Вопросник девятый. Это было давно (стр. 2 )

Рис. 9.1. "Палатка" Леонардо да Винчи

На другом эскизе отражена идея современного вертолета с использованием принципа архимедового винта (рис. 9.2). "Остов винта должен быть сделан из железной проволоки толщиной в веревку; расстояние от окружности до центра должно равняться 12 метрам (очевидно, это переводчик пересчитал в метры, у Леонардо была какая-то другая единица измерения). Если прибор сделан как следует, то есть из прочной парусины, поры которой тщательно замазаны крахмалом, то я думаю, что при вращении его с известной скоростью такой винт как бы опишет в воздухе свою нарезку и поднимется вверх. В этом ты легко можешь убедиться, рассекая воздух тонкой линейкой: тогда твоя рука вынуждена будет следовать направлению ребра линейки. Парусина должна быть укреплена на каркасе из длинного толстого камыша. Можно сделать небольшую модель из бумаги с осью из туго скрученной металлической пружины. Если пружину предоставить самой себе, то она заставит винт вращаться".

Рис. 9.2. "Вертолет" Леонардо да Винчи

Еще на нескольких эскизах нашли отражение поиски конструкций, которые могли бы обеспечить полет с машущими крыльями (рис. 9.3). Причем рассматривались варианты работы только руками и совместно — руками и ногами. Похоже, сам Леонардо осознавал недостаточную мощность человека для полета таким образом, по крайней мере, нет никаких признаков попыток постройки таких аппаратов.

Рис. 9.3. Машина Леонардо да Винчи с машущими крыльями

Птицы не всегда были образцом для полетов. Возможно, что сам Леонардо да Винчи отверг идею использования для полета крыльев из птичьих перьев. Он записал: "Твой полет должен быть ничем иным, как подражанием летучей мыши... Если бы ты вздумал подражать полету пернатых птиц, то ты должен иметь в виду, что они (крылья) имеют отверстия, так как их перья не скреплены между собой и воздух проходит сквозь них. Летучая же мышь располагает тканью, соединяющей все и не имеющей отверстий".

Очень много интересного можно рассказывать об этом человеке, ведь о нем написаны сотни книг…

Как крутить винт на геликоптере Леонардо да Винчи?

Если вы самостоятельно "досмотрелись" до этого вопроса, то вы молодец!

Да, если внимательно рассмотреть знаменитый эскиз прообраза вертолета, сделанный гениальным Леонардо, то можно заметить принципиальную ошибку, которая не позволяет даже пытаться взлететь на таком аппарате. Ведь чтобы вращать винт, надо во что-то упереться, от чего‑то отталкиваться, например, от пола, основания аппарата. Но на эскизе хорошо видно, что основание соединено с винтом, и одно не может вращаться без другого. И выход из такого тупика не зависит от вида применяемого двигателя — будь то мускульный привод, на который только и мог ориентироваться Леонардо, или двигатель пружинный, паровой, внутреннего сгорания! Просто механика того времени еще не знала о действии и противодействии и о существовании реактивного момента...

А как выглядит серьезное "оглавление" развития
авиации?

С замиранием сердца, опираясь на сотни книг по истории авиации, можно составить такое слишком краткое "оглавление" ее истории. Ведь знакомясь с любым изложением такого сложного предмета, как история (тем более техники!), можно задать вопрос: "А почему пропущен такой момент как…?" Оправдываемся заранее — мы не излагаем историю летательных аппаратов, а только ее приблизительное оглавление!

Специалисты выделяют несколько основных этапов развития самолетов.

Первому этапу предшествовали самолеты, которые не имели подъемной силы и тяги, достаточных для уверенного полета. Классическим примером может служить самолет .

ПЕРВЫЙ ЭТАП — это первые робкие шаги, символом которых можно считать работы братьев Райт. Самолеты имели примитивные аэродинамические формы, но были способны выполнять простейший полет.

Самолеты первого этапа были очень грубыми, и совершенствование их происходило все время, хотя оно не было радикальным. Развитие заключалось не столько в улучшении аэродинамики, сколько в отбрасывании лишнего, что оказалось на практике ненужным.

Характерным было открытое расположение двигателя и экипажа, обилие стоек, раскосов и растяжек. Однако благодаря малому весу двигателей внутреннего сгорания и достаточно большому размаху крыльев при малом общем весе, все это приводило к удовлетворительному запасу подъемной силы. Постоянные модификации были направлены в основном на повышение управляемости и улучшение взлетно-посадочных характеристик. Выполнение посадки в то время представляло наибольшие трудности, которые определялись плохими планирующими свойствами вследствие низкого аэродинамического качества. Даже передовой по своим характеристикам четырехмоторный "Илья Муромец" имел аэродинамическое качество 6…6,5. При выключении двигателя самолеты начинали парашютировать с довольно большой вертикальной скоростью, поэтому при посадке летчик подводил самолет как можно ближе к земле, а потом просто выключал двигатель — и машина "плюхалась" на землю.

Перед конструкторами стояли задачи делать крылья достаточно большого размаха, надежно связывать их с органами управления и устойчивости и располагать все грузы так, чтобы центр тяжести всего аппарата был близок к точке приложения подъемной силы.

Происходил естественный отбор конструкций в результате своеобразных "мутаций" — интуитивных попыток улучшить конструкцию и аэродинамику. Бипланы с тянущим винтом, по тем временам, оказались более прогрессивными, что привело к их заметным аэродинамическим преимуществам, и эти аппараты составили основу следующего этапа развития. Роль научных исследований была еще мала, и даже то, что уже было изучено экспериментально и теоретически, медленно доходило до практиков. Даже вопросы о нагрузках, действующих в полете, познавались в основном в результате летных происшествий. Вопрос о минимальном потребном запасе прочности был неясен. Испытания конструкций на прочность были единичны, а перегрузки в полете вообще не определялись.

Ниже приведены ориентировочные данные, характерные для самолетов этого периода.

Самолет	Схема	Год	Мощность двигателя, л. с.	Взлетная масса, кг	Скорость, км/ч
Братьев Райт	Биплан	1909	35	450	60
Фарман‑IV	Биплан	1910	50	500	66
С‑10	Биплан	1913	100	850	100
"Илья Муромец"	Биплан	1913	600	5200	105

ВТОРОЙ ЭТАП — энергичнейшее развитие с использованием всех возможностей. Можно сказать, что это было "развитие вширь".

Первым самолетам, которые показали достаточную надежность, сразу же пришлось принимать участие в военных действиях. Однако их боевые возможности были ограничены низкими значениями скорости и дальности полета, а потребная для боя высота полета в 2…3 тысячи метров достигалась только снижением полезной нагрузки.

Конечно, требования к боевым самолетам повышались непрерывно. Смена типов самолетов путем их модификаций или создания новых аппаратов происходила иногда по несколько раз в течение года. Этот период характеризуется господством так называемого классического биплана и моноплана со свободнонесущим очень толстым крылом (толщина профиля — до 20% хорды), а также фюзеляжем сравнительно грубых форм. Аэродинамическое качество повысилось до 9…10.

Больным местом оставался двигатель — его малая мощность и надежность. Особенно сложным было охлаждение двигателей при существовавших малых скоростях полета. Именно поэтому француз Л. Блерио для очень рискованного перелета через Ла‑Манш выбрал ненастный пасмурный день. Развитие двух схем — бипланов и монопланов — длительное время шло параллельно, с переменным успехом. Достаточно быстро выяснилось, что моноплан имеет бесспорное преимущество в скорости, а биплан — в маневренности и взлетно-посадочных характеристиках. Однако сделать далеко идущие выводы на основе таких показателей было трудно. В Великобритании даже тяжелые по тем временам бомбардировщики долгое время строились по схеме биплана.

Со временем выяснилось, что тривиальное повышение мощности двигателей за счет увеличения объема или числа цилиндров не дает приращения скорости и потолка самолета, так как одновременно с увеличением мощности увеличиваются габариты и масса двигателя, а также потребное количество топлива. Как следствие — растут масса и сопротивление самолета. К тем же результатам приводит простое увеличение количества двигателей.

В СССР в 1925 г. был построен самолет ТБ‑1 с двумя двигателями. Он успешно прошел летные испытания и превзошел предшествующие ему самолеты во всех отношениях. Через пять лет был построен значительно более мощный тяжелый бомбардировщик ТБ‑3 с четырьмя двигателями. Трудно перечислить все достижения и дальние перелеты, совершенные на самолете ТБ‑3. Но скорости и потолки различных самолетов были практически одни и те же.

Аналогичный результат в свое время получали при попытках улучшить характеристики древних галер простым увеличением числа гребцов, а затем количества парусов. Это признак необходимости заметного
улучшения силовой установки. В авиации решение было найдено в разработке двигателей с коротким ходом поршня и повышенным числом оборотов. Эти меры на некоторое время обеспечили улучшение характеристик. Затем рост показателей вновь замедлился.

Характеристики некоторых самолетов этого периода выглядят так: