Применение паровой машины на производстве и транспорте обусловило подлинную техническую революцию XIX столетия. Механизмом, которому было суждено коренным образом изменить жизнедеятельность людей в XX в., стал двигатель внутреннего сгорания, он явился результатом практического использования законов термодинамики. Основная идея взрыва предварительно сжатой смеси воздуха и горючего газа с целью осуществления вращения принадлежала французскому инженеру де Роша. На ее основе Николаус Отто в 1876 г. создал газовый агрегат, работающий на малых оборотах. Бензиновый двигатель внутреннего сгорания был сконструирован немецким механиком Готлибом Даймлером. В 1895 г. он установил свое изобретение на велосипед. В это же время Карл Бенц снабдил двигатель системой зажигания от электрической искры и использовал его на трехколесной коляске. Однако прототипом современного автомобиля стал все же четырехколесный экипаж Даймлера, испытанный в 1889 г., его конструкция была удобной и прочной, а мощность несколько превышала 1 л. с.
В 1897 г. немецкий конструктор Рудольф Дизель изобрел принципиально новый тип двигателя внутреннего сгорания без системы зажигания и с топливным насосом вместо бензинового карбюратора, что дало возможность использовать тяжелую горючую смесь. В результате мощность двигателя достигла 20 л. с., а коэффициент полезного действия превысил 26 %. Это намного превосходило существующие двигатели Отто с КПД 12 %. Изобретение Дизеля сразу же нашло применение в промышленности и на транспорте, оно было по достоинству оценено во многих странах. Двигатель и топливо к нему сразу же получили имя своего создателя.
Полтора десятилетия автомобили оставались предметом роскоши, а с 1903 г. в США началось их массовое производство благодаря Генри Форду. В нашей стране данный процесс начался только в 1932 г. В настоящее время автомобильная промышленность представляет собой одну из самых развитых отраслей мировой экономики. Современные грузовые машины дальнего следования способны выдерживать длительную нагрузку в 100 т, а некоторые гоночные образцы развивают скорость до 1200 км / ч. Вместе с тем основные усилия современных конструкторов направлены на улучшение качества, комфортности, дизайна, экономичности и экологичности автомобилей. Данная деятельность осуществляется в условиях жесткой конкуренции и контроля. Долгое время на мировом рынке доминировали машины известных фирм Японии и Германии, но в настоящее время самым комфортным массовым автомобилем признан французский Ситроен-Ксантия, а самым экологичным – Рено-Твинго, выпущенный компанией «Венко» в Швейцарии. В XXI в. ведется поиск замены бензина и дизельного горючего принципиально новым топливом, не вредным для окружающей среды. В 2002 г. ученые Валенсийского университета в Испании запатентовали водородное топливо, а работающий на нем автомобиль уже прошел испытание в Аргентине. Сейчас активно обсуждается возможность использования биотоплива. Однако экономическая неэффективность новых видов горючего не позволяет делать далеко идущих выводов. Нерентабельными в настоящее время остаются и электромобили, но именно за ними, как считают специалисты, будущее легкового транспорта. Оптимистические перспективы у так называемых гибридных автомашин, способных использовать разные виды энергии.
С началом XXI в. стали разрабатываться новые образцы нетрадиционных видов автотранспорта. Так, промышленным центром «СибВПКнефтегаз» в Омске под руководством инженера В. В. Мамонтова была сконструирована уникальная модель вездехода «Арктика», который на практике представляет собой «снегоболотоходную» машину, предназначенную для эксплуатации как на воде, так и на суше. Эта машина рассчитана на вместимость до 25 пассажиров, оснащена двигателем мощностью 450 л. с., способна преодолевать расстояния в 1100 км без длительных остановок. По дальности хода и проходимости «Арктика» на сегодняшний день не имеет аналогов в мире. Не случайно на международной выставке «ВТТВ-Омск-2013» вездеход получил заказы из-за рубежа, в частности, от предприятий Китайской Народной Республики.
В 2014 г. в рамках программы «Сибирское машиностроение» омские инженеры разработали еще одну конструкцию на воздушной подушке – самоходную грузовую платформу. Техника способна перевозить по болоту и пересеченной местности 60 т груза и три десятка пассажиров.
Двигатель внутреннего сгорания помог человеку твердо обосноваться в воздушном пространстве. Использование в этих целях паровой машины оказалось неудачным. Так, в 1882 г. при испытаниях в Красном Селе самолету А. Ф. Можайского удалось оторваться от земли и пролететь незначительное расстояние. Однако на большее он не был способен. Стало очевидно, что паровой агрегат и воздухоплавание несовместимы. Первыми это поняли конструкторы из Соединенных Штатов Америки братья Уилбер и Орвилл Райт. На основе автомобильного двигателя они создали авиамотор и 17 декабря 1903 г. Орвилл поднимается в воздух. Его полет не был продолжительным, но уже в 1905 г. братья Райт на собственном самолете преодолели расстояние 32 км за 33 мин.
Далее последовательно возрастают дальность, продолжительность и сложность полетов. 25 июля 1909 г. француз Луи Брелио покоряет воздушный путь через Ла-Манш, а 9 сентября 1913 г. русский летчик Петр Нестеров впервые в истории авиации совершает «мертвую петлю». Вскоре начались регулярные рейсы гражданских самолетов, которые в 1920 г. налетали почти 5 млн км. Первый отечественный аэроплан АНТ-1 был построен в 1923 г., он представлял собой спортивную конструкцию воздушного корабля. Через год в СССР выпускается трехместный пассажирский самолет АК-1. Далее благодаря конструкторским бюро А. Н. Туполева, Н. Н. Поликарпова, С. В. Ильюшина, А. И. Микояна, А. С. Яковлева и других отечественное авиастроение неуклонно развивалось. В первой половине 1980-х гг. в КБ О. К. Антонова был создан суперлайнер АН-124 «Руслан» с дальностью полета около 16 тыс. км и грузоподъемностью, достигающей 150 т, что приближается к возможностям железнодорожного транспорта. В это же время выпускается вертолет МИ-26, способный удерживать на борту более 20 т веса. После распада СССР лидерство в авиастроении перешло к странам Запада. В частности, эталоном современного аэробуса на данный момент считается «Боинг-777» производства США. Он представляет собой широкофюзеляжный самолет с внешним диаметром корпуса 6,2 м и длиной 63 м. Лайнер рассчитан на беспосадочную транспортировку 440 пассажиров на расстояние 12500 км. Каждое из кресел этого самолета оборудовано персональным компьютером, мини-телевизором, стереомагнитофоном.
В настоящее время отечественная авиапромышленность возрождается. Появляются принципиально новые конструкции аэромашин. В перспективе российские конструкторы планируют провести испытание летательного аппарата в форме тарелки, который должен заменить коммерческие лайнеры. Это будет девятитонная машина, способная перевозить по воздуху 2000 пассажиров со скоростью 1000 км / ч. Тарелка сможет зависать на месте, садиться как на сушу, так и на водную поверхность. Самолеты-амфибии представляют новое направление современной инженерной мысли. В частности, в апреле 1999 г. Российский федеральный институт промышленной собственности выдал патент группе омских специалистов на уникальное изобретение – многофункциональное преобразуемое транспортное средство. Другими словами, авиастроителям из Омска П. Глинникову, А. Никипелову и В. Гуржею удалось создать машину, одновременно совмещающую в себе самолет, автомобиль и катер. Мощность этой машины – 300 л. с., максимальная скорость полета – 270 км / ч, а предельно набираемая высота – 3000 м. Помимо этого машина свободно передвигается по грунту и по воде. Габариты амфибии отличаются компактностью, ее длина составляет 5,3 м, ширина – 2 м, вместимость – 4 чел. Следует отметить.что совершенствование малой авиации является еще одним важным направлением изобретательства наших дней. Одним из уникальных его достижений считается мини-вертолет «Юла», который легко разбирается и упаковывается в специальный рюкзак.
5. ДОСТИЖЕНИЯ НАУКИ И ТЕХНИКИ
НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ
