Текст книги "Братья Райт"

Автор книги: Михаил Зенкевич

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 16 страниц)

Полеты Лилиенталя начали обращать на себя большое внимание и к нему стали приезжать посетители из разных стран знакомиться с его аппаратом. Совершенно неожиданно для всех пятилетние удачные полеты Лилиенталя закончились трагически. 9 августа 1896 г. при полете в Штельне, вблизи Нейштадта, аппарат был подхвачен неожиданным порывом ветра, и Лилиенталь, упав с высоты 15 метров, разбился на-смерть, сломав позвоночник.

Смелым продолжателем трагически погибшего Лилиенталя явился молодой английский инженер Пильчер (Pilcher). Он построил три аппарата по образцу Лилиенталя, первый в 14 кв. метров, весом в 22 кило, второй – в 16 кв. метров, весом в 36 1/2 кило, и третий в 16 кв. метров, весом в 23 кило, и совершил на них ряд удачных полетов. Способ взлета у Пильчера был несколько другой, чем у Лилиенталя. Пильчер брал в руки один конец каната, другой же конец, давал толпе мальчишек, которые сбегали с холма и запускали его с аппаратом на воздух, как воздушный змей. Потом канат стал прикрепляться к паре лошадей, которые пускались вскачь и запускали планеры. Достигнув определенной высоты, Пильчер бросал канат и, подавая тело вперед, совершал скользящий плавный спуск, наподобие садящегося на землю ворона. Полеты Пильчера были удачны, и его рекордное расстояние было даже несколько больше, чем у Лилиенталя, – 200 метров. От безмоторного полета Пильчер, так же как и его учитель Лилиенталь, хотел перейти к моторному, для чего построил небольшой бензиновый двигатель в 4 л. с. 30 сентября 1899 г. Пильчер демонстрировал свои полеты при неблагоприятной дождливой погоде приехавшим членам Воздухоплавательного общества Великобритании. Он благополучно поднялся на воздух, затем зрители внизу услышали какой-то треск, – повидимому, у планера сломался хвост. Вслед затем Пильчер вместе со своим аппаратом, упал на землю с высоты 12 метров и разбился на-смерть.

Другим последователем Лилиенталя и горячим пропагандистом школы планеризма был американизированный француз, родившийся в Париже, но работавший инженером путей сообщения в Чикаго, Октав Шанют (Octave Chanute), автор книги «Прогресс летательных машин». По примеру Лилиенталя, Шанют начал строить планеры и производить с ними опыты на песчаных дюнах, на берегу озера Мичиган, в 30 милях от Чикаго. Сначала 60-летний Шанют пробовал летать сам, а потом стал поручать полеты своим молодым помощникам, Герингу и Авери. Первые планеры Шанюта были построены по образцу Лилиенталя, затем он стал вносить в них различные изменения и улучшения. Так, им был построен мультиплан с 11 поддерживающими плоскостями, который оказался при испытании громоздким и непригодным к полету. Наиболее удачным из планеров Шанюта оказался биплан с хвостом – стабилизатором Пено. Округлую форму бипланных поверхностей Лилиенталя Шанют сделал более длинной, прямоугольной, а самый планер более прочным благодаря применению стоек и тросов. На аппарате Лилиенталя хвост мог гнуться свободно вверх и до известного предела вниз. Шанют на своем планере сделал хвост негнущимся, потом по предложению своего помощника Геринга, прикрепил его пружиной так, что хвост мог под напором воздуха слегка двигаться вверх и вниз. Управление планера было почти такое же, как у Лилиенталя. Планерист повисал снизу на планере и регулировал его движение, балансируя своим телом. На этом планере Шанюта в 1896–97 г. было сделано несколько сот удачных скользящих полетов, самый длинный из которых покрыл дистанцию в 109 метров.

Бр. Райт начали работать в авиации как раз в глухой период затишья, наступивший после неудач и разочарований. Обе школы авиации потерпели фиаско. Летательные машины Максима и Клеман Адера, стоившие таких огромных денег, не полетели. Смелые планеристы Лилиенталь и Пильчер разбились на-смерть. Разрешение проблемы авиации, которая казалась такой близкой, снова отодвигалось куда-то далеко, в туманное будущее.

«Период беспримерной деятельности, продолжавшийся с 1889 до 1897 г. – вспоминал потом Вильбур о начале своей работы, – сменился периодом полного крушения и безнадежности, во время которого внимание всего мира было обращено всецело на управляемые аэростаты, с которыми тогда достиг больших успехов Сантос Дюмон».

Из двух путей, которыми шли к разрешению проблемы авиации изобретатели того времени, бр. Райт с самого же начала избрали путь Лилиенталя и его школы, так называемого парящего полета.

«Наши симпатии, – признавались они потом, – были на стороне второй школы, отчасти из неприязни к расточительному сумасбродству построения сложных и дорогих летательных машин, которыми никто не умел управлять, и отчасти, без сомнения, по причине того исключительного обаяния и энтузиазма, с которыми апостолы парящего полета описывали прелести скольжения по воздуху на прикрепленных крыльях с использованием движущей силы самого ветра».

В противоположность Максиму, Адеру, Лэнгли и другим изобретателям, бр. Райт не получали никаких субсидий и не имели денежных средств, чтобы поставить свои опыты в большом масштабе и начать строительство дорогих летательных машин. Да это их и не прельщало, так как они с самого начала считали «расточительным сумасбродством» строительство дорогих летательных машин, без предварительного практического, основанного на летном опыте, разрешения основной проблемы равновесия и управления.

«Когда мы изучали историю гибели человеческих жизней, денежных растрат и конечных неудач, которые сопровождали все попытки разрешить проблему полета для людей, – пишет Вильбур, – то мы поняли еще более ясно, чем прежде, всю огромность и трудность предстоящей нам задачи. Но когда мы ближе ознакомились с историей этих неудач и старались понять, как и почему они произошли, то мы нашли, что многие из этих неудач могли бы быть предотвращены, применением более точных методов».

Практические результаты всех этих героических и расточительных опьггов были ничтожны. Наибольший рекорд продолжительности планерного полета до бр. Райт был 30 сек., и успех этот был куплен ценой двух жизней – Лилиенталя и Пильчера. Вторая школа моторного полета не могла похвалиться ни одной секундой действительного полета на летательной машине, так как при испытании ни одна из них не оказалась способной произвести полет.

Изучение теории и истории попыток разрешения проблемы полета привело бр. Райт к заключению, что основной проблемой авиации является проблема устойчивости и управления. Проблема поддерживающих плоскостей, способных поднимать не только аппарат с мотором, но и человека, после Уинэма, Стрингфеллоу, Лилиенталя и Шанюта особых трудностей не представляет, так же как и проблема создания авиационного двигателя после появления бензиновых двигателей внутреннего сгорания в автомобильной промышленности. Камнем преткновения является проблема устойчивости, и эта проблема в сущности составляет самую проблему полета.

Как раз по этой основной проблеме бр. Райт мало что могли почерпнуть из науки того времени, кроме различных противоречивых, совершенно не проверенных практикой теорий и утверждений. Единственным изобретателем, кто давал кое-какие практические, проверенные на опыте указания, был Лилиенталь, но и у него проблема устойчивости и управления при полете была еще совершенно не разрешена.

«Его аппарат, – пишет о Лилиентале Вильбур, – состоял из неподвижных поддерживающих поверхностей, несколько похожих по форме на крылья больших птиц, и имел позади хвост, состоявший из вертикальной лопасти и горизонтальной лопасти, надетых на стержень хвоста. Ни вертикальная лопасть, ни горизонтальная не управлялись пилотом. Равновесие достигалось перемещением тела пилота к той части аппарата, которая стремилась подняться, в расчете, что увеличившаяся нагрузка на этой части заставит ее снова опуститься. Такой способ, по самой своей природе, был совершенно не пригоден для применения в полете на практике, так как в тяжелых машинах с мотором вес перемещаемого тела был бы так незначителен по сравнению с общим весом машины, что такое движение совершенно не могло бы восстанавливать равновесие. Даже в легком планере Лилиенталь часто находил это недостаточным и несколько раз перепрокидывался в воздухе. При одном из таких случаев он разбился».

Так же совершенно неудовлетворительны и непрактичны оказались и все другие способы достижения устойчивости в воздухе, предлагавшиеся в науке того времени.

«Устойчивость самолета на первый взгляд может показаться очень простой вещью, – пишут в своей статье бр. Райт, – хотя почти каждый экспериментатор находил в этом препятствие, которое он не мог удовлетворительно преодолеть. Много различных способов было испытано. Некоторые экспериментаторы помещали центр тяжести значительно ниже крыльев в расчете, что тяжесть естественно будет концентрироваться в самой нижней точке. Действительно, так же как в маятнике, тяжесть стремилась к нижней точке, но вместе с тем, подобно маятнику, она стремилась вызвать качание, разрушающее всякую устойчивость. Более удовлетворительным способом особенно для поперечного равновесия было устройство крыльев в форме широкого «V». чтобы образовать двугранный угол с вершиной, обращенной вниз. В теории это была автоматическая система, но на практике она имела два серьезных недостатка: во-первых, это вызывало качание машины и, во-вторых, было полезно только при спокойном воздухе. В несколько измененной форме та же система применялась и для сохранения продольной устойчивости. Главные поддерживающие поверхности располагались под положительным углом, а горизонтальный хвост под отрицательным углом, в то время как центр тяжести помещался далеко впереди. Так же как и при поперечной устойчивости, здесь возникало стремление к постоянному колебанию, и те же силы, которые способствовали сохранению устойчивости в безветрии, способствовали нарушению устойчивости при ветре… Несмотря на знание ограниченности этого принципа, он применялся почти в каждой известной летательной машине, которая была построена.

После рассмотрения практического эффекта двугранного принципа мы пришли к заключению, что самолет, основанный на нем, может быть, будет представлять интерес с научной точки зрения, но не будет иметь никакой практической ценности».

Не найдя никакого удовлетворительного разрешения проблемы устойчивости в теории и практике того времени, бр. Райт обратились снова к азбуке авиации – к изучению полета птиц, чтобы проверить и подсмотреть, как разрешают проблему устойчивости при своем полете птицы.

Обычно эти наблюдения происходили в свободные дни, по воскресеньям. Братья на велосипедах рано утром уезжали за город, за три мили по реке Майами к месту, называемому «Стрельчатым», так как там торчали причудливые готические башенки и острия из песчаника. Здесь они ложились на спину и часами наблюдали в бинокль и простым глазом за полетом хищных птиц, соколов и сарычей, которые парили и садились отдыхать на скалы из песчаника. Потом, возвратившись к обеду домой, братья наблюдали полет ласточек и других мелких птиц.

«Мы получили большую зарядку авиационного энтузиазма от наблюдения за полетом птиц, – говорил потом Мак Мэгону Орвил, – но мы ничего не узнали о тайне их устойчивости».

По словам Мак Мэгона свое знаменитое открытие принципа перекашивания концов крыльев (так называемых элеронов) для достижения поперечной устойчивости, бр. Райт открыли независимо от птиц и только спустя два года после его применения заметили на присланной им капитаном Фербером фотографии морской чайки, что птицы тоже слегка перекашивают концы крыльев. Это перекашивание концов крыльев у птиц сопровождается более заметным сокращением одного крыла и происходит так незаметно и быстро, что глаз наблюдателя его не улавливает.

Несомненно, однако, что пристальные наблюдения за полетом птиц давали бр. Райт не только зарядку авиационного энтузиазма, но и много материала для размышлений и выводов. Вильбур в своих докладах и письмах любил ссылаться на полет птиц и проводить параллель между птичьим полетом и авиацией.

«Тот, кто только просто смотрит на полет птицы, получает впечатление, что птица ничего при этом не думает и только машет крыльями, – говорил Вильбур в своем докладе в Чикаго в 1901 г. – В действительности же это только очень незначительная часть ее умственной работы. Одно только перечисление всего того, что должна постоянно держать птица в своем, уме, чтобы летать безопасно по воздуху, заняло бы значительную часть вечера».

Наблюдение над полетом птиц в начале работы бр. Райт (так же как и вообще в начале авиации) играло важную роль и только потом, в 1901–1902 гг., когда они изобрели свою первую аэродинамическую трубу, заменилось серьезными аэродинамическими исследованиями.

«Мы начали изучать полет птиц, чтобы проверить, действительно ли они применяют те методы поддержания устойчивости, которыми, по словам Шанюта и Муйяра, они пользуются, – рассказывал потом об этом периоде работы Вильбур. – Они указывали, что птицы поддерживают продольное равновесие, передвигая крылья вперед и назад и перенося таким образом центр давления крыльев вперед или назад относительно центра тяжести, и это наклоняет птицу вверх или вниз. Они утверждали, что поперечное равновесие поддерживается втягиванием во внутрь одного крыла для того, чтобы yменьшить его площадь по сравнению с крылом на другой стороне и таким образом уменьшить подъемную силу на той стороне, которая стремится подняться. Далее они утверждали, что птица иногда наклоняет свое тело к поднятой стороне, чтобы увеличившийся вес на этой стороне помог опуститься поднявшемуся крылу вниз.

Однако, наблюдая однажды полет голубей, мы заметили, что одна из птиц качалась быстро со стороны на сторону, т. е. наклонялась так, что одно крыло было поднято выше своего обычного положения, а другое опущено ниже своего обычного положения, и затем наклонено в противоположном направлении. Эти боковые наклоны, сначала одним способом, потом другим, были повторены четыре или пять раз очень быстро; так быстро, что это указывало на действие какой-то другой силы, а не тяжести. Способ втягивания одного крыла или другого, как описывали Шанют и Муйяр, зависел конечно в принципе от действия тяжести, но здесь было ясно, что эти поочередные наклоны голубя были много быстрее, чем могла подействовать тяжесть, в особенности при наличии факта, что мы не могли обнаружить какого-либо втягивания сначала одного, а затем другого крыла.

При попытке найти возможное объяснение способа, применявшегося птицей в этот момент, явилась мысль, что, возможно, она приспосабливала концы своих крыльев так, чтобы подставить один конец под положительным углом и другой под отрицательным углом, как бы на мгновение обращаясь в живую ветряную мельницу, а затем, когда ее тело перевернулось на продольной оси насколько было нужно, она начала процесс в обратном порядке и перевернулась другим способом. Что же касается продольного равновесия, то оно повидимому объяснялось движением крыльев вперед и назад, как утверждал Шанют».

Окончательная идея перекашивания концов крыльев для достижения поперечной устойчивости сложилась у бр. Райт в июле 1899 г. и вот при каких обстоятельствах, как рассказывает Мак Мэгон.

Вильбур находился один в велосипедной мастерской около десяти часов вечера, когда туда зашел посетитель и спросил новую камеру для велосипеда. Разговаривая с посетителем, Вильбур держал в руках картонную коробку, в которой была упакована камера. Пальцы его рассеянно перебирали коробку и сгибали ее концы. Неожиданно Мысль Вильбура перенеслась от картонной коробки к аэроплану. Так же, как он сейчас изгибает и перекашивает концы картонной коробки, можно изгибать и перекашивать концы аэропланных крыльев, один вверх, другой вниз, для достижения поперечной устойчивости.

Забыв о посетителе, Вильбур начал усиленно обдумывать эту уже раз мелькавшую у него в голове мысль. Захватив новую камеру и заплатив за нее доллар, посетитель вышел из мастерской, а Вильбур, заперев ее, поспешил домой и сообщил о своей мысли брату. Вдвоем они окончательно обдумали и разработали проект.

В июле же 1889 г. у бр. Райт сложился, правда в довольно еще приблизительных очертаниях, план их первого планера. Они остановились на типе биплана с двумя поддерживающими поверхностями, расположенными одна над другой, но скрепленными так, что верхняя поверхность могла несколько передвигаться вперед или назад по отношению к неподвижной нижней. Они рассчитывали, что этим возможно будет достигнуть продольной устойчивости наподобие птиц, передвигающих крылья вперед или назад. Однако этот способ достижения продольной устойчивости оказался мало пригодным, и бр. Райт потом в следующих планерах пришлось от него отказаться. Для достижения поперечной устойчивости решено было применить перекашивание концов плоскостей, которое в этом первом планере было устроено, по описанию Вильбура, так:

«По плану каждый конец верхней плоскости должен был передвигаться вперед или назад отдельным рычагом. Если оба рычага нажимались вперед, то верхняя поверхность передвигалась вперед, и аппарат поворачивался вверх, если же один рычаг откидывался вперед, а другой назад, то один конец верхней плоскости передвигался вперед, а другой назад. Таким образом, общее положение верхней плоскости оставалось неизменным в отношении передней или задней стороны ее нормального положения, но вся конструкция, состоящая из верхней и нижней поверхности, получала перекашивание, подобное указанному в нашем патенте. Мы рассчитывали, что, применяя подобное перекашивание, мы сможем контролировать поперечную устойчивость аппарата как для балансирования, так и для управления, так как мы заметили, что птицы при наклоне кружат вокруг опущенного крыла».

Сначала бр. Райт намеренно не хотели делать в планере ни вертикального ни горизонтального руля, рассчитывая, что «все эволюции полета смогут достигаться различными комбинациями движения двух рычагов, контролирующих два конца верхней поверхности». Но затем они пришли к заключению, что такое устройство планера, может быть, будет интересно с точки зрения теоретической, но непригодно для практики, так как «без добавочной горизонтальной поверхности аппарат будет слишком неустойчив, чтобы управляться авиатором, и кроме того это потребует напряжения свыше человеческих сил как во время полета, так и при спуске».

Поэтому они решили устроить горизонтальный подвижной руль высоты спереди. Никакого хвоста, ни горизонтального, ни вертикального, на первом планере не было.

При построении своего планера братья исходили из того гениального по своей простоте принципа, что устойчивость аппарата должна достигаться естественным образом воздействием на него самого воздуха. Методы достижения устойчивости, употреблявшиеся Лилиенталем, Шанютом и другими изобретателями до них, казались им недостаточными, главным образом потому, что «они были ограниченны», в то время как силы, нарушающие равновесие, постоянно возрастали вместе с площадью крыльев и со скоростью».

«Для того чтобы удовлетворить требованиям больших машин, – пишут бр. Райт, – мы хотели применить такую систему, благодаря которой пилот мог варьировать по желанию наклоны различных частей крыльев и таким образом получать от ветра силу для восстановления устойчивости, которую сам же ветер нарушил. Это могло легко производиться благодаря изобретению крыльев, способных к перекашиванию, и добавочных подвижных поверхностей в форме рулей. Так как силы, получаемые для управления, будут неизбежно возрастать в той же пропорции, как и силы нарушающие, то и пределы этого метода казались почти неограниченными. Таким образом было открыто удачное изобретение, благодаря которому с виду негнущаяся система расположенных одна над другой поверхностей, изобретенная Уинэмом и усовершенствованная Стрингфеллоу и Шанютом, могла перекашиваться самым неожиданным образом так, что крылья могли подставляться на правой и левой стороне под различным углом к ветру. Это вместе с подвижным горизонтальным рулем составляло главную особенность нашего первого планера».

Несмотря на всю грубость устройства первого планера бр. Райт, в нем уже ясно проступали два основных отличительных признака будущего аэроплана Райт: перекашивание концов крыльев для достижения поперечной устойчивости и горизонтальный руль высоты, помещенный спереди.

Прежде чем построить планер, бр. Райт сделали сначала маленькую модель его из бамбука, а затем другую модель побольше, в пять футов длиной. Модель эта могла запускаться, как воздушный змей, а концы плоскостей перекашиваться посредством четырех прикрепленных к углам веревок.

В начале августа 1899 г. Вильбур, оставив Орвила одного работать в мастерской, отправился с этой моделью пешком за пять миль от дома к Семинарскому холму для ее испытания. За ним следовала толпа любопытных мальчишек. На холме он запустил модель планера наподобие воздушного змея и стал производить испытания, держа в каждой руке по палке с двумя веревками. Теперь ему пригодилось приобретенное когда-то в детстве, а потом забытое искусство запускания воздушных змеев. После некоторой практики Вильбуру удалось, дергая за веревки, произвести все нужные эволюции с моделью, включительно до перекашивания концов крыльев.

– Мистер, он плохо летает! – кричали мальчишки, которые нашли, что странный змей летает тяжелее и хуже обычного бумажного. Один раз, когда модель планера сильно козырнула вниз над головами, мальчишки попадали в испуге на землю. Но Вильбур остался доволен испытанием своего тяжелого воздушного змея.

После этого бр. Райт приступили к постройке своего планера, предварительно разработав конструкцию поддерживающих плоскостей и способ прикрепления горизонтального руля.

Бр. Райт с самого начала считали, что разрешение проблемы полета совершенно невозможно одним чисто теоретическим путем, без продолжительной и рискованной практики в воздухе. Только таким образом можно проверять и исправлять противоречивые теоретические догадки и предположения, усовершенствовать аппарат и научиться его управлению.

«Если вы заботитесь о полной безопасности, то сидите на заборе и наблюдайте птиц, – говорил в своем докладе в Чикаго Вильбур. – Но если вы действительно хотите научиться, то вы должны оседлать машину и познакомиться с ее сноровками на опыте… Нам казалось, что главная причина того, что проблема остается так долго неразрешенной, заключается в том, что еще никто не смог приобрести необходимой практики. Мы вычислили, что Лилиенталь за пять лет планировал в воздухе всего около пяти часов. После этого удивительно не то, что он сделал так мало, а то, что он сделал так много. Даже для велосипедиста было бы не безопасно ехать по многолюдной городской улице после двухчасовой практики, разделенной на кусочки по 10 сек. в течение 5 лет. И все же даже с этой короткой практикой Лилиенталь удивительно удачно справлялся с воздушными колебаниями и вихрями. Мы думали, что если бы был найден метод, при котором было бы возможно практиковаться в течение часа, а не секунды, то тогда можно было бы надеяться на успешное разрешение очень трудной проблемы».

Конструируя свой первый планер, бр. Райт исходили из расчета, что он сможет держаться в воздухе, при ветре, дующем со скоростью от 15 до 20 миль (24–32 километра) в час. Для испытаний и практики необходимо было найти такое место, где бы ветры дули продолжительное время с такой скоростью и где бы можно было запускать планер с песчаных холмов. Такой местности около Дэйтона не было, и поэтому бр. Райт запросили бюро погоды в Вашингтоне. В ответ они получили сообщение за подписью начальника бюро Уиллис Мура, что местностью с наиболее частыми ветрами такой силы является Кити Хок на побережье Атлантического океана в Северной Каролине, где расположена метеорологическая станция бюро.

Бр. Райт решили поехать в Кити Хок для испытания планера ближайшим летом. В течение весны и лета 1900 г. они в свободное от работы в мастерской время изготовили все части планера, сборка которого должна была производиться на месте. Решено было, что первым поедет Вильбур, а Орвил останется для работы в мастерской и присоединится к брату позднее.