Текст книги "Я познаю мир. Авиация и воздухоплавание"

Автор книги: Станислав Зигуненко

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 20 страниц)

Бесценный источник

Теперь вам понятно, откуда могли появиться над Лондоном и другими городами Англии, а может, и всей Европы воздушные корабли о бронзоволицыми экипажами? Получают подтверждение и факты, изложенные пророком Мезекиилем – он действительно мог побывать за океаном, перенесясь туда на воздушном корабле.

Ну а что случилось дальше? Да хотя бы вот что. Когда часть экипажа не в меру ретивые лондонцы утопили в Темзе, оставшиеся воздухоплаватели не смогли как следует управиться со своим судном, и оно в конце концов разбилось. В обломках на месте катастрофы некто мог подобрать карту, рукопись или даже книгу, где достаточно подробно описан путь из Нового Света в Старый и обратно.

Вот этот-то бесценный источник информации, как гласит легенда, и был затем подарен Колумбу странствующим идальго. Ну а почему сам путешественник скрыл существование такой карты? Ответ весьма прост. Во-первых, не стоило вмешивать в столь ответственное мероприятие возможных посланцев сатаны – за это инквизиция вовсе не погладила бы по головке, и экспедиция вряд ли могла состояться. Во-вторых, вполне возможно, что и сам Колумб был не чужд самолюбия, хотел, чтобы люди думали: он открыл Америку. И это, как мы теперь знаем, ему удалось.

Впрочем, возможно, все вышесказанное – всего лишь очередной миф...

Чертежи Леонардо

Великий итальянский ученый эпохи Возрождения Леонардо да Винчи имел привычку все более-менее ценные мысли записывать, а записи хранить. Поэтому сегодня мы имеем возможность убедиться, что он не только создания проекты крепостей и прочих строений, рисовал великолепные картины, но и изобретал невиданные для своего времени машины и аппараты.

Причем самые оригинальные идеи возникали порой на основе совершенно, казалось бы, обычных происшествий и наблюдений. Как-то со стола мастера упал листок бумаги. «Подумаешь, эка невидаль»,– возможно, скажете вы. А вот Леонардо так не считал. Он обратил внимание, что бумажный лист, как и лист древесный, слетающий осенью, падает весьма своеобразно, делая воздушные зигзаги. А что, если взять лист картона побольше и прыгнуть с ним, скажем, с обрыва?.. И в рабочей тетради Леонардо появляется эскиз «управляемого парашюта».

Так падает бумажный лист

Дальше первоначального наброска, похоже, мастер не пошел, поняв, насколько неустойчивым будет полет такой конструкции. И через некоторое время разработал проект «палатки для спасения высоты» – первого специализированного парашюта. Хватит, и так уж сколько веков люди прыгали с зонтами да шляпами...

Свои наблюдения и опыты Леонардо да Винчи изложил в рукописи, впоследствии названной «Атлантическим кодексом». В разделе «О летании и движении тел в воздухе» он пишет:

«Если у человека есть шатер из накрахмаленного полотна, каждая сторона которого имеет 12 локтей (1 локоть равен примерно 40 см. – С.З.) в ширину и столько же в вышину, он может бросаться с любой большой высоты, не подвергая себя никакой опасности...»

Расчеты показывают, что поверхность предложенного ученым устройства для спуска человека равна примерно 36 кв. м. Заметим, что современные парашюты для людей в зависимости от конструкции имеют площадь от 23 до 30 кв. м.

Парашют Леонардо да Винчи

Современные историки науки попробовали воспроизвести «палатку Леонардо» в натуре и провести с ней опыты. Приспособление действительно замедляло падение в воздухе, но было не очень устойчивым – в конструкции недоставало отверстия в центре купола; выходящий через него частично поток воздуха и стабилизирует полет. Однако не будем забывать и того, что данный проект был разработан в самом начале XVI века – за 400 лет до того, как действительно полетел первый парашютист.

И «управляемый парашют» не так уж плох – впоследствии он послужил основой для создания дельтапланов, парапланов и действительно управляемых парашютов типа «мягкое крыло», о которых мы еще поговорим подробно.

Сам же Леонардо да Винчи не ограничился только двумя проектами покорения воздуха. Среди его бумаг найдено также описание «крыльчатки», приводимой в действие пружиной, – предтечи первого вертолета.

Наконец, он долгое время работал над созданием летательных аппаратов с машущими крыльями – орнитоптеров. Причем их отличал ряд вполне современных деталей: шасси после взлета должно было убираться, управление полетом велось с помощью хвостового оперения и т.д.

Поскольку единственным двигателем на такой машине должен быть сам человек, его мускульная сила, Леонардо разработал проект орнитоптера, где кроме силы рук использовалась также и сила ног. А когда и этого ему показалось мало, появился вариант конструкции, в котором дополнительно использовалась еще и сила упругости предварительно натянутого лука – примерно такого же, что и поныне используются для метания стрел.

Впрочем, к концу жизни великий ученый и инженер понял, что созданные им конструкции получаются чересчур сложными, и для начала хотел использовать летательный аппарат с неподвижным крылом, то есть планер...

И остается лишь сожалеть, что все эти проекты, как и работы древних китайцев и индейцев, долгое время оставались неизвестными – например, рукописи Леонардо были разысканы в архивах лишь в XIX веке. Так что многие изобретения людям приходилось делать неоднократно.

Российские Икары

Государево дело

Не надо думать, что только за границей делались попытки покорить воздушный океан. Наши российские Иваны тоже оказались не лыком шиты.

 
Мужичонка– лиходей —
рожа варежкой —
дня двадцатого апреля
года давшего
закричал вовсю
в Кремле,
на Ивановской,
дескать,
«Дело у него Государево!»
 

Так описывает поэт Роберт Рождественский случай, который, говорят, имел место в действительности – «Дело Государево» касалось постройки крыльев, на которых холоп Ивана Грозного хотел спуститься с кремлевской колокольни. Правда, в данном случае попытка полета «аки птица» не удалась, поскольку не знал мужичонка даже азов воздушного дела.

Полет на самодельных крыльях редко бывал удачным

Зато вот «смерду Никитке, боярского сына Лупатова холопу» повезло больше. Он, как свидетельствует хроника, сделав крылья, летал на них в Александровской слободе при большом стечении народа.

В деле рязанской воеводской канцелярии обнаружена следующая запись: «С 1669 года стрелец Рязанской Серпов сделал в Ряжске крылья, из крыльев голубей великие, и по своей обыкновенности хотел летать, но только поднялся аршин на семь, перекувыркнулся и упал на спину не больно».

Что сталось дальше со стрельцом, неизвестно, однако он был не единственным, кто хотел подняться над обыденностью, взлететь как птица. Среди записей историка прошлого века С. Ж. Боголепова, собиравшего свидетельства о полетах российских людей в древности, есть и такая:

«...1724 года в селе Пехлевице Рязанской провинции приказчик Перешляева фабрики Островков задумал летать по воздуху. Сделал крылья из бычачьих пузырей, но не полетел. Опосля сделал как теремки из них же; и по сильному ветру подняло его выше человека и кинуло на вершину дерева, и едва сошел, расцарапавшись весь».

«Теремки» из бычьих пузырей можно, по-видимому, назвать предшественниками современных воздушных шаров. Соединив пузыри в гирлянду, Островков стал одним из первых в мире аэронавтов. Он поднялся в небо за полвека до того, как братья Монгольфье запустили неподалеку от Парижа свой первый шар.

А вот вам еще пример:

«...1731 год в Рязани, при воеводе, подьячий Нерехтец Крякут-ной Фурвим сделал как мяч большой, надул дымом поганым и вонючим, от него сделал петлю, сел в нее, и нечистая сила подняла его выше березы и после больно ударила о колокольню, но он уцепился за веревку, чем звонят, и остался тако жив».

Но покинуть землю рязанскую ему все же пришлось. Новый подьячий прочел на городской площади царский указ об изгнании нечестивца, который «попрал божий закон», и то, как говорится, слава богу, поскольку существовал в то время и такой жесткий царский указ: «Человек не птица, крыльев не имать. Аще кто приставил себе аки крылья деревянны, противу естества творить, за содружество нечистой силой отрубить выдумщику голову...»

Будем летать по науке...

Однако никакие запреты не могли уже остановить желание российских людей летать. Покорением Пятого океана интересовались уже не только холопы, но и люди ученые, в том числе «первый русский университет», как его называл А. С. Пушкин, Михаил Васильевич Ломоносов.

«Аэродинамическая машина» Ломоносова

Среди многочисленных научных работ замечательного ученого есть и «Размышления об упругой силе воздуха», где он систематизировал все известные к тому времени знания о воздухе и попытался представить себе, как можно исследовать воздушный океан, находясь на его дне.

В результате таких размышлений в 1754 году Ломоносов построил и испытал «аэродинамическую машину» – первую действующую модель вертолета. Два воздушных винта модели приводились в действие часовой пружиной, помещенной в коробку. Правда, мощности этой пружины оказалось маловато, чтобы модель могла подняться вверх самостоятельно. Поэтому Ломоносов пошел на хитрость. Сначала он уравновесил модель с помощью груза, перекинутого через блок, подвешенный к потолку. А когда отпустил пружину и та завертела пропеллеры, образовалась дополнительная подъемная сила и модель взлетела, к восторгу присутствующих – членов Петербургской академии наук.

Взлет под облака

Постепенно, методом проб и ошибок, неустанных размышлений над событиями окружающего мира, человечество накапливало опыт покорения Пятого океана, пока наконец количество не перешло в новое качество – были созданы первые аппараты, на которых действительно можно было летать. Вот как это было...

От размышлений к действию

Неистовый Сирано-изобретатель

Жил во Франции XVII века поразительный человек. Жизнь его настолько богата событиями, что послужила основой для пьесы, которая и по сей день идет во многих театрах мира. Кто же он был? Блестящий фехтовальщик и острослов, философ и математик, он еще поражал окружающих безудержной фантазией. В своих романах он рассказывал столь удивительные вещи, что многие его современники думали: «Не прилетел ли этот человек на Землю с Луны или какой иной планеты? »

Ну вот, скажем, в одном из своих романов, изданном в 1657 году и названном по моде того времени достаточно длинно – «Иной свет, или Государства и империи Луны», Сирано де Бержерак – так звали этого человека – описал несколько способов, как без особых хлопот добраться с Земли до Луны.

Например, один из полетов герой романа хотел совершить с помощью множества... бутылок, наполненных росой! Вода под действием солнечных лучей испарялась, и образовавшийся пар, или, как писал автор, «туман», поднимал человека в воздух.

Со времен Сирано де Бержерака люди размышляют, как можно долететь до Луны

Конечно, такой летательный аппарат никогда не сможет оторваться от земли, как не может взлететь закипающий чайник. Но вот что интересно: идея сама по себе не так уж плоха – из водяного пара, как известно, состоят облака, а они летают!

Сирано де Бержерак, впрочем, и сам быстро понял недостатки такой конструкции. Первый полет его героя завершился неудачей, и в следующих главах тяжелые бутылки были заменены гораздо более легкими пузырями. И наполняли их не росой, не паром, а горячим дымом от костра.

Сегодня мы знаем: таким образом до Луны не долетишь. Но в воздух подняться действительно можно! Ведь писатель довольно точно обрисовал схему воздушного шара, который несколько десятилетий спустя на самом деле взлетел.

Костер в саду

До сих пор точно неизвестно, читали ли братья Жозеф и Этьен Монгольфье книгу Сирано де Бержерака или сами заново придумали всю конструкцию... Скорее всего, читали – ведь они были сыновьями бумажного фабриканта, а бумага в то время, как и сейчас, использовалась в основном для печатания книг.

Во всяком случае, в своих первых опытах братья, подобно литературному герою, использовали водяной пар. И конечно, потерпели неудачу. Подъемная сила пара мала, он не может поднять в воздух что-либо, кроме самого себя. Лишь когда братья наполнили склеенную из бумаги и полотна оболочку дымом от разведенного в саду костра, шар взлетел.

Воздушный шар братьев Монгольфье

Так в мае 1783 года люди начали покорение Пятого океана Земли – воздушного. Впрочем, на первом монгольфьере – братья обессмертили фамилию в своем изобретении – полетели вовсе не они. Первыми аэронавтами стали... баран, утка и петух. Полет кончился благополучно – пассажиры остались живы. Однако вскоре выяснилось, что у петуха сломано крыло, что тут же послужило основой слуха: в воздухе людям делать нечего – вон даже кости полетов не выдерживают. И лишь после тщательного разбирательства удалось выяснить, что причиной травмы стал не воздух, а баран, по нечаянности придавивший петуха к стенке клетки.

Первые аэронавты

Теперь очередь лететь была за людьми. И такие смельчаки нашлись. Осенью того же года в воздух поднялись Пилатр де Розье и Арланд. На этот раз аэростат продержался в воздухе рекордное время – 25 минут. Но полет чуть не кончился трагически: от подвешенного на цепи под оболочкой очага, в котором сжигали шерсть и солому, чтобы подогревать воздух в шаре и во время полета, начала тлеть и сама корзина, в которой помещались воздухоплаватели. Им с большим трудом удалось погасить огонь.

И наконец, в декабре все того же, 1783 года в Париже состоялся полет воздушного шара другой конструкции. Профессор Жак Шарль сделал его оболочку из шелка, пропитанного сырой резиной – каучуком, а наполнил ее не дымом, а легким газом – водородом. По имени профессора такие шары стали называть шарльерами.

Первый шарльер

Аэростат, в корзине которого находился сам изобретатель вместе со своим другом Робером, продержался в воздухе больше 2 часов и опустился в 40 км от места старта. Шарльер летал дольше потому, что водород обеспечил большую подъемную силу: ведь этот газ в 3,5 раза легче воздуха.

Шарль внес усовершенствования и в конструкцию самого аэростата. В оболочку был встроен клапан – пружинная «калитка», с помощью которой часть газа можно выпустить из оболочки, когда придет пора снижаться. Догадался изобретатель запастись и балластом – песком в мешочках. Если аэростат опускается, а аэронавт намерен продолжить полет, он высыпает часть песка за борт, шар становится легче, и полет продолжается. Гондола – прочная корзина, сплетенная из ивовых прутьев, – была подвешена не к нижней части шара, как в монгольфьере, а к специальной сетке, охватывавшей всю оболочку. А значит, меньшей была опасность, что гондола оторвется при резком рывке, порыве ветра. В гондоле имелся и якорь-гайдроп – длинный канат, который выбрасывали за борт при посадке. Он волочился по земле и тормозил аэростат, гонимый ветром.

Таким образом, Шарль предусмотрел практически все приспособления, которыми воздухоплаватели пользуются и по сей день.

Полеты продолжаются

Удачные полеты в Париже ободрили воздухоплавателей других стран. Первые аэростаты появились также в Германии, Англии, Испании... В ноябре 1783 года состоялся такой полет и в России.

Во Франции тем временем воздушные путешествия становятся все более популярными. Один из знаменитейших людей Парижа и его окрестностей, Феликс Турнашон, по прозвищу Надар – художник и писатель, фотограф и изобретатель – был занят сооружением огромного воздушного шара, который так и назывался – «Гигант». Его двойная оболочка, имевшая 90 м в окружности, должна была нести гондолу, построенную в виде шале – двухэтажного дачного домика с террасой; в нем предполагалось разместить 12 пассажиров, не считая самого пилота!

Надар, кстати, подсказал своему приятелю, начинающему писателю Жюлю Верну, тему для его первого романа и даже консультировал его в затруднительных случаях. Так во Франции одновременно готовились к полету два воздушных шара – один на самом деле, другой – на страницах романа.

Первый розьер

Жюль Верн придумал замечательный аэростат. Описанная им «Виктория» имела температурное управление. Это значит, что специальное приспособление для нагрева газа позволяло аэронавтам подниматься и опускаться, не сбрасывая балласта и не выпуская газа из оболочки. (В скобках заметим, что эта идея воплощена в наши дни на розьерах – третьем типе воздушных шаров, соединяющих в себе преимущества монгольфьеров и шарльеров. Название этот тип шаров получил в честь уже известного нам первого аэронавта Пилатра де Розье.)

«Летучая вода» Льва Толстого

Первые полеты заинтересовали многих людей на земном шаре. Но далеко не все могли понять, почему воздушные шары летают. Этого толком не знали даже сами братья Монгольфье, полагавшие, что шар обязательно должен быть наполнен дымом, а вовсе не теплым воздухом.

Логика рассуждений такова. Все мы видим, как по небу плавают облака и тучи. Из них часто льет дождь и сверкают молнии. А коли так, значит, полету может способствовать электризация воздуха...

В общем, чтобы шар полетел, полагали братья, нужно наполнить его «облакоподобным веществом» – паром или дымом. Тогда произойдет эта самая электризация и монгольфьер взлетит.

Кипящая вода

На самом деле все, конечно, не так. Лучше других, пожалуй, объяснил суть происходящих процессов знаменитый наш писатель JLН. Толстой, весьма живо интересовавшийся вопросами воздухоплавания. Он писал:

«Если взять надутый пузырь и опустить его в воду, а потом пустить, то пузырь выскочит на верх воды и станет по ней плавать. Точно так же если кипятить чугун воды, то на дне, над огнем, вода делается летучею, газом; и как соберется пар, немножко водяного газа, он сейчас пузырем выскочит наверх. Сперва выскочит один пузырь, потом другой, а как нагреется вся вода, то пузыри выскакивают, не переставая; тогда вода кипит. Так же, как из воды выскакивают наверх пузыри, надутые летучей водою, потому что они легче воды, – так из воздуха выскочит на самый верх пузырь, надутый газом – водородом, или горячим воздухом, потому что горячий газ легче холодного воздуха, а водород легче всех газов...»

Хитрость Архимеда

Современный ученый, впрочем, наверное, пояснил бы суть дела немного по-другому. «Всем известно, – сказал бы он, – если бросить в воду деревянную дощечку, она поплывет. А вот стальной гвоздь сразу утонет. Это происходит потому, что у дерева меньший удельный вес, чем у воды, а у стали – больший...»

Удельный вес – это вес кубика любого вещества со стороной, равной 1 см. Если мы мысленно вырежем такой кубик из дерева – он будет весить меньше 1 г, а из стали – больше. Вес же кубика воды как раз равен 1 г. Вот и получается: дерево плавает, потому что оно легче воды, а сталь тонет, поскольку тяжелее.

«Но ведь по морям и океанам плавают большие корабли, – возможно, вспомните вы. – Они сделаны из стали и все-таки не тонут...»

А не тонут они потому, что в данном случае инженеры пошли на хитрость. Суть ее заключается в следующем. Если мы сделаем из стали не сплошной кубик, а полый, заполненный воздухом внутри, то он будет плавать. Ему не позволит утонуть воздух, заключенный внутри. Примерно так же плавают и стальные суда – ведь внутри они тоже полые. Даже если заполним часть объема судна грузами и механизмами, все равно места для воздуха остается еще достаточно.

Существует даже специальный физический закон, объясняющий это явление.

«На тело, погруженное в жидкость, – гласит он, – действует выталкивающая сила, направленная вертикально вверх и равная весу жидкости, вытесненной им».

Этот закон каждый может проверить самостоятельно. Стоит нырнуть в пруд, бассейн или просто залезть в ванну с водой, как вы почувствуете: тело словно бы потеряло в весе. И если кубик, судно или тело вытесняют воды больше, чем весят сами, они плавают, если меньше – тонут.

Говорят, закон был открыт древнегреческим ученым Архимедом при довольно любопытных обстоятельствах. Сиракузский царь Гиерон заподозрил, что его новая корона сделана мастером не из чистого золота, а из сплава с другими металлами. Но так ли это? Проверку он поручил своему придворному мудрецу Архимеду.

Тот долго думал, как выполнить поручение царя. И в конце концов решил задачу. Причем идея пришла к нему в бане. Когда он погрузился в ванну, полную до краев водой, часть ее, конечно, выплеснулась на пол – ее вытеснило тело Архимеда. И это обстоятельство подсказало ученому ход решения. Он так обрадовался своему открытию, что тотчас выскочил из ванны и как был, мокрый, побежал домой по улицам родных Сиракуз с криком: «Эврика! Нашел!..»

Он действительно нашел способ, как решить задачу царя: Архимед опустил корону в сосуд, полный воды. Часть ее опять-таки выплеснулась. Ее объем был равен объему короны. А зная объем и вес царского украшения – взвесить-то его проще простого! – можно найти и удельный вес материала, из которого это изделие и было изготовлено. Для этого поделим вес на объем и получим вес в граммах кубика вещества со стороной в 1 см. Точно так же Архимед определил и удельный вес слитка из чистого золота. Осталось сравнить полученные результаты. При этом, говорит история, выяснилось, что ювелир все-таки смошенничал...

Говорят, так, в ванне, Архимед открыл свой закон...

Но мы несколько отвлеклись. Ведь эта книжка не об Архимеде и его открытиях... Главное для нас в этой истории вот что. Тот же физический закон, открытый Архимедом, распространяется не только на водное, но и на воздушное пространство; шарльер летает потому, что его наполняют водородом – газом, который легче воздуха. В монгольфьерах внутри хотя и находится воздух, но температура его гораздо выше, чем снаружи. А горячий воздух легче холодного. В этом можно убедиться с помощью простейшего опыта. К пламени зажженной свечи или газовой горелки сбоку можно поднести руку довольно близко. А вот над свечой тепло чувствуется на значительном расстоянии – нагретый воздух поднимается вверх.

Таким образом, для взлета воздушным шарам вовсе не нужно разгоняться, как самолетам. Они не взлетают, а всплывают в воздушном океане, подобно тому как в океане водном всплывает брошенная щепка или мячик.

Область науки, которая изучает неподвижный воздух, называется аэростатикой («статос» в переводе с греческого означает «неподвижный») в отличие от аэродинамики, которая познает законы движущегося воздуха.

Так что воздушные шары правильнее будет называть аэростатами, ведь зачастую они бывают отнюдь не круглыми.