Первый полет самолета братьев Райт состоялся в 1903 году и продолжался всего лишь около минуты. В дальнейшем продолжительность полета постепенно увеличивалась. Через два года настойчивых опытов и совершенствований самолет мог пролететь уже 20 километров, а затем и больше. Скорость самолета составляла примерно 50–60 километров в час.

Вскоре после этого появилось несколько новых типов самолетов, созданных во Франции и других странах, и началось их быстрое совершенствование.

Полеты Вильбура Райт и французских летчиков вызвали огромный интерес во всем мире. В европейских странах устраивались летные состязания; десятки и сотни тысяч людей стекались на них, чтобы увидеть крылатые машины и приветствовать смелых авиаторов.

Так началась эра авиации. Развитие авиации неразрывно связано с развитием науки о летании — аэродинамики[3]. Аэродинамика изучает движение тел в воздухе и те силы, которые возникают при действии воздушного потока на тела. Эта наука изучает и полет самолета. Инженера она учит, как проектировать и строить самолет, а летчика — как управлять им.

Огромный вклад в развитие аэродинамики внес Н. Е. Жуковский. Он объяснил, как действуют крыло самолета и воздушный винт. За время своей многолетней научной деятельности он основал коллектив талантливых инженеров и научных работников. Многие из них стали впоследствии выдающимися деятелями советской авиации.

Владимир Ильич Ленин высоко оценил заслуги Н. Е. Жуковского перед Родиной и назвал его отцом русской авиации.

Много различных типов самолетов можно увидеть теперь в воздухе — от маленького ПО-2 до громадного турбовинтового пассажирского корабля ТУ-114. Но все самолеты имеют общие черты своего устройства, и для того чтобы получить представление об устройстве самолета, достаточно познакомиться с одним из типов.

На авиационных праздниках обычно участвуют самолеты ЯК-18 и ЯК-11. На рис. 1 показано звено самолетов ЯК-18 в полете, а на рис. 2 этот самолет изображен для наглядности в полуразобранном виде.

Рис. 1. Самолеты ЯК-18 в полете.

Рис. 2. Схематическое изображение самолета ЯК-18 в полуразобранном виде: 1 — двигатель, 2 — винт, 3 — центральная часть крыла, 4 — левая консоль, 5 — элерон (левый), 6 — фюзеляж, 7 — нога шасси, 8 — стабилизатор, 9— руль высоты, 10 — киль, 11 — руль направления.

Это двухместная учебно-тренировочная машина. Самолет ЯК-11 изображен на обложке книги — это двухместный учебно-тренировочный истребитель, развивающий значительно большую скорость, чем ЯК-18.

На этих самолетах советские летчики-спортсмены завоевали несколько рекордов.

Главными частями самолета являются: крыло с элеронами, фюзеляж, хвостовое оперение, силовая установка, шасси и хвостовое колесо, рулевое управление.

Крыло предназначено поддерживать, «нести» машину в воздухе. Оно состоит из центральной части (рис. 3), накрепко соединяемой с фюзеляжем, и так называемых консолей.

Рис. 3. Центральная часть крыла самолета ЯК-18: 1 — передний лонжерон (балка), 2— задний лонжерон, 3 — нервюра (ребро), 4 — хвостик нервюры, 5 — дюралюминиевая обшивка.

Каркас крыла изготовлен из двух дюралюминиевых[4] балок — лонжеронов, которые скреплены дюралюминиевыми ребрами — нервюрами. На задней части крыла имеются шарнирно соединенные с ним небольшие крылышки — элероны. С их помощью летчик может выправлять крен самолета или, наоборот, накренять машину.

Фюзеляж — это корпус самолета. К нему крепятся крылья и силовая установка. В нем размещены кабины экипажа и пассажиров, грузы, а также баки с горючим. Каркас фюзеляжа сделан из стальных труб.

Хвостовое оперение — горизонтальное и вертикальное — служит для изменения и сохранения равновесия самолета в полете. Рулем высоты летчик может изменять продольное положение самолета (наклонять самолет вниз и вверх), а руль направления играет примерно ту же роль, что и руль лодки. Стабилизатор и киль — неподвижные поверхности, они способствуют устойчивому равновесию самолета в воздухе.

Силовая установка на самолете ЯК-18 состоит из поршневого двигателя воздушного охлаждения и двухлопастного воздушного винта.

Шасси и хвостовое колесо дают возможность осуществлять взлет и посадку. Самолет ЯК-18, как и большинство современных самолетов, имеет убирающееся в полете шасси. Подъем и выпуск шасси летчик производит при помощи специального механизма.

Рулевое управление — «нервы» самолета. На самолете ЯК-18 рулевое управление позволяет управлять машиной из обеих кабин — инструктора и ученика (рис. 4).

Рис. 4. Схема рулевого управления самолета ЯК-18: 1 — ручка рулевого управления, 2 — педали, 3 — кронштейн ручки рулевого управления, 4 — продольная труба (вал), на которой укреплена ручка рулевого управления, 5 — тяга к рулю высоты, 6 — качалка, 7 —проволочные тяги к рулю направления, 5 — рычаг на руле высоты, 9—рычаг для передачи движений ручки элеронам, 10—жесткая тяга к элеронам, 11 — качалки, 12 — элерон (левый), 13 — рычаг на руле направления.

Перед сидением каждого летчика находится ручка рулевого управления 1; с ее помощью летчик действует рулем высоты и элеронами. Под ногами расположены педали 2; с их помощью летчик движет рулем направления.

Посмотрим, как летчик действует рулями (работу рулей объясним дальше).

Ручка рулевого управления с помощью кронштейна 3 соединена шарнирно с продольной вращающейся трубой 4 (расположенной на полу кабины). Благодаря этому летчик может наклонять ручку назад и вперед, вправо и влево. Когда он наклоняет ее назад, как говорят «берет ручку на себя», нижний конец ее отклоняется вперед и прикрепленным к нему тросом 5 при посредстве качалки 6 тянет верхний конец рычажка 8 руля высоты. В результате руль отклоняется вверх, и самолет поднимает нос; когда же летчик «дает ручку от себя», происходит обратное: руль высоты отклоняется вниз и самолет опускает нос.

Когда летчик отклоняет ручку вправо, продольная труба 4, к которой прикреплена ручка, вращается тоже вправо; это движение передается через качалки и тяги 9, 10 и 11 на элероны 12, причем правый элерон поднимается, а левый опускается, и самолет кренится вправо. Если летчик отклоняет ручку влево, то левый элерон поднимается, а правый опускается, и самолет кренится влево.

Педали 2 соединены тросами 7 с рычажком 13 руля направления. Когда летчик нажимает правую педаль, руль отклоняется вправо, и самолет начинает разворачиваться вправо. При нажиме на левую педаль руль отклоняется влево, и самолет начинает разворот влево.

На тяжелых самолетах вместо ручки рулевого управления обычно устанавливают штурвал. Как и ручку, летчик отклоняет штурвал на себя и от себя, и таким образом действует рулем высоты. Вращая же штурвал вправо и влево, он управляет элеронами.

Тяжелые самолеты имеют и другие конструктивные особенности. Например, на двухвинтовых и четырехвинтовых самолетах силовые установки помещают на крыльях, кабину пилота и штурмана располагают в носовой части фюзеляжа и т. д.

Самолет летает в воздухе. Воздух служит опорой для его крыльев. Поэтому прежде чем разобраться в том, почему и как летает самолет, познакомимся с физическими свойствами воздуха.