Текст книги "Американские ученые и изобретатели"

Автор книги: Митчел Уилсон

сообщить о нарушении

Текущая страница: 14 (всего у книги 17 страниц)

Покорение воздуха

Простые принципы, благодаря которым бескрылое двуногое – человек смог осуществить полет в земной атмосфере, были открыты спустя каких-нибудь десять миллионов лет после того, как отступил ледниковый покров, и это двуногое выползло из пещеры.

Людей, которые провозгласили эти новые принципы, звали Орвил и Уилбур Райт. Их революционизирующие открытия впервые были поведаны миру в длинном, подробном и высокопарном письме, адресованном соответствующему Бюро американского правительства. Это бюро изучало содержание письма в течение трех лет, а потом оповестило человечество о нем с помощью мало кем читаемой газетки, которую издавало все то же бюро. Сообщение было напечатано под заметкой, в которой описывался новый тип сноповязалки. 22 мая 1906 года великие принципы были изложены в следующей форме:

821 393. Летающая машина. Орвил Райт и Уилбур Райт. Дейтон, Огайо. Поступило 23 марта 1903 года. Серийный номер 149220.

«Доводим до сведения всех, кого это может касаться, что мы, Орвил Райт и Уилбур Райт, граждане Соединенных Штатов, проживающие в городе Дейтоне, округ Монгомери, штат Огайо, произвели некоторые оригинальные и полезные усовершенствования летающих машин, которые описываются ниже».

Человечество уже до них пыталось взлететь в воздух с помощью четырех видов аппаратов: 1) баллонов с газом легче воздуха, которые могли подниматься, но были лишены управления, и люди в гондолах воздушных шаров летели по ветру, подобно пушинкам; 2) машин, имитирующих взмахи птичьих крыльев – орнитоптеров; 3) геликоптеров, способных парить на месте без движения вперед; 4) разновидностей воздушного змея, в которых изогнутая рама, обтянутая полотном, – аэроплан наполнялась восходящим током воздуха, и которые получили название «планера», когда на них начали летать люди. В них человек мог слетать с верхушки холма в парящем полете. Большинство этих попыток чаще всего кончалось гибелью экспериментатора.

Тем не менее, братья Райт писали:

«Наше изобретение относится к тому виду летающих машин, в которых вес поддерживается благодаря реакции, возникающей, когда один или несколько аэропланов с помощью машинной энергии или использования силы земного притяжения движутся в воздухе боком, с небольшим углом атаки».

Братья Райт понимали, что для полета человека необходимо соблюдение трех самых важных условий: 1) легкий двигатель; 2) гладкая округлая форма поверхности аппарата, легко обтекаемая воздухом, который уравновешивал бы вес двигателя и человека; и, наконец, 3) система управления движением такой машины в воздухе. По их мнению, неудачи Ленгли и Максима доказывали, что первые два условия легко выполнимы, но отсутствие надежного управления было причиной всех катастроф. Для них главное заключалось в управлении. Они писали:

«Цель нашего изобретения – создать способ и средства для поддерживания и восстановления равновесия, или бокового баланса аппарата, чтобы обеспечить вертикальное и горизонтальное управление аппаратом и создать машину, сочетающую мощь и легкость».

Они пристально изучали поведение птиц в парящем полете и заметили, что сарычи и чайки могли находиться в воздухе очень долгое время.

Братья отметили: «Птицы не могут парить в тихую погоду. Они парят только „лежа на ветре“, или же „зарывшись в ветер“. Воздух, устремляясь вдоль верхней и нижней плоскости изогнутого крыла, создает подъемную силу, действующую на нижнюю поверхность крыла».

Итак, они установили, что:

«Относительное движение воздуха и аэроплана вызывается движением воздуха в виде ветра, дующего в направлении, противоположном тому, в котором движется летательный аппарат, или комбинированным движением аппарата вперед и вниз при взлете с высокого места, или путем комбинации обоих условий. В любом случае аппарат будет находиться в планирующем полете в то время, как сила двигателя, толкающая аппарат вперед, заставит воздух поддерживать его в том же положении».

Для безопасного полета человек должен иметь способ восстанавливать равновесие своей летательной машины. Братья Райт заметили, что птицы изгибают кончики крыльев и таким образом меняют угол наклона крыла по отношению к воздушной струе. Райты хотели вооружить человека таким же управлением, чтобы он мог приспособиться к изменяющимся условиям ветра. От люльки авиатора к краю крыльев были натянуты веревки так, чтобы можно было изогнуть крыло, по желанию опуская одну сторону и поднимая другую.

«При помощи рассматриваемой конструкции можно перемещать передний угол горизонтальных кромок каждого крыла выше или ниже нормального положения плоскости крыла. При этом происходит одновременное обратное движение передних углов горизонтальных кромок другого крыла».

Но братья Райт понимали, что возможны и другие способы изменять форму крыла. Поэтому, чтобы застраховать себя от подражателей, они сделали следующее заявление:

«Однако мы желаем отметить, что наше открытие не ограничивается одной лишь этой конструкцией, ибо любая конструкция, посредством которой можно изменять в различных направлениях угол отклонения горизонтальных кромок крыльев относительно плоскости крыла, предусматривается нашим изобретением».

Такого рода управление дало им возможность поворачивать летающую машину в воздухе. Если одно крыло изгибалось таким образом, что его подъемная сила увеличивалась, летающая машина стремилась накрениться и летала по кругу. Однако при большей подъемной силе крыла возникало большее лобовое сопротивление, поворачивающее машину в противоположную сторону. Братья понимали, что функция воздушного руля заключалась не в том чтобы повернуть машину, как поворачивают корабль, а в том, чтобы просто удерживать ее в горизонтальном положении, когда наклоняются крылья.

«В этой связи следует отметить, что по конструкции стойка руля всегда повернута таким образом, что его плоскость находится на той стороне машины, с которой горизонтальные кромки крыльев имеют меньший угол атаки. Смысл такой конструкции в том, что при отклонении горизонтальных кромок на различный угол описанным выше способом сторона машины с большим углом атаки хотя и подвергается воздействию подъемной силы, в то же время встречается с увеличивающимся противодействием ее поступательному движению. В это же время другая сторона машины с меньшим углом атаки встречает меньшее противодействие поступательному движению и имеет тенденцию двигаться вперед быстрее, чем другая сторона. Машина в результате поворачивается вокруг вертикальной оси.

Описанное выше движение рулевой стойки противодействует этому, так как она притормаживает ту сторону машины, которая устремляется вперед слишком быстро, и удерживает машину нужным образом по отношению к центральной продольной оси».

Эти способы управления оказались абсолютно успешными во всех экспериментах братьев Райт и их последователей. Даже те усовершенствованные рули, которые предложили А. Г. Белл и Глен Кэртис, построившие машину с твердыми крыльями и элеронами, были предсказаны Райтами.

«Мы хотим заявить, что не ограничиваем себя точными деталями конструкции, описанной выше и изображенной на чертежах, ибо очевидно, что эти детали легко модифицировать».

Патент Райтов состоял из 16 пунктов, полностью описывавших все способы управления летательной машиной. Пункт седьмой касался рулевой стойки летательной машины, принцип которой оставался неизменным в течение пятидесяти лет.

«Летательный аппарат является комбинацией, состоящей из крыльев, приспособления для одновременного поворота горизонтальных кромок крыльев под различным углом к плоскости крыла и друг к другу, сопровождающегося изменением угла атаки; вертикального руля и приспособления для поворота руля в ту сторону, где крыло имеет меньший угол атаки и испытывает наименьшее сопротивление атмосферы».

Братья Райт считали себя учеными. В то же время они стремились разбогатеть. Этот мучительный конфликт двух влечений раздирал их до конца жизни. Но одно они знали наверняка: летательная машина была одним из величайших даров, который человек когда-либо приносил человеку, потому что, по их глубокому убеждению, он означал конец всякой войне. Армии не смогут более скрывать свои передвижения друг от друга, гражданские районы уже не будут находиться в безопасности, так как вражеские летательные машины смогут сбрасывать взрывчатые снаряды, и у разумных людей не будет другой альтернативы, кроме как найти путь к тому, чтобы все народы на Земле жили в мире и согласии.

Братья Райт в Европе

За год до того, как Райты подали заявку на патент, в нескольких журналах появились отчеты об их полетах на планерах. Капитан Луис Ф. Фербер, французский аэронавт, выразил свое восхищение американцами и сделал машину, напоминающую райтовский планер. Вскоре после того, как Райты совершили первый полет на аппарате с двигателем, французы также начали ставить моторы на американские планеры, и полеты с двигателем стали совершаться в летательных машинах «типа Райтов». В 1905 году Райты построили еще более тяжелую машину с мотором в 20 лошадиных сил. В сентябре того же года они совершили пятьдесят успешных полетов и пятого октября пролетели 24,2 мили за тридцать восемь минут.

Братья Райт создали компанию, имевшую акционеров в Англии, Франции и Германии. Они были знамениты в Европе. В 1908 году английский король Эдуард VII хотел познакомиться с ними, а король Испании Альфонсо брал у Уилбура уроки управления самолетом. На международных авиационных выставках, которые с 1909 года ежегодно проводились в Реймсе, самолеты братьев Райт доказали возможность полетов на высоте, превышающей 50 и 100 футов, что казалось пределом в первые годы авиации, и взмыли к высотам, повергавшим наблюдателей в страх.

Европейские пилоты, обученные братьями Райт, покрывали расстояния в 100 миль, но больше всего поражали зрителей восьмерки, правильные круги и плавные приземления, ставшие возможными из-за системы управления, изобретенной братьями Райт.

Рожденные летать

К началу первой мировой войны, всего через одиннадцать лет после того знаменитого декабрьского утра в Китти Хок, Райты успели пережить гордость первооткрывателей, горечь ожесточенных судебных тяжб с Гленом Кэртисом и, наконец, жестокую трагедию: смерть Уилбура Райта в 1912 году. Уилбур оставил 50 тысяч долларов братьям Реклину и Лорину и сестре, Кэтрин, а остальное имущество Орвилу, «который, я уверен, распорядится им точно так, как мы сделали бы это вместе, если бы нам было суждено дожить до старости».

Орвил, умерший в 1948 году, никогда не оправился после потрясения, вызванного смертью брата. Хотя он и сменил Уилбура в качестве президента «Райт компани», он вскоре после похорон Уилбура продал свой пакет акций синдикату. По иронии судьбы, синдикат приобрел также патент яростного конкурента Райтов – Глена Кэртиса.

Глен Кэртис, соперник Райтов, не был злодеем. До того как увлечься авиацией, он конструировал мотоциклетные моторы в Хэммондспорте (штат Нью-Йорк) и в 1907 году завоевал славу «самого быстрого человека на земле», так как он первый ездил на мотоцикле со скоростью больше двух миль в минуту.

Уже в 1903 году его мотоциклетные моторы применялись на первых американских дирижаблях, но он не проявлял интереса к авиации, пока, наконец, в 1907 году, поставив рекорд скорости, не привлек к себе внимания шестидесятилетнего А. Г. Белла. Белл в то время экспериментировал с летательными машинами, но он шел другим, нежели Райты, путем. Белл добивался совершенной устойчивости: он хотел создать летательную машину, которая могла бы замирать на месте и парить в воздухе. В опытах с воздушными змеями он вплотную подошел к тому этапу, когда можно было переходить на машины с двигателем. Изобретательный молодой конструктор моторов был привлечен в Ассоциацию воздушных экспериментов Белла – сообщество молодых людей, которые вместе с Беллом разрабатывали проблемы авиации.

Ассоциация воздушных экспериментов подробно изучала изобретение братьев Райт. В 1908 году, когда братья с триумфом путешествовали по Европе, Белл и Кэртис попытались улучшить их модель. Кэртис заменил систему искривления крыльев сконструированными им клапанами на независимых подвесках, которые стали называться «элеронами», и получил много премий, хотя его полеты не могли сравниться с полетами братьев Райт.

Элероны Кэртиса были признаны в суде плагиатом. Выражения, в которых было составлено решение суда, оскорбили Кэртиса – он чувствовал, что его считают «пиратом». Его честь была глубоко задета, так же как и престиж братьев Райт, которые ошибочно полагали, что Кэртис – «шарлатан», а его полеты – фиглярство. На самом деле, Кэртис только пытался побороть равнодушие американской публики и заинтересовать ее авиацией. Его, главным образом, увлекало усовершенствование авиационных моторов.

Неприязнь между Райтами и Кэртисом, которую умышленно раздували посторонние, была настолько глубокой, что они никогда не смогли примириться. Люди, преодолевшие узы, приковывавшие человека к земле, не смогли превозмочь собственных эмоций. В конце концов, люди всегда остаются людьми, ходят ли они пешком или летают.

В течение многих лет Европа была заинтересована авиацией гораздо больше, чем Америка. В 1914 году, когда разразилась мировая война, спустя всего 11 лет после первого полета братьев Райт, во французской армии было 1500 самолетов, и еще 500 могло быть реквизировано у частных владельцев. В германской армии было 1000 самолетов, и 450 самолетов насчитывалось у частных лиц. Америка являла собой разительный контраст – ее армия в 1917 году располагала всего 55 самолетами, из них совершенно устаревших 51 и четыре близких к этому. Авиарота Корпуса связи имела всего шестьдесят пять офицеров. Только тридцать пять из них умели летать, и всего пять человек могли провести воздушный бой. За четырнадцать лет, прошедших с полета в Китти Хок, в Америке было построено меньше двухсот самолетов.

В конце первой мировой войны военно-воздушные силы США насчитывали сорок пять эскадрилий и семьсот шестьдесят семь летчиков, налетавших в общей сложности 33 тысячи часов. Аэропланы 1920 года отличались от машин, которыми в 1914 году пользовались для воздушной разведки. Этими усовершенствованиями мы обязаны голландцу Антони Фоккеру, англичанину де Хэвилленду и великолепным французским конструкторам. То были первые шаги аэроплана по пути к совершенству.

В развитие авиации внесли свой вклад люди многих стран, и среди них историческое место принадлежит братьям Райт.

Ли де Форест

Душевный пыл

Весной 1889 года шестнадцатилетний паренек, усевшись за старенькую пишущую машинку, составил своему отцу серьезное послание, содержание которого у него не хватило духу лично объявить родителю.

«Дорогой сэр, не соблаговолите ли Вы уделить мне внимание в течение нескольких минут и прочитать нижеследующее? Я хочу изложить свои намерения и цели. Я собираюсь стать… изобретателем, так как обладаю большими способностями в этой области… И поскольку это факт, зачем же препятствовать моим занятиям, имеющим целью подготовить меня к будущей профессии?»

Юноша горячо желал стать студентом Шеффилдской научной школы, а не факультета искусств Йельского университета, который окончили его отец и дед.

«Я пишу эти строчки без злого намерения, а лишь уверовав в то, что настало время принять решение и выбрать учебное заведение в соответствии с ним. Ваш послушный сын,

Ли де Форест

Р. S. Машинке г-на Силсби далеко до этой!»

Ли де Форест родился 26 августа 1873 года в семье Мэри и Генри Свифта Ли де Форест. Отец ребенка – выпускник Йельского университета и Эндоверской духовной семинарии – был священником Первой конгрегационной церкви в городе Каунсил Блафс (штат Айова).

Через шесть лет де Форесты и их трое детей переехали в Талладегу (штат Алабама), где доктор де Форест был назначен на пост директора школы Американской миссионерской ассоциации, «открытой для всех лиц обоего пола независимо от национальности, расы или цвета кожи». В условиях Юга это означало, что школа создавалась для детей недавно освобожденных рабов. Ли де Форест был в ней одним из немногочисленных белых учеников.

Все окружавшее мальчика приводило его в восторг. Увидав доменную печь, он тут же изготовил ее модель из старого мусорного ведра. Воздушный компрессор он сделал из старинных кузнечных мехов, хранившихся в семье в память о каком-то предке. Стоило ему увидеть паровоз, как он принялся мастерить свой собственный из старых ящиков, бочек из-под сахара и консервной банки вместо свистка. Ему казалось, что паровоз его великолепен. Он гонял мяч вместе с другими детьми, любил купаться в ручье, научился играть на корнете, выписывал журнал «Спутник молодежи» и из напечатанных в нем объявлений узнал о тысяче разнообразных способов нажить капитал. В дождливые дни, расположившись на полу гостиной, он чертил сложные детали цилиндров и клапанов для огромных двигателей своих грез.

Для двух поколений семейства де Форестов в Йельском университете существовала особая стипендия. В 16 лет Ли уже твердо знал, что он намерен использовать эту стипендию для обучения в Шеффилдской научной школе, и после умоляющего письма, приведенного выше, доктор де Форест внял настояниям сына. Это означало, что нужно было потратить еще целый год на подготовку, и Ли послали в принадлежащую Дуайту Л. Муди массачузетскую школу для мальчиков Маунт Гермон, где он так ничего и не узнал о науке.

В дневнике мальчика можно найти описание обычного воскресного дня в школе, когда он слушал «проповедь Дуайта Л. Муди о пяти элементах покаяния: сознании греховности, исповеди, раскаянии и – две остальных я позабыл. В два тридцать прекрасный обед из бобов и пирог! пирог!!»

Потом он влюбился; провел все летние каникулы, продавая справочник «Книга о Соединенных Штатах», и накопил 40 долларов, чуть не умерев от голода при этом. Его приняли в Йельский университет. Торгуя книгой «Что может сделать женщина?», он заработал на билет на Всемирную колумбовскую выставку 1893 года. На выставке он нанялся возить в креслах посетителей.

«Когда мои клиенты спрашивали, что в первую очередь стоит посмотреть, я неизменно вез их в машинный зал».

На все лето 1893 года выставка стала для де Фореста домом, каждую свободную минуту он отдавал изучению машин, станков, двигателей и хорошеньких посетительниц. «Я и не мог представить тогда, – пишет сам де Форест, – что через одиннадцать лет, на следующей Всемирной выставке, имя „кресло-толкателя“ будет превозноситься до небес».

В напряженном труде прошли четыре счастливых и голодных года в Йельском университете. Де Форест снова влюбился, что стало для него уже почти обыкновенным делом. И все время он изобретал различные приспособления. Однажды он сделал такую запись в дневнике: «Я обдумал принципиальные элементы подземной троллейбусной линии. Меня вдохновило объявление в „Сайнтифик Америкэн“ о премии в 50 тысяч долларов, предложенной за лучший проект. Прочтя его, я чуть не закричал от радости. Я поклялся пожертвовать 5 тысяч церкви, если выиграю на конкурсе». И несмотря на собственное усердие, он постоянно ругал себя в дневнике за неудачи: «Я не улучшаю своих возможностей, хотя постоянно пытаюсь поступать умнее, и все же вновь и вновь совершаю глупости. Мне не хватает черт характера, которые необходимы для избранной мной профессии. Болван!»

В 1896 году, в день выпускного акта в университете, взволнованный де Форест записал в дневнике: «Дни нашей подготовки прошли. Быть может, они не были совершенны, но мы прожили эти дни, и теперь то, как мы сможем противостоять жизненным затрещинам и оплеухам, покажет, что стоили эти дни. И как ни сложится судьба, ты найдешь верные сердца в выпуске девяносто шестого года, которые сохранят любовь и преданность Шеффильду и Йелю». Его товарищи присвоили ему титул самого заносчивого и невзрачного человека на курсе.

Следующей осенью де Форест начал аспирантские занятия под руководством Дж. Уилларда Гиббса, ставшего уже к тому времени легендарной фигурой. «Я должен заявить со всей страстностью, что решимостью сделать исследовательскую работу и изобретательство делом моей жизни я целиком обязан влиянию и вдохновению со стороны Уилларда Гиббса».

Де Форест избрал темой докторской диссертации проблему, связанную с недавно открытыми волнами Герца. Он написал Николе Тесла[34]34
  Тесла Никола (1857–1943) – знаменитый сербский ученый и инженер, большую часть жизни работал в США.


[Закрыть], своему кумиру, прося взять его к себе, но у Теслы не было вакансии.

Де Форест прервал занятия в аспирантуре и пошел добровольцем в армию во время военной истерии 1898 года. Он мечтал стать горнистом, так как в этом случае ему бы дали лошадь, его штаны украшали бы красные лампасы и его не посылали бы в наряд. Но война закончилась раньше, чем батарея была сформирована, и де Форест вернулся в Йель.

В последний год обучения в аспирантуре он познакомился с работой Маркони в области беспроволочного телеграфа и сразу увидел недостатки его системы.

В 1899 году де Форест получил докторскую степень и отправился на лето в Каунсил Блафс. И снова он отчаянно влюбился. Сердце его сладко билось, когда он отправился в Чикаго и устроился на работу в компании «Вестерн Электрик», но и роман и работа не были успешными. Его независимый ум все время уводил его в сторону от рутинных телефонных проблем.

Однажды его начальник сказал ему: «Видите ли, де Форест, из вас никогда не получится телефонного инженера. Что до меня, то вы можете сходить с ума, сколько вам угодно. Мне на это наплевать!»

Де Форест после этого перестал притворяться, что занимается телефоном и все восемь часов в день стал отдавать по-настоящему интересующему его делу: беспроволочному телефону. В конце концов он нашел работу, которая обещала дать ему все, что он искал.

В его дневнике появилась следующая запись:

«8 апреля 1900 года. Наконец, наконец, после долгих наметок, многих лет занятий и терпеливого и томительного ожидания, я получил возможность заняться тем, что я сам для себя избрал – экспериментальной работой в области беспроволочного телеграфа!»