Lidojumu aviācijas vēsture

Jaudas ģenerēšana un pielietošana: vilces problēma

19. gadsimta sākumā ilgstošs ar gaisu darbināms smagāks par gaisu lidojums joprojām nebija iespējams, jo trūka piemērotu elektrostaciju. Tehnoloģijas līmenis, kas ļautu veikt pat ierobežotu lidojumu ar dzinēju, nākotnē atradās vairāk nekā gadsimta garumā. Pulksteņu mehānismi un cita veida atsperu darbināmas sistēmas acīmredzami nebija piemērotas cilvēka lidojumam. Kaut arī gadsimta pēdējā ceturksnī ar elektrību darbināja vairākus dirižabļus, šādu sistēmu sliktā jaudas un svara attiecība apgrūtināja elektriskās piedziņas lidmašīnas iedomāšanos.

Gadsimta gaitā tika apspriests vilces sistēmu aeronavigācijas potenciāls, sākot no karstā gaisa dzinējiem līdz šaujampulveriem un beidzot ar saspiestu gaisu un pat līdz ogļskābes spēkstacijām. Īpaši Austrālijas Lawrence Hargrave eksperimentēja ar kompresijas gāzes piedziņas sistēmām. Neskatoties uz to, tvaika un iekšdedzes dzinēji ātri kļuva par visnopietnāko eksperimentētāju izvēli. Jau 1829. gadā FD Artingstall uzbūvēja pilna mēroga ornitoptoru ar tvaika piedziņu, kura spārni tika sabojāti tieši pirms katla eksplozijas. Viegls tvaika dzinējs, kuru 1868. gadā izstrādāja angļu pionieris Frederiks Stringfolords, lai darbinātu trīsplānu modeli, saglabājas Smitsona institūta kolekcijā Vašingtonā, DC

Krievs Aleksandrs Mozhaiskis (1884), anglis Hirams Maksims (1894) un francūzis Klēments Aders (1890; sk. Aderu Éolu un Aderu Avionu) katrs nelielus attālumus nolēca no zemes pilna mēroga ar tvaiku darbināmām mašīnām, kaut arī neviens no šiem kuģiem nebija spēj nodrošināt ilgstošu vai kontrolētu lidojumu. Amerikas Savienotajās Valstīs Samuels Pjetopons Langlijs pirmos noturīgos lidojumus sasniedza 1896. gadā, kad viņš uzsāka divus no saviem samērā lielajiem ar tvaiku darbināmajiem lidmašīnām (sk. Langlijas 5. lidlauku), izmantojot gaisa ceļojumus, kuru garums nepārsniedz trīs ceturtdaļas jūdzes (1,2). km) virs Potomac upes.

Tuvojoties 19. gadsimta beigām, iekšdedzes dzinējs parādījās kā vēl daudzsološāka aeronavigācijas spēkstacija. Process tika sākts 1860. gadā, kad Étienne Lenoir no Beļģijas uzbūvēja pirmo iekšdedzes dzinēju, kas darbināms ar apgaismojošo gāzi. Vācijā nākamo soli 1876. gadā veica Nikolaus A. Otto, ražojot četrtaktu motoru, kas sadedzināja šķidro degvielu. Vācu inženieris Gotlijs Daimlers pirmoreiz sāka attīstīt vieglus ātrgaitas benzīna dzinējus, no kuriem viens 1885. gadā tika uzstādīts uz velosipēda. Vācu inženieris Kārlis Benz nākamajā gadā ražoja pirmo īsto automašīnu - izturīgu trīsriteņu velosipēdu ar sēdvietām operatoram un pasažierim.. 1888. gadā Daimlers pārliecināja luterāņu ministru, kurš ilgojās lidot, Karlu Vērfertu pārliecināt aprīkot eksperimentālo dirižabli ar viencilindra benzīna motoru, kas attīstīja visus astoņus zirgspēkus. Sākotnējais tests bija nedaudz veiksmīgs, kaut arī atklātas liesmas aizdedzes sistēma acīmredzami draudēja dirižablim, kas pildīts ar ūdeņradi. Faktiski Vērferts gāja bojā, kad 1897. gadā iekšdedzes dzinējs beidzot aizdedzināja daudz lielāku dirižabli.

Savas karjeras sākumā aeronautikā brāļi Wright atzina, ka autobūves entuziasti ražo arvien vieglākus un jaudīgākus iekšdedzes dzinējus. Brāļi pieņēma, ka, ja viņu planēšanas eksperimenti noritēs līdz vietai, kur viņiem nepieciešama elektrostacija, viņu lidmašīnām nebūs grūti pirkt vai uzbūvēt benzīna motoru.

Viņi būtībā bija pareizi. Pēc sava veiksmīgā 1902. gada planiera lidošanas, Wright brāļi bija pārliecināti, ka viņu spārni pacels ar motoru lidojošās mašīnas svaru un ka viņi spēs vadīt šādu kuģi gaisā. Turklāt trīs gadu pieredze ar planieriem un informācija, kas savākta ar viņu vēja tuneli, ļāva viņiem aprēķināt precīzu jaudas daudzumu, kas vajadzīgs ilgstošam lidojumam. Nevarot ieinteresēt pieredzējušu ražotāju ražot motoru, kas atbilst viņu salīdzinoši šaurajām jaudas un svara specifikācijām, brāļi projektēja un uzcēla savu spēkstaciju.

Čārlzs Teilors, mehāniķis, kuru brāļi nodarbināja savā velosipēdu veikalā, ražoja četrcilindru motoru ar lietotu alumīnija bloku, kas ražoja aptuveni 12,5 zirgspēku jaudu ar kopējo svaru aptuveni 200 mārciņas (90 kg), ieskaitot degvielu un dzesēšanas šķidrumu. Tā nekādā ziņā nebija vismodernākā vai efektīvākā aeronavigācijas spēkstacija pasaulē. Langlijs, kurš arī būvēja pilna mēroga lidojošu mašīnu, iztērēja tūkstošiem dolāru, lai ražotu piecu cilindru radiālo motoru ar kopējo svaru vienādu ar Wright dzinēju, bet attīstot 52,4 zirgspēkus. Langlijs ražoja motoru, kas bija daudz labāks par brāļu Wright dzinēju, un lidmašīna Nr. 6 lidlauks, kurai neizdevās lidot, kad tika pārbaudīta 1903. gadā. Brāļi Wright turpretī izstrādāja motoru, kas ražoja tieši nepieciešamo jaudu. izdzīt viņu 1903. gada skrejlapu - pasaulē pirmo lidmašīnu, kas demonstrēja ilgstošu lidojumu.

1903. gada lidmašīnas dzenskrūvju projektēšana bija daudz grūtāks uzdevums un daudz lielāks tehniskais sasniegums nekā motora izstrāde. Propelleriem bija ne tikai jābūt efektīviem, bet arī tiem bija jārada aprēķināts vilces spēks, ja dzinējs tos darbina noteiktā ātrumā. Tomēr ir svarīgi atzīt, ka pēc tam, kad bija sasniegts lidojums ar jaudu, jaudīgāku un efektīvāku dzinēju izstrāde kļuva par būtisku priekšnoteikumu gaisa kuģu veiktspējas uzlabošanai.