Текст книги "Полеты богов и людей"

Автор книги: Юрий Никитин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 19 страниц)

Юрий Никитин
ПОЛЕТЫ БОГОВ И ЛЮДЕЙ

Введение

Для обогащения знаний и поднятия уровня жизни постепенно был исследован земной шар, завоеваны морской и воздушный океаны и, наконец, человек проник в космическое пространство. Сегодня фотография обратной стороны Луны, рельефы планет Солнечной системы, с образцами их грунта в придачу, прочно обосновались в школьных учебниках. Стимулом развития мореплавания являлись торговые отношения между народами, к стимулам воздухоплавания скорее можно отнести экономическое и политическое соперничество, не сбрасывая, впрочем, со счетов энтузиастов и подвижников. В истории авиации изучение самых древних ее пластов затруднено отсутствием базиса истории: письменных документов, содержащих рисунки и описание летательных устройств, или вещественных доказательств в виде археологических находок воздушных аппаратов или их останков. К сожалению, археологи, и это не их вина, не имеют точного представления о том, что им по разделу авиации следует искать и с чем сравнивать находки. Сказывается дефицит информации. Доподлинно известно, что прототипом воздушного шара были мыльные пузыри, наполненные водородом, а самолета – бумажные воздушные змеи. При получении «ключей от неба» человечество проходило все стадии приближения: от дел, творимых во славу религии, до современных научно-исследовательских поисков и находок. Вместе с тем без должного внимания продолжает оставаться любопытный факт, который состоит в том, что подстрочник под некоторыми древними текстами, часто религиозного содержания, составленный из перечня вполне современных воздушных судов, хорошо согласуется с описаниями полетов неких мифических по своей сути доисторических летательных аппаратов, приводимых в этих текстах. Эти совпадения, или близкая идентичность, согласуются также и с переживаниями лиц, которым и когда-то и теперь довелось поучаствовать в полетах. К весьма кратким описаниям внешнего вида мифологических аппаратов можно добавить лишь столь же скудные на информацию рельефы и рисунки на древних постройках и каменных стелах.

Научно-техническая революция с ее завоеваниями материальной и духовной культуры и религия, как сердцевина цивилизации, содержат в себе преемственность как с ушедшей религией, так и с тем, что позволительно будет отнести к разряду науки. Древние крылатые рисунки буквально сотканы из символов и знаков главных верховных богов. Преемственность функций и символов при смене приоритетов первенства позволяет лучше понимать присущую им смысловую нагрузку, как функционально-значимую или как архаичную и потерявшую всякий смысл. По А. Лосеву, европейское античное язычество, с главными богами Зевсом и Аполлоном, исповедовало строго оформленное конечное тело. У знаний был «оптический» смысл: «Я вижу, я знаю». Философия одна из первых вышла за рамки религии и обогатилась логикой. Возникла идея числа как принципа порядка и меры. У начал физики появляются Демокритовы атомы, которые различаются внешним видом и величиной. Небесный купол полагали твердым сводом из семи кристаллических сфер. Христианство, с единым всепроникающим Богом, исповедует бесконечное. Схоластику сменяет диалектика. Появляется понятие бесконечных функциональных процессов. Атомы уже сложные образования и точки приложения сил. Механика находит, что полет аэроплана возможен при движении крыла в воздухе с известной скоростью. Помимо двигателя внутреннего сгорания с винтовым движителем – пропеллером, в самолетостроении находит применение реактивный двигатель, который сочетает в себе одновременно двигатель и движитель в виде реактивной струи. Но древние, видимо, тоже летали. Так, по Э. Церену, Инанна, главная шумерская богиня утренней звезды Венеры, являлась владычицей небесных высот и богиней войны. Нана, богиня вечерней звезды Венеры, была богиней любви, материнства и матерью всех людей. Первая олицетворяла серп нарождающейся луны, вторая – серп луны ущербной. Эти лунные серпы родила девушка-девственница Нинлиль от божественного юноши Энлиля. Знак Иннаны-Венеры – цветочная розетка с восемью лепестками и знак, напоминающий звезду. Символ Иннаны-Венеры – рогатый бык с цветочной розеткой на боку: «сверкающий бык, священный небесный корабль». На небосклоне Венера иногда видна в виде узкого серпа, и поэтому существовали и «рога Венеры». Только с помощью телескопа Г. Галилей подмечает, что Венера «подражает» Луне. Она меняет свой вид. Лунный серп-ладья плывет по небесному океану навстречу Солнцу. Там в сияющем небе ладья исчезает в солнечном свете, как в погребальном костре. Там другой мир. Перед нами религия вечно путешествующих по небу богинь. Здесь все в полете. Трудно представить науку вне системы и порядка, без тормозов, основанную на интуиции и прозрениях. Но трудоемкие и наукоемкие летательные аппараты, несомненно, когда тоже были и в небо поднимались. Впрочем, известно, что подъемная сила крыла возникает не только при движении крыла в воздухе, но и при противоположном движении воздуха относительно крыла. В качестве двигателя и одновременно движителя летательного аппарата в древности, видимо, смогли приспособить подсмотренный у природы и искусственно затем воспроизведенный мини-смерч. Смерчи, ураганы и торнадо были всегда. Силы и возможности смерча-вихря феноменальны. Сами действующие лица доисторической авианауки и техники остались за кадром времени, но их свершения и труды слились в емкое понятие человеческого гения.

Принято считать, что машинная техника – ровесница и современница греческому поэту Гомеру. В его «Илиаде» есть строки о боге кузнечного дела Гефесте, который, если верить автору, сгладил свою хромоту с помощью механических приспособлений. В более близкие нам времена, в XVIII и XIX веках, как бы приняв эстафету от Гефеста на бурное развитие техники, в период известного «промышленного переворота», людей подтолкнула доселе тихая скромница наука. Среди блестящей плеяды наук пальма первенства здесь принадлежит астрономии. И неслучайно. На протяжении тысячелетий она была не только созерцательницей неба, но и концентрировала все то, что сегодня превратилось в различные науки и отрасли знаний. Следы появления астрономии теряются в обширном временном периоде, который называется каменным веком. Холодновато, словно при лунном свете, на музейных полках под стеклом тускло поблескивают своими сколами фрагменты каменных орудий труда. Они-то и есть ровесники астрономии и самых древних астрономов.

Запуск космического корабля «Восток» с Ю. А. Гагариным на борту стал возможным благодаря развитию научно-технических идей и деятельности выдающихся ученых в нашей стране и за рубежом. На космических аппаратах вначале летали биологические объекты, которые решали физиолого-гигиенические вопросы, необходимые для обоснования возможности подобных полетов уже с человеком на борту. Ученые, инженеры и техники при этом задавали медикам и биологам емкий «вопрос-ответ»: «Скажите, что надо, а мы сделаем». Если в древние времена люди тоже летали, то и тогда и сегодня неблагоприятное влияние факторов авиа– и космических полетов имели общие механизмы воздействия на пилота: что могло произойти в полете с человеком тогда, то с ним происходит и сегодня. Дошедшие до наших дней из далекого прошлого описания самочувствия доисторических пилотов при совершении ими полетов на гипотетических летательных аппаратах и современные научные обоснования функционального состояния и операторской работоспособности летчиков и космонавтов при выполнении авиакосмических полетов похожи и не входят в противоречие друг с другом. Проявления физиологических реакций древних пилотов на полеты имеют симптомы, сходные с теми, которые наблюдаются у летчиков и космонавтов. Точность описания подобных явлений, которые совпадают с современными данными, несмотря на сложность передачи через многие поколения людей, незнакомых с космической и авиационной медициной, позволяет предположить, что в древние времена люди имели представление о физиологических реакциях организма во время полета.

Выражаю искреннюю признательность и глубокое уважение всем сотрудникам ГНЦ РФ ИМБП РАН, посвятившим свою деятельность освоению человеком космического пространства и экстремальной медицине. Особую благодарность за помощь, оказанную в раскрытии существа вопроса и оформлении материалов данного труда, хочу выразить Давыдову Г. А., Самарину Г. И., Бирюкову Е. Н., Чиркову А. А., Пономаревой И. П., Павлову Б. Н., Соколову Г.Н, Логунову А.Т, Мешкову Д.О, а также ушедшим из жизни Степанцову В. И., Гюрджиану А. А. и Евдокимову А. В.

Часть I
ШЕДЕВРЫ ДОИСТОРИЧЕСКОЙ АВИАЦИИ

Полет Дедала и ИкараТехнический комментарий к мифу

История создания летательных аппаратов тяжелее воздуха без двигателей берет свое начало в конце XIX века, когда немецкий ученый О. Лилиенталь в 1891–1896 годах построил и облегал несколько планеров, а Н. Е. Жуковский в 1892 году в работе «О парении птиц» решил сложные вопросы парения и заложил фундамент теории динамики полета. Однако каждый шаг в истории опирается на свою предысторию. Известный более как художник, Леонардо да Винчи был также изобретателем и конструктором. На вопрос своего учителя: «Кто самый великий из героев Древней Греции?» – он не задумываясь ответил; «Икар, сын Дедала».

Сведения о полете Дедала и Икара исследователи истории древнегреческой культуры почерпнули из легенд и мифов Древней Греции. В настоящее время благодаря археологическим открытиям установлено, что наиболее интенсивно процесс возникновения этих преданий проходил на рубеже II и I тысячелетий до н. э.; когда страшное извержение на острове Фера в центре Эгейского архипелага разрушительно отразилось на о. Крит, где с конца III тысячелетия до н. э. сложилось общество с богатой культурой. Мифы приписывают Дедалу ряд изобретений. Автор придерживается книги Н. А. Куна «Легенды и мифы Древней Греции». Дедал предстает перед нами в мифах как легендарный строитель и художник. Его считают основателем столярного мастерства, изобретателем рубанка, отвеса и клея. К тому же он хорошо владел премудростями кузнечного дела. Словом, Дедал наделен совокупностью знаний, которые, по понятиям того времени, были необходимы для изготовления крыльев.

_{Аполлон летит в Гиперборею (прорисовка с древнегреческой вазы)}

История создания первых летательных аппаратов тяжелее воздуха начиналась с изучения несущего свойства покрытого перьями крыла, на основе наблюдения планирующего полета птиц. Как в далекие, так и в близкие к нам времена люди получали «ключи от неба» от птиц. Вначале копировали «технику природы», затем, оторвавшись от земли, осваивали законы парения. Поэтому, предпринимая попытку оживить драматические фрагменты греческого мифа о преодолении с помощью крыльев силы земного притяжения, закономерно прибегнуть к опыту пионеров современной авиации.

Дедал с Икаром (рис 1), как и Отто Лилиенталь, подобно птицам, стартовали «с ног». Старт с ног диктует летательному аппарату вес. С ног может взять старт только такой летательный аппарат, который способен взлететь при скорости бега человека Международная авиационная федерация ФAM учредила самостоятельный класс подобных «сверхлегких аппаратов». Их масса обычно не превышает 40 кг. При весе авиатора 50–60 кг суммарный вес дельтаплана с человеком составляет при этом величину 90—100 кг. В древности редко встречались люди ростом выше среднего. Чтобы с Крита по воздуху добраться до Афин, первопроходцам необходимо было за дневное полетное время покрывать без посадки не менее 80—100 км. Сегодня потребную высоту и дальность полета позволяют достигнуть аппараты с качеством крыла около семи и скоростью снижения порядка 1,5 м/сек. Это, по М Ордоди, дельтапланы типа «Ястреб», «Перегрин», «Драгон-флай» и др.

_{Рис. 1. Дедал и Икар}

Несомненно, Дедал вначале собрал данные зависимости веса планирующих птиц от площади их крыльев. Траектория полета птицы, планирующей с постоянной скоростью, так же как и у планера, неизбежно отклоняется вниз, как результат взаимодействия силы тяжести и полной аэродинамической силы.

Данные о соотношении площади крыльев и веса тела у планирующих птиц могут и сегодня служить уроком, преподанным науке природой (табл. 1 и 2).

_{Таблица 1}

_{Таблица 2}

Дедал, как известно из мифа, сделал крылья из перьев, скрепленных «воском». Значительную часть перьевой архитектуры птичьего крыла составляют кроющие перья. Перо крепится в теле птицы при помощи очина – той части пера, которая лишена опахала. Опахало занимает около двух третей общей длины стержня пера. Чтобы перо сносно закрепилось на парусной поверхности летательного аппарата, очин следует заглубить в воск. При диаметре очина 2 мм, слой воска должен быть как минимум 3 мм. Для проведения прикидочных подсчетов количества воска, который потребовался Дедалу, воспользуемся куполом дельтаплана «Ястреб». На 22 кв. м крыла потребуется нанести около 63 кг воска. Если воск накладывать избирательно только на поверхности, где уложены очины одного ряда, с перекрывшем опахалами следующего ряда, то воск утяжелит аппарат примерно на 42 кг, что также недопустимо много.

Возникает вопрос: если у Дедала был клей, зачем ему пришлось прибегнуть к непосильному грузу воска? На этот вопрос дают ответ работы, проведенные английским археологом Джоном Коулзом. Он решил изготовить копию кожаного щита VIII века до н. э. Необходимо было установить, как действовал древний кожевник, чтобы кожа щита не размокла в условиях большой влажности. На ископаемом кожаном щите были обнаружены следы воска. Сырую кожу высушили на специальной колодке в форме щита. Затем снятую с колодки реплику щита обработали горячим воском. Щит приобрел коричневый цвет и почти не сгибался. Воск надежно предохранял кожу от размокания. Дедал был знаком с технологией изготовления щитов и, видимо, мог иметь в своем распоряжении упругий и легкий парус из традиционной для тех мест козлиной кожи. Обычно при обработке кож скребками отделяется и удаляется основной, срединный слой «дермы». При сохранении достаточной прочности кожа может быть обработана и утонена до толщины порядка 0,1 ± 0,2 мм. 22 кв. м ее будут весить всего 1,5 кг. После придания раскрою нужного профиля путем растяжки мокрых кож на колодках или раме высохшую кожу Дедал обработал воском. Вес такого тонкого слоя воска составил бы не более 10 кг. Полученный таким образом легкий и жесткий каркас паруса крыла будет к тому же соответствовать и заранее изготовленной силовой раме крыла. В таком случае возникает вопрос, для чего Дедалу понадобились еще и перья?

Подъемная сила птичьего крыла феноменальна. В настоящее время учеными, согласно И. Б. Листеницкому, изучено более 20 эффектов живого крыла. Одни повышают подъемную силу, другие уравновешивают крыло в движущемся потоке воздуха и т. д. Перелистывая страницы истории, находим факты, когда авиационная наука возвращалась к «патентному бюро» природы. Французские авиаконструкторы, чтобы устранить вредную вибрацию крыла самолета, использовали для смягчения стекания турбулентных воздушных потоков с крыла концевые перья, скопировав строение крыла грифа Таким образом, Дедал, создавая искусственные крылья, не имел причин для отказа от птичьих перьев. Его оперенный аппарат не боялся ни высокой приморской влажности, ни дождя, ни соленых морских брызг, ни быстрого северного ветра Исходя из веса системы «аппарат– человек» 90—100 кг, можно определить и вес еще одной части аппарата: деревянной силовой рамы крыла. Вес перьев на одной стороне крыла 5 кг. Вес уместного теперь здесь дедаловского клея тоже 5 кг. На силовую раму крыла остается вполне достаточный вес: 18,5 кг. Но удачное изготовление крыла – еще не решение летного вопроса. Любой полет на дальность начинается с овладения техникой набора высоты.

Вот пример полевого наблюдения, пригодного для обучения начинающего планериста, в том числе и Икара, который мы находим у орнитолога К. Пенникуик в его описании процесса полета грифа.

«Если грифов спугнуть, они взлетают, но очень скоро опускаются на землю. Чаще же птица некоторое время летит прямо вперед, а затем круто сворачивает в сторону и в то же время начинает набирать высоту. Гриф делает несколько небольших неправильных петель, после чего начинает парить, описывая широкие круги. При этом он начинает подниматься, не работая крыльями, и постепенно смещается в направлении ветра». Для взлета гриф использует возможности, которые дает идущий вверх поток теплого воздуха – «термик». Если скорость восходящего потока термика превышает скорость снижения под действием силы тяжести, то гриф набирает высоту и запасает энергию для полета до следующего термика Подобное наблюдение было доступно и Дедалу. Обычно термический поток имеет диаметр примерно 300 м. При пролете термика можно выиграть высоту порядка 30–40 м. Для подъема на большую высоту необходимо пересечь его несколько раз. При пролете термика и выполнении пологих спиральных виражей достигается длительная стабильная скорость подъема, необходимая для длительного полета.

Управление летательным аппаратом тяжелее воздуха без двигателя достигается кратковременным перемещением центра тяжести аппарата. Центр тяжести аппарата передвигается вслед за перемещением под крылом пилота. Кратковременное нарушение равновесия системы «крыло – воздушный поток» вызывает новую траекторию скольжения аппарата и способствует повороту или планированию под различными углами по отношению к земле. Доступную пилоту простоту выполнения разворотов дельтаплан получил после изобретения ременной подвесной системы, расположенной под крылом наподобие качелей. Она позволила пилоту быстро перемещать свое тело под крылом в широких пределах. Простота и естественность ременной подвески очевидны.

Икар, согласно мифу, поднялся «слишком высоко». Для сверхлегких аппаратов «высоко» – это нижняя граница кучевых облаков.

Интенсивный подъем влажных воздушных масс термика замедляется на высоте одного километра, где происходит конденсация водяных паров и образование кучевого облака. Чтобы подняться на километровую высоту, система управления аппарата должна была обеспечить Икару возможность выполнить серию спиральных разворотов на 360° по периферии термика. Эту проблему хорошо разрешает даже примитивная подвесная система управления.

Площади и размах задуманных для полета крыльев и по современным меркам достаточно велики, а из-за жестких требований по ограничению веса их конструкции максимально утонены. Для сборки крыла нужны облегченные детали, как для несущей рамы, так и для стяжек и узлов крепления. В подготовку к перелету необходимо еще включить и время, необходимое пилоту для обучения средствам и технике удачного взлета, своевременного набора высоты и безопасной посадки. Способ и средства для бегства с острова на материк предполагают не только одно личное мастерство и умение изготовителя штучного летательного аппарата, но и наличие ходового на Крите инструмента и приспособлений, применимых и для данного конкретного случая.

Окружающие о. Крит бескрайние морские просторы наложили еще один специфический отпечаток на беспримерный перелет. Здесь тоже помогли птицы.

«Над морем, если вода согревает находящийся над нею воздух, образуются целые группы воздушных столбов, в плане напоминающие пчелиные соты. Летом, когда воздух теплее воды, чайки парят редко. Гораздо чаще парящий полет можно наблюдать осенью, когда вода теплее воздуха, что вызывает повышенную «тягу»». Здесь приведено еще одно наблюдение орнитолога.

Время и маршруты перелетных птиц отмечались людьми в течение тысячелетий. Белый аист и серый журавль регулярно пересекают Средиземное море. Это традиционные средиземно-морские узкофронтальные мигранты. Им, при своем большом живом весе, жизненно необходимо использовать густо расположенные стабильные восходящие потоки воздуха. Таким образом, время и примерный маршрут полета Дедалу подсказали все те же перелетные птицы.

Старт, видимо, был взят с юго-восточной части острова, в местах, где склоны гор постепенно переходят в холмистую местность, прилегающую к морю. М. Ордоди предупреждает: «… старт с отвесной скалы выполнять трудно, т. к. разбегаться приходится на горизонтальной площадке, и до края пропасти надо набрать скорость, превышающую скорость сваливания». И Дедал и Икар, если следовать фабуле мифа, мастерством взлета владели. Правда, вероятность тренировок сомнительна, из-за условий скрытности подготовки бегства.

«Не выполнив наставления отца, Икар решил почтить бога солнца Гелиоса и слишком высоко взлетел. Жаркие лучи солнца (рис. 2) растопили воск, склеивающий перья на крыльях, и они рассыпались. Лишившись опоры, Икар упал в море».

_{Рис. 2. Икар в полете.}

Температура плавления воска 62–67 °C. По мере удаления от поверхности земли температура понижается в среднем на 0,65 °C на каждые 100 м. При температуре погожего осеннего дня +18 °C – на высоте 900 м над уровнем моря температура опустится до +12 °C. При интенсивном воздушном охлаждении крыла набегающим потоком солнце для воска в полете никакой опасности не представляет. Драматический отрезок полета разыгрался по другому сценарию. Икар стартовал под руководством более опытного Дедала первым и к моменту старта отца успел набрать высоту. При полете крылья заслоняют Дедалу небо: ему виден только горизонт и земля, а Икар где-то в вышине. Ведущий не видит ведомого. Дедал стар. Переохлаждение на больших высотах быстро дает себя почувствовать. Он просит Икара произвести снижение, чтобы не потерять друг друга из виду. Икap по ремням подвески переместил тело вперед, уменьшил угол атаки набегающего на крыло воздушного потока, и аппарат начал быстрое сваливание на нос. Крылья внезапно охватило трепетание. Встреча с разрушительным флаттером была неожиданностью не только для Икара и Дедала, но и для более подготовленных конструкторов и ученых XX века. Согласно мифу, авиакатастрофа произошла между островами Парос и Самос. К этому моменту Дедал и Икар преодолели только над морем более 300 км. Дедал потом добрался до о. Сицилия.