Текст книги "Я познаю мир. Авиация и воздухоплавание"

Автор книги: Станислав Зигуненко

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 20 страниц)

Мускулолет Данилевского

Если об изобретении Можайского известно уже довольно давно, о нем можно прочесть во многих книгах, то вот фамилия следующего нашего героя вряд ли кому знакома. Между тем сравнительно недавно в архивах были найдены сведения вот о какой интересной разработке...

Взору немногих случайных свидетелей, оказавшихся в октябрьское утро 1897 года на поляне близ Харькова, представилось фантастическое зрелище. Над поляной парила гигантская птица. Большой черный шар, к которому она была привязана, казалось, лишь сковывал ее движения. Взмахивая крыльями, птица совершила несколько кругов над поляной и приземлилась.

Так, по мнению современных исследователей, мог выглядеть мускулолет Данилевского

При ближайшем рассмотрении выяснилось, что «птицей» оказался симпатичный молодой человек. Ему помогли сложить крылья, выпустили легкий газ из оболочки шара и поздравили с успехом. Так завершился, быть может, самый первый полет человека на крыльях, которые приводились в действие его собственными мускулами.

Однако большая часть поздравлений все-таки относилась не к человеку-птице, а к стоявшему здесь же на поляне представительному господину средних лет. Константина Яковлевича Данилевского многие харьковчане знали как врача. А вот поди ж ты, он, оказывается, еще и изобретатель.

К тому времени люди уже поднимались в воздух на аэростатах, испытывали первые планеры, делали попытки построить самолет... Но Данилевского увлекала другая идея: он хотел подняться в воздух, подобно птице, полагаясь только на силу мускулов. Он вглядывался в зарисовки махолетов, сделанные много веков назад великим художником и инженером Леонардо да Винчи, его вдохновляли рассказы о полетах на крыльях российских «холопов» в средние века...

Однако, несмотря на все усилия, Данилевскому так и не удалось осуществить полет на крыльях, так сказать, в чистом виде: сил даже тренированного молодого человека оказывалось явно недостаточно. Тогда изобретателю пришла другая идея: он решил снабдить аэронавта помимо крыльев еще и аэростатом, который бы в большей или меньшей степени уравновешивал вес воздухоплавателя. Осуществить эту идею доктору помог добровольный помощник Петр Косяков, который затем и стал испытателем.

Первые опыты показали принципиальную осуществимость идеи. Аэронавт, удерживаемый в воздухе аэростатом, с каждым взмахом крыльев набирал высоту! Пусть крайне медленно, буквально по сантиметрам, но поднимался...

Впрочем, эти же испытания показали: силы рук для полета явно недостаточно – даже 19-летний, физически крепкий молодой человек мог махать 3-метровыми крыльями не более минуты кряду.

Тогда изобретатель решил усовершенствовать конструкцию. Вскоре Косяков, сидя в велосипедном седле, крутил ногами педали. Привод от них шел опять-таки к крыльям, заставляя их расправляться. Складывались же они самостоятельно, под воздействием сильных пружин.

Однако один из первых полетов этой конструкции чуть было не стал и последним. Аппарат, вырабатывавший водород для заполнения оболочки, взорвался. Изобретатель и его помощник лишь чудом не пострадали.

Дальнейшие опыты отложили до будущих времен, а об уже сделанном Данилевский доложил в августе 1898 года на X съезде врачей и естествоиспытателей в Киеве. Коротко рассказав об успехах, он не стал скрывать трудности и неудачи в осуществлении проекта. Кроме взрыва злополучного аппарата во время одного из испытаний сломался болт крыла... Тем не менее работа получила одобрение со стороны известных авторитетов воздухоплавания того времени – профессоров Д. И. Менделеева и Н. Е. Жуковского.

Проанализировав недочеты конструкции, Данилевский вскоре пришел к выводу, что крылатый движитель – не самое удачное решение в данном случае. Новый аппарат, сконструированный им, выглядел иначе. На смену крыльям пришел движитель, напоминавший лопастный механизм современного водного велосипеда. Поменял свою форму и ранее круглый баллон аэростата– он превратился в вертикальный цилиндр. Такая форма, по мнению Данилевского, должна была придать летательному аппарату большую устойчивость в полете. И наконец, он добавил к своему аэростату еще и парус, который представлял собой прямоугольную бамбуковую раму с подвижными пластинами – точь-в-точь современные жалюзи.

На новом аппарате Петр Косяков смог подняться на полукилометровую высоту, стал совершать продолжительные полеты. И это чуть не сгубило испытателя. Во время одного из полетов солнце стало припекать так сильно, что аппарат, перестав слушаться руля, начал стремительно набирать высоту. Баллон между тем раздувался все больше, грозя лопнуть...

Но тут, на счастье Косякова, подул ветерок, солнце заволокло облаками, стало прохладнее, и аэростат пошел на снижение.

Тем не менее этот случай показал, что подобные летательные аппараты не очень надежны. И как ни старался Данилевский, его детище не смогло выдержать конкуренции с набиравшей силу авиацией. Махолет-аэростат так и остался малоизвестной страницей истории воздухоплавания.

Вертолет кустаря Митрейкина

В сентябре 1889 года в штаб Московского военного округа пришло письмо от кустаря-ложечника Никиты Мироновича Митрейкина. «...Мною изобретена деревянная модель воздухоплавательного велосипеда», – сообщает он. И далее отмечает, что «поскольку чертежу и рисованию не учен», то ему было очень трудно придумать и сразу сделать все детали из дерева, пользуясь лишь ложечным инструментом. Многое вышло аляповато. Впрочем, изобретатель уверен, что из металла сделать все можно несравненно изящнее.

Далее он сообщает такие подробности: «...Колесо было сделано одно, величиной в 1 аршин (около 70 см. – С. 3.). Вместо кулаков и шестерни были набиты и согнуты гвозди, винтовые крылья были сделаны из планок и покрыты полотном...»

Предположительный вид вертолета кустаря Митрейкина

Как мы можем представить, конструкция получилась достаточно тяжелой и громоздкой. На это, впрочем, сетует и сам изобретатель, указывая, что из-за тяжести не мог поначалу оторваться от земли выше четверти аршина, да и то с разгону. Но ведь все-таки оторвался!

Впрочем, тяжелая конструкция так и не смогла подняться выше 1 аршина вверх и продвинуться более 5 саженей (1 сажень равна 3 аршинам и составляет около 1,5 м. – С. 3.) вперед. Изобретатель чистосердечно признает это в своем письме, но считает, что летные качества можно улучшить, усовершенствовав машину.

Однако специалисты того времени рассудили иначе:

«...Рассмотрев модель и описание этого снаряда, Воздухоплавательный отдел, имея в виду, что, по заявлению самого изобретателя, ему не удалось подняться выше одного аршина и двигаться вперед далее 5 сажен, находит, что изобретение кустаря Митрейкина не представляет ничего серьезного. Так как изобретатель, как видно из его прошения, не требует никакого вознаграждения за свое изобретение, а жертвует его Военному ведомству, то Воздухоплавательный отдел предлагал бы передать модель кустаря Митрейкина в Музей Учебного воздухоплавательного парка».

«Летательная машина» Зубржицкого

В те годы, когда в далекой Америке братья Райт проводили опыты со своим аэропланом, политический ссыльный, поляк по национальности Иван Фаддеевич Зубржицкий сочинял такое послание «господину Якутскому губернатору»:

«Согласно Высочайшего манифеста, данного в Царском Селе 18 февраля 1905 года, имею честь еще раз напомнить Вашему превосходительству, что летательная машина, над изобретением коей трудился более девяти лет, представляет собой шлюпку, герметически закрытую щитком. То и другое сделано из алюминиевой жести, окрашенной масляной краской небесного цвета.

Машина имеет четыре вертикальных крыльчатых вала, на которых вращается и сжигатель воздуха, отброшенного центробежной силой вентилятора.

Скорость поднятия, опускания или сохранения покоя машины в воздухе зависит не только от увеличения или уменьшения быстроты вращения валов, но и от угла, под коим установлены крылья к оси валов.

Опыты над моделью привели к заключению, что если придать крыльям площадь в 24 квадратных метра при наклоне в 33 градуса и вращать валы со скоростью 600 оборотов в минуту, то груз в 9 пудов взлетит в воздух со скоростью 65 метров в минуту. Вся машина с бензиново-газовым двигателем будет весить около 9 пудов, и, следовательно, подъемная сила ее 88 пудов».

Так, возможно, выглядела «летательная машина» Зубржицкого

Далее изобретатель на нескольких страницах, не очень, видимо, надеясь на ученость высокого чина, популярно объясняет «Его превосходительству господину Якутскому губернатору» смысл физических законов, позволяющих телу тяжелее воздуха летать. Тут же приведены и расчеты точности бомбометания с воздуха, поскольку Зубржицкий уверен, что его машина может способствовать победе русского оружия в только что начавшейся русско-японской войне.

В заключение своего письма изобретатель хлопочет о выдаче ему ссуды на постройку «этой летательной машины» и напрямик спрашивает губернатора, может ли надеяться на поддержку правительства, которому, наверное, нужно новое оружие для защиты отечества, или должен уж не заботиться о сохранении военного секрета, а искать себе поддержку в коммерческих кругах...

Резолюция канцелярии губернатора стандартна. Не желая вдаваться в подробности сего щекотливого дела, само письмо и справка о самом Зубржицком были отправлены в Петербург, в распоряжение Департамента полиции.

До сведения г-на министра внутренних дел В. Дурново письмо ссыльного, скорее всего, представлено не было: не до того было, войска стали терпеть поражение за поражением, в стране поднимались бунты и забастовки...

Но вот какую интересную деталь этого дела раскопал историк Юрий Остапенко.

Прослышав об интересном проекте, изобретателю тут же послал телеграмму с оплаченным ответом в 50 слов иркутский предприниматель Павел Тодоров. Он предлагал использовать «летательную машину», которую изобретатель назвал «янолетом», для доставки 9 тыс. пудов мануфактуры, чаю и табаку в Бодайбо из Урги.

Однако дело не выгорело. Изобретателю еще только предстояло пройти длинный путь от модели к созданию настоящей машины, а предпринимателю нужно было перевезти груз уже завтра, пока дают за эту операцию 50 тыс. рублей задатка.

Да и мог ли сам Зубржицкий одолеть этот путь? Как оказалось, нет. Он прожил в Якутске еще 20 лет «более чем плохо». Так было сказано в некрологе, написанном одним из его немногих друзей. Последние годы к тяжелому материальному положению присоединились мнительность, обидчивость, постоянные претензии к окружающим... Все это в конце концов кончилось психическим расстройством, и в марте 1925 года изобретатель умер, практически всеми забытый.

Первые полеты

Наши соотечественники были вовсе не единственными неудачниками, если можно так выразиться. Многие пробовали свои силы в качестве авиаконструкторов и не могли добиться успеха. Среди них были и знаменитости, и люди совсем безвестные. Но все они были одержимы одной мечтой – поднять человека в небо.

Самолет Максима

Примерно в одно время с Можайским над своей конструкцией работал известный английский изобретатель Хайрем Максим. Ему не пришлось выпрашивать денег на свою разработку. Известный пушечный король, создатель первого в мире пулемета, владелец многочисленных заводов и мастерских мог не ограничивать свои расходы. Быть может, поэтому выстроенный им аэроплан оказался размером с... двухэтажный дом. Его должна была поднять в воздух паровая машина мощностью 360 л. с. – как минимум в 10 раз мощнее, чем на самолете Можайского.

Разгонялось это чудище весом в 3,5 т, словно паровоз, по рельсам длиной полкилометра. А чтобы машина не взлетела преждевременно, сверху ее до поры до времени прижимала к земле другая пара рельсов.

Самолет Максима

Однако такая хитрость не помогла. Во время одного из пробных прогонов верхние рельсы не выдержали давления, сломались, машина Максима подскочила в воздух и тут же рухнула набок.

Подсчитав, что на проект потрачено уже полмиллиона фунтов, а на починку и доведение машины может потребоваться еще столько же, Максим предпочел отказаться от своей затеи и вернулся к производству пушек, пулеметов и прочего вооружения.

«Авион» Адера

И возможно, с точки зрения экономии Максим был прав, поскольку еще один создатель самолета – известный французский инженер Клеман Адер истратил на создание и доведение своих аппаратов еще больше – полтора миллиона франков. Неустанно разрабатывал он одну конструкцию за другой, испытывал их, убеждался, что машина если и может оторваться от земли, то тут же падает на нее снова, принимался за ее модернизацию, а то и создание нового аппарата.

Пожалуй, наиболее удачной можно признать его модель «Авион-III», созданную по заказу военных. Но тут Адеру не повезло. Точнее, он сам не смог удержаться от соблазна побыстрее продемонстрировать свои успехи, не захотел признать, что его машину лучше не испытывать в ветреную погоду. Он решил рискнуть, но...

«Авион» Адера

Когда его «Авион» начал разгоняться по полю, порыв ветра подхватил машину, а она, пролетев несколько десятков метров, тут же рухнула на землю, превратившись в груду обломков. Комиссия молча удалилась, а Адер в отчаянии приказал доломать «Авион», а заодно сокрушил и еще два аппарата, подготовленные к испытаниям.

Отказавшись от постройки летательных аппаратов, Адер вернулся к конструированию автомобилей и других машин. Он дожил до глубокой старости и успел увидеть, как самолеты, построенные другими изобретателями, стали постепенно завоевывать небо. И наверное, завидовал им...

Опыты Лилиенталя

И Максим, и Адер допустили одну и ту же ошибку. Вместо того чтобы сначала на моделях отработать оптимальные пропорции аппаратов, они пытались решить проблему одним махом.

А вот немецкий изобретатель Отто Лилиенталь работал совершенно иначе. Свои идеи он сначала проверял на моделях, а потом на легких планерах. Он летал на них сам, спрыгивая с высокого обрыва.

Ему принадлежит немало открытий практической авиации. Например, он первым догадался, что крылья должны быть не плоскими, а несколько выгнутыми, выпуклостью вверх. Он научился поддерживать равновесие аппарата в полете, балансируя собственным телом.

Медленно, шаг за шагом, он приближался к образцу, данному природой, – к парящей птице. Со своего холма в Гросслихтерфельде, неподалеку от Берлина, он мог уже совершать полеты в 200—300 м, поднимаясь порой даже выше той точки, откуда стартовал. Лилиенталь держался в воздухе почти по л минуты, и люди приезжали посмотреть «на летающего человека» даже из других стран.

Один из планеров Лилиенталя

В 1889 году он опубликовал книгу «Полет птиц как основа искусства летать», в которой подвел итоги экспериментов, проведенных вместе с братом Густавом. Число совершенных им полетов перевалило к тому времени уже за две тысячи...

Оставалось, по существу, сделать последний шаг – поставить на планер мотор. Но тут Отто постигло несчастье. В одном из очередных полетов он не смог парировать внезапный порыв ветра, потерял равновесие и, упав с большой высоты, разбился.

Как братья Райт добились своего

Многие люди в разных странах мира скорбели о безвременной гибели этого талантливого человека. Были среди них и братья Райт – Уилбер и Орвилл, сыновья приходского священника, а потом и епископа. Весть о полетах Лилиенталя, его безвременной кончине дошла и к ним, через океан, в небольшой американский городок Дайтон.

Окрестные обыватели рассказывали друг друг, что эти молодые Райты опять что-то затеяли. То они газету выпускали, то велосипеды стали делать, а теперь вот – виданное ли дело?! – начали гонять на этих самых велосипедах, прикрепив в ним крылья.

Самолет братьев Райт

Братья же, по примеру Лилиенталя, испытывали таким образом планеры собственной конструкции. И, подобрав опытным путем наиболее удачную модель, в 1900 году соорудили собственный полнометражный планер-биплан, на котором стали совершать довольно продолжительные полеты.

Запуск планера осуществлялся так. Несколько рабочих поднимали машину за крылья и, разбежавшись, бросали ее с обрыва. Потом Райты упростили взлет, придумав своеобразную лебедку. Груз, опускающийся с высоты, через блок тянул привязанный к нему планер. Тот разгонялся по коротким рельсам, и, как только оказывался в воздухе, специальное приспособление сбрасывало буксировочный трос с крючка.

За два года братья настолько поднаторели в своем искусстве, что стали летать не только по прямой, но и делали довольно сложные повороты. Пора было ставить на планер мотор, превратив его таким образом в самолет.

На собственной фабрике они изготовили винт и двигатель внутреннего сгорания мощностью 15 л. с. В декабре 1903 года на пустынном пляже в местечке Китти-Хок один из братьев – Орвилл – совершил первый удачный полет, пролетев 36,5 м за 12 секунд.

«Прогрев двигатель несколько минут, я забрался на машину в 10 ч. 35 минут, – отметил в своих записях, датированных 17 декабря 1903 года, Уилбур Райт. – Аппарат тронулся с места, набрал скорость в 7 или 3 миль в час и поднялся в воздух...»

Братья хотели сохранить свои испытания в тайне, постепенно улучшая результаты (в одном из последующих полетов Уилбер пролетел 360 м за 59 секунд). Однако приглашенный ими фотограф не удержался и продал сенсационную фотографию, запечатлевшую первый полет, в газеты.

Братья моментально стали знаменитостями, им не оставалось ничего другого, как сознаться в содеянном. И повторить свои полеты уже публично, сначала в Америке, а потом и в Европе – во Франции и Германии.

Будучи людьми деловыми и практичными, Райты получили патент на свое изобретение и продали его за хорошие деньги военному ведомству. В 1909 году они организовали первую в США фирму «Райт компани» по производству аэропланов. Президентом ее был сначала Уилбер, а когда три года спустя он неожиданно умер от тифа, то его сменил на посту Орвилл.

В 1914 году он продал свои акции, и с 1916 года бывшая семейная фирма вошла в состав корпорации «Райт-Жартин компани», где Орвилл занимал почетный пост консультанта. Он дожил до окончания второй мировой войны, приняв за это время участие в совершенствовании 32 типов летательных аппаратов.

Нет ничего практичней хорошей теории

...Погиб при испытаниях очередной конструкции Лилиенталь. Месяц спустя после успешного начала полетов потерпел аварию самолет братьев Райт; Орвилл отделался синяками, а сидевший рядом пассажир разбился насмерть. Бесчисленное количество раз падал знаменитый бразильский воздухоплаватель, пилот и конструктор Альберто Сантос-Дюмон.

Многочисленные аварии, неудачи с летательными аппаратами заставляли людей задуматься, почему так происходит. Почему птицы летают хорошо, а аэропланы плохо? Пожалуй, лучше других разобрался в причинах неудач профессор прикладной математики Николай Егорович Жуковский.

Впрочем, над созданием новой науки – аэродинамики – потрудился не только он один.

Все течет, все изменяется

Помните, мы с вами говорили о том, что аэростатические летательные аппараты легче воздуха используют закон Архимеда, открытый знаменитым греком в ванне? Так вот, оказывается, первые законы, управляющие полетом аппаратов тяжелее воздуха, тоже были открыты в бассейне, в опытах с жидкостями. И сделал это швейцарец по происхождению, российский академик Даниил Бернулли, занявший эту почетную должность, когда ему было всего-навсего 26 лет от роду.

Из «всех на свете пребывающих тел» наибольший интерес молодого ученого вызывала движущаяся вода. «Месяцев шесть, как приступил к сочинению полного трактата о законах движения воды, – пишет он ученому секретарю академии в 1729 году. – Одна эта работа займет у меня почти день и ночь в продолжение всего времени, которое у меня остается по моему контракту... У меня теперь мысли так заполнены этим предметом, что я весьма бы желал иметь возможность, не отрываясь новыми занятиями, окончить работу так, как она представляется теперь в моем уме».

В своей лаборатории Бернулли проводил бесконечные опыты: заставлял воду течь из отверстий, проделанных в сосудах на разной высоте, по трубам различной толщины и длины. Иногда он устраивал фонтаны, но вовсе не для того, чтобы ими полюбоваться, а чтобы замерить высоту поднимающейся струи, подсчитать скорость движения воды...

Помогали ученому иностранцу русские мастеровые, которые относились к приветливому швейцарцу с должным уважением: редко кто так работает, с утра и до поздней ночи...

По вторникам и пятницам Бернулли ходил на заседания академии, тогда ему приходилось самому докладывать об очередных результатах работы, коллеги узнавали о том заранее – по многочисленным бадьям и трубам, которые притаскивались в зал заседаний.

– Видите, – пояснял Бернулли ход очередного опыта, – вода и в бадье, и в стеклянной трубке, соединенной с нею, стоит на одном уровне. Но стоит открыть сток, как уровень начинает понижаться. Причем в трубке быстрее, чем в самой бадье. Почему?

Ответ на этот вопрос и составил суть закона, который ныне во всем мире зовется по имени открывшего его ученого – закон Бернулли: «С увеличением скорости потока давление его на стенку сосуда или канала уменьшается; и наоборот, давление увеличивается, когда скорость уменьшается».

При открытии стока уровень жидкости в стеклянной трубке понижается быстрее, чем в бадье. Почему? На этот вопрос ответил Бернулли

Подобные рассуждения и составили основу его «Гидродинамики», изданной в 1738 году.

Не знаю, как вам, а мне долгое время не давали покоя два вопроса. Вопрос первый: почему это законы жидкости оказываются зачастую верными и для газа? И вопрос второй: как можно наглядно увидеть закон Бернулли в действии на примере воздушной среды?

На оба эти вопроса нашел ответы мой школьный приятель, заядлый авиамоделист, учившийся двумя классами старше. «Что жидкость, что газ, с точки зрения науки – это тела, своей формы не имеющие, – авторитетно заявил он. – Иное дело – твердое тело; для него и законы иные...»

Закон же Бернулли он пояснил мне, держа в руках лист бумаги.

– Вот я поднимаю листок, держа его за углы, – показал он, – и подую на него. Что произойдет? Наглядно видно, что при увеличении скорости потока листок послушно отклоняется, то есть давление на него вроде бы тоже увеличивается.

– Значит, Бернулли был не прав, утверждая обратное! – обрадовался я.

– Погоди ниспровергать авторитеты,– осадил меня приятель. – Все не так просто. В данном случае поток, наткнувшись на

твердое тело, отдает ему кинетическую энергию своей скорости. Эта энергия и отклоняет лист. Чтобы исключить такую передачу, видоизменим опыт, повернем лист и дунем вдоль него. Теперь энергия скорости практически не передается листку, он стал куда более обтекаем. Так что теперь действуют практически одни давления. И что мы видим? Пока воздух спокоен о обеих сторон листа, он висит отвесно. Но если подуть, скажем, слева от него, то он немедленно отклонится влево же, то есть в сторону струи. Так что Бернулли был прав. Только не надо дуть слишком сильно, – предупредил меня приятель. – А то лист отклонится настолько, что попадает под струю, и тогда снова начнет беспорядочно метаться под действием кинетической энергии скоростного напора.

Схема пульверизатора

В заключение рассказа о законе и его авторе добавлю, что действие закона Бернулли одновременно и в жидкости и газе вы можете наглядно увидеть в любой парикмахерской и у себя дома. На его основе работает пульверизатор – прибор для разбрызгивания жидкости воздушной струей. Он состоит из двух трубок – вертикальной (она опущена в жидкость) и горизонтальной (через нее продувается воздух). Когда парикмахер сдавливает резиновую грушу, он приводит в движение воздух в горизонтальной трубке. А чем больше его скорость, тем меньше становится давление в вертикальной трубке, соединенной с горизонтальной под прямым углом. В итоге атмосферное давление выдавливает жидкость в вертикальной трубке вверх, она подхватывается скоростным потоком воздуха и выбрасывается наружу.