Вопросник девятый. Это было давно (стр. 9 )

Братья Райт продемонстрировали полеты в Европе только в августе 1908 г. Это, конечно, "подстегнуло" европейских конструкторов. Вскоре более или менее уверенно начали летать А. Фарман, Г. Вуазен, А. Сантос-Дюмон, Р. Пельтри, Л. Блерио... В Америке прекрасных успехов добился Г. Кертисс. Начались различные конкурсы и гонки. Вначале соревновались, кто пролетит дальше по прямой; потом — кто первый перелетит на соседнее поле. Героем дня стал Луи Блерио, осмелившийся в июле 1909 г. перелететь Ла-Манш. Незадолго до этого такой перелет пытался сделать спортсмен Латам, но потерпел неудачу: из-за неполадок в моторе он вынужден был опуститься прямо в море, где его спасли суда, сопровождавшие перелет.

А что было у нас?

К сожалению, Россия сильно отставала от Европы. По всей стране работали многочисленные энтузиасты, большинство из которых так и осталось в безвестности. Они изобретали, строили и испытывали планеры и другие летательные аппараты. В Петербурге работали инженер , студент и др. В Киеве организовалась крепкая группа, строившая и испытывавшая самолеты по зарубежным и собственным образцам. Среди них выделялись , , и др. В Харькове целиком отдался авиации . Мастер на все руки, талантливый изобретатель, он в одиночку строил самолеты и даже сделал мотор. На своих самолетах он сам научился летать. Общая беда всех этих людей заключалась в том, что они работали в невероятно тяжелых условиях, в косной среде, при полном равнодушии официальных чиновников. И не только чиновников. Когда ко Льву Толстому приставали с рассказами о полетах, он отмахивался: "Лучше хорошо жить на земле, чем плохо летать в небе…" Почти то же самое можно услышать и сейчас, но уже о полетах в космос!

В 1909 г. в Петербурге и Москве демонстрировал полеты французский авиатор Леганье на биплане конструкции Вуазена. Первых отечественных авиаторов увидала в марте 1910 г. Одесса. Летчиками были монтер железнодорожного телеграфа , которого послал в школу Фармана банкир Ксидиас, собиравшийся на этом заработать, а также велосипедный и автомобильный гонщик С. Уточкин, научившийся летать у своего друга .

Почему в начале ХХ века Россия отставала в моторостроении?

Сказывались слабость металлургической базы (отсутствие высококачественных сталей), а также сложность изготовления магнето, авиационных свечей, различных приборов и аппаратов. Самое главное — в России не было собственной моторостроительной промышленности.

Кто первый начал научно опровергать возможность полета "по-птичьи"?

Пожалуй, первым обосновал невозможность этого итальянский натуралист и механик Джованни Борелли (1606 — 1679). Изложив свою теорию полета птиц в солидном труде "О движении животных", он пришел к выводу, что люди не могут летать на машущих крыльях, работая руками. Он высчитал, что вес грудных мускулов человека составляет всего лишь сотую часть его тела, в то время как у птицы это соотношение равняется одной шестой. Даже при одновременной работе ногами человек не сможет летать на искусственных крыльях.

Дж. Борелли был не одинок. Английский математик и механик Роберт Гук (1635 — 1703), придя к такому же выводу, высказал мнение о необходимости создания более мощных "искусственных мускулов". К такому выводу неоднократно приходили в прошлом люди, мало‑мальски трезво оценивавшие "мощностные" возможности человека при машущем полете. Но и в наше время находятся недоучки, пытающиеся опровергнуть физику. Причиной такой нелепицы является низкий уровень образования.

А кто придумал воздушный шар?

Кроме идей полета с машущими крыльями пробивались идеи возможности полета на основе закона Архимеда. Впервые научно обосновал эту мысль ученый и одновременно монах-иезуит Франческо де Лана Торци в 1670 г. (рис. 9.10). Он рассчитал, что если сделать четыре тонкостенных пустотелых шара из меди и выкачать из них воздух, то они всплывут в атмосфере, как дерево в воде, и смогут поднять лодку с людьми. Расчеты были правильными, но конструкция была технически неосуществимой — не было учтено атмосферное давление, которое, конечно же, расплющит эти шары, а при необходимой прочности они будут столь тяжелыми, что не смогут поднять сами себя.

Первыми, кто сделал воздушный шар, оказались французы братья Монгольфье — Жозеф (1740 — 1810) и Этьен (1745 — 1799), немного обогнавшие французского физика Шарля (1745 — 1823). Не разобравшись в физике явления, они после настойчивых опытов смогли в 1783 г. публично продемонстрировать полет обклеенной бумагой оболочки, наполненной горячим воздухом. Уже 21 ноября на монгольфьере полетели люди. Глубоко понимая физику явления, французский физик Жак Шарль разработал конструкцию и 1 декабря 1783 г. запустил аэростат, наполненный водородом. Эти достижения были восприняты людьми как победа над воздухом, как осуществление древней мечты о полетах. Началось повальное увлечение полетами на воздушных шарах.

Рис. 9.10. "Летучая барка" Франческо де Лана Торци

А как появилась идея вертолета?

Конечно, можно опять сослаться на эскиз Леонардо да Винчи, но его научно-технические работы очень долго оставались в забытьи. "В дело" пошла высказанная в 1768 г. французским инженером Пауктоном мысль о будущей роли винта в воздушном сообщении — по идее вертолета. Сравнительно скоро следующую "вертолетную" ступеньку преодолели два француза — физик-механик Бьенвеню и естествоиспытатель Лонуа, опубликовавшие в "Парижской газете" от 19 апреля 1784 г. сообщение, что им удалось добиться удачного полета маленькой модели (рис. 9.11). Они считали, что по этому образцу можно будет "поднимать в воздух и направлять в атмосфере машину только одними механическими средствами, без помощи физики" (то есть не по принципу аэростата). Эта маленькая игрушка вызвала такой интерес, что стала предметом обсуждения в Парижской Академии наук, так как являлась доказательством принципиальной возможности полета аппарата тяжелее воздуха.

Рис. 9.11. Игрушка-модель геликоптера Лонуа и Бьенвеню

Тогда и у самолета может быть "идейный отец"?

Продолжая разрабатывать мысли Пауктона, к идее геликоптера обратился ученый, работы которого в истории летного дела настолько серьезны и значительны, что имя его можно ставить непосредственно за именем Леонардо да Винчи. Это был английский математик Джордж Кейли (1773 — 1857). Он разрабатывал вопросы полета и на аэростатах, и на "механических" крыльях. Работая с 1804 г. года над вопросами аэродинамики и выясняя законы, которыми определяется сопротивление тел при движении их в воздухе, Дж. Кейли пытался выяснить эффективность работы крыльев, установленных неподвижно, как у современных самолетов. До Дж. Кейли никто не обсуждал возможности осуществить полет на машине с неподвижными крыльями. Именно Дж. Кейли предложил схему аппарата с крылом и горизонтальным оперением — схему современного самолета (см. рис. 1.26). Он же определил примерный угол атаки крыла, потребную тягу и роль оперения в обеспечении устойчивости. Но поскольку он, как и Леонардо да Винчи, работал один, даже публикация его работ в 1809 — 1810 гг. не привлекла внимания. Для французских инженеров их существование оказалось подлинным открытием во второй половине XIX века.

Можно сказать, что вклад Кейли недостаточно оценен и в наше время. Он предполагал, что успех полета человека заключен в отделении создания подъемной силы от тяги, то есть не так, как у птиц. Кроме того, Кейли предложил применять поперечное V для обеспечения устойчивости по крену, а также указал на необходимость управляемых поверхностей на хвостовом оперении. Он понимал аэродинамику лучше, чем кто-либо из его современников: "…форма задней части веретена столь же важна для уменьшения сопротивления, как и передняя. Это возникает из-за частичного разрежения, создаваемого позади загораживающего тела… может, возможно, быть устранена… если эта часть веретена может быть простым конусом".

Не вводя термина "аэродинамическое качество", он высказывал мысли, не всегда осознаваемые современными инженерами: "Следует запомнить как одно из основных положений авиации, что каждый снятый фунт прямого сопротивления позволит поддержать 30 фунтов дополнительного веса без добавочной мощности…". Наивно, но трезво оценивал он проблемы безопасности: "Сотня шей будет сломана, пока все источники аварий будут обнаружены и устранены". Скептически относился ученый к идее полета с помощью мускульной силы: "Сила может быть получена с помощью более легкого устройства, чем мускулы животных или птиц". Кейли даже понимал необходимость оптимизации (такого термина тогда тоже еще не было): "… в отношении практических уловок, то скоро будет их бесконечное разнообразие и выбор лучшей из них будет основным вопросом". И еще: "… и только выгодность, зависящая от прочности и размеров материала, будет указывать на пределы в размерах аппаратов для воздушной навигации".

Конечно, при наших знаниях Кейли выглядит наивным оптимистом: "Мне кажется, что ничего больше не требуется для внедрения следующих принципов в общее пользование, кроме старания искусных изобретателей, которые должны пробовать различные способы, пока наиболее удобные не будут найдены…". Много еще можно было бы сказать об этом ученом — ведь именно он ввел понятие о пропеллере, ему приписывают изобретение колеса со спицами, работающими на растяжение (по типу велосипедного) и многое другое…

Неужели последователей у Кейли так и не нашлось?

Последователи у Кейли все же были. Одним из них стал английский изобретатель Вильям Хенсон (1805 — 1888), предложивший в 1843 г. проект летательной машины с паровым двигателем и получивший патент на нее (рис. 9.12). Проект поражает тщательностью проработки конструкции, но он был неосуществим, так как существовало явное несоответствие между мощностью, которая требовалась для полета этого довольно большого устройства с крылом площадью 550 м2 при взлетной массе 1360 кг, и той мощностью, которую могла обеспечить паровая машина в то время — всего 25 лошадиных сил. Строить самолет и не пытались.