История воздухоплавания. Часть-1. Младенчество.

Идея авиации — одна из самых древних в истории человечества. В мифах, преданиях, исторических хрониках можно найти свидетельства о множестве предпринятых в разные века попытках человека осуществить свою давнюю мечту подняться в воздух и лететь подобно птице. Но все это были дилетантские предприятия, в которых видно больше энтузиазма, чем расчета, и потому они неизменно кончались неудачей.



Летать на воздушных шарах люди начали раньше, соответственно первые проекты в плане полёта не зависимо от ветра, и представлялись изобретателям в виде этакого гибрида.
1809 год: гибрид водородного воздушного шара с махолетом был создан и испытан швейцарцем Жакобом Дедженом.



Так и много позже были попытки «скрестить коня и трепетную лань» ©
Французский инженер с характерной фамилией Цезарь построил в начале прошлого века свой комбинированный летательный аппарат, видимо, не будучи до конца уверенным в своих способностях.



Вот я даже затрудняюсь сказать, что смогло подвигнуть в 1907 году К.Я.Данилевского из Харькова на создание дирижабля, приводимого в действие мускульной силой. Но мало того, так еще и с веслами. В духе старинных футурологических мечтаний.



При абсолютно безветренной погоде ему удалось даже «проплыть» несколько десятков метров, после чего иссякли силы, а вместе с ними и желание дальнейших экспериментов…

О применении воздушных змеев в военном деле я уже писал. Ещё китайцы додумались сделать достаточно большие по площади воздушные змеи и поднять с помощью них человека в воздух.



В последствии это повторялось «изобретателями» не однократно.



Но это всё не то! Зависеть от ветра и погодных условий? Человек хотел летать как птица, лететь не зависимо от капризов ветра, благодаря только силе своих крыльев и подьёмной силе при планировании.
Отчего птицы, хотя они и тяжелее воздуха, не падают на землю? Дело в том, что в воздухе на нижнюю поверхность их крыльев оказывает действие так называемая подъемная сила, которая превосходит силу тяжести, действующую в противоположном направлении.
Откуда берется эта сила, объяснил еще в первой половине XVIII века известный математик и физик Бернулли. В 1738 году в своем капитальном труде «Гидродинамика» он вывел закон, носящий теперь его имя.Появилась и идея использовать эту самую силу для полёта.
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!



1804 год: сэр Джордж Кэйли, работавший над летательными аппаратами тяжелее воздуха, создал модель планера с неподвижным крылом и подвижным хвостовым оперением.



Год: 1810 Великобритания «Walker ornithopter».



Кэйли опубликовал конструкцию этого планера в 1852 году. Через год планер Кэйли совершил первый полет с человеком в Бромптон Хэлл, Скарборо.





MILLER ornithopters (W. Miller MRCS, Hart St., Covent Garden, London)


Первый шаг в небо был сделан с помощью моделей. Прямыми предшественниками всех современных самолетов следует, видимо, считать игрушечные аэропланы Пено, которые он строил с 1871 года и запускал с помощью резиновых моторчиков. При весе в несколько граммов они летали по несколько десятков секунд. Эти модели, можно сказать, были первым зримым доказательством того, что аппараты тяжелее воздуха вообще способны летать.

Интересную модель соорудил некий M.Goodall в 1842 году, коренным образом отличающуюся от представлений того времени о строении аэропланов. 4 вращающихся (!), не понятно зачем, крыла и толкающие винты… даже и не знаю, полетела ли та модель?



Коммерческую хватку проявил англичанин Вильям Хенсон, основавший в 1843 году первую в мире авиакомпанию Aerial Steam Transit Company. 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 1848 он создал первую летающую модель самолёта с паровым двигателем; это был моноплан с двумя толкающими винтами. Модель массой с размахом крыльев в 3 м хоть и плохо, но летала.







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.

Проект реактивного самолёта Николая Телешова, 1867



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.

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





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).



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.

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.



Первый в мире самолет был построен и поднялся в воздух аж на 20 лет раньше Флайера братьев Райт. Это был всем известный сейчас самолет Можайского. Александр Федорович Можайский, российский морской офицер, впоследствии контр-адмирал долгие годы занимался аэродинамическими исследованиями, результатом которых стал построенный в 1882 году «воздухоплавательный снаряд». Так было написано в патенте на него в 1881 году. 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.Можайский создал настоящий самолет со всеми полагающимися ему частями: фюзеляжем, крылом, силовой установкой из двух паровых машин и трех воздушных винтов, шасси, хвостовым оперением. Он был гораздо более похож на современный самолет с классической компоновочной схемой, чем аэроплан братьев Райт.



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».

Рассказывали что когда Можайский принёс свои чертежи в одну из «высоких инстанций», коммисия в ответ лишь фыркнула :«Что это вы нам принесли? Эта штука крыльями не машет. Как же она летать-то будет ?..»
Через три года он умер. Работу и борьбу с чиновниками продолжать стало некому. Все сведения по аппарату были засекречены и «положены под сукно», а сам первый в мире самолет долгие годы простоял в Красном селе под открытым небом. Потом его перевезли под Вологду в имение Можайских и уже там он сгорел в 1895 году.

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.

Следующим стал проект самолета «Эол» («Авьон»I) Клемана Адера. 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.





У него ещё и крылья складывались…





Сумрачный тевтонский гений" не дремал… Им стал на заре воздухоплавания Лилиенталь, разработавший и построивший множество моделей планеров.
«Normalapparate» («Нормальный планер»), созданный в 1893-1894 годах, стал самым удачным аппаратом Лилиенталя, девять таких планеров у него даже купили.
За ним последовала целая череда «летающих», полулетающих, и совсем не летающих моделей.









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.



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.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, самолёт рухнул на землю.

Поломки было исправимы, однако опыты были прекращены. Нужно было менять всю конструкцию, а на это уже не было денег.