Техника

Техника

наука

История авиации

оглавление

Планер - преемник воздушного змея

От планера к самолету — один шаг

Как увеличить продолжительность полета на планере? Над этим вопросом бились все разработчики летательных конструкций. Поиски ответа не могли не подтолкнуть к идее поставить на планер двигатель. Но отметим сразу следующее: роль мотора первоначально заключалась лишь в помощи планеристу перелетать с одного воздушного потока на другой. Взлет же должен был происходить по устоявшейся схеме — разгон против ветра с возвышенности.

Первые планерные двигатели отнюдь не снабжались традиционным в нашем понимании винтом. Если двигатель на планере нужен лишь на время, то при остановке его пропеллера будут ухудшаться, по мысли конструктора, планирующие свойства аппарата. Потому двигатель в разработках Отто Лилиенталя использовался для создания импульса машущего крыла — все-таки немец был ярым сторонником полета по подобию птицы. В 1893 г. он запатентовал и построил моноплан с одноцилиндровым углекислотным двигателем, который подвешивался на грудь летчику.

Планер О. Лилиенталя с углекислотным двигателем

По мысли конструктора, движение штока передавалось крыльям посредством цепной передачи, крыло, поворачиваясь под давлением воздуха вокруг своей оси при движении его вниз, должно увеличивать аэродинамическую силу, направленную вперед. Но проблема, с которой столкнулся,создатель планеров, заключалась в двигателе. Углекислотный двигатель вместе с резервуарами углекислоты был тяжел (весил 20 кг), мощность его была 2 л. с. Работать он должен был минимум 2 мин. Но надежности его работы добиться не удалось. Тогда конструктор пытался приобрести легкий бензиновый двигатель, но это тоже сделать не удалось. Наконец, инженеру П. Шауэру поступила просьба сконструировать углекислотный двигатель, который имел бы два цилиндра. Их предполагалось разместить на центроплане крыла. В 1896 г. планер с двигателем даже помахал крыльями на земле, но не более того.

В этом же году Лилиенталь пришел к идее создания планера с неподвижным крылом — центроплана — и машущими законцовками. Сам аппарат был уже почти создан, но гибель конструктора помешала довести начатое дело до конца. Впрочем, специалисты сомневаются в том, что попытки взлететь на орнитоптере (а по сути, это был именно орнитоптер) были бы удачными, даже останься Лилиенталь живым.

Более удачную модель моторизованного планера создал англичанин П. Пильчер. В основу была положена модель планера «Хоук». По мысли конструктора, к ней добавляется бензиновый двигатель с толкающим воздушным винтом. Внизу устанавливалось шасси.

Схема планера с мотором конструктора П. Пильчера

Конструктор предполагал, что его летательный аппарат будет подниматься в воздух так же, как и планер без двигателя: с разгона против ветра с холма. Затем должен был включиться двигатель, что создало бы возможность лететь горизонтально со скоростью около 30 миль в час, а это уже ближе к самолетостроению, чем к планеризму. (Напомним, О. Лилиенталь мечтал не о горизонтальном полете, а о перелете при помощи двигателя с одного поднимающего воздушного потока на другой.) Кстати, историки авиации подтверждают тот факт, что английский конструктор сотрудничал с Максимом, создателем самолета.

Как и Лилиенталь, англичанин столкнулся с проблемой поиска подходящего двигателя мощностью не более 4 л. с. Когда к концу лета 1899 г. такой двигатель был создан, последовала трагическая гибель Пильчера. Конструктор мечтал установить этот двигатель на свой триплан, о котором писалось в предыдущей части. Подстегивало его то, что в США (как ему сообщили) прошли успешные полеты полипланов Херринга и Шанюта.

Как мы уже писали, в 1896 г. Шанют и Херринг создали удачный балансирный планер-биплан. На нем Херринг как наиболее молодой (Шанют лишь наблюдал за полетами с земли) совершил многочисленные полеты и приобрел бесценный опыт летчика. Позже он начал думать об установке двигателя на планер. Был сконструирован триплан, на котором вначале вместо двигателя помещался балластный груз такого же веса и проводились попытки полета. Они увенчались успехом. Началась работа над проектом мотопланера.

Мотопланер А. Херринга и О. Шанюта в проекте представлял собой триплан с крестообразным хвостовым оперением и парным колесным шасси. Двигатель располагался под крылом и снабжался двумя соосными винтами диаметром 1,2 м — толкающим и тянущим. Управляться планер должен был посредством изменения положения тела планериста, сидящего на подвесном сиденье.

Рисунок из патента на мотоплан А. Херринга и О. Шанюта

Перед Херрингом и Шанютом встала проблема — мотор. Вначале они планировали разместить на триплане два легких двигателя внутреннего сгорания мощностью по 2 л. с. каждый. Однако они оказались слишком тяжелыми. Что делать? Решили использовать двигатель на сжатом воздухе мощностью от 3 до 5 л. с. и весом чуть более 5 кг. Но у мотора был существенный недостаток — он работал всего полминуты.

К концу 1898 г. мотопланер был построен: размах крыла 5,5 м, вес вместе с двигателем 40 кг. Начались испытания на берегу озера Мичиган. Разбег с аппаратом на плечах проводился стандартно — против ветра. Аппарат взлетел, и Херринг запустил мотор. Крылатая машина пролетела всего 9 м. При повторных испытаниях дальность полета чуть увеличилась — до 22 м, но длительность его составила всего около 10 с.

Первая и вторая попытки убедили Херринга в том, что нужен более мощный двигатель, а значит, надо увеличивать вес летательного аппарата и менять всю систему управления планером.

Все это завело в тупик конструктора, и он взял тайм-аут в своей изобретательской деятельности.

А вот соотечественнику Херринга, Г. Уайтхеду, удалось пролететь на планере собственной конструкции и с двигателем гораздо дальше — почти 300 м. Так, по крайней мере, сообщала пресса. Но специалисты в области истории авиации скептически относятся к подобным сообщениям, ибо не имеется ни одного фотоподтверждения созданной конструкции (а описывался триплан с двухцилиндровым бензиновым двигателем, крепившемся на балках перед нижним крылом с установленным на валу пропеллером), кроме того, предыдущая конструкция Уайтхеда имела неустойчивость из-за замысловатого хвостового оперения в виде четырехгранной пирамиды.

Как бы там ни было, но все мотопланеры имели один и тот же недостаток — отсутствие устойчивого управления с более тяжелым двигателем, например 40–50 кг, так как балансирный метод делал невозможным контролировать пространственное положение аппарата в воздухе за счет перемещения тела летчика. Оставался один выход: аэродинамический способ управления, к которому пришли братья Райт. Но это уже другая страница истории авиации, когда на смену планеру приходит самолет, совершающий все стадии полета — взлет, собственно полет и посадку — с включенным двигателем.

В дальнейшем развитие планеризма шло параллельно с развитием самолетостроения. Многие известные авиаконструкторы начинали свою деятельность со строительства планеров. К их числу можно отнести знаменитого Александра Яковлева.

Еще в 1921 г. пятнадцатилетним подростком он прочел книгу по истории техники, где в одной из глав говорилось о возникновении авиации и имелось описание модели планера вместе со схемой. Эту модель Яковлев начал собирать. А в 1924 г. в кружке Академии воздушного флота (ныне Военно-воздушная инженерная академия имени Н. Е. Жуковского) он уже представил собственные чертежи и расчеты планера «АВФ-10» (10-й планер Академии воздушного флота), который потом был построен.

Яковлевская конструкция представляет собой тренировочный планер промежуточного типа — между учебным и рекордным. По схеме это моноплан с довольно толстым крылом, лежащим на фюзеляже.

Фюзеляж деревянный, из четырех лонжеронов, со стойками и распорками, обтянут перкалем. Носу придана обтекаемая форма с помощью выгнутых реек. Модель очень легкая, вес пустого планера — 65 кг, полетного — 135 кг. В 1924 г. в сентябре летательный аппарат показал рекордную продолжительность полета с полого склона (60—70 м) — 1 мин. 46 сек. «АВФ-10» признан «одной из лучших машин переходно-тренировочного назначения».

Современные планеры имеют совершенные аэродинамические формы. В конструкциях используются разнообразные материалы, делающие аппараты легкими. После взлета с помощью лебедки или самолета-буксировщика задачей планериста является остаться в воздухе как можно дольше, используя восходящие потоки воздуха. Потому современные летательные аппараты могут даже набирать высоту.

Открытия, сделанные конструкторами планеров в XIX в., широко применяются и на дельтапланах, где используется гибкое крыло, поддерживаемое легкими металлическими трубами. Как и на старинном самолете Сантонс-Дюмона и на планерах Лилиенталя, пилоты дельтапланов управляют аппаратом, перемещая свой вес из стороны в сторону. А взлет происходит с пологих холмов против ветра. Дельтапланерист, разбежавшись для взлета, затем ложится на лямки.

Современное развитие техники позволяет делать ультралегкие самолеты, использующие гибкое крыло, сделанное из легкой, но прочной нейлоновой ткани. Хотя гибкие крылья выглядят очень слабыми, на самом деле они вполне безопасны и могут держать планер при скорости меньше 50 км/ч. Но время не стоит на месте, впереди нас ждут новые технические открытия и конструкторские разработки.





Авиация и космонавтика, вооружения, hi-tech, открытия, концепции и изобретения...

Наука, техника, изобретения © 2009-