Cho đến gần đây, động cơ hơi nước là nguồn năng lượng phổ biến nhất trên hành tinh. Động cơ hơi nước đã được lắp đặt trên các xe đẩy trên mặt đất - nguyên mẫu của những chiếc ô tô đầu tiên, đặt trong các đoàn tàu chuyển động và máy hơi nước, và đảm bảo hoạt động của máy bơm và máy công cụ. Năng lượng hơi nước và động cơ hơi nước được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp vào thế kỷ 19. Không có gì ngạc nhiên khi theo thời gian, ý tưởng chế tạo một chiếc máy bay với động cơ hơi nước đã ăn sâu vào đầu các nhà thiết kế. Tuy nhiên, quá trình chế tạo một chiếc máy bay hơi nước hóa ra rất khó khăn và chông gai.
Phi hành đoàn hơi nước
Sự ra đời của ngành hàng không bắt đầu từ đầu thế kỷ 19. Vào đầu thế kỷ 18-19, khái niệm máy bay đầu tiên được đề xuất. Khái niệm này được đưa ra bởi nhà tự nhiên học người Anh George Cayley. Kayleigh được coi là một trong những nhà nghiên cứu và lý thuyết đầu tiên trên thế giới trong lĩnh vực chế tạo máy bay nặng hơn không khí. Cayley bắt đầu những nghiên cứu và thử nghiệm đầu tiên để nghiên cứu các đặc điểm khí động học của cánh vào năm 1804, cùng năm đó ông đã thực hiện một mô hình thiết kế khung máy bay của riêng mình. Theo ông, tàu lượn có thể di chuyển không quá 27 mét trong không khí. Năm 1809-1810, tạp chí khoa học hàng tháng đầu tiên ở Anh, Tạp chí Triết học Tự nhiên của Nicolson, đã xuất bản một công trình của George Cayley có tựa đề "Về Điều hướng Hàng không." Đây là công trình khoa học được xuất bản đầu tiên trên thế giới, chứa đựng những nguyên tắc cơ bản của lý thuyết về tàu lượn và chuyến bay của máy bay.
Không phải ngẫu nhiên mà ở Vương quốc Anh, gần giữa thế kỷ 19, họ đã cố gắng chế tạo chiếc máy bay đầu tiên, hay đúng hơn là một chiếc máy bay phản lực hơi nước, bởi vì người ta đã lên kế hoạch lắp đặt một động cơ hơi nước với vai trò nhà máy điện trên mô hình. Ý tưởng chế tạo một chiếc máy bay khác thường thuộc về nhà phát minh người Anh và là người tiên phong trong lĩnh vực hàng không, William Samuel Henson. Cùng với một nhà phát minh người Anh khác, John Stringfellow, Henson đã phát triển thiết kế máy bay đầu tiên trên thế giới, có tính đến tất cả các yếu tố cơ bản của một chiếc máy bay truyền động bằng cánh quạt cổ điển.
Các nhà thiết kế đã gọi đứa con tinh thần của mình là Vận chuyển bằng hơi nước trên không. Bằng sáng chế cho phát minh này được cấp vào năm 1843, trong cùng năm đó, các nhà phát minh và các đối tác của họ đã đăng ký thành lập một công ty cổ phần có tên là Aeriel Transit Company. Các nhà thiết kế đã tạo ra mô hình đầu tiên của "phi hành đoàn hơi nước" của họ vào năm 1843. Đó là một chiếc máy bay dài 6 mét, chạy bằng động cơ hơi nước với công suất chỉ 1 mã lực.
Thiết kế của cánh của tấm ván do Henson và Stringfellow trình bày, chứa đựng các yếu tố mà trong tương lai sẽ được ứng dụng trong ngành hàng không: thanh chống, xương sườn, thanh chống có nẹp. Cánh của máy bay hơi nước của họ, giống như của máy bay hiện đại, dày. Đồng thời, các nhà thiết kế đã thiết kế rỗng các sải cánh, điều này được cho là để tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết kế máy bay. Bản thân cánh được gắn vào thân của tấm kê từ trên cao, nó được lên kế hoạch để đặt chính động cơ, phi hành đoàn và hành khách vào trong cơ thể. Nhà máy điện được cho là dẫn động hai cánh quạt đẩy. Bộ phận hạ cánh của máy bay dự kiến là ba bánh, với một bánh ở mũi.
Đồng thời, ý tưởng của các nhà thiết kế quá táo bạo, không chỉ theo tiêu chuẩn của những năm giữa thế kỷ 19. Các đặc tính kỹ thuật của đội bay hơi nước rất tuyệt vời. Chiếc máy bay này được cho là có thể chở 12 người trên quãng đường dài 1600 km. Đồng thời, sải cánh của mô hình ước tính khoảng 46 mét, và diện tích cánh là 424 m², đường kính cánh quạt là 6 mét. Công suất của cỗ máy được lắp đặt ước tính khoảng 30 mã lực. Người ta tin rằng điều này đủ để cung cấp cho một chiếc máy bay có trọng lượng cất cánh tối đa là 1360 kg, tốc độ bay 80 km / h.
Trên thực tế, tất cả đều kết thúc với các thử nghiệm của mô hình thu gọn, tiếp tục với sự thành công khác nhau từ năm 1844 đến năm 1847. Tất cả thời gian này, các nhà thiết kế đã thực hiện một số thay đổi lớn đối với dự án, thay đổi các thông số, thay đổi khung máy bay và cũng tìm kiếm một động cơ hơi nước ngày càng mạnh mẽ. Bất chấp những nỗ lực của nhà nhập tịch người Anh, hết lần này đến lần khác họ đều thất bại. Điều này chủ yếu là do thiếu hoàn toàn kinh nghiệm thế giới trong lĩnh vực chế tạo máy bay. Cả Henson và Stringfellow đều là những người tiên phong, chỉ bước những bước đầu tiên còn rụt rè trong một lĩnh vực mới, đối mặt với vô số khó khăn. Năm 1847, tất cả các công việc trong dự án cuối cùng đã bị dừng lại.
Máy bay hơi nước của Alexander Mozhaisky
Tại Nga, ý tưởng chế tạo máy bay động cơ hơi nước đã được Chuẩn đô đốc Alexander Fedorovich Mozhaisky, "ông tổ của ngành hàng không Nga", không chỉ là một nhân vật quân sự nổi tiếng, mà còn là một nhà phát minh lên ý tưởng. Mozhaisky đã tham gia vào nghiên cứu và phát minh trong cả thời gian phục vụ trong Hải quân Đế quốc Nga và phục vụ dân sự. Cuối cùng, nhà phát minh đã nảy ra ý tưởng chế tạo máy bay của riêng mình vào năm 1873. Sau khi hoàn thành kế hoạch của mình vào cuối năm 1876, Mozhaisky trình dự án với Bộ Chiến tranh, nơi dự án được xem xét và cấp kinh phí để thực hiện. Đặc biệt, ba nghìn rúp đã được chi cho nghiên cứu khoa học và nghiên cứu, kết quả của nó có thể được sử dụng để tạo ra một chiếc máy bay mới.
Khi phát triển phiên bản máy bay của mình, Alexander Mozhaisky, giống như nhiều người tiên phong khác trong lĩnh vực hàng không, chủ yếu dựa vào thiết kế và chất lượng bay của những chiếc diều, do chính tay ông thiết kế và đưa ra trong vài năm. Mozhaisky đã tin một cách đúng đắn rằng một chiếc máy bay nặng và chậm nên có diện tích cánh lớn. Đồng thời, giống như các nhà phát minh máy bay khác, Mozhaisky đã trải qua quá trình thử và sai, nhiều lần thay đổi thiết kế và đặc điểm của các phiên bản máy bay của mình.
Theo dự án, máy bay được cho là có chiều dài thân khoảng 15 mét, sải cánh 23 mét, trọng lượng cất cánh 820 kg. Đồng thời, kích thước của máy bay thay đổi trong nhiều nghiên cứu khác nhau của các chuyên gia trong lĩnh vực hàng không. Việc Mozhaisky muốn trang bị cho máy bay của mình hai động cơ 20 mã lực cùng một lúc vẫn không thay đổi. và 10 mã lực. Đồng thời, ban đầu nó là về động cơ đốt trong, mới bắt đầu xuất hiện. Tốc độ thiết kế của máy bay được cho là khoảng 40 km / h. Tốc độ bay thấp buộc nhà thiết kế phải chế tạo một chiếc máy bay có diện tích cánh rất lớn so với hình dạng ban đầu. Bên ngoài, chiếc máy bay do Mozhaisky thiết kế là một chiếc một cánh có giằng, được chế tạo theo thiết kế khí động học cổ điển.
Rất nhanh chóng, nhà thiết kế đã buộc phải từ bỏ động cơ đốt trong, vì những động cơ đầu tiên như vậy cực kỳ không đáng tin cậy và có rất nhiều trọng lượng. Sau đó, Mozhaisky quyết định quay trở lại với những động cơ hơi nước cổ điển cho thời đại của mình. Theo mật khẩu của mình, anh ta đã lên kế hoạch sử dụng các mẫu động cơ hơi nước nhẹ nhất của công ty Arbecker-son và Hemkens từ Luân Đôn, vốn có danh tiếng xuất sắc và đã có thời gian trở thành nhà sản xuất động cơ hơi nước hạng nhẹ được sử dụng trên các tàu khu trục.
Nguyên mẫu đầu tiên của máy bay đã sẵn sàng vào năm 1882. Nhưng các cuộc thử nghiệm đã không thành công. Alexander Mozhaisky, giống như nhiều nhà tiên phong hàng không, không thể dựa vào kinh nghiệm thành công của bất kỳ ai, trong những năm đó ngành công nghiệp máy bay thế giới đơn giản là không tồn tại. Nhà thiết kế đã không trang bị mật khẩu của mình với các thiết bị chống lật, vì ông không coi chúng là cần thiết. Kết quả là, chiếc máy bay thậm chí còn chưa kịp bay lên trời đã bị rơi nghiêng, và phần cánh khổng lồ của nó chỉ đơn giản là "gập lại". Ba năm sau đó, công việc hoàn thiện thiết kế không đạt được kết quả gì, các cuộc thử nghiệm vào năm 1885 một lần nữa không thành công, chiếc máy bay lại rơi nghiêng. Đây là nơi lịch sử của chiếc máy bay này kết thúc, và vào năm 1890, chính nhà thiết kế đã qua đời.
Mật khẩu bay duy nhất
Cuối cùng, chiếc máy bay hơi nước đầu tiên có thể bay lên bầu trời và thực hiện một chuyến bay đầy đủ đã không được chế tạo cho đến thế kỷ 20. Điều này xảy ra vào những năm 1930, khi thế giới đã tích lũy được kinh nghiệm đáng kể trong lĩnh vực chế tạo máy bay. Được phát hành vào năm 1933 với một bản sao duy nhất, Airspeed 2000 không chỉ cất cánh mà còn hoạt động tích cực, ít nhất là cho đến năm 1936. Một chiếc máy bay bất thường đã làm việc trong Bưu điện Hoa Kỳ, nhưng sau năm 1936, cuộc đời của anh ta đã mất.
Chiếc tàu bay hơi nước đầu tiên được chế tạo bởi hai anh em người Mỹ, nhà phát minh George và William Bessler, với sự hỗ trợ trực tiếp của kỹ sư Nathan Price. Cuộc biểu tình về tính mới diễn ra vào ngày 12 tháng 4 năm 1933 tại thành phố Oakland của California và được báo chí Mỹ đưa tin rộng rãi. Về ngoại hình, đây sẽ là chiếc máy bay bình thường nhất trong những năm đó. Điều này không có gì đáng ngạc nhiên, vì hai anh em chỉ lấy chiếc máy bay hai cánh nối tiếp Travel Air 2000 làm cơ sở. Chiếc máy bay này được đặt tên là Airspeed 2000, được trang bị một động cơ hơi nước mạnh mẽ.
Trái tim của chiếc xe là động cơ hơi nước V-xy-lanh đôi, sản sinh công suất tối đa 150 mã lực. Với thùng chứa có tổng dung tích khoảng 10 gallon, máy bay của anh em nhà Bessler có thể bay khoảng 600 km. Đồng thời, động cơ hơi nước thậm chí còn nặng hơn động cơ đốt trong chạy xăng tiêu chuẩn - 80 kg, nhưng 220 kg khác đã được thêm vào trọng lượng của nhà máy điện một thùng nước với hộp cứu hỏa.
Máy bay dễ dàng bay lên bầu trời vào năm 1933 và sau đó được đưa vào hoạt động. Chiếc xe không có vấn đề gì với các chuyến bay. Đồng thời, các nhà báo đánh giá cao hoạt động êm ái của động cơ máy bay, lưu ý rằng cuộc trò chuyện giữa phi công và hành khách có thể được nghe thấy ngay cả từ mặt đất. Tiếng ồn chỉ được tạo ra bởi tiếng còi của cánh quạt cắt ngang không khí. Ngoài một chuyến bay yên tĩnh, máy bay còn có những lợi thế khác, chẳng hạn như sử dụng nước thay vì xăng. Ngoài ra, sức mạnh của động cơ hơi nước không phụ thuộc bất kỳ cách nào vào độ cao bay và mức độ hiếm của không khí, đây là một vấn đề đối với tất cả các máy bay có động cơ đốt trong. Ví dụ, ở độ cao hơn 2.000 mét, động cơ hơi nước trên Airspeed 2000 trở nên hiệu quả hơn động cơ xăng có cùng công suất.
Bất chấp những ưu điểm của nó, Airspeed 2000 không khiến khách hàng dân sự và quân đội Mỹ quan tâm. Tương lai là của những chiếc máy bay có động cơ đốt trong, và chiếc máy bay hai cánh của anh em nhà Bessler trông giống như một sự tò mò nào đó từ thế kỷ 19, mặc dù có một loạt lợi thế rõ ràng. Những bất lợi vẫn còn lớn hơn. Về hiệu suất, động cơ hơi nước kém hơn động cơ đốt trong. Vật liệu siêu nhẹ phải được sử dụng trong thiết kế của máy bay để bù đắp cho trọng lượng của nồi hơi nước khổng lồ. Nó không cho phép cạnh tranh với máy bay có động cơ đốt trong và tầm bay ngắn hơn. Và ngay cả một phẩm chất rõ ràng như không ồn ào, có thể được sử dụng để tạo ra máy bay trinh sát hoặc máy bay ném bom, cũng không thu hút được các đại diện của bộ quân sự.
