Реферат

на тему: "Джордж Кейли"

Содержание

Введение

1. Биография Джорджа Кейли

2. Работы Джорджа Кейли в области авиации и воздухоплавания

2.1 Теоретические и экспериментальные исследования в области авиации

2.2 Летательные аппараты, построенные в натуральную величину

2.3 Проекты дирижаблей

Заключение

Список литературы

Введение

Сэр Джордж Кейли, 6-й баронет <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%B5%D1%82> Бромптон (27 декабря <https://ru.wikipedia.org/wiki/27_%D0%B4%D0%B5%D0%BA%D0%B0%D0%B1%D1%80%D1%8F> 1773 <https://ru.wikipedia.org/wiki/1773_%D0%B3%D0%BE%D0%B4> - 15 декабря <https://ru.wikipedia.org/wiki/15_%D0%B4%D0%B5%D0%BA%D0%B0%D0%B1%D1%80%D1%8F> 1857 <https://ru.wikipedia.org/wiki/1857_%D0%B3%D0%BE%D0%B4>) - английский <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BD%D0%B3%D0%BB%D0%B8%D1%8F> учёный <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%BD%D1%8B%D0%B9> и изобретатель <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D0%B7%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B5%D1%82%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C>. Один из первых теоретиков и исследователей в области летательных аппаратов <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%B5%D1%82%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B0%D0%BF%D0%BF%D0%B0%D1%80%D0%B0%D1%82> тяжелее воздуха, опубликовавший в начале XIX-го века описания принципов полёта планера <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D0%B5%D1%80> и самолёта <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B0%D0%BC%D0%BE%D0%BB%D1%91%D1%82>.

Он предложил конструкцию колеса со спицами из проволоки (прообраз спицевого велосипедного колеса), несколько схем двигателя внутреннего сгорания <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C_%D0%B2%D0%BD%D1%83%D1%82%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%B5%D0%B3%D0%BE_%D1%81%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F>, идею водотрубного котла для паровой машины, запатентовал гусеничный ход <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D1%83%D1%81%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%87%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B6%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C> для транспорта (1826). Его идеи и проекты намного опережали время, поэтому большинство из них не было реализовано при жизни учёного.

авиация летательный аппарат кейли

1. Биография Джорджа Кейли

Джордж Кейли родился 27 сентября 1773 года в прибрежном городе Скарборо <http://gruzdoff.ru/wiki/%D0%A1%D0%BA%D0%B0%D1%80%D0%B1%D0%BE%D1%80%D0%BE> (графство Йоркшир <http://gruzdoff.ru/wiki/%D0%99%D0%BE%D1%80%D0%BA%D1%88%D0%B8%D1%80>, Англия <http://gruzdoff.ru/wiki/%D0%90%D0%BD%D0%B3%D0%BB%D0%B8%D1%8F>). Его отец - Томас Кейли (1732-1792) позднее (незадолго до своей смерти) унаследовал титул баронета Бромптона. Мать - Изабелла Сетон (1745-1828) была родом из Шотландии <http://gruzdoff.ru/wiki/%D0%A8%D0%BE%D1%82%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D0%B4%D0%B8%D1%8F>. Будучи сама весьма образованной, она позаботилась, чтобы Джордж, с детства проявлявший интерес к механике, получил надлежащее образование в области математики и естественных наук.

Джордж Кейли некоторое время учился в закрытой школе в Йорке <http://gruzdoff.ru/wiki/%D0%99%D0%BE%D1%80%D0%BA>, затем, в 1791 году, переехал в Ноттингем <http://gruzdoff.ru/wiki/%D0%9D%D0%BE%D1%82%D1%82%D0%B8%D0%BD%D0%B3%D0%B5%D0%BC> к частному преподавателю - священнику <http://gruzdoff.ru/wiki/%D0%A1%D0%B2%D1%8F%D1%89%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%B8%D0%BA>-нонконформисту <http://gruzdoff.ru/wiki/%D0%9D%D0%BE%D0%BD%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D0%B8%D0%B7%D0%BC_(%D1%85%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%B0%D0%BD%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE)>, общественному деятелю и математику Джорджу Уокеру <http://en.wikipedia.org/wiki/George_Walker_(mathematician)>, члену Королевского научного общества. Общество дочери учителя, Сары Уокер, вскоре стало отвлекать <http://gruzdoff.ru/wiki/%D0%A1%D0%B5%D0%BA%D1%81%D1%83%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C_%D1%87%D0%B5%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D0%BA%D0%B0> молодого Кейли от занятий, и его мать, которой эта девушка совсем не понравилась, перевела Джорджа Кейли к другому частному преподавателю - Джорджу Кадогану Моргану <http://en.wikipedia.org/wiki/George_Cadogan_Morgan>, также - священнику-нонконформисту и учёному, преподававшему в колледже Хэкни (Лондон) механику и электрофизику.

Получив начальное образование в школах Йорка и Ноттингема, в 1792 году отправился в Саут-Гейт изучать электричество и химию.

В 1792 году Джордж Кейли стал, после смерти отца, баронетом Бромптоном. В 1795 году он женился на Саре Уокер. Сара была единственной женой Джорджа Кейли. Она родила ему троих сыновей (из которых двое умерли от кори <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D1%80%D1%8C>) и шестерых дочерей (одна из них умерла от болезни сердца в возрасте 16-ти лет). Характер у жены Кейли оказался тяжёлый, её выходки шокировали детей и неоднократно вынуждали супруга писать соседям письма с извинениями. Джордж Кейли, однако, был весьма подавлен её кончиной, которая произошла в 1854 году.

С 1800 года, в течение многих лет Кейли заносил в записную книжку результаты наблюдений полета различных птиц и свои соображения по этому поводу. Первые опыты по воздухоплаванию он провел - используя китайский "летучий волчок" - игрушку типа вертолетного винта. Интересен факт, что в 1935 году исследователями наследия Кейли, был обнаружен - серебряный диск, на котором ученый изобразил летательный аппарат с крылом, расположенным под углом (атаки), рулями направления и высоты и парой огромных весел, укрепленных на фюзеляже в форме лодки.

С 1804 года Кэйли начал проводить аэродинамические эксперименты и вскоре построил первую модель планера с наклоненной под углом 6° несущей плоскостью, которая соединялась рейкой с парой поворотных взаимноперпендикулярных малых пластин. Это было горизонтальное и вертикальное хвостовое оперение.

Работая с 1804 года над вопросами аэродинамики и выясняя законы, которыми определяется сопротивление тел при движении их в воздухе, Кэйли пытался выяснить эффективность работы крыльев, установленных неподвижно, как у современных аэропланов. Ему по праву принадлежит безусловное первенство не только в обосновании работы аэропланного крыла, но и в выработке первой схемы современного аэроплана.

В 1807 году Кейли опубликовал свою первую статью о "двигателе с расширением воздуха" - герметичном устройстве, где воздух прокачивался насосом через нагреватель и поступал в рабочий цилиндр. В том же году он опробовал такого рода двигатель, используя тепло, выделяемое при сгорании пороха.

В 1808 году Кейли построил несколько планеров и сконструировал для них стартовый движитель из велосипедного колеса. Его планер-биплан, с площадью несущей поверхности 28 квадратных метров, смог "пролететь" с человеком на борту почти 3 метра. Статьи Кейли с изложением принципов полета планера и самолета были опубликованы в "Журнале натуральной философии" ("Journal of Natural Philosophy") в 1809 и 1810 годах. В этих работах Кейли рассмотрел зависимость от скорости летательного аппарата таких характеристик, как подъемная сила, нагрузка на крыло, напряжения в конструкции, выигрыш в противодействии силам тяготения; обсудил принцип действия двигателя внутреннего сгорания; предложил обтекаемые формы конструкций. Работы Кэйли, опубликованные в научных английских журналах в 1809-1810 годах, получили в свое время очень малую известность.

Это был разносторонний ученный: он предложил схему колеса со спицами из проволоки, запатентовал гусеничный ход для транспорта, дал идеи двигателей внутреннего сгорания, реактивного и порохового. Около 1815 года Кейли заинтересовался управляемыми воздушными шарами. В его трудах этого периода обсуждаются соотношения между габаритами и весом шара, оптимальная форма шара, необходимость расчалок. Он предлагает ввести секционные газовые баллоны и водонепроницаемую оболочку, сравнивает достоинства шаров, наполненных горячим воздухом и водородом, рассматривает способы предотвращения пожара. Кэйли рассчитывал, что в работах над аэростатами он добьется большего успеха, чем в авиации. Ему казалось даже одно время, что будущее принадлежит только аэростатам. Но после долгой работы с аэростатами он вновь вернулся к авиации и в 1843 году много писал о возможностях использования аэропланов.

В 1837 году Кейли запатентовал двигатель на горячем воздухе. В 1840 году он выдвинул идею создания вертолета с двумя несущими винтами на одном валу с паровым приводом. В 1853 году Кейли предложил тяговый пропеллер и двигатель на водороде.

Сэр Джордж Кейли в 1853 году смог несколько метров пролететь на махолете собственной конструкции. Его полет состоялся ровно за полвека до полета братьев Райт.

Умер Кейли в Бромптон-Холле близ Скарборо 15 декабря 1857 года.

2. Работы Джорджа Кейли в области авиации и воздухоплавания

2.1 Теоретические и экспериментальные исследования в области авиации

Джордж Кейли начал интересоваться вопросом создания летательного аппарата тяжелее воздуха начиная, по крайней мере, с 1796 года. В этот период в его личных записях появляются результаты наблюдений за птицами и проводимых над ними измерений.

В 1799 году Кейли заказал гравировку серебряного диска, на одной стороне которого он изобразил эскиз задуманного им летательного аппарата, а на другой - диаграмму сил, действующих на него в полёте. Летательный аппарат, изображённый на диске представлял собой лодку, над которой под некоторым углом была укреплена неподвижная несущая поверхность <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D1%80%D1%8B%D0%BB%D0%BE_%D1%81%D0%B0%D0%BC%D0%BE%D0%BB%D1%91%D1%82%D0%B0>. Поступательное движение аппарата должно было обеспечиваться парой вёсел. К заднему концу лодки было прикреплено крестообразное хвостовое оперение.

Таким образом, задуманный Кейли летательный аппарат, содержал основные элементы самолёта <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B0%D0%BC%D0%BE%D0%BB%D1%91%D1%82>. Многие исследователи приписывают Джорджу Кейли рождение идеи летательного аппарата с неподвижным крылом и отдельным от него движителем, т.е. самолёта. Однако другие указывают, что данная концепция, как и другие конструктивные идеи, содержащиеся в проекте Кейли, выдвигались и ранее, хотя именно работы Кейли положили начало научному исследованию концепции самолёта.

В 1804 году Джордж Кейли начал проводить эксперименты, направленные на получение научных данных для создания летательного аппарата. Для исследования аэродинамических характеристик крыла он создал ротативную установку <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%BE%D1%82%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%83%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%BA%D0%B0>, в которой исследуемая поверхность крепилась к концу рычага, вращающегося вокруг вертикальной оси за счёт силы опускающегося груза. Хотя подобные установки создавались для аэродинамических экспериментов и ранее, именно Кейли впервые предпринял такие эксперименты для решения проблемы создания самолёта. В ходе экспериментов Кейли измерял подъёмную силу, действующую на квадратную плоскую пластинку в зависимости от угла атаки <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D0%B3%D0%BE%D0%BB_%D0%B0%D1%82%D0%B0%D0%BA%D0%B8>, и получил результаты, близкие к современным данным.

Эскиз модели планера Кейли.1804 год

В том же году Кейли изготовил для экспериментов модель планера <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D0%B5%D1%80> с крылом малого удлинения площадью около 993,5 кв. см. (154 кв. дюймов). По словам самого Кейли, модель совершала полёты на расстояние 18-27 м (20-30 ярдов).

В 1808 году учёным была изготовлена ещё одна модель планера, особенностью которого были: крыло значительного удлинения сложной в плане формы и искривлённый профиль крыла <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D1%84%D0%B8%D0%BB%D1%8C_%D0%B0%D1%8D%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9>. Модель испытывалась в свободном полёте, а также на привязи (каквоздушный змей <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BE%D0%B7%D0%B4%D1%83%D1%88%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B7%D0%BC%D0%B5%D0%B9>).

В 1809-1810 годах в журнале Nicolson’s Journal of Natural Philosophy был напечатан труд Джорджа Кейли в трёх частях "О воздушной навигации" (On Aerial Navigation) - первая в мире опубликованная научная работа, содержащая первоосновы теории полёта планера и самолёта.

В 1843 году, после публикации проекта самолёта У. Хенсона <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A5%D0%B5%D0%BD%D1%81%D0%BE%D0%BD,_%D0%A3%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D1%8F%D0%BC>, Джордж Кейли опубликовал ещё две статьи, посвящённые вопросам авиации, в которых высказал идею самолёта-полиплана <https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D0%BD&action=edit&redlink=1>.

В 1852 году Кейли опубликовал статью в журнале Mechanics’ Magazine, в которой был представлен проект планера (автор назвал его governable parachute - "управляемый парашют". В статье была указана целесообразность использования для обеспечения продольной статической устойчивости неподвижной горизонтальной поверхности, расположенной позади, установленного на угол атаки <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D0%B3%D0%BE%D0%BB_%D0%B0%D1%82%D0%B0%D0%BA%D0%B8>, меньше, чем у крыла. При этом центр тяжести рекомендовалось располагать несколько впереди центра давления крыла.

2.2 Летательные аппараты, построенные в натуральную величину

В 1809 году Кейли предпринял постройку летательного аппарата в натуральную величину. Аппарат имел неподвижное крыло с вырезом в середине для помещения лётчика, который при разбеге должен был бежать по земле, а также хвостовое оперение. Движущая сила должна была создаваться специальными машущими крыльями. В испытаниях, которые проводились без задействования машущих крыльев, удавались короткие подлёты. Так как машущие крылья не применялись во время этих подлётов, некоторые источники классифицируют эти подлёты, как выполненные на планере, хотя есть авторы, которые оспаривают такую классификацию.

Летательный аппарат Кейли 1849 года

В 1849 году Кейли построил ещё один летательный аппарат, принцип полёта которого был аналогичен предыдущему. В отличие от первого аппарата, новый имел фюзеляж в виде лодки, установленный на колёсном шасси <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A8%D0%B0%D1%81%D1%81%D0%B8_%D0%BB%D0%B5%D1%82%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D0%B0%D0%BF%D0%BF%D0%B0%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%B0>. Три несущих поверхности располагались одна над другой (т.е. аппарат был трипланом <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%80%D0%B8%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D0%BD>. Машущие крылья-пропеллеры предположительно, должны были приводится в движение мускульной силой авиатора или же тепловым двигателем <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B9_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C>, используемым в качестве рабочего тела нагретый воздух. Испытывался, однако, данный аппарат так же, как и предыдущий, - без задействования движителя. В таком режиме, при разбеге под уклон, он, по словам создателя, оказался способен поднять "мальчика лет десяти" на высоту нескольких метров. Некоторые источники классифицируют эти испытания, как первые в мире полёты человека на планере. Однако по данному вопросу есть ещё две альтернативные точки зрения:

по крайней мере часть планирующих полётов человека с возвышенностей на искусственных крыльях, описываемая множеством древних авторов, - реальна, и такие полёты можно классифицировать как полёты на планере, т.е. первый полёт на планере был выполнен задолго до Кейли;

любое намерение использовать машущее крыло не позволяет классифицировать аппарат, как чистый планер, а потому ни искусственные крылья древних, ни аппарат Кейли планерами не являлись, первые полёты на планере были выполнены позднее.

2.3 Проекты дирижаблей

Один из проектов дирижабля, предложенных Кейли в 1816 году

В 1816-1817 годах, а также в 1837 году Джордж Кейли опубликовал несколько статей, посвящённых проблеме создания управляемого аэростата (дирижабля <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B8%D1%80%D0%B8%D0%B6%D0%B0%D0%B1%D0%BB%D1%8C>) в которых поместил свои проекты дирижаблей, как с машущими, так и с винтовыми пропеллерами.

Кейли принадлежит ряд идей, нашедших применение в дирижаблестроении, таких как разделение корпуса дирижабля на изолированные отсеки, а также идея дирижаблей жёсткой конструкции, в т. ч. - с металлической обшивкой корпуса, возрождённая в конце XIX века Константином Эдуардовичем Циолковским <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A6%D0%B8%D0%BE%D0%BB%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9,_%D0%9A%D0%BE%D0%BD%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%B8%D0%BD_%D0%AD%D0%B4%D1%83%D0%B0%D1%80%D0%B4%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D1%87>.

Заключение

Джордж Кейли - изобретатель, работавший над созданием летающих аппаратов: планеров, воздушных шаров, вертолетов. Он был одним из первых теоретиков и исследователей в области летательных аппаратов тяжелее воздуха. Его идеи и проекты намного опережали время, потому большинство их реализовано не было. Работы Кейли не публиковались и стали известны лишь в 30-х годах 19 века.

В СССР работы английского изобретателя были освещены в книгах К.Е. Вейгелина "Очерки по истории летного дела" в 1940 году и Попова В.А. "Основы авиационной техники" в 1947 году. Многие специалисты и историки авиации считают Кейли "ОТЦОМ АВИАЦИИ"

Список литературы

1.      Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия, 1973.

2.      Дузь, П.Д. Паровой двигатель в авиации / П.Д. Дузь. - М.: Оборонгиз, 1939.

.        Соболев, Д.А. История самолётов. Начальный период / Д.А. Соболев. - М.: РОССПЭН, 1995. - 343 с.