Великие изобретения

Атомная бомба

Атомная бомба – см. Ядерное оружие.

Аэроплан

Аэроплан – летательный аппарат тяжелее воздуха. Это слово происходит от греческого аёг (воздух) и латинского planum (плоскость).

С глубокой древности люди мечтали о полётах. В Древнем Китае ещё в IV–III вв. до и. э. научились делать воздушных змеев, а с VI в. китайцы с их помощью поднимали в воздух людей. Затем воздушные змеи распространились по другим азиатским странам, а потом попали в Европу.

Попытки сконструировать летательный аппарат, возможно, предпринимались в Средние века в Европе, но точных сведений об этом нет. Тогда подобные попытки жестоко карались церковниками. Считалось, что если Бог не дал человеку крылья, значит и летать он не должен. Лишь в бумагах великого итальянского художника и учёного эпохи Возрождения Леонардо да Винчи были найдены наброски и чертежи парашюта и орнитоптера (или махолёта, то есть летательного аппарата с машущими крыльями). На Руси народные умельцы пытались конструировать крылья, чтобы летать по воздуху. Однако удачными эти конструкции вряд ли можно назвать.

Над конструкцией «аэродинамической машины» размышлял и великий русский учёный Михаил Васильевич Ломоносов. В 1754 г. он построил и испытал модель летательного аппарата, которая приводилась в действие часовой пружиной. Но поднять в воздух человека такая машина, конечно, не могла.

В 1783 г. во Франции состоялся полёт воздушного шара (аэростата) братьев Монгольфье. Потом аэростаты стали оснащать двигателями. Дирижабли (управляемые аэростаты) использовались людьми в первой четверти XX в., но соревнования с самолётами они не выдержали.

В 1882 г. в Красном Селе под Петербургом были проведены испытания «аэродинама», сконструированного контр-адмиралом Российского флота Александром Фёдоровичем Можайским. Аппарат приводился в движение двумя паровыми машинами, но их мощности хватило только на то, чтобы аэродинам ненадолго оторвался от земли. Впрочем, по своему внешнему виду конструкция Можайского уже представляла собой аэроплан: прямоугольные крылья, хвостовое оперение, колёса и два винта. Позднейшие расчёты показали, что если бы на этом аппарате были установлены три паровые машины, он мог бы летать.

Немецкий инженер Отто Лилиенталь по праву считается первым конструктором и пилотом планёров – безмоторных летательных аппаратов.

С 1889 г. он начал конструировать планёры, а в 1891 г. он уже смог на аппарате своей конструкции пролететь 25 м. Последние модели его планёров уже могли преодолевать расстояние более 200 м. Однако в августе 1896 г. Лилиенталь разбился при испытании новой конструкции.

Изобретатели из США братья Уилбер и Орвилл Райт также увлекались конструированием планёров. Прочитав все научные работы по аэродинамике и учтя опыт Лилиенталя и других конструкторов, они начали создавать свои конструкции. В 1900 г. они построили свой первый планёр, а в дальнейшем создали ещё несколько конструкций летательных аппаратов.

В 1903 г. они снабдили один из них двигателем внутреннего сгорания. Первый полёт этой конструкции продолжался 3,5 секунды, а второй – 59 секунд. За это время аэроплан пролетел 260 м. Это было огромное достижение.

Однако патент на своё изобретение они получили не сразу: никто не верил, что два механика-самоучки смогли сделать то, что не удавалось конструкторам-профессионалам. Братьям Райт помогла пресса, в которой появились фотографии их полётов.

После того, как патент на это изобретение братья продали военному ведомству США, они начали разрабатывать другие конструкции аэропланов.

Модель 1908 г. была уже двухместной: пилот мог взять на борт одного пассажира.

Французы не пожелали отставать от американцев. Альберто Сантос-Дюмон в 1906 г. на моторизованном планёре собственной конструкции смог преодолеть расстояние в 60 м. Братья Шарль и Габриель Вуазен по заказу автогонщика Анри Фармана создали в 1907 г. самолёт «Фарман-1». Сам Фарман также увлёкся конструированием самолётов и разработал вместе со своим братом Морисом множество различных конструкций.

Не меньшую известность завоевал и французский инженер Луи Блерио, который после недолгой работы в фирме братьев Вуазен начал создавать самолёты собственной конструкции. В 1909 г. на самолёте «Блерио XI» он установил рекорд Европы по продолжительности полёта (36 минут 55 секунд) и первым пересёк Ла-Манш – пролив, разделяющий Великобританию и Францию.

Первый гидросамолёт (аэроплан, который мог совершать посадку на поверхность воды) в 1910 г. создал француз Анри Фабр.

Авиация развивалась стремительно. Не миновало увлечение воздушными полётами и Россию, правда, сначала русские пшюты летали на самолётах зарубежных конструкций. Но российские умельцы работали и над созданием отечественных летательных аппаратов.

Наибольшего успеха в самолётостроении добились конструкторы Игорь Иванович Сикорский и Александр Данилович Карпеки.

Уже в 1910 г. их первые аэропланы взлетели в небо. А в 1914 г. на самолёте «Илья Муромец» был установлен мировой рекорд дальности полёта – 1200 км при скорости 130 км/ч.

Особенно стремительно развивалось самолётостроение во время Первой и Второй мировых войн. Самолёты оказапись грозным оружием и на их конструирование и производство воюющие державы не жалели средств.

Во время Второй мировой войны появились первые самолёты с реактивными двигателями – истребители-перехватчики и истребители-бомбардировщики. А реактивный двигатель, в свою очередь, стал основой для конструирования ракет и космических кораблей.

Аэростат

Аэростат – летательный аппарат, использующий подъёмную силу газа, наполняющего его оболочку. Это слово происходит от греческих слов аёг (воздух) и states (стоящий).

В Средние века учёные обнаружили свойство горячего воздуха подниматься вверх. Тогда же родилась идея использовать его для подъёма в воздух тяжёлых предметов. Однако такой аппарат сконструировали позднее, после того как в 1766 г. английский учёный Генри Кавендиш открыл водород – газ, который в 14 раз легче воздуха.

Во Франции над конструированием аэростата работал физик Жак Шарль, и в то же время двое братьев – Этьен и Жозеф Монгольфье. Именно им удалось изготовить воздушный шар и наполнить его горячим воздухом. Сам шар был сделан из шёлка, а внутренняя его поверхность оклеена бумагой. В самом низу шара находилось отверстие, под которым была прикреплена жаровня с углями для подогрева воздуха. Шар был запущен 5 июня 1783 г. и поднялся на высоту около 2 км. Его диаметр составлял 11 м, а объём – около 600 м

. Вскоре и Жак Шарль сделал свой воздушный шар. Его оболочка была изготовлена из шёлка, пропитанного каучуком (резиной), а наполнен он был водородом. Тысячи парижан наблюдали это зрелище 27 августа 1783 г. На высоте 1 км шар внезапно лопнул.

Между изобретателями началось своеобразное соревнование. Не прошло и месяца, как братья Монгольфье уже запустили шар с первыми воздухоплавателями Пиларом де Розье и маркизом д’Аландом. А спустя два месяца в воздухе уже побывал сам Шарль со своим механиком Робером.

Вскоре во всей Европе энтузиасты воздухоплавания стали изготавливать воздушные шары и летать на них.

Аппараты, где используется нагретый воздух, с тех пор называют монгольфьерами, а наполненные водородом – шарльерами.

Жак Шарль, кроме того, придумал верёвочную сеть, с помощью которой к шару крепится гондола (корзина), применил песок в качестве балласта, изобрёл клапан для удаления газа из шара (таким образом ликвидируется избыточное внутреннее давление, которое может разорвать оболочку).

Однако полёт аэростата был неуправляемым и зависел от направления ветра. Изобретатели пытались справиться с этой проблемой, установив паруса или вращая ногами устройство, снабжённое гребным винтом.

В 1852 г. француз Анри Жиффар установил на воздушный шар паровую машину с трёхлопастным пропеллером. Его дирижабль (управляемый аэростат) мог развивать скорость 10 км/ч. Конструкция Жиффара не получила распространения: слишком уж маломощным был его двигатель.

Спустя некоторое время была попытка установить газовый двигатель, который мог мчать шар со скоростью 19 км/ч.

В 1883 г. во Франции появился дирижабль с электрическим двигателем. Его сконструировали братья Гастон и Альбер Тиссандье. А в 1896 г. в Германии изобретатель Карл Вельферт установил на дирижабле бензиновый двигатель.

Вскоре дирижабли стали быстро «расти» в размерах. Немецкий конструктор Фердинанд Цеппелин создавал дирижабли до 200 м в длину. Первый его дирижабль отправился в плавание в 1900 г.

Однако дирижабли оказались достаточно неуклюжими по сравнению с аэропланами, конструкции которых быстро совершенствовались. Поэтому вскоре от строительства дирижаблей отказались.

Баллистическая ракета

Баллистическая ракета – см. Ракета.

Бумага

Бумага – материал, который получают преимущественно из растительных волокон. Сырьём для неё могут служить древесина, хлопок, трава и другие материалы.

История бумаги неразрывно связана с историей письменности. Поначалу, около 3,5 тысяч лет до н. э. древние египтяне использовали для письма папирус, который получали из стеблей тростникового растения, произрастающего в низовьях Нила.

Потом на смену папирусу пришёл новый материал – пергамент, который делали из особым образом обработанной кожи молодых животных. Впервые производство пергамента появилось в Малой Азии, в городе Пергам во II в. до н. э. В отличие от папируса пергамент долговечнее и прочнее, однако его изготовление стоило очень дорого.

Бумага впервые была сделана в Китае. Поначалу её изготавливали из коконов тутового шелкопряда, но так как это сырьё ценилось очень дорого, то и бумага не имела массового распространения.

В 105 г. чиновник при дворе китайского императора Цай Лунь использовал для изготовления бумаги старые рыболовные сети. Он разработал общий технологический процесс производства бумаги, который заключался в измельчении растительного сырья на отдельные волокна с помощью варки и ударов молотком. В эту массу добавлялись растительные соки и крахмальный клейстер, а потом она тонким слоем выкладывалась на ровную поверхность для просушки.

На протяжении нескольких веков китайцы хранили в секрете способ получения бумаги, но в 751 г. после одного из сражений с арабами несколько китайских мастеров оказались в плену. Вскоре город Самарканд стал центром бумажного производства на Ближнем Востоке. В качестве сырья арабы использовали хлопок, коноплю и лён.

В Европе научились производить бумагу лишь в XI–XII вв. От арабов технологию её изготовления узнали испанцы; потом бумажное производство было налажено в Италии, Франции и других странах. Итальянцы изобрели способ производства бумаги с водяными знаками.

В России бумагу начали делать значительно позже – при Иване Грозном, в середине XVI в. Мощный толчок для развития бумажной промышленности дал Пётр I. Он запретил пользоваться в канцеляриях бумагой заграничного производства. По его указу вблизи Петербурга и в самой столице были построены бумажные предприятия. Во второй половине XVIII в. бумага производилась не только в Петербурге и Москве, но и в Воронеже, Ярославле и Калуге.