспилотный «воздушный змей», предшественник его более поздних аэропланов, и запустил его в депо воздушных шаров, по проволоке, подвешенной к столбам, перед принцем и принцессой Уэльскими. Британская армия официально приняла его военных воздушных змеев для своих компаний по производству воздушных шаров в 1908 году. ^[44]

Понимание да Винчи того, что одной лишь человеческой силы недостаточно для устойчивого полета, было заново открыто независимо в XVII веке Джованни Альфонсо Борелли и Робертом Гуком . Гук понял, что необходим какой-то двигатель, и в 1655 году создал модель орнитоптера с пружинным приводом , которая, по-видимому, могла летать.

Начались попытки спроектировать или построить настоящую летательную машину, обычно включающую гондолу с поддерживающим куполом и пружинными или приводимыми в действие человеком хлопушками для движения. Среди первых были Хауч и Бураттини (1648). Другие включали «Пассаролу» де Гусмана (1709 и далее), Сведенборга (1716), Дефоржа (1772), Бауэра (1764), Меервейна (1781) и Бланшара (1781), которые позже добились большего успеха с воздушными шарами. Появились также вертолеты с винтокрылыми крыльями, в частности, от Ломоносова (1754) и Поктона. Несколько моделей планеров успешно летали, хотя некоторые заявления оспариваются, но в любом случае ни один полноразмерный аппарат не удался. ^[49]

Итальянский изобретатель Тито Ливио Бураттини , приглашенный польским королем Владиславом IV ко двору в Варшаве , построил модель самолета с четырьмя фиксированными планерными крыльями в 1647 году. ^[50] Описанный как «четыре пары крыльев, прикрепленных к сложному «дракону»», он, как говорят, успешно поднял кошку в 1648 году, но не самого Бураттини. ^[51] Он обещал, что при приземлении аппарата будут «только самые незначительные травмы». ^[52] Его «Dragon Volant» считается «самым сложным и совершенным аэропланом, построенным до 19 века». ^[53]

«Пассарола» Бартоломеу де Гужмана представляла собой полый, смутно напоминающий птицу планер схожей концепции, но с двумя крыльями. В 1709 году он подал петицию королю Португалии Жуану V , прося поддержать его изобретение «воздушного корабля», в котором он выразил величайшее доверие. Публичное испытание машины, назначенное на 24 июня 1709 года, не состоялось. Однако, согласно современным сообщениям, Гужман, по-видимому, провел несколько менее амбициозных экспериментов с этой машиной, спустившись с возвышений. Несомненно, что Гужман работал над этим принципом на публичной выставке, которую он дал перед двором 8 августа 1709 года в зале Casa da Índia в Лиссабоне , когда он запустил шар на крышу с помощью сгорания. ^{[ необходимо разъяснение ]} Он также продемонстрировал небольшую модель воздушного корабля перед португальским двором, но так и не преуспел с полномасштабной моделью.

И понимания, и источника энергии все еще не хватало. Это признал Эмануэль Сведенборг в своем « Наброске машины для полета в воздухе » (1716). Его летательная машина состояла из легкой рамы, покрытой прочным холстом и снабженной двумя большими веслами или крыльями, движущимися по горизонтальной оси, расположенными так, чтобы подъемный ход не встречал сопротивления, а опускающийся создавал подъемную силу. Сведенборг знал, что машина не полетит, но предложил ее в качестве начала и был уверен, что проблема будет решена. Он писал: «Кажется, легче говорить о такой машине, чем воплотить ее в реальность, поскольку она требует большей силы и меньшего веса, чем существует в человеческом теле. Наука механика, возможно, могла бы предложить средство, а именно, сильную спиральную пружину. Если эти преимущества и требования будут соблюдены, возможно, со временем кто-то сможет узнать, как лучше использовать наш набросок, и заставить сделать некоторые дополнения, чтобы достичь того, что мы можем только предложить». Редактор журнала Королевского аэронавтического общества в 1910 году писал, что проект Сведенборга был «...первым рациональным предложением летательного аппарата аэропланного [тяжелее воздуха] типа...» ^[54]

Между тем, винтокрылые машины не были полностью забыты. В июле 1754 года Михаил Ломоносов продемонстрировал Российской академии наук небольшую соосную двухроторную систему, приводимую в действие пружиной. Роторы были расположены один над другим и вращались в противоположных направлениях, принципы, которые все еще используются в современных двухроторных конструкциях. В своей работе 1768 года «Теория силы Архимеда» Алексис -Жан-Пьер Поктон предложил использовать один воздушный винт для подъема и второй для движения, который в настоящее время называется гиродином . В 1784 году Лонуа и Бьенвеню продемонстрировали летающую модель с соосными, вращающимися в противоположных направлениях роторами, приводимыми в действие простой пружиной, похожей на лучковую пилу , которая теперь считается первым вертолетом с двигателем.

Попытки полета с использованием силы человека все еще продолжались. Винтокрылый аппарат Поктона был оснащен силой человека, в то время как другой подход, также первоначально изученный Леонардо, заключался в использовании клапанов-откидок. Клапан-откидка представляет собой простую откидную заслонку над отверстием в крыле. В одном направлении она открывается, чтобы впустить воздух, а в другом — закрывается, чтобы увеличить разницу давлений. Ранний образец был разработан Бауэром в 1764 году. ^[55] Позже, в 1808 году, Якоб Деген построил орнитоптер с клапанами-откидками, в котором пилот стоял на жесткой раме и управлял крыльями с помощью подвижной горизонтальной планки. ^[56] Его попытка полета в 1809 году не удалась, поэтому он затем добавил небольшой водородный баллон, и эта комбинация достигла нескольких коротких прыжков. Популярные иллюстрации того времени изображали его машину без баллона, что приводило к путанице относительно того, что на самом деле летало. В 1811 году Альбрехт Берблингер построил орнитоптер на основе конструкции Дегена, но отказался от воздушного шара, нырнув вместо этого в Дунай. У этого фиаско была и положительная сторона: Джордж Кейли , также очарованный иллюстрациями, был подстрекаем опубликовать свои выводы на сегодняшний день «ради придания большего достоинства предмету, граничащему с нелепостью в общественном мнении», и так родилась современная эра авиации. ^[57]

На протяжении всего XIX века прыжки с башни были заменены по популярности не менее фатальными прыжками с воздушного шара, как способом продемонстрировать постоянную бесполезность человеческой силы и хлопающих крыльев. Между тем, научное изучение полета тяжелее воздуха началось всерьез.

Сэра Джорджа Кейли впервые назвали «отцом аэроплана» в 1846 году. ^[58] В последние годы предыдущего столетия он начал первое тщательное изучение физики полета и позже спроектировал первый современный летательный аппарат тяжелее воздуха. Среди его многочисленных достижений наиболее важными вкладами в аэронавтику являются:

• Разъяснение наших идей и изложение принципов полета аппаратов тяжелее воздуха.
• Достижение научного понимания принципов полета птиц.
• Проведение научных аэродинамических экспериментов, демонстрирующих сопротивление и обтекаемость, перемещение центра давления и увеличение подъемной силы за счет искривления поверхности крыла.
• Определение современной конфигурации самолета, включающей фиксированное крыло, фюзеляж и хвостовое оперение.
• Демонстрация пилотируемого планирующего полета.
• Изложение принципов соотношения мощности и веса при устойчивом полете.

С десяти лет Кейли начал изучать физику полета птиц , и его школьные тетради содержали наброски, в которых он развивал свои идеи относительно теорий полета. Утверждалось ^[59] , что эти наброски показывают, что Кейли смоделировал принципы наклонной плоскости, создающей подъемную силу, еще в 1792 или 1793 году.

В 1796 году Кейли сделал модель вертолета в форме, обычно известной как китайский летающий волчок , не зная о модели Лонуа и Бьенвеню похожей конструкции. Он считал вертолет лучшей конструкцией для простого вертикального полета, и позже в 1854 году он сделал улучшенную модель. Он отдал должное мистеру Куперу за то, что он был первым человеком, который улучшил «неуклюжую конструкцию игрушки» и сообщает, что модель Купера поднималась на двадцать или тридцать футов. Кейли сделал одну, а мистер Коулсон сделал копию, описанную Кейли как «очень красивый образец винтового пропеллера в воздухе» и способную летать на высоте более девяноста футов. ^[60]

Следующие инновации Кейли были двоякими: принятие испытательной установки с вращающимся рычагом, изобретенной в предыдущем веке Бенджамином Роббинсом для исследования аэродинамического сопротивления и вскоре использованной Джоном Смитоном для измерения сил на вращающихся лопастях ветряной мельницы , ^[61] для использования в исследованиях летательных аппаратов вместе с использованием аэродинамических моделей на рычаге, вместо того, чтобы пытаться запустить модель полной конструкции. Первоначально он использовал простую плоскую плоскость, прикрепленную к рычагу и наклоненную под углом к ​​воздушному потоку.

В 1799 году он изложил концепцию современного аэроплана как летательного аппарата с фиксированным крылом и отдельными системами для подъема, движения и управления. ^{[62] [63]} На небольшом серебряном диске, датированном тем же годом, он выгравировал с одной стороны силы, действующие на самолет, а с другой — эскиз конструкции самолета, включающей такие современные особенности, как изогнутое крыло, отдельный хвост, состоящий из горизонтального хвостового оперения и вертикального киля , и фюзеляж для пилота, подвешенный ниже центра тяжести для обеспечения устойчивости. Конструкция еще не полностью современная, поскольку включает в себя два управляемых пилотом весла, которые, по-видимому, работают как клапаны-откидки. ^{[64] [65]}

Он продолжил свои исследования и в 1804 году построил модель планера, которая стала первым современным летательным аппаратом тяжелее воздуха, имевшим компоновку обычного современного самолета с наклонным крылом вперед и регулируемым хвостом сзади с хвостовым оперением и плавником. Крыло было просто игрушечным бумажным змеем, плоским и невыпуклым . Подвижный груз позволял регулировать центр тяжести модели. ^[66] Это было «очень красиво смотреться» при полете вниз по склону холма, и оно было чувствительно к небольшим корректировкам хвоста. ^[67]

К концу 1809 года он построил первый в мире полноразмерный планер и запустил его в качестве беспилотного привязного воздушного змея. В том же году, подстрекаемый фарсовыми выходками своих современников (см. выше), он начал публикацию знаменательного трехчастного трактата под названием «О воздушной навигации» (1809–1810). ^[68] В нем он написал первое научное изложение проблемы: «Вся проблема заключена в этих пределах, а именно: заставить поверхность поддерживать заданный вес путем приложения силы к сопротивлению воздуха». Он выделил четыре векторные силы, которые влияют на самолет: тягу , подъемную силу , сопротивление и вес , и выделил устойчивость и управление в своих конструкциях. Он утверждал, что одной рабочей силы недостаточно, и, хотя еще не было подходящего источника энергии, он обсуждал возможности и даже описал принцип работы двигателя внутреннего сгорания с использованием смеси газа и воздуха. ^[69] Однако он так и не смог создать работающий двигатель и ограничил свои летные эксперименты планирующим полетом. Он также определил и описал важность изогнутого аэродинамического профиля , двугранного угла , диагональных связей и снижения сопротивления, а также внес вклад в понимание и проектирование орнитоптеров и парашютов.

В 1848 году он продвинулся достаточно далеко, чтобы построить планер в форме триплана, большой и достаточно безопасный, чтобы перевозить ребенка. Был выбран местный мальчик, но его имя неизвестно. ^{[70] [71]}

Он продолжил публиковать проект полноразмерного пилотируемого планера или «управляемого парашюта», который можно было запустить с воздушного шара в 1852 году, а затем построить версию, способную запускаться с вершины холма, которая перенесла первого взрослого летчика через Бромптон-Дейл в 1853 году. Личность летчика неизвестна. По-разному предполагалось, что это был кучер Кейли, ^[72] лакей или дворецкий, Джон Эпплби, который мог быть кучером ^[70] или другим служащим, или даже внук Кейли Джордж Джон Кейли. ^[59] Известно, что он был первым, кто летал на планере с отдельными крыльями, фюзеляжем и хвостом, а также отличавшимся присущей ему устойчивостью и управлением, осуществляемым пилотом: первый полностью современный и функциональный летательный аппарат тяжелее воздуха.

Среди второстепенных изобретений был двигатель на резиновом ходу ^{[ требуется цитата ]} , который обеспечивал надежный источник энергии для исследовательских моделей. К 1808 году он даже заново изобрел колесо, придумав колесо со спицами натяжения , в котором все нагрузки сжатия переносились ободом, что позволяло использовать легкую ходовую часть. ^[73]

Основываясь непосредственно на работе Кейли, Уильям Сэмюэл Хенсон в 1842 году разработал проект парового воздушного экипажа, который проложил новые пути. Хенсон предложил высокоплан с размахом крыла 150 футов (46 м) и паровым двигателем, приводящим в движение два толкающих винта. Хотя это был всего лишь проект (масштабные модели были построены в 1843 ^[74] или 1848 ^[75] и пролетели 10 или 130 футов), это был первый в истории самолет с неподвижным крылом, приводимый в движение винтом. ^{[74] [75] [76]} Хенсон и его коллега Джон Стрингфеллоу даже мечтали о первой компании Aerial Transit Company . ^{[77] [78] [79]}

В 1856 году француз Жан-Мари Ле Брис совершил первый полет выше точки отправления, запрягая лошадь на своем планере «L'Albatros artificiel» на берегу. Сообщается, что он достиг высоты 100 метров на расстоянии 200 метров.

Британские достижения воодушевили французских исследователей. ^[74] Начиная с 1857 года Феликс дю Тампль и его брат Луи построили несколько моделей, используя часовой механизм в качестве источника энергии, а позднее небольшой паровой двигатель. ^{[80] [81]} В 1857 или 1858 году модель весом в полтора фунта смогла совершить короткий полет и приземлиться. ^{[74] [81]}

Фрэнсис Герберт Уэнхэм представил первую работу недавно сформированному Авиационному обществу (позднее Королевскому Авиационному обществу ), «О воздушном движении» . Он развил работу Кейли над изогнутыми крыльями дальше, сделав важные выводы как о сечении аэродинамического профиля крыла, так и о распределении подъемной силы. Чтобы проверить свои идеи, с 1858 года он построил несколько планеров, как пилотируемых, так и беспилотных, и с пятью сложенными крыльями. Он правильно пришел к выводу, что длинные, тонкие крылья будут лучше, чем крылья летучей мыши, предлагаемые многими, потому что у них будет больше передней кромки для их площади. Сегодня это соотношение известно как соотношение сторон крыла.

Последняя часть 19-го века стала периодом интенсивного изучения, характеризующегося « джентльменами-учеными », которые представляли большинство исследовательских усилий вплоть до 20-го века. Среди них был британский ученый-философ и изобретатель Мэтью Пирс Уотт Бултон , который написал важную работу в 1864 году « О воздушном движении» , в которой также описывалось управление боковым полетом. Он был первым, кто запатентовал систему управления элеронами в 1868 году. ^{[82] [83] [84] [85]}

В 1864 году граф Фердинанд Шарль Оноре Филипп д'Эстерно опубликовал исследование «О полете птиц» ( Du Vol des Oiseaux ), а в следующем году Луи Пьер Муйар опубликовал влиятельную книгу «Империя воздуха» ( l'Empire de l'Air ).

В 1866 году было основано Авиационное общество Великобритании , а два года спустя в Хрустальном дворце в Лондоне прошла первая в мире авиационная выставка , на которой Стрингфеллоу был награжден призом в 100 фунтов стерлингов за паровой двигатель с лучшим соотношением мощности к весу. ^{[86] [87]}

В 1871 году Уэнхэм и Браунинг построили первую аэродинамическую трубу . ^[89] Члены Общества использовали трубу и узнали, что изогнутые крылья создают значительно большую подъемную силу, чем ожидалось по ньютоновским рассуждениям Кейли, с отношением подъемной силы к лобовому сопротивлению около 5:1 при 15 градусах . Это ясно продемонстрировало возможность создания практических летательных аппаратов тяжелее воздуха: оставались проблемы управления и питания аппарата.

Альфонс Пено , француз, живший с 1850 по 1880 год, внес значительный вклад в аэронавтику. Он развил теорию контуров крыла и аэродинамики и построил успешные модели самолетов, вертолетов и орнитоптеров. В 1871 году он совершил первый полет на аэродинамически устойчивом самолете с фиксированным крылом, модельном моноплане, который он назвал «Планофор», на расстояние 40 метров (130 футов). Модель Пено включала в себя несколько открытий Кейли, включая использование хвоста, двугранного крыла для внутренней устойчивости и резиновой силы. Планофор также имел продольную устойчивость, будучи уравновешенным таким образом, что хвостовое оперение было установлено под меньшим углом падения , чем крылья, что стало оригинальным и важным вкладом в теорию аэронавтики. ^[90]

К 1870-м годам легкие паровые двигатели были достаточно развиты для их экспериментального использования в авиации.

В конце концов Феликс дю Тампль совершил короткий прыжок с полноразмерным пилотируемым аппаратом в 1874 году. Его « Моноплан » был большим самолетом из алюминия с размахом крыльев 42 фута 8 дюймов (13 м) и весом всего 176 фунтов (80 кг) без пилота. Было проведено несколько испытаний самолета, и он поднялся в воздух самостоятельно после запуска с рампы, некоторое время скользил и благополучно вернулся на землю, что сделало его первым успешным прыжком с двигателем в истории, на год раньше полета Мой. ^{[80] [91]}

Воздушный пароход, созданный Томасом Мойем , иногда называемый воздушным пароходом Мой-Шилла, был беспилотным летательным аппаратом с тандемным крылом , приводимым в движение паровым двигателем мощностью 3 лошадиных силы (2,2 кВт), использующим в качестве топлива метилированный спирт . Он был 14 футов (4,3 м) в длину и весил около 216 фунтов (98 кг), из которых двигатель составлял 80 фунтов (36 кг), и работал на трех колесах. Он был испытан в июне 1875 года на круглой гравийной трассе диаметром около 300 футов (91 м). Он не достигал скорости выше 12 миль в час (19 км/ч), но для взлета требовалась скорость около 35 миль в час (56 км/ч). ^[92] Однако историк Чарльз Гиббс-Смит приписывает ему звание первого парового самолета, который оторвался от земли самостоятельно. ^{[93] [94]}

Более поздний проект Пено по созданию амфибийного самолета, хотя и не построенный, включал в себя другие современные черты. Бесхвостый моноплан с одним вертикальным килем и двумя тянущими воздушными винтами, он также имел шарнирные задние поверхности руля высоты и направления, убирающееся шасси и полностью закрытую, оснащенную приборами кабину.

Столь же авторитетным теоретиком был соотечественник Пено Виктор Татен . В 1879 году он поднял в воздух модель, которая, как и проект Пено, представляла собой моноплан с двумя тянущими винтами, но также имела отдельный горизонтальный хвост. Он работал на сжатом воздухе, а воздушный резервуар образовывал фюзеляж.

В России Александр Можайский построил паровой моноплан, приводимый в движение одним большим тяговым и двумя меньшими толкающими винтами. В 1884 году он был запущен с рампы и продержался в воздухе 98 футов (30 м).

В том же году во Франции Александр Гупиль опубликовал свою работу «La Locomotion Aérienne» ( «Воздушное движение» ), хотя летательный аппарат, который он позже построил, так и не смог летать.

Сэр Хирам Максим был американцем, который переехал в Англию и принял английское гражданство. Он решил в значительной степени игнорировать своих современников и построил собственную установку с вращающейся рукой и аэродинамическую трубу. В 1889 году он построил ангар и мастерскую на территории поместья Болдуин в Бексли , графство Кент , и провел множество экспериментов. Он разработал конструкцию биплана, которую запатентовал в 1891 году и завершил как испытательный стенд три года спустя. Это была огромная машина с размахом крыльев 105 футов (32 м), длиной 145 футов (44 м), передними и задними горизонтальными поверхностями и экипажем из трех человек. Двойные пропеллеры приводились в действие двумя легкими паровыми двигателями, каждый из которых выдавал 180 лошадиных сил (130 кВт). Общий вес составлял 7000 фунтов (3200 кг). Более поздние модификации добавили больше поверхностей крыльев, как показано на иллюстрации. Его целью было исследование, и он не был ни аэродинамически устойчивым, ни управляемым, поэтому он двигался по трассе длиной 1800 футов (550 м) со вторым набором удерживающих рельсов, чтобы предотвратить его отрыв, что-то вроде американских горок. ^[95] В 1894 году машина развила достаточную подъемную силу, чтобы взлететь, сломав один из удерживающих рельсов и получив повреждения в процессе. Затем Максим прекратил работу над ним, но вернулся к воздухоплаванию в 20 веке, чтобы испытать ряд меньших конструкций, работающих на двигателях внутреннего сгорания. ^[96]

Одним из последних пионеров паровой энергетики, подобно Максиму, игнорирующим своих современников, которые ушли дальше (см. следующий раздел), был Клеман Адер . Его Éole 1890 года был тракторным монопланом с крыльями летучей мыши, который совершил короткий неуправляемый прыжок, став, таким образом, первой машиной тяжелее воздуха, взлетевшей самостоятельно. Однако его похожий, но более крупный Avion III 1897 года, примечательный только наличием двух паровых двигателей, вообще не смог взлететь. ^[97] Позже Адер заявит об успехе и не был разоблачен до 1910 года, когда французская армия опубликовала свой отчет о его попытке.

Планер, построенный с помощью Массиа и недолго летавший под управлением Биота в 1879 году, был основан на работе Муйяра и по форме все еще напоминал птицу. Он хранится в Музее воздуха во Франции и считается самым ранним летательным аппаратом, перевозящим людей, из всех существующих.

В последнее десятилетие или около того 19-го века ряд ключевых фигур совершенствовали и определяли современный аэроплан. Англичанин Горацио Филлипс внес ключевой вклад в аэродинамику. Немец Отто Лилиенталь и американец Октав Шанют работали независимо друг от друга над планирующим полетом. Лиллиенталь опубликовал книгу о полете птиц и продолжил, с 1891 по 1896 год, строить серию планеров различных конфигураций моноплана, биплана и триплана, чтобы проверить свои теории. Он совершил тысячи полетов и на момент своей смерти работал над планерами с моторным приводом.

Филлипс провел обширные исследования аэродинамической трубы на аэродинамических профилях, используя пар в качестве рабочей жидкости. Он доказал принципы аэродинамической подъемной силы, предсказанные Кейли и Уэнхэмом, и с 1884 года получил несколько патентов на аэродинамические профили. Его открытия лежат в основе всех современных конструкций аэродинамических профилей. Позже Филлипс развил теории о конструкции многопланов , которые, как он продолжал доказывать, были необоснованными.

Начиная с 1880-х годов, были достигнуты успехи в строительстве, которые привели к появлению первых по-настоящему практичных планеров. В частности, четыре человека были активны: Джон Дж. Монтгомери , Отто Лилиенталь , Перси Пилчер и Октав Шанют . Один из первых современных планеров был построен Джоном Дж. Монтгомери в 1883 году; Монтгомери позже утверждал, что совершил на нем один успешный полет в 1884 году недалеко от Сан-Диего ^[98] , и деятельность Монтгомери была задокументирована Шанютом в его книге «Прогресс в области летательных аппаратов». Монтгомери обсуждал свои полеты во время Авиационной конференции 1893 года в Чикаго, и Шанют опубликовал комментарии Монтгомери в декабре 1893 года в American Engineer & Railroad Journal. Короткие прыжки со вторым и третьим планерами Монтгомери в 1885 и 1886 годах также были описаны Монтгомери. ^[99] Между 1886 и 1896 годами Монтгомери сосредоточился на понимании физики аэродинамики, а не на экспериментах с летательными аппаратами. Еще один дельтаплан был построен Вильгельмом Крессом еще в 1877 году недалеко от Вены .

Отто Лилиенталь был известен как «Король планеров» или «Летающий человек» Германии. Он повторил работу Венама и значительно расширил ее в 1884 году, опубликовав свое исследование в 1889 году под названием « Птичий полет как основа авиации » ( Der Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst ). Он также создал серию планеров типа, который сейчас известен как дельтаплан, включая формы с крылом летучей мыши, моноплан и биплан, такие как планер Дервитцера и нормальный парящий аппарат . Начиная с 1891 года он стал первым человеком, который регулярно совершал контролируемые планирующие полеты без привязи, и первым, кого сфотографировали летающим на аппарате тяжелее воздуха, что вызвало интерес во всем мире. Он тщательно документировал свою работу, включая фотографии, и по этой причине является одним из самых известных ранних пионеров. Он также продвигал идею «прыгнуть, прежде чем летать», предлагая исследователям начать с планеров и продвигаться дальше, вместо того, чтобы просто проектировать машину с двигателем на бумаге и надеяться, что она заработает. Лилиенталь совершил более 2000 планеров до своей смерти в 1896 году от травм, полученных при крушении планера. Лилиенталь также работал над небольшими двигателями, подходящими для питания его конструкций на момент своей смерти.

Продолжая дело Лилиенталя, Октав Шанют занялся проектированием самолетов после раннего выхода на пенсию и финансировал разработку нескольких планеров. Летом 1896 года его команда много раз летала на нескольких своих проектах в Миллер-Бич , штат Индиана , в конечном итоге решив, что лучшей является конструкция биплана. Как и Лилиенталь, он документировал свою работу, а также фотографировал ее и был занят перепиской с единомышленниками-исследователями по всему миру. Шанют был особенно заинтересован в решении проблемы аэродинамической неустойчивости самолета в полете, которую птицы компенсируют мгновенными исправлениями, но которую людям пришлось бы решать либо с помощью стабилизирующих и управляющих поверхностей, либо путем перемещения центра тяжести самолета, как это делал Лилиенталь. Самой сложной проблемой была продольная неустойчивость (расхождение), потому что по мере увеличения угла атаки крыла центр давления перемещается вперед и заставляет угол увеличиваться еще больше. Без немедленной коррекции самолет поднимется и свалится . Гораздо сложнее было понять связь между боковым и путевым управлением.

В Британии Перси Пилчер , работавший на Максима и построивший и успешно летавший на нескольких планерах в середине-конце 1890-х годов, построил в 1899 году прототип самолета с двигателем, который, как показали недавние исследования, мог летать. Однако, как и Лилиенталь, он погиб в аварии планера, прежде чем смог его испытать.

Публикации, в частности «Прогресс в области летательных аппаратов» Октава Шанюта ( 1894 г.) и «Проблема полета человека » Джеймса Минса (1894 г.) и «Ежегодник аэронавтики» (1895–1897 гг.), помогли донести текущие исследования и события до более широкой аудитории.

Изобретение коробчатого воздушного змея в этот период австралийцем Лоуренсом Харгрейвом привело к разработке практического биплана . В 1894 году Харгрейв связал четыре своих воздушных змея вместе, добавил подвесное сиденье и пролетел 16 футов (4,9 м). Демонстрируя скептически настроенной публике возможность построить безопасный и устойчивый летательный аппарат, Харгрейв открыл дверь другим изобретателям и первопроходцам. Харгрейв посвятил большую часть своей жизни созданию машины, которая могла бы летать. Он страстно верил в открытое общение в научном сообществе и не патентовал свои изобретения. Вместо этого он скрупулезно публиковал результаты своих экспериментов, чтобы мог происходить взаимный обмен идеями с другими изобретателями, работающими в той же области, чтобы ускорить совместный прогресс. ^[100] К 1889 году он сконструировал роторный двигатель, работающий на сжатом воздухе.

Октав Шанют пришел к убеждению, что многокрылые самолеты более эффективны, чем моноплан, и разработал конструкцию крыла с расчалками, которая, благодаря сочетанию жесткости и легкости, в форме биплана стала доминировать в конструкции самолетов на протяжении десятилетий.

Даже прыжки с воздушного шара стали успешными. В 1905 году Дэниел Мэлони был поднят на воздушном шаре в планере с тандемным крылом, разработанном Джоном Монтгомери, на высоту 4000 футов (1200 м), прежде чем его отпустили, он спланировал вниз и приземлился в заранее определенном месте в рамках большой публичной демонстрации воздушного полета в Санта-Кларе, Калифорния . Однако после нескольких успешных полетов, во время подъема в июле 1905 года, трос от воздушного шара задел планер, и планер получил структурное повреждение после отцепления, что привело к смерти Мэлони.

Гюстав Вайскопф был немцем, эмигрировавшим в США, где вскоре сменил имя на Уайтхед. С 1897 по 1915 год он проектировал и строил летательные аппараты и двигатели. 14 августа 1901 года Уайтхед заявил, что совершил управляемый полет с двигателем на своем моноплане Номер 21 в Фэрфилде , штат Коннектикут. Отчет о предполагаемом полете был опубликован в Bridgeport Sunday Herald и был повторен во многих газетах США и нескольких за рубежом. ^[101] Уайтхед заявил о еще двух полетах 17 января 1902 года, используя свой моноплан Номер 22. Он описал его как имеющий двигатель мощностью 40 лошадиных сил (30 кВт) с двумя тянущими винтами и управляемый дифференциальной скоростью винта и рулем направления. Он утверждал, что пролетел круг длиной 10 километров (6,2 мили).

Заявления Уайтхеда обычно отвергаются историками авиации. Смитсоновский институт и Королевское авиационное общество входят в число тех, кто не принимает, что Уайтхед летал так, как сообщалось. ^{[102] [103]} В марте 2013 года Jane's All the World's Aircraft опубликовал редакционную статью Пола Джексона, который признал полет Уайтхеда первым пилотируемым, управляемым и оснащенным двигателем полетом летательного аппарата тяжелее воздуха. ^[104] Корпоративный владелец Jane's впоследствии дистанцировался от редакционной статьи, заявив, что «статья отражает мнение г-на Джексона по этому вопросу, а не мнение IHS Jane's». ^[105]

После выдающейся карьеры в астрономии и незадолго до того, как стать секретарем Смитсоновского института, Сэмюэл Пирпонт Лэнгли начал серьезное исследование аэродинамики в том, что сегодня является Университетом Питтсбурга . В 1891 году он опубликовал «Эксперименты по аэродинамике», в которых подробно описал свои исследования, а затем занялся созданием своих конструкций. Он надеялся достичь автоматической аэродинамической устойчивости, поэтому мало внимания уделял управлению в полете. ^{[106] 6 мая 1896 года} аэродром № 5 Лэнгли совершил первый успешный устойчивый полет беспилотного, приводимого в движение двигателем аппарата тяжелее воздуха значительного размера. Он был запущен с пружинной катапульты, установленной на крыше плавучего дома на реке Потомак недалеко от Квантико, Вирджиния. В тот день было совершено два полета, один на 1005 метров (3297 футов) и второй на 700 метров (2300 футов) со скоростью примерно 25 миль в час (40 км/ч). В обоих случаях Аэродром № 5 приземлился на воду, как и планировалось, потому что для экономии веса он не был оборудован шасси. 28 ноября 1896 года был совершен еще один успешный полет с Аэродромом № 6. Этот полет на 1460 метров (4790 футов) был засвидетельствован и сфотографирован Александром Грэхемом Беллом . Аэродром № 6 на самом деле был Аэродромом № 4, значительно измененным. От первоначального самолета осталось так мало, что ему дали новое обозначение.

С успехом Aerodrome No. 5 и No. 6 Лэнгли начал искать финансирование для создания полномасштабной версии своих проектов, перевозящей людей. Подстегнутое испано-американской войной , правительство США выделило ему 50 000 долларов на разработку летательного аппарата, перевозящего людей, для воздушной разведки. Лэнгли планировал построить увеличенную версию, известную как Aerodrome A , и начал с меньшего Quarter-scale Aerodrome , который дважды поднялся в воздух 18 июня 1901 года, а затем снова с более новым и мощным двигателем в 1903 году.

После успешного тестирования базовой конструкции он обратился к проблеме подходящего двигателя. Он заключил контракт со Стивеном Балцером на постройку двигателя, но был разочарован, когда он выдавал всего 8 лошадиных сил (6,0 кВт) вместо ожидаемых им 12 лошадиных сил (8,9 кВт). Затем помощник Лэнгли, Чарльз М. Мэнли , переработал конструкцию в пятицилиндровый радиальный двигатель с водяным охлаждением, который выдавал 52 лошадиные силы (39 кВт) при 950 об/мин, что потребовало долгие годы для повторения. Теперь, имея и мощность, и конструкцию, Лэнгли соединил их вместе с большими надеждами.

К его разочарованию, получившийся самолет оказался слишком хрупким. Простое увеличение размеров оригинальных небольших моделей привело к тому, что конструкция оказалась слишком слабой, чтобы удерживаться вместе. Два запуска в конце 1903 года оба закончились тем, что Aerodrome немедленно упал в воду. Пилота, Мэнли, каждый раз спасали. Кроме того, система управления самолетом была неадекватной для быстрой реакции пилота, и у него не было метода бокового управления, а воздушная устойчивость Aerodrome была незначительной. ^[106]

Попытки Лэнгли получить дополнительное финансирование провалились, и его усилия закончились. Через девять дней после его второго неудачного запуска 8 декабря братья Райт успешно подняли в воздух свой Flyer . Гленн Кертисс внес 93 изменения в Aerodrome и летал на этом совершенно другом самолете в 1914 году. ^{[106] Не признавая изменений, Смитсоновский институт утверждал, что} Aerodrome Лэнгли был первой машиной, «способной летать». ^[107] В конце концов Смитсоновский институт отказался от этого заявления в 1928 году.

Ричард Уильям Пирс (3 декабря 1877 г. – 29 июля 1953 г.) был новозеландским фермером и изобретателем, который проводил пионерские авиационные эксперименты. Свидетели, опрошенные много лет спустя, описывают, как Пирс летал и приземлял машину тяжелее воздуха с двигателем 31 марта 1903 г.

Братья Райт решили проблемы управления и мощности, с которыми сталкивались пионеры авиации. Они изобрели управление креном с помощью перекоса крыла и комбинированный крен с одновременным управлением рысканием с помощью управляемого заднего руля направления. Хотя перекос крыла как средство управления креном использовался лишь недолгое время в ранней истории авиации, нововведение в объединении управления креном и рысканием стало фундаментальным достижением в управлении полетом. Для управления тангажем братья Райт использовали передний руль высоты (утка), еще один элемент конструкции, который позже вышел из моды.

Братья Райт провели строгие испытания аэродинамических профилей в аэродинамической трубе и летные испытания полноразмерных планеров. Они не только построили работающий самолет с двигателем, Wright Flyer , но и значительно продвинули вперед науку авиационной инженерии.

Они сосредоточились на управляемости немоторизованных самолетов, прежде чем попытаться поднять в воздух моторизованную конструкцию. С 1900 по 1902 год они построили и опробовали серию из трех планеров. Первые два оказались гораздо менее эффективными, чем ожидали Райты, основываясь на экспериментах и ​​трудах своих предшественников 19 века. Их планер 1900 года имел лишь около половины ожидаемой ими подъемной силы, а планер 1901 года показал себя еще хуже, пока импровизированные модификации не сделали его пригодным к эксплуатации.

В поисках ответов Райт построили собственную аэродинамическую трубу и оснастили ее сложным измерительным устройством для расчета подъемной силы и сопротивления 200 различных конструкций крыльев модельного размера, которые они создали. ^[108] В результате Райт исправили предыдущие ошибки в расчетах подъемной силы и сопротивления и использовали эти знания для создания своего планера 1902 года, третьего в серии. Он стал первым пилотируемым летательным аппаратом тяжелее воздуха, который был механически управляем по всем трем осям : тангаж, крен и рыскание. Его новаторская конструкция также включала крылья с более высоким удлинением, чем у предыдущих планеров. Братья успешно летали на планере 1902 года сотни раз, и он показал себя намного лучше, чем их две более ранние версии.

Чтобы получить достаточную мощность для своего Flyer с двигателем, Райт спроектировали и построили маломощный двигатель внутреннего сгорания. Используя данные, полученные в аэродинамической трубе, они спроектировали и вырезали деревянные пропеллеры, которые были эффективнее любых других, что позволило им получить адекватную производительность от их малой мощности двигателя. На конструкцию Flyer также повлияло желание Райт научиться летать безопасно, без неоправданного риска для жизни и здоровья, и сделать крушения выживаемыми. Ограниченная мощность двигателя привела к низкой скорости полета и необходимости взлетать при встречном ветре.

По данным Смитсоновского института и Международной авиационной федерации (FAI), ^{[109] [110]} Райт совершили первый устойчивый, контролируемый, управляемый пилотируемый полет на аппарате тяжелее воздуха в Килл-Девил-Хиллз, Северная Каролина , в 4 милях (6,4 км) к югу от Китти-Хок, Северная Каролина , 17 декабря 1903 года. ^[111] Первый полет Орвилла Райта , на 120 футов (37 м) за 12 секунд, был зафиксирован на знаменитой фотографии. В четвертом полете того же дня Уилбур Райт пролетел 852 фута (260 м) за 59 секунд. Современный анализ профессора Фреда EC Кулика и Генри Р. Рекса (1985) показал, что планер Райта 1903 года был настолько нестабилен, что им почти не мог управлять никто, кроме Райт, которые тренировались на планере 1902 года. ^[112]

Братья Райт продолжили разработку своих летательных аппаратов и летали в Хаффман-Прери около Дейтона, штат Огайо , в 1904–05 годах. После крушения в 1905 году они перестроили Flyer III и внесли важные изменения в конструкцию. Они почти удвоили размер руля высоты и руля направления и переместили их примерно на два расстояния от крыльев. Они добавили два фиксированных вертикальных лопасти (называемых «мигалками») между рулями высоты и придали крыльям очень небольшой двугранный угол. Они отсоединили руль направления от управления перекосом крыла и, как и во всех будущих самолетах, поместили его на отдельную ручку управления. Flyer III стал первым практическим самолетом (хотя без колес и с использованием пускового устройства), летавшим постоянно под полным контролем и безопасно вернувшим своего пилота в исходную точку и приземлившимся без повреждений. 5 октября 1905 года Уилбур пролетел 24 мили (39 км) за 39 минут 23 секунды». ^[113]

В конце концов братья Райт вообще отказались от носовой части самолета, заменив ее на модель B 1910 года с хвостовым оперением, которое к тому времени стало общепринятым.

Согласно выпуску журнала Scientific American за апрель 1907 года , ^[114] братья Райт, по-видимому, обладали самыми передовыми знаниями о навигации тяжелее воздуха в то время. Однако в том же выпуске журнала также утверждалось, что до выпуска за апрель 1907 года в Соединенных Штатах не было совершено ни одного публичного полета. Поэтому они придумали Scientific American Aeronautic Trophy, чтобы поощрить разработку летательного аппарата тяжелее воздуха.

После того, как был достигнут управляемый полет с двигателем, все еще требовался прогресс для создания практического летательного аппарата для общего пользования. Этот период, предшествовавший Первой мировой войне, иногда называют пионерской эрой авиации . ^{[115] [116]}

История ранних полетов с двигателем во многом является историей раннего строительства двигателей. Райты спроектировали свои собственные двигатели. Они использовали один двигатель, 12-сильный (8,9 кВт) рядный четырехцилиндровый с водяным охлаждением, пятью основными подшипниками и впрыском топлива. Аппарат Уайтхеда был оснащен двумя двигателями его конструкции: наземным двигателем мощностью 10 лошадиных сил (7,5 кВт), который приводил в движение передние колеса для достижения взлетной скорости, и ацетиленовым двигателем мощностью 20 лошадиных сил (15 кВт), приводившим в движение пропеллеры. Уайтхед был опытным машинистом, и, как сообщается, он собирал средства для своего самолета, изготавливая и продавая двигатели другим летчикам. ^[117] Большинство ранних двигателей не были ни достаточно мощными, ни достаточно надежными для практического использования, и разработка улучшенных двигателей шла рука об руку с усовершенствованиями самих планеров.

В Европе Antoinette 8V Леона Левавассера, пионерский образец формата двигателя V-8, впервые запатентованный в 1902 году, доминировал в полетах в течение нескольких лет после его появления в 1906 году, устанавливаясь на многие известные самолеты той эпохи. Включая прямой впрыск топлива, испарительное водяное охлаждение и другие передовые функции, он вырабатывал около 50 лошадиных сил (37 кВт).

British Green C.4 1908 года следовал схеме Райта с четырехцилиндровым рядным двигателем с водяным охлаждением, но выдавал 52 лошадиные силы (39 кВт). Он устанавливался на многих успешных самолетах-пионере, включая самолеты AV Roe .

Также выпускались горизонтально-оппозитные конструкции. Четырехцилиндровый двигатель de Havilland Iris с водяным охлаждением достигал мощности 45 л. с. (34 кВт), но использовался мало, в то время как успешная двухцилиндровая конструкция Nieuport достигла мощности 28 л. с. (21 кВт) в 1910 году.

В 1909 году радиальные формы двигателей стали приобретать все большее значение. 3-цилиндровый полурадиальный или вентиляторный двигатель Anzani 1909 года (также построенный в истинной радиальной форме с углом цилиндра 120°) развивал всего 25 лошадиных сил (19 кВт), но был намного легче Antoinette и был выбран Луи Блерио для своего перелета через Ла-Манш. Более радикальной была серия роторных радиальных двигателей Gnôme братьев Сеген, начавшаяся с 50-сильного (37 кВт) семицилиндрового роторного двигателя с воздушным охлаждением Gnome в 1906 году. В роторном двигателе коленчатый вал закреплен на планере, а весь корпус двигателя и цилиндры вращаются вместе с пропеллером. Хотя этот тип был представлен еще в 1887 году Лоуренсом Харгрейвом , усовершенствования, внесенные в Gnome, создали прочную, относительно надежную и легкую конструкцию, которая произвела революцию в авиации и будет непрерывно совершенствоваться в течение следующих десяти лет. Топливо подавалось в каждый цилиндр напрямую из картера, что означало, что требовался только выпускной клапан. Более крупный и мощный девятицилиндровый роторный двигатель Le Rhône 9C мощностью 80 лошадиных сил был представлен в 1913 году и широко применялся в военных целях.

Рядные и V-образные типы оставались популярными, и немецкая компания Mercedes выпустила серию шестицилиндровых моделей с водяным охлаждением. В 1913 году они представили весьма успешную серию DI мощностью 75 киловатт (101 л. с.) .

Легкость и прочность биплана компенсируются неэффективностью, присущей размещению двух крыльев так близко друг к другу. Конструкции биплана и моноплана соперничали друг с другом, и оба все еще производились к началу войны в 1914 году.

Знаменательным достижением, хотя и неудачным, стал первый когда-либо построенный свободнонесущий моноплан. Antoinette Monobloc 1911 года имел полностью закрытую кабину и обтекаемое шасси, но мощность его двигателя V-8 в 50 лошадиных сил (37 кВт) была недостаточной для того, чтобы пролететь больше нескольких футов. Более успешным был подкосный моноплан Deperdussin , который выиграл первую гонку Schneider Trophy 1913 года под управлением Мориса Прево , пролетев 28 кругов по 10-километровой (6,2 мили) трассе со средней скоростью 73,63 километра в час (45,75 миль в час).

Трипланы также были предметом экспериментов, особенно серия, построенная между 1909 и 1910 годами британским пионером А. В. Роу . Квадроплан, улучшенный четырьмя крыльями, также появлялся редко. Мультиплан , имеющий большое количество очень тонких крыльев, также был предметом экспериментов, наиболее успешно проведенных Горацио Филлипсом . Его последний прототип подтвердил неэффективность и плохие характеристики идеи.

Пробовались и другие радикальные подходы к конструкции крыла. Шотландский изобретатель Александр Грэхем Белл разработал ячеистую октаэдрическую форму крыла, которая, как и многоплоскостная, оказалась разочаровывающе неэффективной. Другие не слишком удачные варианты включали ромбовидное крыло Эдвардса , кольцевое крыло Ли-Ричардса и различное количество крыльев, расположенных одно за другим в тандеме .

Многие из этих ранних экспериментальных форм были в принципе вполне практичными и с тех пор появились вновь.

Ранние работы были сосредоточены в первую очередь на создании аппарата, достаточно устойчивого для полета, но не обеспечивающего полной управляемости, в то время как братья Райт пожертвовали устойчивостью, чтобы сделать свой Flyer полностью управляемым. Практичный самолет требует и того, и другого. Хотя устойчивость была достигнута несколькими конструкциями, принципы не были полностью поняты, и прогресс был нестабильным. Элерон медленно заменил деформацию крыла для бокового управления, хотя конструкторы иногда, как в случае с Blériot XI, ненадолго возвращались к деформациям крыла. Аналогичным образом, полностью летающие хвостовые поверхности уступили место фиксированным стабилизаторам с прикрепленными шарнирными управляющими поверхностями. Конфигурация толкающего утка ранних самолетов Wright Flyer была вытеснена конструкциями самолетов с тянущим винтом.

Во Франции прогресс был относительно быстрым.

23 октября и 12 ноября 1906 года бразилец Альберто Сантос-Дюмон совершил публичные полеты во Франции на своем 14-бис . ^[118] Биплан-утка с толкающим винтом и выраженным двугранным крылом, он имел крыло в стиле Харгрейва с коробчатой ​​ячейкой и установленным спереди узлом «boxkite», который можно было перемещать, чтобы использовать его как руль высоты и руль направления . Его полет был первым, совершенным машиной тяжелее воздуха с двигателем, подтвержденным Аэроклубом Франции , и получил премию Deutsch-Archdeacon Prize за первый официально зарегистрированный полет на высоту более 25 метров (82 фута). Позже он установил первый мировой рекорд, признанный Международной авиационной федерацией, пролетев 220 метров (720 футов) за 21,5 секунды. ^{[119] [120]} У него не было бокового управления, поэтому после этих полетов, в конце ноября, он добавил вспомогательные поверхности между крыльями в качестве примитивных элеронов и совершил еще несколько полетов. ^[121]

В следующем году Луи Блерио поднял в воздух Blériot VII , тягач-моноплан с полным трехосным управлением, использующий горизонтальные хвостовые поверхности как комбинированные рули высоты и элероны. Его непосредственный потомок, Blériot VIII , был самым первым планером, объединившим узнаваемые элементы современной системы управления полетом самолета в апреле 1908 года. ^[122] Там, где Горацио Филлипс и Траян Вуя потерпели неудачу, Блерио был первым практическим тягачом-монопланом и ознаменовал начало тенденции во французской авиации. К 1909 году он довел эту конфигурацию до такой степени, что Blériot XI смог пересечь Ла-Манш , среди прочих усовершенствований, используя хвостовые поверхности только как рули высоты и используя деформацию крыла для бокового управления. Другой конструкцией, появившейся в 1907 году, был биплан Voisin . В нем отсутствовало какое-либо боковое управление, и он мог совершать только пологие повороты, используя только руль направления, но в течение года на нем с возрастающим успехом летал Анри Фарман , а 13 января 1908 года он выиграл Гран-при Deutsch de la Meurthe-Archdeacon Grand Prix de l'Aviation стоимостью 50 000 франков , став первым летчиком, совершившим официально зарегистрированный полет по замкнутому контуру протяженностью 1 км, включая взлет и посадку с использованием собственной тяги самолета.

Конструкции французского пионера Леона Левавассера более известны по названию компании Antoinette , которую он основал. Его Antoinette IV 1908 года был монопланом, который сейчас имеет обычную конфигурацию, с хвостовым оперением и килем, каждый из которых нёс подвижные поверхности управления, и элеронами на крыльях. Элероны были недостаточно эффективны и на более поздних моделях были заменены деформацией крыла.

В конце 1908 года братья Вуазен продали самолет, заказанный Анри Фарманом, компании JTC Moore-Brabazon . Разгневанный Фарман построил свой собственный самолет, адаптировав конструкцию Вуазена, добавив элероны. После дальнейших модификаций хвостовых поверхностей и элеронов Farman III стал самым популярным самолетом, проданным между 1909 и 1911 годами, ^{[ необходима ссылка ]} и широко копировался. В Великобритании американский эмигрант Сэмюэль Коди летал на самолете, похожем по компоновке на самолет Райта в 1908 году, включавшем хвостовое оперение, а также большой передний руль высоты. В 1910 году улучшенная модель, оснащенная элеронами между крыльями, выиграла соревнование на Кубок Мишлен , в то время как второй самолет в стиле Фармана Джеффри де Хэвилленда имел элероны на верхнем крыле и стал Королевским авиазаводом FE1 . Bristol Boxkite , копия Farman III, производилась в больших количествах. В США Гленн Кертисс сначала летал на AEA June Bug , а затем на своем Golden Flyer , который в 1910 году совершил первую посадку и взлет на палубу ВМС. Тем временем, сами Райты также боролись с проблемой достижения как устойчивости, так и управления, экспериментируя с носовой частью самолета, прежде чем сначала добавить второй небольшой самолет в хвосте, а затем, наконец, полностью убрать носовую часть самолета. Они объявили о своей двухместной модели B в 1910 году и лицензировали ее для производства в 1911 году как Burgess Model F.

Было испробовано множество других более радикальных компоновок, и лишь немногие из них показали хоть какую-то перспективность. В Соединенном Королевстве Дж. У. Данн разработал ряд конструкций бесхвостого толкающего самолета со стреловидными крыльями и конической верхней поверхностью. Его биплан D.5 полетел в 1910 году и оказался полностью устойчивым. Данн намеренно избегал полного трехосного управления, разработав вместо этого систему, которая была проще в эксплуатации и которую он считал гораздо более безопасной на практике. Система Данна не получила широкого распространения. Его бесхвостая конструкция достигла своего пика с D.8 , который производился по лицензии во Франции компанией Nieuport и в США как Burgess-Dunne , однако он был отвергнут как практический военный самолет британской армией, в которой Данн был офицером, потому что он был слишком устойчив и, следовательно, недостаточно маневрен в бою. ^{[ необходима цитата ]}

В 1901 году в Австрии Вильгельму Крессу не удалось взлететь на его маломощном Drachenflieger — поплавковом самолете с двумя понтонами из алюминия и тремя крыльями, расположенными тандемом.

1910 год во Франции. Анри Фабр совершает первый полет на гидроплане на своем Hydravion . ^[123] Это был моноплан с бипланным носовым оперением и тремя короткими поплавками в трехопорной компоновке.

1912 Первый в мире гидроавианосец , французский военно-морской корабль «Фудр» , принимает на борт свой первый поплавковый самолет [ ^124] « Вуазен Канар» .

Проблема ранних гидросамолетов заключалась в тенденции к всасыванию между водой и самолетом по мере увеличения скорости, что удерживало самолет внизу и мешало взлету. Британский конструктор Джон Сирил Порте изобрел технику размещения ступеньки в нижней части самолета, чтобы остановить всасывание, и это было реализовано в Curtiss Model H 1914 года . ^{[ необходима цитата ]}

В 1909 году аэропланы оставались хрупкими и малопригодными для практического использования. Ограниченная мощность двигателя означала, что эффективная полезная нагрузка была крайне ограничена. Основная структурная и материальная технология планеров в основном состояла из твердых пород дерева или стальных труб, скрепленных стальной проволокой и покрытых льняной тканью, пропитанной легковоспламеняющимся упрочнителем и герметиком. ^[125] Необходимость экономии веса означала, что большинство самолетов были структурно хрупкими и нередко ломались в полете, особенно при выполнении резких маневров, таких как выход из крутого пике, что требовалось в бою.

Тем не менее, эти развивающиеся летательные аппараты были признаны не просто игрушками, а оружием в процессе создания. В 1909 году итальянский штабной офицер Джулио Дуэ заметил:

Небо вот-вот станет еще одним полем битвы, не менее важным, чем поля битвы на суше и на море... Чтобы завоевать воздух, необходимо лишить противника всех средств полета, нанося удары по нему в воздухе, по его операционным базам или по его производственным центрам. Нам лучше привыкнуть к этой идее и подготовиться.

—  Джулио Дуэ (итальянский штабной офицер), 1909 ^[125]

В 1911 году капитан Бертрам Диксон , первый британский военный офицер, совершивший полет, и первый британский военный офицер, выполнивший воздушную разведывательную миссию на самолете с фиксированным крылом во время армейских маневров в 1910 году, предсказал военное использование самолетов и последующее развитие и эскалацию воздушных боев в представлении Техническому подкомитету Великобритании по имперской обороне . ^{[125] [126]}

Впервые ракеты были сброшены с самолета, когда лейтенант армии США Пол У. Бек сбросил мешки с песком, имитирующие бомбы, над Лос-Анджелесом , Калифорния . ^[127]

Аэропланы впервые были использованы в военных действиях во время итало-турецкой войны 1911–1912 годов. Первое оперативное применение имело место 23 октября 1911 года, когда капитан Карло Пиацца совершил полет около Бенгази на Blériot XI . Первая воздушная бомбардировка последовала вскоре после этого 1 ноября, когда второй лейтенант Джулио Гавотти сбросил четыре бомбы на две базы, удерживаемые турками. Первый фотографический разведывательный полет состоялся в марте 1912 года, также пилотируемый капитаном Пиаццей. ^[128]

Некоторые типы, разработанные в этот период, будут служить в армии до или даже во время Первой мировой войны. К ним относятся Etrich Taube 1910 года, Fokker Spin 1911 года, Royal Aircraft Factory BE.2 , Sopwith Tabloid/Schneider и множество устаревших типов, которые будут использоваться для обучения пилотов. Sikorsky Ilya Muromets (также известный как Sikorsky S-22) был первым четырехмоторным самолетом, когда-либо запущенным в производство, и самым большим на тот момент, прототип впервые поднялся в воздух в 1913 году, как раз перед началом войны. Этот тип будет служить как бомбардировщик и транспортник.

Ранние работы по созданию подъемной силы с помощью винта были продолжены более поздними исследователями, независимо от разработки самолетов с неподвижным крылом.

В 19 веке во Франции была создана ассоциация для совместной работы над проектами вертолетов, которых было много. В 1863 году Гюстав де Понтон д'Амекур построил модель, используя известные роторы с противоположным вращением. Первоначально приводимый в действие паром, он потерпел неудачу, но версия с часовым механизмом летала. Другие проекты, охватывающие широкий спектр форм, включали Помеса и Де ла Поза (1871), Пено, Ахенбаха (1874), Дьёйда (1887), Меликова (1877), Форланини (1877), Кастеля (1878) и Дандриё (1878–79). Из них паровая модель Форланини с противоположным вращением летала в течение 20 секунд, достигнув высоты 13 метров (43 фута), ^{[129] [130]} и модель Дандриё с резиновым двигателем также летала. ^{[129] [130]}

Отец Хирама Максима задумал вертолет с двумя вращающимися в противоположных направлениях роторами, но не смог найти достаточно мощный двигатель для его постройки. Сам Хирам набросал чертежи вертолета в 1872 году, прежде чем обратить внимание на полет с фиксированным крылом.

В 1907 году французский автожир Breguet-Richet Gyroplane No. 1 поднялся в воздух в ходе испытательного полета на «привязи», став первым пилотируемым вертолетом, поднявшимся с земли. Он поднялся примерно на 60 сантиметров (24 дюйма) и завис в воздухе на минуту. Однако полет оказался крайне неустойчивым.

Два месяца спустя в Лизену, Франция, Поль Корню совершил первый свободный полет на пилотируемом винтокрылом аппарате на своем вертолете Cornu , поднявшись на высоту 30 сантиметров (12 дюймов) и оставаясь в воздухе в течение 20 секунд.

• Авиационные происшествия и инциденты
• Авиация в эпоху пионеров (1903–1914)
• Авиация в Первой мировой войне
• Претензии на первый полет с двигателем
• Хронология авиации

• Уокер, П. (1971). Ранняя авиация в Фарнборо, том I: Воздушные шары, воздушные змеи и дирижабли , Макдональд.

• Aerospaceweb – Кто первым полетел?
• Aerospaceweb – Почему бразильцы считают Альберто Сантоса-Дюмона первым человеком, совершившим полет, если он не летал до 1906 года, а братья Райт совершили это в 1903 году?
• Летательные аппараты до Райта
• Пионеры авиации: Антология
• Ранние пташки авиации
• Правда о самолете: список величайших технических прорывов в пилотируемых полетах Юргена Шмидхубера , Nature 421, 689, 2003