Библиотека

Блоги

Раньше первых: самолеты до братьев Райт

Официальная история авиации ведёт свой отсчёт с 17 декабря 1903 года. В этот день неподалёку от местечка Китти Хок в Северной Каролине состоялись первые (и последние) успешные полёты аэроплана братьев Райт, который его создатели без затей назвали Flyer («Летун»). Однако он не был ни первым спроектированным, ни первым построенным, ни даже первым оторвавшимся от земли самолётом. Фактически история авиации начиналась намного раньше, и в ней хватает загадок...

В ОЖИДАНИИ ДВИГАТЕЛЯ

Перейти от мечтаний о полёте к созданию реального летательного аппарата пытался ещё Леонардо да Винчи (в наши дни реплика его планера полётела — правда, с трудом). Однако и он, и другие изобретатели далёкого прошлого возлагали надежды на подражание птице. Впервые идею аппарата с неподвижным крылом, приводимого в движение пропеллерами, предложил в 1689 году нидерландский учёный Христиан Хёйгенс (Гюйгенс) — но лишь в виде рисунка примитивной и неспособной к полёту модели.

Развитие воздухоплавания отодвинуло в тень идею полёта на аппарате тяжелее воздуха. Человеком, придавшим ей новую жизнь, стал британский учёный сэр Джордж Кейли. В 1799 году он разработал проект «летающей лодки». Правда, движитель предполагался смехотворный: лётчик должен был грести вёслами, отталкиваясь ими от воздуха!

ПОЛЁТЫ НА КОНЧИКЕ ПЕРА

По мере того, как совершенствовались паровые машины, изобретатели вновь обращались к идее постройки самолёта с тепловым двигателем. Первый такой проект был разработан в 1835 году германским механиком Маттисом. Он представлял собой, по сути, гигантский ромбовидный воздушный змей.

Движителем должна была служить машущая вперёд-назад лопасть (при махе вперёд в ней открывались клапаны, превращая её в подобие теннисной сетки), приводимая в движение паровой машиной. До практической реализации дело не дошло — видимо, Маттису не удалось найти деньги.

Коммерческую хватку проявил англичанин Вильям Хенсон, основавший в 1843 году первую в мире авиакомпанию Aerial Steam Transit Company. Его самолёт Ariel представлял собой настоящий лайнер с размахом крыла в 150 футов. Хенсон полагал, что при взлётной массе 1350 килограммов ему хватит мощности в 25-30 лошадиных сил. В результате не удалось добиться полёта даже от модели 1:10. В 1848, истратив деньги акционеров на опыты с моделями, компания закрылась.

Компаньон Хенсона — Джон Стрингфеллоу — добился большего успеха. В том же 1848 он создал первую летающую модель самолёта с паровым двигателем; это был моноплан с двумя толкающими винтами. Модель массой всего в 3 кг, но с размахом крыльев в 3 м хоть и плохо, но летала.

ОПЕРЕЖАЯ ВРЕМЯ

Среди проектов, выдвигавшихся в третьей четверти 19 века, были и откаты назад к самолётам на мускульной тяге, но встречались и идеи, заметно опередившие свое время. Так, француз Альфонс Пено вместе со своим соавтором Полем Гошо в 1876 году разработал устойчивую «бесхвостку» — амфибию с металлической обшивкой, единой ручкой управления высотой и направлением полёта, остеклённой кабиной и даже примитивным автопилотом. К несчастью, этот проект был совершенно не понят современниками, и Пено покончил с собой в возрасте 30 лет.

В период с 1865 по 1868 последовал бум проектов реактивных самолётов: Маффиотти (Испания), де Луврие (Франция), Телешов (Россия), Батлер и Эдвардс (Великобритания). Оригинальной была идея ракетного двигателя, работающего за счёт сжигания гремучего газа, водород и кислород для которого получаются прямо на борту электролизом воды. Самыми перспективными были пульсирующие воздушно-реактивные двигатели, предложенные (независимо) в 1867 де Луврие и Телешовым. Свое практическое применение двигатель такой схемы нашёл лишь почти 80 лет спустя, на германских ракетах Fi 103 (V-1) и самолётах-снарядах камикадзе.

На рубеже 1880-1890-х появились проекты самолётов с электрическим мотором. Здесь практическому воплощению мешал большой вес гальванических батарей. Это породило курьёзную идею русского изобретателя Шишкова — этакий «авиатроллейбус», самолёт, летящий над натянутым на столбах проводом и получающий от него питание с помощью подвижного токосъёмника.

АЛЬБАТРОС С АЛЮМИНИЕВЫМИ КРЫЛЬЯМИ

Первый реально построенный самолёт увидел свет в 1874 году, хотя проект был запатентован ещё в 1857. Его создателем стал Феликс дю Тампль де ля Круа, французский морской офицер. Наблюдение за морскими птицами оказало большое влияние на его идеи. Вместо предложенного Хенсоном простого и надёжного прямоугольного крыла дю Тампль спроектировал гибкое крыло сложной формы, которое наверняка сложилось бы в воздухе. Вместе с тем, идея большого удлинения крыла была верной.

Дю Тампль первым предложил использовать для постройки самолёта алюминий (правда, лишь для каркаса крыльев). Машина также должна была иметь убирающееся шасси. Некоторые идеи француза намного опередили время: крыло с обратной стреловидностью, изменяемый (за счет поворота двигателя в вертикальной плоскости) вектор тяги...

Работа длилась до 1874 г. и поглотила более 30 000 франков — почти все личные средства изобретателя. За это время конструкция была существенно пересмотрена: крыло было увеличено в размахе (по некоторым сведениям, до 30 метров) и упрощено, ненадёжный калориферный двигатель заменён паровой машиной (несмотря на ряд оригинальных идей, при массе 59 кг она давала лишь 4 лошадиных силы).

самолет Тампля

В течение 10 лет дю Тампль занимался доводками и наземными испытаниями аппарата, пока ржавчина и износ не привели самолёт в негодность. Не имея денег на дальнейшую работу, изобретатель через прессу предложил плоды многолетних трудов любым желающим, имеющим достаточно средств для продолжения его дела. Призыв остался безответным. Дю Тампль умер в 1890 году в возрасте 67 лет, так и не увидев торжества своей мечты.

ДВУХМАЧТОВЫЙ ВОЗДУШНЫЙ ЗМЕЙ

Создателем следующего самолёта тоже стал морской офицер, но из России: Александр Можайский. Он изготовил летающие модели в 1876-1877 годах, когда дю Тампль вовсю экспериментировал с готовым самолётом. Но в том же 1877 году Можайский обратился в российское Военное министерство с предложением о постройке самолёта.

В 1881 году Можайский первым в России получил патент на самолёт. За образец он взял не птицу, а воздушный змей, пополнив ряды заложников неудачной идеи крыльев с малым удлинением. Самолёт представлял собой практически прямоугольник. Крыло размахом около 23 метров поддерживали растяжки, крепившиеся снизу к опорам шасси, а сверху — к двум мачтам на фюзеляже. Изначально Можайский хотел оснастить самолёт двигателем внутреннего сгорания, но ранние ДВС обладали меньшей удельной мощностью, чем поздние паровые машины.

Сведений об испытаниях сохранилось крайне мало. Докладная записка Главного инженерного управления Военного министерства 1884 года гласит, что самолёт Можайского «взбегал вверх по наклонным рельсам, но взлётеть не мог». В эпоху сталинской «борьбы с космополитизмом» пропаганда выдвинула противоположную версию, было даже придумано имя пилота (Голубев).

Но в конце 1970-х советскими же инженерами из ЦАГИ была построена и испытана в аэродинамической трубе модель самолёта Можайского. И эти опыты однозначно доказали: мощность самолёта была более чем втрое меньше той, что требовалось для горизонтального полёта.

ЛЕТУЧАЯ МЫШЬ С ПРОПЕЛЛЕРОМ

Там, где терпели поражение инженеры и учёные с многолетними исследованиями и расчетами, успеха добился человек, не проводивший никаких научных изысканий и построивший в результате едва ли не самый странный аппарат, когда-либо отрывавшийся от земли.

Француз Клеман Адер попросту решил скопировать летучую мышь. Впрочем, бесперспективность махолётов уже была очевидна, так что аппарат Адера приводился в движение винтом, который вращала паровая машина. Четыре лопасти винта из тонких пластин бамбука формой напоминали выгнутые птичьи перья. Как и его предшественники, Адер использовал двигатель своей конструкции — и она была удачной: удельная масса составляла всего 3 килограмма на лошадиную силу. Мощность двигателя составляла 20 лошадиных сил. Котёл отапливался спиртом. При этом и сам самолёт, получивший имя «Эол» (Eole), был очень лёгким.

Вопреки расхожему мнению о невозможности самолётов с паровым двигателем, «Эол» по соотношению мощности к массе даже превосходил первые «бензиновые» аэропланы.

Свой первый «авьон», как назвал Адер свои машины (позже это слово вошло во французский язык в значении «самолёт»), конструктор строил с 1882 по 1890 год, потратив на это полмиллиона франков личных средств. Управление самолётом было уникальным… по нелепости.

Вместо хвостовых рулей Адер решил управлять машиной, изменяя форму крыльев. Каждое крыло могло менять стреловидность, размах, кривизну профиля и отклоняться в вертикальной плоскости. Скорее всего, Адер и сам не знал, зачем это нужно, а лишь слепо копировал летучую мышь. В результате пилоту надо было перемещать не менее шести рычагов (плюс педали и управление двигателем), причём для сколь-нибудь заметного изменения крыла требовалось прокрутить ту или иную ручку не один десяток раз.

И всё же 9 октября 1890 г. свершилось историческое событие: впервые пилотируемый аппарат тяжелее воздуха, приводимый в движение лишь собственным двигателем, после горизонтального разбега оторвался от земли и пролетел 50 метров на полуметровой высоте!

Полёт длился 5 секунд; пилотировал машину сам конструктор. Впрочем, роль пилота свелась разве что к запуску и остановке двигателя, управлять же полётом он не мог. Именно в этом ответ на вопрос, отчего пальму первенства отдают не Адеру, а Райтам.

МАКСИ-САМОЛЁТ МАКСИМА

Британец американского происхождения Хирам Максим прославился как создатель знаменитого пулемёта. Однако его интересы включали и авиацию. В отличие от Адера, он поставил дело на строго научную основу, обосновал выгодность криволинейного профиля крыла и разработал пропеллеры с высоким для тех лет КПД (0,6). Наконец в 1891 году Максим приступил к строительству самолёта, завершившемуся в 1894. Работы обошлись в 20000 фунтов и были профинансированы лондонской оружейной компанией.

Британский конструктор создал настоящего гиганта. Это был биплан с размахом крыльев почти в 32 метра, общей площадью горизонтальных поверхностей (включая два огромных руля высоты впереди и позади верхнего крыла) 372 квадратных метра и взлётной массой более 3,5 тонн. По своим габаритам самолёт превосходил (будучи, впрочем, куда «субтильнее») даже будущего «Илью Муромца» Сикорского.

макси-самолет Максима

Для испытаний было выстроено нечто вроде туннеля из рельсов: по нижним аэроплан ехал, а в верхние он должен был упереться специальными верхними колёсами в случае отрыва от земли. Именно это и произошло. Самолёт поднялся в воздух и покатил по верхним рельсам после 180-метрового разбега. По результатам измерений Максима подъёмная сила составила около 50000 Ньютонов, то есть её хватило бы даже не на 3,5, а на 5 тонн. Дальше под давлением этих полутора тонн начали ломаться верхние колёса и рельсы. Пар перекрыли, и самолёт рухнул на землю.

Поломки было исправимы, однако опыты были прекращены. Очевидно, за время краткого «коридорного» полёта Максим убедился, что машина неустойчива и неуправляема. Нужно было менять всю конструкцию, а на это уже не было денег.

ВМЕСТО СЕРДЦА — ПЛАМЕННЫЙ МОТОР

Первые самолёты с двигателем внутреннего сгорания строили венгр Немети в 1899 и наш соотечественник Фёдоров в 1896-1903, но они проходят по разряду курьёзов. Более серьёзный аппарат построил в Австро-Венгрии в 1899 русский эмигрант Кресс. Он представлял собой поплавковый самолёт-амфибию оригинальной схемы: имел три крыла, расположенных не друг над другом, а одно за другим, с небольшим смещением по вертикали. Впервые на реально построенном самолёте все управляющие поверхности могли отклоняться одной ручкой, притом одновременно.

К середине 1899 г. всё было готово, за исключением главного — двигателя. По расчётам Кресса, от него требовалась удельная масса не более 5 килограмм на лошадиную силу, однако конструкторов, способных изготовить такой мотор, не нашлось. В 1900-1901 годах Кресс проводил наземные, точнее, наводные испытания на озере близ Вены с менее совершенными моторами, заведомо зная, что взлететь не получится. Во время очередных манёвров аппарат опрокинулся и затонул. Конструктор, лично управлявший машиной, не пострадал, но после аварии энтузиазм спонсоров увял, и новый аэроплан так и не был достроен.

КТО ПЕРВЫЙ?

Другим кандидатом на роль создателя первого успешного самолёта с ДВС стал ещё один эмигрант, на сей раз из Германии в США. На родине он именовался Густав Вайскопф, а в Америке перевёл свою фамилию на английский и стал Вайтхедом. В 1901 построил аэроплан Whitehead 21. Это был лёгкий моноплан со складным крылом криволинейных очертаний.

Оригинальным, но неудачным было решение снабдить аэроплан двумя двигателями, один из которых был бесполезен в полёте и служил исключительно для разгона по земле. Основной же двигатель, вдвое большей мощности (предположительно 20 лошадиных сил), приводил в движение два пропеллера впереди крыла. Причём они могли вращаться с разной скоростью, посредством чего не имевший вертикального оперения аппарат должен был поворачивать в воздухе.

В 1901 году газета Bridgeport Sunday Herald сообщила о якобы успешном полёте дальностью в полмили, совершённом Вайтхедом в окрестностях Бриджпорта (штат Коннектикут) ночью 14 августа. В 1902 он якобы совершил ещё более впечатляющие полёты на своем самолёте Whitehead 22. Всё это, очевидно, вымысел. Если бы Вайтхед и в самом деле «летал по ночам, чтобы не привлекать внимания» (чем объясняют его поклонники отсутствие очевидцев и фотографий полётов) — в полной тьме, на крайне несовершенной машине, не имея ни лётного опыта, ни приборов, — то он в прямом смысле умер бы от скромности, врезавшись в первое же дерево.

С куда большим основанием оспаривать приоритет Райтов мог бы новозеландский фермер Ричард Пирс. Этот инженер-самоучка сделал ряд изобретений и создал в 1902 году оригинальный двухцилиндровый двигатель, развивавший мощность в 15 лошадиных сил при массе всего 57 кило. В том же году Пирс оснастил этим двигателем сконструированный им аэроплан.

Увы, в отличие от Райтов, Пирс не позаботился о доказательной базе своих опытов. Не существует ни одной фотографии его аэроплана в воздухе. Но, в отличие от Вайтхеда, полёты Пирса подтверждены достаточным количеством свидетелей. Правда, в описаниях и датировках есть расхождения. Некоторые полагают, что он впервые оторвался от земли 31 марта 1902 года, но более вероятно, что первый полёт произошел ровно год спустя. Все полёты кончались авариями; обычно самолёт просто цеплялся за живые изгороди, и лишь однажды причиной аварийной посадки стал перегрев двигателя. Так почему же даже сам Пирс признавал приоритет Райтов, поднявшихся в воздух лишь в декабре того же года? Причина всё та же — неуправляемость.

АЭРОДРОМ ПО-АМЕРИКАНСКИ

Последний конкурент Райтов, их соотечественник Сэмюэл Пирпонт Лэнгли был в своё время куда более знаменит, чем два безвестных веломеханика. Этот видный учёный-астроном немало сделал и для развития аэродинамики.

Он же, кстати, впервые ввёл в употребление термин «аэродром». Правда, Лэнгли называл так не лётное поле, а сами летательные аппараты (с греческого «аэродром» можно перевести и как «место, где бегают воздушные аппараты», и как «бегающий по воздуху»).

Самолёт, получивший название Aerodrome A, был в основе своей готов к началу 1901 года, но двигатель удалось доделать намного позже. Лэнгли удалось добиться мощности в 50 лошадиных сил при массе всего 94 килограмма! Не только по абсолютной, но и по удельной мощности это было лучше, чем у Райтов; более того, этот результат оставался непревзойдённым ещё в течение нескольких лет. При этом взлётная масса «Аэродрома А» составляла всего 340 кило вместе с пилотом. Взлёт должен был производиться с баржи.

В целом конструкция получилась весьма хрупкой, но Лэнгли избрал проверенный на моделях способ старта с помощью катапульты. В этом и заключалась роковая ошибка. Самолёт был слишком нежен, чтобы выдержать перегрузки при таком старте (разгон до 96 км/ч на дистанции всего в 21 метр).

Испытание состоялось в 1903 году на реке Потомак. Передняя стойка застряла в пусковой тележке, и машина упала в воду. Лэнгли счёл это случайностью, и после ремонта самолёт был подготовлен ко второму испытанию. На этот раз «Аэродром» просто разломался на части в процессе пуска. Пилот чуть не утонул, но его успели вытащить из воды.

Газеты обрушились на конструктора, изощряясь в остроумии: «Единственное, что профессор Лэнгли может пустить на воздух, — это государственные деньги!». Затравленный Лэнгли более не пытался строить летательные аппараты до самой своей смерти в 1906 году. Военные же вынесли по результатам испытаний «Аэродрома» следующий вердикт: «Мы по-прежнему далеки от цели, и, по всей видимости, понадобятся годы непрерывной работы и экспертных исследований, а также расходы в тысячи долларов, прежде чем появится надежда создать практически пригодный аппарат».

Восемь дней спустя, 17 декабря 1903 года, близ местечка Китти Хок в Северной Каролине поднялся в воздух Flyer братьев Райт.

Уже после смерти Лэнгли Смитсоновский институт принялся оспаривать приоритет Райтов в пользу своего бывшего сотрудника. По предложению института знаменитый авиаконструктор Гленн Кёртис в 1914 году восстановил и успешно испытал «Аэродром А». Однако суд не принял этот аргумент, ибо Кёртис внес в конструкцию, по разным сведениям, от 35 до 93 изменений. Но Смитсоновский институт остался при своём мнении. Возмущённый Орвил Райт (Вилбур уже умер от тифа) передал останки «Флаера» в Лондонский Музей Науки. Примирение наступило только в 1942, когда смитсоновцы признали правоту Райтов. Но лишь после смерти Орвила в 1948 исторический экспонат вернулся в США.