Первые проекты летательных устройств

Роджер Бэкон. Известно, что в середине XIII в. анг­лийский ученый Роджер Бэкон высказал идею о воз­можности создания летательной машины с машущи­ми крыльями (орнитоптера). В своем труде «О тайных вещах в искусстве и природе» Бэкон писал: «Можно по­строить машины, сидя в которых человек, вращая при­способление, приводящее в движение искусственные крылья, заставлял бы ударять их по воздуху, подобно птичьим». Он высказал мысль о возможности опирать­ся на воздух при помощи вогнутой поверхности, по сути сформулировав принцип парашюта.

Леонардо да Винчи. Одним из любимых трудов Лео­нардо да Винчи была работа по созданию летательной машины.

Первоначально он хотел сконструировать устрой­ство, которое позволило бы человеку в точности вос­произвести движения, выполняемые птицей в полете. Для этого ученый рассматривал строение крыльев и подолгу наблюдал за фазами движения птиц в воз­духе, улавливая мельчайшие оттенки полета и делая множество рисунков и записей. Его исследования по­ражают своей глубиной. Так, его анализ планирующего спуска птицы немногим отличается от анализа, данного позднее известным русским ученым, профессором Н.Е. Жуковским. Леонардо да Винчи детально про­работал несколько типов орнитоптеров — с лежачим положением летчика, орнитоптер-лодку, с горизон­тальным положением летчика... В результате тщатель­ного изучения механизма полета птиц ученый пришел к верной мысли о том, что основная тяга создается концевыми частями крыла. Видимо, поэтому возник проект орнитоптера с крылом, состоящим из двух шар-нирно соединенных частей — взмахи должны были осу­ществляться подвижными законцовками крыльев.

Помимо машущего полета Леонардо да Винчи тща­тельно изучил движение с неподвижно распростерты­ми крыльями, то есть такие режимы полета птиц, как парение и планирование. (Планированием в авиации называют полет со снижением не круче 20 градусов к горизонтали. Парением считают полет с использова­нием восходящих атмосферных потоков для сохране­ния или увеличения высоты подъема.)

По мнению исследователей его творчества, в после­дние годы жизни ученый думал о создании нового типа летательного аппарата — для полетов в восходящих потоках воздуха. Он начал понимать, что человек не сможет удержать себя в воздухе взмахами крыльев, и пришел к выводу, что не человек должен отталкивать­ся от воздуха, а ветер, двигающийся навстречу, должен ударять в крылья и нести их, так что пилоту останется только балансировать. «Не нужно много силы, чтобь поддерживать себя и балансировать на своих крылья> и направлять их на путь ветров и управлять своим кур­сом, для этого достаточно небольших движений кры­льями», — писал он в 1505 г.

Среди других конструкций Леонардо предложил первый проект вертолета.

В «Атлантическом кодексе» Леонардо да Винчи поме­стил описание и рисунок устройства для спуска с высоты: «Когда у человека есть шатер из прокрахмален­ного полотна, шириною в 12 локтей и вышиною в 12, он сможет бросаться с любой большой высоты без опасности для себя».

Подробное описание этого проекта хранится в Милане и относится к 1483-1518 гг.

В рукописи, хранящей­ся в Институте Франции в Париже, содержится рисунок, датируемый 1510—1515 гг. На рисунке (рис. 96),

изображен человек, спустя кающийся при помощи плоской поверхности Рис. 96. Схема управляемого парашюта

Рис. 97. Рисунок парашюта из кни­ги Фаусто Веранчио.

и указан способ управления спуском: «Этот (человек) будет двигаться направо, если он согнет правую руку и распрямит левую; и бу­дет затем двигаться спра-

ва налево при перемене положения рук». По сути, это проект прими­тивного управляемого парашюта.

Фаусто Веранчио. Вна­чале XVII в. житель Вене­ции Фаусто Веранчио опубликовал свой проект парашюта. В книге «Ma­chine novae» («Новые ма­шины») среди различных технических устройств он описал и изобразил па­рашют с квадратным купо­лом (рис. 97). В поясне­нии к схеме он написал: «Нужно взять четырех­угольный парус и натя­нуть его между четырьмя

На рисунке видна латинская надпись: «homo volans» — «человек летающий»

Леонардо да Винчи

планками, к которым привязаны веревки. Затем чело­век должен привязаться к этим веревкам, свисающим с каждого угла, и тогда без риска он сможет опуститься вниз. Размер паруса надо согласовать с весом человека». Некоторые историки считают, что ученый изготовил такой парашют и прыгнул с ним в 1617 г. с небольшой башни.

НАЧАЛО ЭРЫ ВОЗДУХОПЛАВАНИЯ (конец XVIII века)

Отсчет начала эры воздухоплавания принято вести с запуска шара братьев Монгольфье. Однако некото­рые историки полагают, что опыт запуска воздушного шара и подъема человека состоялся значительно рань ше (возможно, это было в Португалии и России в нача­ле XVIII в). Кроме того, есть основания предполагать, что в древнем государстве инков могли осуществлять­ся подобные полеты.

Еще в Средние века была известна способность го­рячего воздуха поднимать легкие тела и возникали идеи использовать его для подъема человека. А в кон­це XVIII в. произошли новые открытия: в 1766 г. Ген­ри Кавендиш открыл «флогистон», позже названный французским химиком Лавуазье водородом, газ, ко­торый в 14 раз легче воздуха. В 1781 г. итальянский физик Кавалло проводил опыты с водородом, но ему удалось добиться поднятия только мыльных пузырей,

Братья Монгольфье — Жозеф Мишель и Жак Этьен с 1782 г. увлеклись аэростатическими опытами. Снача­ла они пытались наполнять бумажные мешки водяным паром (по аналогии с плавающими в воздухе облака­ми). Но оболочки с паром оказались слишком тяжелы­ми, к тому же пар быстро конденсировался. Узнав о свойствах водорода, братья попытались использовать его в своих экспериментах, но успеха не достигли, так как летучий газ легко просачивался сквозь бумагу и шелк. К тому же водород был дорог. И братья присту­пили к опытам с дымом. Сжигая разные материалы, они остановились на смеси шерсти с мокрой соломой. Испытания оказались удачными. Тогда Монгольфье изготовили большой шар диаметром 11,5 м.

И вот 5 июня 1783 г. в городке Анноне братья прове­ли первую публичную демонстрацию своего аппарата. Монгольфьер (так с тех пор стали называть шары, на­полненные горячим воздухом) взмыл в небо, вызвав ликование зрителей, и оставался в воздухе около 10 минут. На месте падения шара составили протокол и отправили его в Парижскую академию наук.

По поручению Академии наук парижский про­фессор физики Жан Александр Шарль тоже занялся постройкой воздушного шара. Ему не была известна ни конструкция шара Монгольфье, ни газ, который они использовали. Шарль разработал аэростат иной систе­мы. Для создания подъемной силы он решил исполь­зовать водород. Однако сначала надо было найти подходящий материал для оболочки. Это удалось не сразу: все используемые ранее ткани или были слиш­ком тяжелы, или пропускали водород. В конце концов ученый решил сделать оболочку из шелка, пропитан­ного каучуком. В строительстве аэростата Шарлю помогали искусные механики братья Робер. Итак, обо­лочку диаметром 3,6 м изготовили из прорезиненного шелка. Внизу она оканчивалась шлангом с клапаном, через который ее пред­стояло наполнить водо­родом (рис. 98).

Получение водорода само по себе было непро­стой задачей. Для этого Шарль придумал такой способ: в бочку поло­жили железные опилки, налили на них воды; в крышке бочки просвер­лили два отверстия — в одно через воронку вли­вали серную кислоту, а другое соединили с ша­ром при помощи трубки с краном — по ней выде-ляющийся при реакции

_{рис 98 Получение водорода} подавался и наполнение первого водородного шара

На четвертый день работы этой установки шар был наполнен; на это было израсходовано 490 кг железных опилок и 240 кг серной кислоты.

27 августа 1783 г. на Марсовом поле состоялся за­пуск первого шарльера (так стали называть шары, на­полненные легкими газами — водородом, гелием или светильным газом). Шар стремительно взмыл вверх и через несколько минут поднялся выше облаков. На высоте около 1 км его оболочка лопнула от расши­рившегося водорода и упала в окрестностях Парижа.

Тем временем братья Монгольфье строили новый воздушный шар. Молодой физик Пилатр де Розье пред­ложил им свои услуги и далее сотрудничал с ними. Он хотел подняться на шаре, но такой полет сочли слишком опасным: вдруг человек задохнется на высо­те от недостатка воздуха? Поэтому решено было снача­ла проверить это на животных. 19 сентября того же года в Версале на глазах короля и толпы зрителей братья Монгольфье запустили воздушный шар диаметром 12,3 м. К шару была привязана закрытая ивовая корзи­на, в которую посадили первых воздухоплавателей — барана, утку и петуха. Через 10 минут пролета шар плав­но опустился на землю.

На новый строящийся монгольфьер король Людо­вик XVI предложил посадить двух преступников, при­говоренных к смерти. Но Пилатр де Розье заявил, что «люди, выброшенные из пределов общества» не дос­тойны чести быть первыми аэронавтами, и предложил свою кандидатуру. В конце концов ему удалось добить­ся разрешения на полет.

Новый шар (высотой 22,5 м, диаметром 15 м) имел важное новшество: вокруг его нижнего конца была уст­роена галерея, сплетенная из ивовых прутьев, — там могли поместиться аэронавты; под нижним отверсти­ем висела на цепях решетчатая жаровня, так что аэро-

навты могли поддерживать огонь, используя запас со­ломы. Сначала было совершено несколько предвари­тельных подъемов с привязными канатами до высоты около 100 м.

Наконец 21 ноября 1783 г. все того же года Пилатр де Розье и маркиз д'Арланд совершили первый полет на свободном аэростате. Шар поднялся на высоту око­ло 1000 м, пролетел над Парижем 8 км и опустился в его пригороде через 25 минут. Еще в воздухе от огня в жаровне начала тлеть снизу холщовая оболочка. С трудом потушив горящие места, рискуя оторваться вместе с галереей, аэронавты вылетели за черту города и совершили посадку. Даже на земле они едва спасли шар от пожара (рис. 99).

Рис. 99. Первый полет людей на монгольфьере

А уже через 9 дней — 1 декабря 1783 г. — Ж. Шарль с одним из братьев Роберов вошли в гондолу, подве­шенную под вторым водородным шаром. Изобретатель и его помощник летали два с четвертью часа на высоте 400 м и приземлились в 40 км от места старта. После приземления Шарль продолжил полет один. Облегчен­ный (без Робера) шар взлетел на высоту 3000 м. Через полчаса полета Шарль выпустил часть водорода и мяг­ко приземлился. Выходя из гондолы, он поклялся «никогда больше не подвергать себя опасностям таких путешествий».

Аэростат Шарля был совершеннее монгольфьеров. Гондола крепилась не к нижней части оболочки, а к сетке, которая обхватывала оболочку, поэтому на­грузка распределялась более равномерно. По мере подъема аэростата (и соответственно понижения атмосферного давления) водород в оболочке расширя­ется и в итоге может разорвать ее. Чтобы этого не слу­чилось, Шарль оставил открытым отверстие, через которое оболочка наполняется водородом. В верхней части шара был предусмотрен клапан: выпустив через него часть газа, можно было уменьшить подъемную силу и снизиться. Чтобы подняться, из мешков, при­вязанных к корзине, высыпали песок (балласт). В ос­нащение шарльера входил якорь: с его помощью шар останавливали и закрепляли. Таким образом, при конст­руировании своего второго аэростата Шарль придумал почти все снаряжение, которым с тех пор пользуются воздухоплаватели: изобрел веревочную сеть, охватыва­ющую шар и передающую на него весовые нагрузки, клапан и воздушный якорь, первым применил песок в качестве балласта и приспособил барометр для опре­деления высоты.

Последующие аэронавты не прибавили ничего принципиально существенного к его модели. Водород

используют и по сей день (для метеорологических аэро­статов). Он взрывоопасен, однако дешев и обладает наибольшей подъемной силой (1 кубический метр создает подъемную силу 1,2 кг). Гелий, который в 40— 50 раз дороже водорода, создает подъемную силу в 1,05 кг. Нагретый до 100°С воздух имеет подъемную силу всего 0,33 кг. Поэтому монгольфьеры одной гру­зоподъемности с шарльерами имеют объем в 3—4 раза больше, кроме того, они должны нести топливо для горелки. Большая площадь поверхности монгольфье­ра способствует огромной потере тепла.

Пример первых воздухоплавателей вдохновил мно­гих: в странах Европы энтузиасты стали строить аэро­статы и отважно подниматься на них в воздух. Так, в январе 1785 г. аэронавт Бланшар перелетел через Ла-Манш из Англии во Францию, открыв эру воздушных путешествий.

ПЕРВЫЕ ПАРАШЮТЫ ДЛЯ ВОЗДУХОПЛАВАТЕЛЕЙ

Еще задолго до изобретения воздушного шара Жо-зеф Монгольфье занимался конструированием такого аппарата, который мог бы безопасно опустить челове­ка с высоты. Он увлек идеей спасательного парашюта своего брата Этьена. После расчетов сопротивления воздуха и предварительных опытов был изготовлен па­рашют, с которым Жозеф бросился вниз с крыши ро­дительского дома. Несмотря на удачное приземление, его близкие потребовали от него обещания никогда больше так не рисковать. Это произошло в 1777 г. А че­рез два года Жозеф испытал улучшенную конструкцию парашюта. Купол полукруглой формы диаметром 2,5 м при помощи 12 строп соединялся с легкой корзин­кой из прутьев. С целью улучшения грузоподъемности к корзине крепились четыре свиных пузыря, наполненных воздухом. Испытателем этого парашюта стал баран, которого посадили в корзину и сбросили с тридцатипя­тиметровой вышки. Приземление прошло успешно.

В 1777 г. состоялось испытание еще одного устрой­ства для спуска с высоты: парижский профессор де Фонтаж изобрел «летающий плащ», состоящий из множества мелких перьев. Изобретатель обратился к судебным властям и попросил для испытания плаща осужденного на казнь человека. Жан Думье, при­говоренный к смерти, согласился выполнить такой прыжок с условием, что если опыт окончится благопо­лучно, то он получит помилование. Вот как описыва­лось в газетах это событие:

«Думье отправился в сопровождении полицейских к парижскому оружейному складу, где его ожидал профессор де Фонтаж. Для наблюдения за опытом собралось много любопытных. Думье влез на крышу оружейного склада. Профессор надел на него плащ, состоящий из бесчисленного множества мелких перы­шек. «Держите руки горизонтально и старайтесь па­рить, как птица. Ничего другого от вас не требуется», — сказал профессор де Фонтаж Жану Думье. Думье прыг­нул. Ветер отнес его сначала немного в сторону. Пуб­лика с удивлением смотрела на парившего в воздухе человека. Внезапно Думье стремительно полетел вниз. Все вскрикнули. Однако, почти достигнув земли, Ду­мье немного задержался и восстановил потерянное равновесие. Он упал на землю совершенно невреди­мым. Довольный изобретатель вручил Думье кошелек с золотыми монетами».

Попытки многих других изобретателей создать «ле­тающие плащи» не имели такого успеха и, как правило, заканчивались печально.

В городе Монпелье французский физик Луи Се­бастьян Ленорман также занимался проблемой без-

опасных спусков. Он начал с того, что изготовил два больших зонта диаметром в 1,5 м каждый и привязал спицы шнурами к ручкам зонтов, чтобы они не вывер­нулись от напора воздуха. С этими зонтами 26 декабря 1783 г. он совершил прыжок с высокого дерева и опи­сал его в письме в академию. Затем физик вернулся к варианту устройства с одним куполом большей пло­щади. Проведя ряд опытов со спуском животных на раз­личных зонтичных устройствах, Ленорман пришел к выводу, что при нагрузке 100 кг для безопасного спус­ка достаточна поверхность диаметром 4,5 м. Рассчитав величину и форму купола, он сделал сначала модель, а затем устройство в натуральную величину. Это был конусообразный зонт-купол с диаметром основания 4,5 м и высотой 2 м, с твердым каркасом по нижнему краю; купол был сделан из ткани и изнутри оклеен бумагой (для уменьшения воздухопроницаемости). К каркасу крепилось множество шнуров, на которых подвешивалось кольцо с сиденьем для человека. На этом пара­шюте в декабре 1783 г. Ле­норман совершил спуск с башни обсерватории Монпелье (рис. 100). После отделения аппарат плавно опустился на зем­лю на глазах восхищен­ных зрителей. Ленорман назвал свое устройство «парашют», образовав это название от двух слов: греческого para (против)

_{Рис 1 00 Спуск ленормана на} парашюте с башни обсерватории

и французского chute (падение), и буквально оно озна­чает — «против падения».

Вскоре опытами с парашютами заинтересовался Жан-Пьер Франсуа Бланшар, механик по специально­сти. (Ранее он изобрел парусную карету и сконструи­ровал орнитоптер, а узнав о полетах на воздушных шарах, занялся воздухоплаванием; он укрепил крылья на гондоле и проводил опыты по управлению полетом аэростата.) Сначала Бланшар изготавливал небольшие модели парашютов и сбрасывал на них с аэростата собак и кошек. А в 1784 г. он построил большой полу­жесткий парашют со спицами и плоским куполом ди­аметром 7 м; как и парашют Ленормана, он напоминал огромный распахнутый зонт. Гондола с людьми кре­пилась не к самому аэростату, а к парашюту; а парашют так соединялся с аэростатом, чтобы можно было легко

отцепиться в случае необ­ходимости (рис. 101).

7 января 1785 г. Блан­шар с помощником, док­тором Джоном Джеф-фрисом, поднялись на аэростате с берега Англии, в окрестностях Дувра, чтобы перелететь через пролив Ла-Манш (около 30 км). Однако на середи­не пути шар начал замет­но опускаться, и воздухо­плавателям пришлось выбросить не только бал­ласт, но и почти все вещи, вплоть до сапог и части одежды.

Рис. 101. Аэростат Бланшара

с парашютом

Бланшар уже собирался отрезать корзину, чтобы хоть немого подняться, но в этот момент с берегов Англии потянул теплый ветер, шар поднялся выше и продолжил полет. Путешествие благополучно закончилось в окрестностях города Кале. Таким обра­зом, Бланшару первому удалось пересечь по воздуху пролив Ла-Манш. Парижские газеты назвали героя «Дон Кихотом Ла-Маншским».

ПЕРВЫЕ КАТАСТРОФЫ АЭРОСТАТОВ. ПЕРВЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ ПАРАШЮТОВ

Примерно в это же время Пилатр де Розье тоже гото­вился к перелету через Ла-Манш, только в обратном на­правлении: из Франции в Англию. Для полета Пилатр де Розье приготовил аэростат особого типа, который объединял в себе две системы: Шарля и Монгольфье (воздухоплаватель назвал его аэромонгольфьером). Под основным шаром, наполненным взрывоопасным водородом, де Розье прикрепил цилиндрический бал­лон с жаровней. Нагревая воздух в этом баллоне, он рассчитывал регулировать высоту полета. Предпола­галось, что жаровня достаточно удалена от водо­родного шара (высота аппарата составляла 23,3 м). 15 июня 1785 г. Пилатр де Розье со своим другом Ро-мэном поднялись в воздух (рис. 102). Сначала полет проходил благополучно, но затем аэростат неожи­данно вспыхнул и рухнул на землю. Воздухоплавате­ли разбились насмерть. Таким образом, Пилатр де Розье, первым поднявшийся в небо, стал также пер­вой жертвой катастрофы аэростата. Причина аварии неясна.

Под впечатлением его гибели воздухоплаватели се­рьезно задумались над проблемой безопасности полета на таком ненадежном летательном средстве, как воздуш­ный шар.

В ноябре 1785 г. во время одного из демонстра­ционных полетов Бланшар чуть не погиб. На высоте 500 м он хотел выпустить часть газа, чтобы начать снижение, но отказали клапаны. В случае даль­нейшего подъема шара возникала угроза разрыва оболочки, поэтому Блан­шар решил аккуратно пробить ее шестом. Одна­ко пробоина оказалась слишком большой: шар потерял так много газа, что спуск перешел в стре­мительное падение. Блан-шару оставалось только довериться парашюту. Он быстро выбросил бал­ласт и отцепил стропы, соединявшие корзину

с шаром. Приземление прошло благополучно — это был первый случай спасения при аварии аэростата.

Постепенно идея парашюта приобрела широкую известность. Иногда парашюты применяли в не совсем обычных обстоятельствах. Например, неоднократно их использовали во время французской революции для побегов из тюрем. Известен случай, когда в плен к анг­личанам попали два революционера — комиссар Северной армии Друе и инспектор той же армии Анд-ре-Жак Гарнерен. Они были переданы австрийцам и заключены в разные крепости (в 1794 г.). Друе сделал из нескольких простыней «парашют» и однажды ночью

Рис. 102. Аэромонгольфьер

Пилатра де Розье, потерпевший

катастрофу 15 июня 1785 г.

спрыгнул с высокой стены крепости, однако, хотя па­рашют и ослабил удар, Друе все-таки сломал ногу и был возвращен в тюрьму. Гарнерен тоже собирался бежать при помощи парашюта, но его приготовления были за­мечены, и почти готовый парашют отобрали.

, Замечательно то, что после освобождения из заточе­ния и возвращения в Париж Гарнерен стал профессио­нальным воздухоплавателем и разработал и испытал свой собственный парашют (рис. 103). Ой первым ис­пользовал парашют не для спасения, а для соверше­ния демонстрационного прыжка. Его современник так описал это событие:

«22 октября 1797 года, в 5 часов 28 минут вечера, граж­данин Гарнерен поднялся на воздушном шаре в парке Монсо. Мрачная тишина царствовала среди собрав­шихся, интерес и тревога были написаны на лицах. До­стигнув высоты 700 м, он обрезал веревку, соединя­ющую парашют и корзи­ну с аэростатом; аэростат разорвался, и парашют, под которым был поме­щен гражданин Гарнерен, стал быстро опускаться. Он так сильно раскачи­вался, что крик ужаса вырвался у присутство­вавших и слабые жен­щины упали в обморок. Тем временем гражданин Гарнерен, опустившись в поле, сел на лошадь и вернулся в парк Монсо, в гущу бесчисленной тол-

Рис. 103. Первый спуск Гарнерена. Парашют сильно раскачивается

пы, бурно выражавшей свое восхищение талантом и смелостью этого молодого аэронавта».

Физик Лаланд, наблюдавший маятниковое раска­чивание Гарнерена, определил его причину. Чтобы ус­транить это явление, он предложил в вершине купола сделать отверстие для вытекания уплотняющегося воздуха. Без такого отверстия воздух может вытекать только из-под кромки купола, и это вызывает раскачи­вание, опасное при подходе к земле. Гарнерен согласил­ся с этим предложением, но дополнил конструкцию, пришив над отверстием метровую трубу (рис. 104). Сни­жение действительно стало более устойчивым. Позднее Гарнерен понял, что имеет значение лишь отверстие, а труба не нужна. Такое отверстие назвали полюсным.

Этот принцип сохранил­ся до настоящего времени на парашютах с круглым куполом.

Гарнерен много пры-1 гал с воздушных шаров и ездил с показательными | прыжками по странам | Европы. Н е случайно в то время воздухоплавате­лей и парашютистов на­зывали «артистами»: их «выступления» собира-| ли толпы зрителей. Сна­чала Гарнерен прыгал на парашюте полужесткой конструкции, которая | была громоздкой и тяжелой. Но его брат Жан БаТИСТ

Рис. 104. Спуск Элизабет Гарне­рен на парашюте

, физик, сконструи-верстием и трубой ровал для него парашют

иной системы. Он осво­бодил его от жесткого каркаса и уменьшил вес парашюта, увеличив при этом его диаметр до 12 м. Мягкий купол был под­вешен под шаром, к стро­пам крепилась корзина воздухоплавателя. Что­бы кромка купола не смыкалась, на 3/4 от его вершины подвешивался обруч из легких прутьев: таким образом, нижний край парашюта оста­вался приоткрыт, и это облегчало процесс его раскрытия. Чтобы отде­литься от шара, надо

было перерезать веревку, _Рис. ₁₀5. Усовершенствованный соединявшую купол, парашют Гарнерена: подвешенный С шаром (рис 105) ^к аэростату парашют (справа) и па-

Гарнерен совершил рашют в полете

несколько десятков прыжков и обучил этому искус­ству приемную дочь своего брата Элизабет. Элизабет Гарнерен стала первой парашютисткой-воздухопла-вательницей; она продолжила дело своего дяди и вы­полнила около 50 прыжков, в том числе на воду.

РАЗВИТИЕ ПАРАШЮТНОЙ ТЕХНИКИ В XIX ВЕКЕ

В последующие лет сто в конструкцию парашюта нб вносилось существенных изменений. Например, толь­ко в 1880 году парашют перестал быть соединительным звеном между аэростатом и гондолой: купол парашута тали прикреплять к обо­лочке сбоку. Очень мед­ленное развитие пара­шютной техники можно объяснить тем, что ей за­нимались только «артис­ты-парашютисты» или организаторы воздушных выступлений, которые вовсе не стремились рас­крывать свои секреты «конкурентам»; к тому же возможности обмена ин­формацией в то время были ограниченны. Од­нако и в этот период продолжали возникать разнооб­разные идеи усовершенствования парашютов. Вот не­которые примеры.

«Двойной» парашют. Воздухоплаватель Робертсон разработал «двойной» парашют, полагая, что такая конструкция обеспечит устойчивость в воздухе. Но этот парашют оказался неудачным и опасным. Его нижний зонт задерживал воздух и очень мешал работе верхнего (рис. 106).

«Обратный» («перевернутый») парашют. Английский математик Кейли в 1834 г. высказал такую мысль: для снижения без раскачивания идеальным был бы пара­шют конической формы вершиной вниз. Этой идеей вдохновился его соотечественник Роберт Коккинг и построил такой парашют — гигантский аппарат диа­метром 35 м. Деревянный каркас был обтянут тканью (рис. 107). Угол наклона поверхности конуса к гори­зонту составлял 30 градусов. Гондола для парашютиста висела снизу, близко к поверхности. 24 июля 1837 г. в лондонском парке собралась

РИС 107

Рис. 106. «Двойной» парашют Робертсона

Рис. 107. «Обратный» парашют Коккинга

толпа на необыкновен ное представление: пер­вый полет огромного воздушного шара и пер­вый прыжок с огромным перевернутым парашю­том. Коккинг отцепился от шара на высоте 1500 м. Под действием сильного давления воздуха дере­вянный каркас разрушил­ся, и гондола рухнула на землю.

После трагической ги­бели Коккинга было по­строено еще несколько парашютов такого типа, только более прочных. Но, несмотря на благо­получные спуски и отсут­ствие раскачивания, они не могли использоваться на практике, так как были чрезмерно громоз­дкими и тяжелыми, тре­бовали повышенной прочности и жесткости каркаса.

Одно из направлений усовершенствования парашю­тов — попытки сделать парашют управляемым.

В 1853 г., например, Летур построил жесткий пара­шют. «Управляемый парашют» Летура представлял собой крыло в форме зонта с изменяемым углом уста­новки; под ним помещалась корзина с рулем направ­ления и двумя «крыльями» (приводились в движение при помощи ножных педалей). Было несколько благо­получных спусков во Франции и Англии. Но 27 июня 1854 г. произошла катастрофа — и Летур погиб.

В истории авиации эксперименты Летура рассмат­риваются как первые публичные показы планирующих спусков при помощи неподвижного крыла. При этом отмечается, что аппарат Летура представлял собой край­не несовершенную конструкцию и был неспособен к планирующим полетам; кроме того, из-за низкого аэродинамического качества поступательная скорость при спуске была мала, и это вело к неэффективности средств управления куполом.

Естественным образом парашютисты приходили к поискам способов управления за счет изменения его формы.

В сохранившемся описании прыжков Элизабет Гар-нерен сказано, что она «имела возможность совершать спуски на парашюте в различных направлениях сколь­зящим полетом. Способ заключался главным образом в том, что при спуске она придерживала часть строп руками вместе, отчего поверхность парашюта изменя­ла форму и наклон, а сам парашют изменял отчасти путь своего снижения вниз, делая скользящие движе­ния в сторону».

В конце XIX в. появилось много парашютистов — воздушных акробатов. Они ездили с выступлениями по разным странам и придумывали все новые трюки.

Так, в 1889 г. парашютист Чарльз Леру, прославив­шийся своими прыжками в Америке и Европе, демон­стрировал в Петербурге следующий фокус. Когда Леру бросался вниз, нижняя кромка купола была стянута, в результате он не мог наполниться и полностью рас­крыться. Купол принимал сначала форму вытянутой груши. Пролетев метров двести — за это время толпа зрителей успевала испугаться, думая, что парашют не раскрылся, — Леру сдергивал кольцо, стягивавшее края купола, и он раскрывался.

Парашютисты-акробаты вносили некоторые усо­вершенствования в конструкцию парашюта. Напри­мер, С. Болдуин в 1887 г. при выполнении воздушного аттракциона отказался от тяжелой корзины-гондолы. Он сидел прямо под воздушным шаром в подвеске. Парашют был вытянут и крепился к шару сбоку при помощи тонкой бечевки, а к стропам внизу было привязано деревянное кольцо. На высоте около 1000 м Болдуин открывал клапан шара, выпуская газ, а сам, крепко держась руками за кольцо, бросался вниз. Под действием его веса бечевка обрывалась, и парашют, наполнившись через несколько секунд, снижался со скоростью около 4 м/с. Шар, потеряв газ, падал где-нибудь неподалеку.

Среди воздухоплавателей-профессионалов XIX в. особо выделяется немец Герман Латеман. Каждое свое выступление он готовил очень тщательно и продумы­вал мельчайшие детали. По сути, он применил новый принцип раскрытия парашюта: изобретатель скла­дывал купол и помещал его в удлиненный мешок, ко­торый скатывал затем вместе со стропами в рулон и в таком виде подвешивал к аэростатному кольцу вбли­зи корзины. Падая, Латеман своей тяжестью вытаски­вал купол и стропы, и парашют раскрывался.

Иногда наблюдались случаи «чудесного» спасения воздухоплавателей при повреждении оболочки и поте­ре газа, когда оболочка шара по мере выхода водорода выворачивалась вверх и, таким образом, превращалась в парашют, который существенно снижал скорость падения. Такие случаи отмечались в 1785 и 1847 гг. Используя этот принцип, Латеман разработал специ­альную систему «шар-парашют» и испытал ее в 1886 г. Испытание прошло удачно. Но в 1894 г. во время тре­тьего экспериментального полета на шаре-парашюте произошла трагедия: оболочка запуталась в оснастке шара и не смогла подвернуться внутрь. Шар не стал па­рашютом, и Герман Латеман разбился.

С исторической точки зрения представляет инте­рес статья о парашюте в энциклопедии Брокгауза и Ефрона, изданной в конце XIX в. (1890—1907). Она как бы подводит итог развитию парашюта в течение целого столетия. После рассмотрения парашюта Гар-нерена начала века в этой статье говорится:

«До настоящего времени этот прибор остается без дальнейших существенных изменений; это — род зон­тика в 5 м радиусом из 36 или более полотнищ шелковой прочной материи, сшитых вместе и с вставленным в вер­хней точке деревянным кольцом в 40 см диам. отвер­стия; к кольцу привязаны 4 веревки, длиной от 10 До 15 м, прикрепленные к легкой корзине из ивовых прутьев. Смотря по числу полотнищ 36 или более тон­ких, но прочных веревочек идут от наружного края П. тоже к корзине, чтобы мешать П. вывернуться от напора столба воздуха. На 4-х веревках, соединяющих верхнее кольцо П. с корзиной, укреплено распорное колесо, из легких прутьев или камышей, обеспечивающее откры­вание П.; диаметр этого колеса от 1 до 1,5 м. Вес всего доходит до 2-х пуд. (30—32 кг). На фиг. 1 представлен П. Шарля Л еру, погибшего при спуске на П. в Ревеле в 1889 г. Этот П. не имел корзины, а только кольцо и веревочную петлю, продевавшуюся под мышками воздухоплавателя. П. прикреплялся сбоку аэростата на особой веревке с пружинной задержкой (фиг. 3), выдер­живавшей, не выпуская кольца, вес П. без воздухоплава­теля; но когда последний брался за кольцо П. и повисал на нем, то пружина уступала, и шар отделялся от П. Чтобы держать шар в равновесии, с противопо­ложной стороны места прикрепления П. укреплялся к сети шара груз, равный весу П. По отделении П. с воз­духоплавателем, груз этот заставлял шар опрокинуться,

Фиг. 1. Парашют Шарля Леру. Фиг. 3. Аэростат с парашютом сбоку и противовесом

газ выходил из открытого нижнего отверстия шара, об­ращенного теперь вверх, и оболочка шара падала вниз, часто раньше спуска воздухоплавателя на парашюте...

В настоящее время П., как спасательное средство, почти вышли из употребления. Ими невозможно уп­равлять; попытки управления парашютом были сде­ланы Гарнереном, Летуром, Захариа, Пуатвеном (1853), Латеманом, Леру и др., но почти безуспешно...»

РАЗВИТИЕ ВОЗДУХОПЛАВАНИЯ

После первых полетов, носивших скорее развлека­тельный характер, аэростаты (сначала привязные) ста­ли применять в научных целях (изучение атмосферы, географические исследовании и т.п.), а также в военных (для наблюдения за противником и бомбардиров­ки с воздуха — впервые в Австрии в 1849 г.). В 1869 г. в России была организована постоянная Комиссия по применению воздухоплавания в военных целях. При­вязные аэростаты оказались удобны для разведки и корректирования огня. Русские ученые использова­ли для научных целей и учебные полеты офицеров, снабжая аэростаты метеоприборами. Так, 19 августа 1887 г. Д.И. Менделеев на военном аэростате совершил полет длительностью 3 ч 36 мин на высоте 3350 м для наблюдения солнечного затмения.

Простой воздушный шар (так называемый свободный аэростат) летит туда, куда его гонит ветер. Поэтому с момента возникновения воздухоплавания шел поиск средств управления аэростатами. Сначала по аналогии с плаванием по воде пытались применить паруса, рули и весла. Например, в 1784 г. Бланшар установил на сво­ем аэростате парус и два весла. Французский военный инженер Менье в 1783 г. разработал основные принци­пы, по которым в дальнейшем стали строиться управ­ляемые аэростаты: тип движителя — воздушный винт, форма оболочки — удлиненная и неизменяемая. Но в то время двигатель внутреннего сгорания еще не изобре­ли, а паровой двигатель мощностью 50 л.с. весил около 5т — для подъема его самого потребовался бы аэростат огромного объема. Только в 1851 г. талантливому меха­нику Анри Жиффару удалось создать паровой двига­тель мощностью 3 л.с. и массой всего 45 кг специально для аэростата. Через год Жиффар построил аэростат длиной 44 м и диаметром 12 м; его оболочка напол­нялась светильным газом. В 1852 г. изобретатель под­нялся на высоту 1800 м, пролетел некоторое расстоя­ние со скоростью около 11 км/ч и совершил посадку. Это был первый полет управляемого аэростата — ди­рижабля (от фр. dirigeable — «управляемый»).

В 1883—1884 гг. во Франции появляются дирижаб­ли с электродвигателями. В 1897 г. был построен пер­вый в мире жесткий цельнометаллический дирижабль из алюминия с бензиновым двигателем. В 1900 г. в Гер­мании совершил первый полет дирижабль жесткой конструкции Ф. Цеппелина. Вскоре дирижабли были приняты на вооружение армий Франции, Германии, России, Италии и Великобритании.

ЗАРОЖДЕНИЕ АВИАЦИИ

Авиация (от лат. avis — «птица») стала бурно разви­ваться в начале XX в., но попытки создать летательные аппараты тяжелее воздуха предпринимались на про­тяжении всего XIX в.

Полагают, что первым летательным аппаратом, поднявшим человека в небо, был воздушный змей. Его родиной считается Китай. Большинство историков изобретение воздушного змея относят к IV—III вв. до н.э. Китайские воздушные змеи представляли собой плоскую раму из бамбука, обтянутую бумагой или тка­нью. Позднее стали строить змеев, способных поднять даже человека. По данным китайской рукописной кни­ги XI в. «Цзы чжи тун узян» («Всеобъемлющее зеркало истории»), полеты человека на воздушном змее про­исходили с VI в., причем из-за большого риска подоб­ных полетов на змеях поднимали военнопленных или преступников. В 1298 г. путешественник Марко Поло, проживший в Китае 17 лет, описал такой летательный аппарат. Он отмечал в своих записках: «...Затем найдут слабоумного или пьяницу и привяжут его к раме, так как ни один здравомыслящий человек не стал бы под­вергать себя такой опасности. Это делается в сильный ветер, затем змея отпускают во власть ветра, и он под­нимает раму и поддерживает ее наверху, а люди держат ее за веревку. Если... рама наклоняется в сторону ветра, они подтягивают веревку и, когда рама выпрямится, отпускают ее, и рама поднимается выше...»

В XVII в. плоский воздушный змей получил широ­кое распространение в европейских странах. Однако он не рассматривался как потенциальный летательный аппарат, так как в Средние века господствовала идея подражания машущему полету птиц как единственно возможному способу полета.

Научное обоснование бесплодности попыток поле­та «по-птичьему» было дано в конце XVII в. В XVII— XVIII вв. появились проекты летательных аппаратов с фиксированным крылом, была высказана мысль о не­обходимости двигателя для полета. Однако после создания аэростата (1783 г.) интерес к летательным ап­паратам тяжелее воздуха резко ослабел: казалось, что про­блема полета уже решена. Но постепенно выяснилось, что большая парусность аэростатов требует больших энергетических затрат для преодоления даже слабого ветра. В то время не было подходящих (легких и мощ­ных) двигателей, и попытки сделать аэростат управляе­мым долгое время оказывались неудачными. Поэтому некоторые изобретатели снова стали заниматься созда­нием летательных аппаратов тяжелее воздуха.

Джордж Кейли, английский ученый и изобретатель, был одним из тех, кто находил это направление более перспективным. Он провел уникальные теоретические и практические исследования, результаты которых опубликовал в 1809—1810 гг. в статье «О воздушной на­вигации». Кейли проанализировал силы, действующие на крыло, отметил взаимосвязь между подъемной си­лой, углом атаки, скоростью набегающего потока и площадью несущей поверхности, разработал прин­ципы обеспечения устойчивости в полете. Ученый испытывал модели, на опыте доказав возможность ус-

Рис, 108. Модель Д. Стрингфеллоу (1848) и «Планофор» А. Пено (1871)

тойчивого полета аппарата с неподвижным крылом (модель Кейли весом 108 г, построенная в 1804 г., про­летала 18—27 м со скоростью около 5 м/с), отметил преимущества бипланов и трипланов.

В 1830—1890 гг. было предложено более 50 проек­тов самолетов, преимущественно с паровым механи­ческим двигателем.

Одновременно с появлением первых проектов само­летов началось создание летающих моделей самолетов. Модели аэропланов Пено, Татена, Харгрейва, Кресса, Можайского, Ленгли и других помогали накопить необходимый опыт и практически являлись зримым доказательством того, что аппараты тяжелее воздуха вообще способны летать (рис. 108).

Для изучения наилучшей аэродинамической ком­поновки летательного аппарата применялись не толь­ко модели, но и воздушные змеи. Вообще, запуски воздушных змеев немало способствовали развитию авиа­ции. Первый полет на змее в Европе датируют 1790 г. В 1856 г. капитан дальнего плавания Жан-Мари Ле Бри построил огромного змея (размах крыльев 15 м) и под­нимался на нем на высоту более 50 м. В качестве прототипа аппарата был выбран альбатрос, морская птица, способная к длительному планирующему по­лету. Аппараты Ле Бри стали первыми в истории авиа­ции планерами (рис. 109).

Рис. 109. Планер Ле Бри, 1868 г. Первое фотографическое изобра­жение пилотируемого летательного аппарата тяжелее воздуха

В конце XIX в. в разных странах пытались постро­ить большие аэропланы с мощными двигателями. В 1892—1894 гг. изобретатель Хайрам Максим (созда­тель известного пулемета) попробовал поднять в. воздух огромный биплан (весом около 3,5 т, размах крыльев 31,5 м), но ему удалось лишь едва оторваться от земли. Французский инженер Клеман Адер создал аэроплан с крыльями летучей мыши и паровым двигателем, но era аппарат оказался неустойчив и неуправляем, хотя и отрывался иногда от земли. Американский астроном Самюэль Лэнгли построил несколько больших аппара­тов, которые разбились. С середины 1870-х гг. по осень 1903 г. было построено 13 самолетов. В 1870—1880 гг. самолеты не могли взлететь из-за большого веса двига­телей; с 1890-х гг., когда проблема двигателя в целом была решена, основными недостатками оставались не­достаточная устойчивость и управляемость.

В то время как другие уделяли все свое внимание по­летам с мотором, немецкий изобретатель Отто Лили-енталь пытался освоить безмоторный парящий полет (рис. 110). Вместо дорогостоящих машин он строил лег­кие планеры (от фр. planer — «парить») и совершен­ствовал их. Разбегаясь с крыльями с холма против вет­ра, изобретатель совершал пролеты над склоном.

В полете он управлял планером при помощи ног, опи­раясь руками на крылья. В 1891—1896 гг. Лилиенталь выполнил более 2000 удачных скользящих полетов. Он научился пролетать свыше 100 м, находясь в возду­хе до 30 с. Но летом 1896 г. изобретатель упал с высоты 15 м из-за резкого порыва ветра, сломал позвоночник и умер. «Мне не хватило чутья птицы, чтобы вовремя предугадать порыв ветра и сделать нужный маневр...» — сказал он перед смертью.

У Лилиенталя были последователи: опыты с плане­рами продолжили английский инженер П. Пильчер, американец О. Шанют, Херринг и др. В 1900 г. братья Райт построили свой первый планер по образцу пла­нера Шанюта.

РАЗВИТИЕ АВИАЦИИ В НАЧАЛЕ XX ВЕКА

В 1901 г. Райт построили второй планер. В том же году они соорудили «ветряной туннель» — аэродина­мическую трубу, в которую воздух нагнетался с помо­щью вентилятора, где испытали более 200 моделей различных профилей. Учитывая результаты этих иссле-

Рис. 110. Один из планеров Лилиенталя

дований, в 1902 г. они сконструировали третий планер. Планер оказался довольно хорошо управляемым — он мог менять высоту полета и поворачивать, не теряя устойчивости. В течение зимы и весны 1903 г. братья изготовили двигатель и пропеллеры. А 17 декабря того же года был совершен моторный полет: аэроплан про­летел 260 м и находился в воздухе 59 с. В конце 1906 г. поднялся в небо первый европейский аэроплан конст­рукции Альберто Сантос-Дюмона. Центр развития авиации постепенно переместился во Францию. Вско­ре появились самолеты конструкторов А. Фармана, Л. Блерио, А. Депердюссена, Я. Ньюпора, Г. Вуазена, И.И. Сикорского и др.

Спустя 11 лет после первого полета началась война (1914—1918 гг.). К началу Первой мировой войны на вооружении воюющих стран находилось более 700 са­молетов, а во время войны их было изготовлено свыше 100 тысяч.

СОСТОЯНИЕ ВОЗДУХОПЛАВАНИЯ

Дирижабли в начале XX в. стали более совершенны­ми. Сформировалось три их типа: жесткие (цеппели­ны), полужесткие и мягкие. К началу 1910-х гг. аэростат стали применять в качестве транспортного средства. Были открыты некоторые регулярные пассажирские линии сообщения (например, между Мюнхеном и Бер­лином).

Во время Первой мировой войны применялись раз­ные типы дирижаблей объемом от 1500 куб. м (англий­ский мягкий дирижабль для обнаружения подводных лодок) до 68 тыс. куб. м (немецкий жесткий дирижабль для бомбардировки и дальней разведки). Скорость их полета составляла 80—130 км/ч, высота полета 3500— 5000 м. Дирижабли участвовали в разведке вражеской

территории и бомбардировках; охраняли караваны кораблей и морские рубежи. К концу войны их общее количество возросло до 470.

Довольно широко в войну использовались и привяз­ные змейковые аэростаты для разведки поля боя и кор­ректирования артиллерийского огня. Только Россия, Франция и Германия имели на фронтах около 550 та­ких аэростатов наблюдения объемом 820—1050 куб. м, поднимаемых на высоту 600—2000 м.

ПАРАШЮТЫ ДЛЯ ЛЕТЧИКОВ

Авиация стала стремительно развиваться, и одно­временно стремительно росло число погибших в авиа­катастрофах.

Date: 2015-08-06; view: 785; Нарушение авторских прав