Текст книги "Самолёты и авиация"

Елена Качур
Самолеты и авиация

Автор текстов заданий Анастасия Ванякина

Научные редакторы Михаил Киселёв, Александр Поляков

© Текст. ООО «Детское издательство Елена», 2016

© Издание, оформление. ООО «Манн, Иванов и Фербер», 2017

* * *

Давайте знакомиться!

Здравствуйте, ребята! Меня зовут Чевостик. Я живу на книжной полке в библиотеке у дяди Кузи. Не удивляйтесь, я небольшого роста, а нижняя полка в книжном шкафу дяди Кузи очень высокая и просторная, поэтому мне на ней хорошо и удобно. Какой я? Похож на обыкновенного мальчишку, волосы рыжие, характер весёлый. Дядя Кузя в шутку зовёт меня Чевочка с хвостиком. Но никакого хвоста у меня нет, зато есть ушки на макушке. Больше всего на свете я люблю узнавать новое, поэтому всё время задаю всякие вопросы дяде Кузе. О чём бы я ни спросил, он всё знает и мне рассказывает. Это потому, что дядя Кузя очень умный. Он прочитал много-много разных книг. А ещё мы с ним любим путешествовать! В путешествиях нам помогает времяскок. Это такой прибор, его дядя Кузя изобрёл. Набираешь на времяскоке место и время, куда хочешь попасть, раз, два – и уже там! Сегодня мы наверняка тоже куда-нибудь отправимся!

Путешествие начинается

– Чевостик!

– Я здесь! Здравствуй, дядя Кузя!

– Привет, Чевостик! Скорее собирайся, мы отправляемся в путь.

– Здорово! А куда?

– В увлекательное путешествие. Я уверен, что оно тебе понравится, ведь тема этого приключения – самолёты и авиация.

– Вот это да! Самолёты! И авиация. Дядя Кузя, а что такое «авиация»?

– Слово «авиация» происходит от латинского «авис», в переводе – «птица». Авиация – это раздел науки и техники, посвящённый полётам летательных аппаратов тяжелее воздуха.

– Значит, я наконец-то пойму, как здоровенные самолёты по воздуху летают! И наверняка узнаю ещё много нового и интересного!

– Это я тебе обещаю! А теперь – в путь! Вот только возьму с полки тот пакет. Он нам пригодится. Итак, включаю времяскок. Мы отправляемся в лето: полдень, луг на берегу реки.

Мечта о полётах. Летательный аппарат Леонардо да Винчи

– Как хорошо! На небе ни облачка! Правда, и самолётов в нём что-то не видно. Зато высоко над нами птицы летают! Дядя Кузя, я догадался, почему слово «авиация» произошло от слова «авис» – птица! Наверное, тот, кто придумал такое название – авиация, очень хотел научиться летать, как птицы!

– О полётах многие мечтали с незапамятных времён. Тысячи лет люди с восхищением и завистью следили за птицами, легко и свободно парящими высоко в небесах.

– А сделать большие крылья, чтобы летать с их помощью, люди не пробовали?

– Пробовали. Только все эти попытки заканчивались неудачей…

– Почему, дядя Кузя?

– У птиц к полёту приспособлены не только крылья, но и всё тело. Кости у птиц лёгкие, а грудные мышцы, которые работают, когда птица машет крыльями, очень крупные и мощные. У человека же вес слишком велик, а грудные мышцы слабоваты. Нам никогда не хватит сил, чтобы поднять своё тело в воздух.

Крылья самолета и птицы устроены похоже. Воздух над верхней поверхностью крыла движется быстрее, чем под нижней поверхностью. Из-за этого давление воздуха сверху меньше, чем снизу. Так крыло позволяет не падать в полёте.

– Жалко!

– А вот великий российский учёный Николай Егорович Жуковский говорил: «Человечество полетит, опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума!»

– Так и получилось?

– Да, малыш! Только произошло это не сразу. Много столетий подряд люди пытались научиться летать. Чего они только не выдумали за это время! Один изобретатель даже собирался отправиться в полёт на лодке, которую повезут по воздуху дрессированные голуби или орлы!

– Ничего себе! На такой лодке не летать, а в цирке выступать!

– Согласен! Но среди изобретений прошлого были и полезные находки. Например, гениальный художник и учёный Леонардо да Винчи, живший в Италии более пятисот лет назад, придумал и нарисовал воздушный винт, который вращается и тянет за собой летательный аппарат.

– Дядя Кузя! Почему же люди уже тогда самолёт не построили?

– Изобретатель не стал делиться с другими открытиями. Правда, он написал о них в своих тетрадях. Но эти записи учёные смогли прочесть и понять только в начале прошлого века, когда самолёты уже вовсю летали.

– Эх! Если бы Леонардо да Винчи вовремя рассказал о своих изобретениях! Люди смогли бы полететь гораздо раньше!

– Не думаю. Для полёта необходим мощный двигатель. Во времена Леонардо такого просто не было. Но годы шли. Мечтатели продолжали грезить о небе. И вот им на помощь пришёл…

– Кто?

– Не кто, а что. Одна игрушка, которую придумали тысячи лет назад. Ты её отлично знаешь. Настало время заглянуть в пакет, который я взял с собой.

Задание

А ты хочешь придумать свой летательный аппарат, как когда-то сделал Леонардо да Винчи? Конечно, полететь на нём вряд ли получится, но зато можно отправить в полёт ЛЕГО-человечка (или любую другую маленькую фигурку). Попробуй! Может быть, он поместится на бумажном самолётике, если приклеить его туда скотчем? Или полетит на дирижабле, сделанном из воздушного шарика, надутого гелием? Или прыгнет с парашютом из салфетки? Наверняка ты сможешь придумать какой-то новый способ, как научить ЛЕГО-человечка летать!

Самый древний летательный аппарат. Сила притяжения и подъёмная сила

– Дядя Кузя! Да это же воздушный змей! Красивый, яркий, с длинным хвостом!

– Перед нами – самый простой и самый древний летательный аппарат. Можно сказать, прародитель авиации.

– Ничего себе! Воздушный змей – дедушка авиации! Вот так открытие!

– Чевостик, а не запустить ли этого змея? Мне кажется, он поможет нам узнать что-то новое о полётах.

– Надо попробовать. Я знаю – чтобы змей взлетел, нужно хорошенько разбежаться. Тогда ветер подхватит его и унесёт высоко в небо.

– Главное, успеть достаточно размотать верёвку, к которой он привязан. Раз, два, три! Разбегаюсь…

– Дядя Кузя! Получилось! Змей взлетел под облака! Наверное, если ты его отпустишь, он взовьётся ещё выше!

– Наоборот. Упадёт на землю. Вот, смотри.

– Ой, дядя Кузя, а он и правда не вверх полетел, а начал падать! Вот и приземлился. В чём же дело?

– Слушай внимательно: на нашей планете на всё, что на ней находится, действует сила притяжения. Именно из-за притяжения Земли мы падаем со стула на пол, а не на потолок. Сила притяжения, или сила тяжести, действует и на тебя, и на меня…

– И на нашего змея?

– Правильно!

– А почему же он тогда взлетает?

– Вспомни, ведь для этого мне нужно разбежаться. Я бегу, а змей летит за мной. Он как будто быстро плывёт в потоке воздуха, как в реке. Только плывёт он навстречу течению.

– Потому что воздух дует на змея!

– Но наш змей всё равно движется вперёд, навстречу воздушному потоку (ведь я его тяну). При таком движении змея навстречу воздушному потоку на него начинает действовать новая сила. Она больше силы притяжения и направлена прямо вверх.

– Поэтому новая сила и поднимает змея высоко в небо. А как она называется?

– Очень просто: подъёмная сила. И знаешь, Чевостик, чтобы почувствовать действие подъёмной силы, тебе вовсе не обязательно взлетать под облака. Сейчас я отвяжу у змея хвост и все верёвки. Получился просто картонный лист. Возьмись за его края руками и подними над головой. Пусть лист как бы лежит на воздухе. А теперь попробуй побежать.

– Дядя Кузя! Лист из рук вверх вырывается, взлететь хочет!

– Это и есть действие подъёмной силы.

– Я всё понял! Для возникновения подъёмной силы надо, чтобы лист двигался навстречу ветру!

– Нет, Чевостик. Если ты побежишь, держа лист над собой, как парус, никакой подъёмной силы не почувствуешь. Наоборот, лист будет тебе только мешать.

– Значит, хитрая подъёмная сила действует, только когда ей удобно?

– Верно. Непросто было людям понять все хитрости подъёмной силы. Но в конце XIX века стало ясно следующее: большой плоский лист должен двигаться в воздухе почти плашмя, но слегка наклонённым передним краем вверх к набегающему ветру. В таком положении при движении появляется подъёмная сила. Чем быстрее движется лист и чем он больше, тем больше подъёмная сила, которую этот лист создаёт.

– А значит, очень большой лист сможет создать такую подъёмную силу, которая поднимет в воздух и сам лист, и человека вместе с ним! Кажется, уже и до самолёта недолго!

– Точно! И произошло это в самом начале ХХ века. С помощью времяскока мы сможем перенестись в день, когда человек впервые поднялся в небо на летательном аппарате тяжелее воздуха. Внимание! Нам нужно 17 декабря 1903 года, Соединённые Штаты Америки, берег океана.

Сделай своего воздушного змея по этой схеме! Задание ниже подскажет как.

Задание

1. Возьми лист цветной бумаги и согни его пополам.

2, 3. Половинку листа согни так, как показано на рисунке.

4. Приклей вдоль сгиба полоску скотча, чтобы склеить две части.

5. Возьми деревянную палочку и приклей её скотчем от угла до угла змея.

6. Переверни змея и проделай дырочку так, как показано на рисунке, а потом привяжи прочную нитку.

7. Посгибай среднюю часть вправо и влево до тех пор, пока она не будет стоять прямо.

8. Если хочешь, приклей к нижней части змея разноцветные полоски гофрированной бумаги, чтобы получился длинный хвост.

Змей готов! Теперь дождись хорошего ветра и дай ему как следует полетать.

Первый управляемый полёт. Летательный аппарат братьев Райт

– Ух, с океана дует холодный ветер. На песчаный пляж набегают волны. Кругом пусто. Хотя нет! Вон там, на пригорке, здание. Какие-то люди открыли его широкие двери и вытаскивают… Дядя Кузя! Что же это такое?

– Это летательный аппарат братьев Райт. Два отважных американских авиатора собираются его испытать.

– Неужели эта штуковина взлетит?! Она похожа не на летательный аппарат, а на какой-то сарай. Вместо стен – деревянные палки! Снизу – пол, сверху – плоская крыша.

– Чевостик, это не пол и крыша! Это два… крыла.

– Крыла?

– Крылом в авиации называют часть летательного аппарата, которая создаёт подъёмную силу. Изобретатели поняли, что подъёмная сила, которая действует на два одинаковых крыла, будет в два раза больше той, что действует на одно крыло.

– Это-то и я понимаю.

– Братья Райт решили расположить эти крылья одно над другим. А ещё они постарались сделать свой летательный аппарат устойчивым в воздухе: чтобы он в полёте не качал крыльями, братья приделали к нему хвост и сделали крылья и хвост управляемыми. Теперь полёт можно было контролировать.

– Молодцы, братья Райт! Только зачем они к своей машине снизу полозья, как у санок, приделали? Они что, на ней ещё и с горки собираются кататься?

– Ну ты и шутник, Чевостик! Эти полозья помогут летательному аппарату скользить по земле, когда он разгоняется. А когда приземлится, позволят ему плавно затормозить.

– Ясно. Только у меня ещё один вопрос появился: а зачем этому летательному аппарату целых два вентилятора? Они что делают?

– Чевостик, это пропеллеры. При полёте они вращаются, загребают – захватывают – воздух и двигают весь летательный аппарат.

– Быстро же им крутиться придётся! Дядя Кузя, а почему они вращаются? Может быть, там какие-нибудь педали, как у велосипеда, вот лётчик их и крутит во время полёта?

– Ох, ну ты и придумаешь! Ни у какого лётчика не хватит на это сил. Пропеллеры прикреплены к двигателю. Двигатель и заставляет их вращаться.

– Значит, в этом летательном аппарате даже двигатель есть?

– Есть. Братья Райт установили на свою крылатую машину новейшее изобретение того времени – автомобильный двигатель внутреннего сгорания. Это было очень правильное и важное решение. Ведь в результате у них получился летательный аппарат тяжелее воздуха, с неподвижным крылом и с двигателем. Одним словом – самолёт! Чевостик! Как бы нам не прозевать событие, из-за которого мы сюда прибыли. Кажется, у братьев Райт всё готово к полёту!

– Точно! Им помогают несколько человек – устанавливают самолёт на тележку.

– Она будет двигаться по наклонному деревянному рельсу. Это поможет самолёту набрать нужную скорость.

– Один из братьев лёг на середину нижнего крыла.

– Авиатор взял в руки рычаги управления. Сейчас второй брат запустит мотор.

– Мотор заработал, самолёт вместе с тележкой всё быстрее катится по рельсу. Ура! Оторвался от земли! Полетел!!! Он то взмывает, то опускается, как будто учится летать! А теперь его полозья коснулись песка. Вот и приземлился. Так быстро?

– Первый полёт длился всего 12 секунд. Но это был первый управляемый полёт на аппарате тяжелее воздуха. С этого момента в истории человечества началась эра авиации.

Задание

Представь, что ты управляешь самолётом «Флайер-1», который построили братья Райт. Кабины и штурвала нет, а есть только два больших крыла. Перед взлётом проверь, сможешь ли ты безопасно «вылететь» из комнаты, если размах крыльев – 12 метров! Да-да, именно такие длинные крылья нужны были, чтобы поднять в воздух одного человека. Ну как, поместится ли самолёт братьев Райт в твоей квартире?

Эра авиации. Аэродинамика

– Дядя Кузя, наверное, после полёта братьев Райт все начали строить самолёты и летать на них?

– Да. В Америке, Англии, Франции авиастроители придумывали самолёты самых разных конструкций. Какие только машины не взлетали тогда в небо! Авиаконструкторы всегда располагали два крыла одно над другим.

– Как у самолёта братьев Райт?

– Точно! Такой самолёт – с двумя крыльями – называется бипланом. А самолёт с одним крылом называется монопланом. Правда, некоторые считали, что чем больше крыльев, тем лучше. И громоздили их одно над другим. Десять, а то и двенадцать!

– И все эти самолёты хорошо летали?

– Не все. Часто новая машина оказывалась неудачной. То двигатель слишком слабый, то пропеллер не того размера, то крылья такие большие и тяжёлые, что самолёт от земли оторваться не может. Из-за ошибок авиастроителей самолёты часто падали. Случалось, что и разбивались…

– Дядя Кузя, по-моему, перед тем как самолёт строить, надо всё хорошенько продумать и посчитать. Разве авиастроители про это не знали?

– Знали, конечно. Но вот в чём сложность, малыш, – чтобы всё правильно просчитать, нужны научные знания. Поэтому в начале ХХ века начала развиваться новая наука – аэродинамика.

– Аэродинамика… Красиво звучит. А что это слово значит?

– В переводе с греческого «аэро» – «воздух», «динамис» – «сила». Аэродинамика – наука, которая изучает законы движения в воздухе. В первую очередь эта новая наука должна была ответить на важные вопросы: почему появляется подъёмная сила, как сделать её больше и какая форма крыла для этого нужна.

– Трудные вопросы.

– Не спорю. Но настоящие учёные любят решать непростые задачи. Именно таким человеком и был Николай Егорович Жуковский.

– Ты уже говорил про этого учёного в самом начале нашего путешествия! Я запомнил его имя.

– Молодец, Чевостик! Имя этого учёного нужно помнить. Ведь именно Жуковский смог открыть важнейшие законы аэродинамики.

– И про подъёмную силу крыла всё понял?

– Не только понял, но и объяснил, как её рассчитать.

– Дядя Кузя, а если есть правила для расчётов, значит, каждый сможет построить свой самолёт?

– Что ты, малыш. Аэродинамика – наука очень непростая. И построить самолёт сможет только настоящий знаток своего дела – авиаконструктор. Так называется специалист, который придумывает, рассчитывает и строит новые самолёты. Одним из самых первых и знаменитых авиаконструкторов был француз Луи Блерио. Его самолёты-монопланы прославились на весь мир.

– Они были самыми быстрыми и лучшими?

– Понять это можно было, только… устроив соревнования! Первое такое соревнование прошло во Франции, в 1909 году. После него многие люди стали интересоваться авиацией и конструированием самолётов, начали успешно работать сразу несколько заводов. На них чуть ли не каждую неделю строили новые модели самолётов – то есть самолёты, не похожие на все остальные.

Схема устройства моноплана Луи Блерио. В своё время этот самолёт был одним из самых эффективных.

– Дядя Кузя, а кто же летал на всех этих новых моделях самолётов? Ведь лётчиков было совсем мало!

– Верно. Поэтому во Франции одна за другой стали открываться лётные школы. Затем мастерству управления крылатой машиной стали учить и в других странах.

– А у нас тоже появились школы для лётчиков?

– Конечно! И за короткое время наши авиаторы стали одними из лучших. Они устанавливали рекорды в международных соревнованиях. А в своей стране устраивали целые воздушные представления.

– Где же они их устраивали, прямо в городе?

– Нет, ну что ты… К тому времени около многих крупных городов стали появляться аэродромы.

– А я знаю, что это слово значит. Аэродром – большое поле. На нём самолёты разгоняются, чтобы взлететь, и приземляются, когда полёт окончен!

– Верно, малыш! И вот представь: вокруг аэродрома собралась толпа. Люди затаив дыхание смотрят в небо. А там, в вышине, бесстрашный лётчик выполняет на своём самолёте сложнейшие фигуры высшего пилотажа.

– Ух ты! Побывать бы на таком представлении! А ещё узнать, что это за высший пилотаж.

– Для нас это просто. Я настрою времяскок, и он перенесёт нас на одно очень интересное выступление российского лётчика. Итак, Россия, август 1913 года, аэродром около Киева.

Задание

Хочешь увидеть, как воздух поднимает крыло самолёта вверх? Возьми тетрадный лист и отрежь от него узкую полоску шириной 3–4 см. Короткой стороной поднеси её ко рту и подуй горизонтально над полоской бумаги. Что произойдёт? Конец листа, который сначала опускался, приподнимается, как только ты начинаешь дуть. Удивительно? А всё дело в подъёмной силе! Несмотря на то, что ты вовсе не дуешь на бумагу снизу, она всё равно поднимается.

* * *

Высший пилотаж. Петля Нестерова

– Мы у лётного поля. Здесь собралось много людей: лётчики, военные, просто любопытные. А на краю поля стоит маленький самолётик. Моноплан. Так называется самолёт, у которого только одно крыло. Я запомнил!

– Молодец! Вот моноплан разогнался и взлетел.

– Как он быстро поднимается в небо!

– Этим самолётом управляет очень смелый и решительный человек – Пётр Николаевич Нестеров, один из лучших российских авиаторов. Он одним из первых понял, что на крылатой машине можно не только летать по прямой или плавно поворачивать, но и…

– Что?

– Сейчас ты это увидишь. Самолёт Нестерова поднялся над землёй уже на целый километр. Самое время начинать.

– Дядя Кузя! Самолёт с огромной скоростью полетел вниз! Почти носом в землю! Он же так разобьётся! Ой, смотри, самолёт снова начал взлетать! Набирает высоту всё круче и круче. Он летит прямо вверх!

– А теперь внимание! Крылатая машина делает в небе переворот – и вот она уже летит «вверх ногами».

– Ах!

– Но вот самолёт снова опускает нос в сторону земли, затем выравнивается и продолжает полёт. Теперь он летит как обычно.

– Как все обрадовались! Ведь храбрый лётчик не разбился и смог выполнить… просто фокус: его самолёт нарисовал в небе круг так же легко, как можно нарисовать круг на школьной доске!

– Нестеров впервые выполнил в небе фигуру высшего пилотажа, то есть такую, которую может исполнить только пилот высшего класса. До этого полёта лётчики считали, что выполнить такую фигуру невозможно. И назвали её мёртвой петлёй.

– А Нестеров доказал, что это очень даже живая петля!

– С этих пор в честь отважного авиатора её стали называть «петля Нестерова». Эта фигура высшего пилотажа и в наши дни считается очень сложной. Чтобы выполнить её, за рулём – или, правильнее сказать, за штурвалом – самолёта должен находиться настоящий ас.

– Кто?

– Ас. Так называют лётчика, который отлично управляет самолётом и легко выполняет фигуры высшего пилотажа.

– Трудно, наверное, стать асом. Зато все восхищаются, когда ас в небе всякие удивительные штуки проделывает, ходят смотреть на его выступления, может даже, цветы дарят…

– Что-то ты размечтался, Чевостик. В настоящей жизни всё гораздо серьёзнее. Лётчики оттачивают своё мастерство не только для показательных выступлений. Многие из фигур высшего пилотажа могут пригодиться в воздушном бою, помогут уйти от противника или, наоборот, догнать его. Такое умение просто необходимо военному лётчику!

Задание

Представь, что ты – самолёт, который выполняет фигуры высшего пилотажа. Сможешь ли ты изобразить «бочку»? Для этого нужно лечь на пол и быстро-быстро крутиться. Получилось? Тогда давай сделаем «петлю Нестерова»! Садись на корточки и делай кувырок назад (только не забудь подстелить что-нибудь мягкое), а потом быстрее вставай на ноги и «лети» вперёд. Придумай собственные фигуры высшего пилотажа, дай им названия и потренируйся их выполнять. Можно даже устроить соревнования и проверить, кто из твоих друзей настоящий ас.

ФИГУРЫ ВЫСШЕГО ПИЛОТАЖА