XV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Авиационный конструктор А.Н. Туполев
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
1. Введение
1.1. Строгие законы аэродинамики привели к тому, что классические самолеты достигли предела совершенства [8]. За сто с небольшим лет самолеты прошли огромный путь: от легких конструкций из фанеры и бамбуковых палок до сверхзвуковых истребителей или огромных пассажирских лайнеров. Однако если бы не было отчаянных энтузиастов, которых все считали фантазёрами, вряд ли летательные аппараты смогли бы стать таким привычным нам средством передвижения [1].
1.2. Целью данной работы является исследование влияния достижений инженера-конструктора Андрея Николаевича Туполева на современное авиастроение.
1.3. Для достижения данной цели мы поставили следующие задачи:
кратко изучить биографию А.Н. Туполева;
проанализировать достижения А.Н. Туполева;
определить степень влияния изобретений авиаконструктора на современное авиастроение;
провести анкетирование одноклассников на предмет знаний общих вопросов данной тематики.
1.4. Актуальность темы
К сожалению, сегодня все чаще на слуху марки иностранных самолетов. Я решил исследовать выбранную тему, чтобы узнать, а какой вклад в авиацию внесли российские специалисты? Ведь без авиации невозможно обеспечить обороноспособность страны и решить вопросы транспортного сообщения.
Понять это я попробую через судьбу и достижения великого авиационного конструктора Андрея Николаевича Туполева.
1.5. Сроки проведения исследования составляют 30 календарных дней.
1.6. Место проведения исследования: г.Пятигорск, улица Козлова, дом 54а, квартира 37; улица Козлова, дом 1; проспект Кирова , дом 55.
2. Методика работы:
-изучение и обобщение литературных источников;
- анализирование материалов сети Internet;
- анкетирование и обработка данных, полученных путем опроса;
- интервьюирование (дистанционно).
3. Результаты исследования
3.1. Обзор литературы. Истории о хитроумных приспособлениях, с помощью которых люди пытались преодолеть земное притяжение, сохранились в древнейших мифах, легендах и даже священных книгах. Ученые с давних времен исследуют механизм полёта насекомых и птиц, строение их тел и крыльев, чтобы понять, как животным удается держаться в воздухе [1].
Первые чертежи летательных машин найдены в рукописях Леонардо да Винчи, великого итальянского ученого, художника и инженера эпохи Возрождения (Приложение 1) [5] .
После Леонардо да Винчи многие изобретатели в различных странах работали над созданием самых причудливых летательных аппаратов. Некоторые приделывали к рукам крылья, копируя птиц, и пытались подняться в воздух. Но человек полетел, опираясь не на силу своих мышц, а на силу своего разума (Приложение 1) [5] .
Созданием и проектированием крылатых машин занимаются люди, профессия которых носит название авиационный конструктор (в переводе с латинского "авис" - птица) [5]. Точное и ёмкое определение сути труда конструктора дал профессор Арон Абрамович Рихтер, известный работами в области авиационного стрелкового оружия (Приложение 1) [2] .
"Конструирование требует технического мастерства, но это не просто ремесло. Оно базируется на разнообразных конкретных знаниях, но это не просто наука. Оно требует творческого воображения и хорошего эстетического вкуса, но это не совсем искусство. Оно нуждается в высоко развитой интуиции, но это не только способность предчувствия. Оно бесплодно без изобретательности, но это не просто дар выдумки. Оно предполагает знание жизни, но это далеко не опытность. Если хотите, техническое творчество является чудесным сплавом всех названных и многих других человеческих способностей". Можно перечислить немало людей, которые создали отечественную авиацию: С.А. Лавочкин, Н.Н. Поликарпов, М.Л. Миль, С.В. Ильюшин и другие (Приложение 1) [2] .
Перед ними ставились общие задачи, но почерк был у каждого конструктора свой [2].
3.2. Результаты исследований
3.2.1. Начнем с краткого изучения биографии. Сын нотариуса (из сибирских казаков) и дворянки, дочери судебного следователя из Тифлиса, Андрей был в семье шестым ребенком. С детства умел обращаться с плугом, косой, рыбацкой снастью, ружьем, молотом и рубанком [7]. Любимыми игрушками были куски дерева, палки, проволока. Их можно было строгать, пилить, сверлить, гнуть, а затем собирать из них необыкновенные сооружения [3] (Как-то на уроках труда удивил всех замысловатыми поделками: большим кораблем с полной оснасткой и самодельным шлюзом) [7].
Когда учился в Тверской гимназии, любимыми предметами были физика, математика, география. Посещал астрономический кружок, руководителем которого был Николай Федорович Платонов. Он ярко и красочно проводил уроки, водил детей на экскурсии, ставил интересные опыты. Таким образом учитель привил любовь к физике, которая сохранилась у Андрея Николаевича на всю жизнь [3].
В 20 лет, удачно сдав экзамены сразу в два московских вуза - Институт инженеров путей сообщения и Императорское техническое училище (МВТУ),- выбрал второе (Приложение 1) [7] .
Особого интереса к воздухоплаванию не имел, хотя оно и привлекало его своей новизной. Как-то при Московском училище организовали выставку воздухоплавания. Туполев туда однажды пришёл да и остался... Вскоре он стал одним из наиболее активных участников кружка воздухоплавания и любимым учеником Николая Егоровича Жуковского ( руководитель кружка - профессор МВТУ) (Приложение 1) [7] .
Будучи студентом второго курса Туполев самостоятельно рассчитывает и конструирует аэродинамическую трубу для лаборатории училища. Более того, вместе с другими студентами запускает её в эксплуатацию. Такая задача, по мнению профессора, доступна только вполне сложившемуся инженеру [3].
На третьем курсе учёбу и начатые проекты пришлось прервать из-за недоразумения. А.Н. Туполев более двух лет вынужден был провести в родной деревне. Тем не менее, он не оставлял инженерных экспериментов, которые в последствии станут основой его дипломной работы [7].
В 1914 г. вернувшись к учёбе, когда Туполеву исполнилось 26 лет, продолжает сотрудничество с Николаем Егоровичем Жуковским. Став его правой рукой, в 1918 г. они вместе основали испытательный полигон, штаб и кузницу кадров авиационных специалистов - Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ). В институте Андрей Николаевич создал своё конструкторское бюро (Приложение 1) [3] .
В 1930-х годах Туполев становится признанным в мире авиаконструктором [9]. Его самолётам присваивались марки АНТ (Андрей Николаевич Туполев) или ТУ (Туполев) [6].
3.2.2. Переходим к достижениям А.Н. Туполева и его проектам. В 1923 г. создал свой первый лёгкий самолет смешанной конструкции (АНТ -1). А также:
- первый отечественный цельнометаллический самолёт (АНТ -2,1923) (Приложение 2) ,
- первый боевой цельнометаллический самолет (АНТ -3, 1923) (Приложение 2)[14].
Этапными самолетами Туполева, в которых воплотились новейшие достижения науки и техники авиационного конструирования в предвоенный период стали:
- бомбардировщики АНТ-4, не имевший аналогов; АНТ-6 (Приложение 2), АНТ-40, АНТ42, Ту-2;
- пассажирские самолеты АНТ-9, АНТ14, АНТ-20 "Максим Горький" и рекордный АНТ-25 (Приложение 2) [14].
В Великой отечественной войне использовались и военные и гражданские машины, строившиеся большими и малыми сериями. Всего участвовало около 5000 самолетов "АНТ" и "Ту": около 150 самолетов АНТ-4 , порядка 600 АНТ-6 (Приложение 2) [12], а также:
- скоростные бомбардировщики (СБ),
- самолет-разведчик (Р-6),
- тяжелый бомбардировщик (ТБ-7),
- морской тяжелый бомбардировщик (МТБ -2),
- бомбардировщик (ТУ-2) (Приложение 2),
- торпедные катера Г-4, Г-5 [14].
В послевоенный период под руководством Туполева создан ряд военных и гражданских самолётов . Среди них:
- стратегический бомбардировщик Ту-4 (Приложение 2),
- первый отечественный реактивный бомбардировщик Ту-12,
- турбовинтовой стратегический бомбардировщик Ту-95 (Приложение 2),
- бомбардировщик Ту-16,
- сверхзвуковой бомбардировщик Ту-22 [14].
С 1955 г. велись работы по бомбардировщикам с ядерной силовой установкой (ЯСУ). После полетов летающей лаборатории Ту-95ЛАЛ намечалось создание экспериментального самолета Ту-119 с ЯСУ и сверхзвуковых бомбардировщиков "120" [14].
В 1956-57 гг в конструкторском бюро под руководством Туполева было создано новое подразделение, задачей которого была разработка беспилотных летательных аппаратов (ЛА). Были разработаны ракеты "121","123", ЗУР "131", беспилотные разведчики Ту-123 "Ястреб". Велись работы по планирующему гиперзвуковому аппарату "130" и ракетоплану "136" ("Звезда") [14].
На базе бомбардировщика Ту-16 в 1955 г был создан первый отечественный пассажирский самолет Ту-104 (Приложение 2). За ним последовали :
- первый межконтинентальный самолет Ту -114 (Приложение 2),
- ближние и средние магистральные самолеты Ту-110, Ту-124, Ту-134, Ту-14,
- сверхзвуковой пассажирский самолет Ту-144 ( совместно с Алексеем Андреевичем Туполевым) (Приложение 2) [14].
Под руководством Туполева спроектировано свыше 100 типов самолетов, 70 из которых строились серийно [7]. Среди российских-советских конструкторов Андрей Туполев занимает 6-е место по общему числу серийно выпущенных самолетов [10].
3.2.3. Влияние конструктора на современное авиастроение. Когда Андрей Николаевич начинал строить свои самолеты, никто толком не знал, каким самолетам принадлежит будущее - с одним крылом (монопланам) или с двумя крыльями, расположенными одно над другим (бипланам), из какого материала лучше строить самолеты, чтобы они были легкими и прочными. Туполев стал основателем металлического самолетостроения. Благодаря Туполеву в стране стали производить алюминиевый сплав - кольчугалюминий, полуфабрикатов из него. Он впервые в мире научно обосновал схему тяжелого самолета ( моноплан с двумя двигателями на крыле), и она через несколько лет стала повсеместно принятой [6]. Также Андрей Николаевич ввёл в практику отечественного самолетостроения организацию на серийных заводах филиалов основного конструкторского бюро (КБ), что значительно ускорило выпуск машин; создание при КБ своих лётно-доводочных баз, что сократило сроки проведения как заводских, так и государственных испытаний опытных машин [14].
Туполев не только предлагал и реализовывал конкретные проекты, но и определял направление развития авиации. Одним из первых перешел к пассажирскому самолетостроению [15]. Интересные замыслы авиационных конструкторов часто оказывались бесполезными из-за того, что на заводах не было нужных станков, инструментов, приборов. Андрей Николаевич же хорошо знал все ,чем располагала авиационная промышленность, и его неожиданные решения сравнительно быстро воплощались в пригодные для производства конструкции [6]. Туполев, как правило, первым ставил вопросы о внедрении технологических новинок и твердо добивался их реализации .Так он впервые в практике самолетостроения применил новшество - полную герметизацию самолета [15]. За всем этим колоссальный труд, непростой выбор многих решений, которые позволили сохранить и честь, и достоинство человека с фамилией Туполев, а марку "Ту" сделать одной из самых известных в мире [15]. Его ученики П.О.Сухой, В.М. Мясищев, М.Л. Миль и другие за время работы с Андреем Николаевичем переняли у него знания и опыт и стали первоклассными авиаконструкторами [6]. Под руководством Туполева выполнил и защитил свой дипломный проект будущий основоположник советской космонавтики Сергей Павлович Королев [9] (Приложение 1).
Туполевская школа проектирования дала миру целый ряд выдающихся боевых и пассажирских самолетов [11]. На его машинах установлено 78 мировых рекордов, выполнено около 30 уникальных перелетов, в том числе спасение экипажа парохода «Челюскин» на АНТ-4, беспосадочные перелёты в США через Северный полюс экипажей В. П. Чкалова и М. М. Громова на АНТ-25, высадка научных экспедиции «Северный полюс» во главе с И. Д. Папаниным. [12]. На туполевских бомбардировщиках и ракетоносцах выросло и приобрело боевой опыт не одно поколение военных авиаторов. А самолеты Ту-22М и Ту-95 до сих пор состоят на вооружении Российских ВВС [10] (Приложение 1).
Туполевские самолеты с ядерным оружием на борту совместно с РВСИ и ВМФ не позволили развязать третью мировую войну [11].
Долгие годы надежно работали в небе самолёты гражданской авиации Ту-124, Ту-134 и Ту-154, созданные под непосредственным руководством гениального конструктора [13] (Приложение 2).
Вместе с мамой мы обратились к директору Казанского авиационного завода Им. С.П. Горбунова – Филиал ПАО «Туполев» с вопросом о влиянии достижений А.Н. Туполева на современное авиастроение (по электронной почте). На мой вопрос ответила директор музея трудовой славы КАЗ им. С.П. Горбунова Чурбанова Янина Валерьевна: «…Яркой страницей в биографии Андрея Николаевича Туполева и в истории Казанского авиационного завода им. С.П. Горбунова было создание бомбардировщиков Ту-4, Ту-16, Ту-22, которые составляли основу нашей Дальней авиации. И, конечно же, знаменитый стратегический бомбардировщик Ту-160 был рожден в заводских корпусах Казанского авиационного предприятия…»[16].
3.2.4. Результаты опроса.
В процессе работы я задался вопросом: а что знают мои сверстники по теме проводимого исследования? Для этого я провел опрос среди одноклассников (Приложение 3).
В анкетировании приняло участие 20 человек. Анкета содержала 8 вопросов. Из них ответили:
на 5 вопросов - 2 человека;
на 4 вопроса - 4 человека;
на 3 вопроса - большинство (8 человек);
на 2 вопроса - 3 человека;
на 1 вопрос - 2 человека;
и 1 человек не ответил ни на 1 вопрос.
Это можно наглядно увидеть на диаграмме (Приложение 3). Также я увидел, что заинтересованы данной темой половина опрошенных; 6 человек не проявили интереса, а 4 человека затруднились ответить.
4.Выводы
Кратко изучив биографию А.Н. Туполева, можно сделать вывод о том, что уже с малых лет у него проявлялись способности в конструировании. А на выбор жизненного пути отчасти повлиял преподаватель гимназии, который привил у мальчика любовь к точным наукам. Также и в высшем учебном заведении, профессор увидел в Туполеве незаурядного ученика. И понял, что из всех помощников, именно Андрей Николаевич достоин стать его преемником.
Анализ достижений показал, что Туполев разработал и внедрил в практику технологию крупносерийного производства лёгких и тяжёлых металлических самолётов. Под его руководством проектировались бомбардировщики, разведчики, истребители, пассажирские, транспортные, морские, специальные рекордные самолёты, а также аэросани, торпедные катера, гондолы, мотоустановки.
Труд Андрея Николаевича задал высокий технический уровень отечественной авиации и технологических процессов серийного производства самолетов. Влияние Туполева на авиационную промышленность также проявилось в его непосредственном участии в планировании строительства и реконструкции отдельных авиационных заводов. Андрей Николаевич воспитал множество видных конструкторов и ученых, впоследствии возглавивших опытные КБ. Его идеи способствовали созданию новых и расширению старых научно-исследовательских и проектных институтов.
В результате опроса сверстников я сделал вывод о том, что моё поколение мало интересуется историей авиации и, пользуясь авиатранспортом, не знают, что иностранные пассажирские самолеты в приоритете у российских авиаперевозчиков. А ведь ещё в конце прошлого века наша страна была лидером мирового авиастроения.
5. Заключение
В выполнении и оформлении данной работы принимали участие мои родители: Авакимова Елена Васильевна и Авакимов Георгий Каренович; мой классный руководитель Кудрявцева Елена Михайловна, руководитель Малого Научного Общества «Эврика» Тихонова Татьяна Николаевна.
В заключении хочу сказать, что моему поколению нужно больше интересоваться историей авиации, авиастроением. Ведь труды и проекты ученых сподвигают людей на создание более совершенных технологий и техники, в том числе и авиационной. Летательные аппараты главное - обеспечивают безопасность страны, а также позволяют людям переноситься в считанные часы за тысячу километров. Страна ждёт своих новых Туполевых.
Литература:
Авиация. - Ростов-на-Дону: Издательский дом "Проф-Пресс", 2016.- 96 с., цв.ил.(серия "Хочу знать").
Арлазоров М.С. Конструкторы. М., "Сов. Россия", 1975.- 280 с.
Кербер Л.Л. Ту - человек и самолет. М., "Сов. Россия", 1973.- 288 с.
Кто есть Кто: Новейший справочник школьника. М.: Фил. о-во СЛОВО. Изд-во ЭКСМО, 2006.- 1120 с.
Что такое. Кто такой. В 3 т. Т.1. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: "Педагогика-Пресс", 1994.- 384 с.: ил.
Что такое. Кто такой. В 3 т. Т.3. - 4-е изд., перераб. и доп.-М.: "Педагогика-Пресс", 1994.- 336 с.: ил.
Самохин А. Андрей Туполев: "Не красиво - не полетит" // Свой.- 2018. - №11. - с.38-41
Румянцев В. пер. с француз. Самолет-лепёшка // Юный эрудит.- 2020. - №12. - с.4-7
Интернет-ресурсы:
https://www.business-gazeta.ru/article/407374
https://100-faktov.ru/samolyoty-tupoleva/
https://www.litmir.me/br/?b=197331&p=1
http://olymp.aviaschool.net/lsra-xml/creator/debug/units/unit17.html
https://stimul.online/historical-dates/vozdushnye-korabli-tupoleva/
https://testpilot.ru/russia/tupolev/tu.php
https://vpk.name/news/19749_tupolev-epoha-v-istorii_aviacii-i_strany.html
Интервьюирование с директором музея КАЗ им. С.П. Горбунова – филиал ПАО «Туполев» (дистанционно).
Приложение 1
Леонардо да Винчи Человек с крыльями А.А. Рихтер
С.А. Лавочкин Н.Н. Поликарпов М.Л. Миль
С.В. Ильюшин Студент - А.Н. Туполев Н.Е. Жуковский
Конструктор - А.Н. Туполев С.П.Королев
Приложение2
Приложение 3
Лист-опросник
1. Какие разновидности самолетов вы знаете_________________________
2. Каких самолетов больше в парках российских авиакомпаний: отечественного или иностранного производства?(ответ подчеркнуть)
3. Каких авиаконструкторов вы знаете?_____________________________
4. Кто создал первый цельнометаллический самолет?_________________
5. На каком месте находится авиатранспорт по безопасности?___________
6. Какие сейчас в современной авиации используются самолеты: монопланы или бипланы?(ответ подчеркнуть)
7. Из какого материала был создан первый самолет?___________________
8. В честь кого назван аэропорт в г.Минеральные воды?________________
Интересна ли вам эта тема?________________________________________
Хотели бы вы больше знать про авиацию?____________________________