Техника

Техника

наука

История авиации

оглавление

Зарождение и развитие идеи самолета

Первые проекты летательных аппаратов

Широко известна легенда о британском короле Бладуде, который с детства мечтал о полетах. Он сделал крылья, действующие по принципу птичьих, то есть при помощи маховых движений. Материалом для них послужили прутья, ремни и перья. Использование птичьих перьев должно было помогать полету за счет воздуха, содержащегося внутри них.

В прекрасный солнечный день Бладуд решил испробовать свое изобретение. Поднявшись на высокую дворцовую башню, он спрыгнул вниз и замахал крыльями. Однако земное притяжение оказалось сильнее, и король рухнул на землю.

Одна из главных причин его неудачи в том, что он пытался имитировать полет птиц, однако у пернатых созданий отношение мощности к весу очень велико. То есть большая мускульная сила позволяет им поднимать в воздух свой малый вес. В отличие от птиц человек обладает слабой мускулатурой рук и плеч, но тяжелыми костями. По этой причине его полет с подвижными крыльями невозможен.

Между тем смерть Бладуда не остановила экспериментаторов. Люди продолжали изобретать различные летательные приспособления и испытывать их.

В многочисленных источниках имеются сведения о полетах после прыжка с высоты. Так, в 875 г. араб бен Фиранс спрыгнул с крыши дома, а в 1003 г. подобную попытку предпринял ал-Джаухари, но оба полета закончились неудачно — изобретатели получили тяжелые увечья.

В XI в. английский монах Эйлмер из Малмесбюри спланировал с башни аббатства. Ему удалось пролететь несколько метров, после чего он рухнул на землю. В результате монах сломал обе ноги, но все же остался в живых. Его полет положил начало многочисленным экспериментам.

Среди славянских народов также находились чудаки, мечтающие о полетах. По свидетельству Даниила Заточника, относящемуся к XIII в., «иные, вскочив на коня, скачут по ристалищу, рискуют жизнью, а иные слетают с церкви или с высокого дома на шелковых крыльях…»

Однако первое документальное подтверждение попытки полета на крыльях в Российской империи относится к 1695 г. Тогда никому не известный изобретатель обратился к царю с просьбой выдать ему деньги на создание летательного приспособления. Его просьбу удовлетворили — из казны было выделено 18 рублей, и изобретатель приступил к работе. В ход пошли прутья, слюда, а затем кожа, но никто так и не увидел полета крылатого человека.

Примечательно, что, помимо традиционных перьев, для создания крыльев использовали и другие материалы, в первую очередь ткань, кожу и дерево. Однако все попытки взлететь в небо на таких приспособлениях заканчивались гибелью или увечьем очередного икара.

Новые проекты создания летательных аппаратов разрабатывались на протяжении всего Средневековья. Уже тогда изобретатели начали понимать, что хвостовое оперение просто необходимо для полетов. Ведь у птиц именно эта часть тела выполняет роль рулевого управления и балансировочного груза. Очевидцы утверждали, что араб бен Фиранс после падения воскликнул: «Мне нужен хвост!» По свидетельству английского летописца, монах Эйлмер также усматривал причину своей неудачи именно в том, что он «забыл присоединить хвост, как у птицы».

Первые летательные приспособления представляли собой некий придаток естественных человеческих органов. Технический прогресс в период Средневековья позволил приступить к разработке проектов более сложных аппаратов для полетов.

На смену идеи человека-птицы пришла идея летающей повозки, упоминания о которой сохранились еще в греческих, китайских и индийских мифических сказаниях. Принцип действия таких повозок заключался в следующем: человек располагался внутри аппарата и определенными манипуляциями с передаточным механизмом приводил в движение крылья. Предполагалось, что таким образом человек сможет повысить эффективность своих мускулов и наконец-то подняться в небо.

Первый реактивный самолет, согласно легенде, появился в 1500 г. Именно тогда китайский генерал Ван-Ху установил на воздушном змее пороховые ракеты и предпринял попытку подняться в воздух на этом летательном устройстве. Результаты эксперимента оказались весьма печальными — порох взорвался, а экспериментатор погиб. Однако отсутствие документальных подтверждений этого события не позволяет рассматривать его как исторический факт.

Идея летательного аппарата с машущими крыльями зародилась в голове знаменитого английского философа и естествоиспытателя, монаха-францисканца Роджера Бэкона. В его труде «О тайных вещах в искусстве и природе», опубликованном в 1542 г., говорилось: «Можно построить машины, сидя в которых, человек, вращая приспособление, приводящее в движение искусственные крылья, заставлял бы ударять их по воздуху, подобно птичьим». Однако это были лишь общие фразы. Бэкон не предложил конкретных проектов для реализации этой идеи.

Через два столетия «летающими повозками» заинтересовался легендарный Леонардо да Винчи, который, в отличие от Бэкона, детально разработал проекты нескольких типов орнитоптеров: с лежачим положением летчика (1485—1487 гг.), орнитоптер-лодку (около 1487 г.), с вертикальным расположением летчика (1495—1497 гг.) и др.

Леонардо принадлежит ряд замечательных конструктивных идей. Например, создание фюзеляжа (корпуса летательного аппарата) в форме лодки, использование поворотного хвостового оперения и убирающегося шасси. Помимо этого, в проектах предполагалось действовать и руками, и ногами, что позволило бы увеличить мощность взмахов крыльев аппарата.

Леонардо да Винчи принадлежит и идея создания орнитоптера, в качестве источника энергии которого выступал бы туго натянутый лук. Но в том случае, если бы проект ученого был реализован и машина построена, попытка все равно закончилась бы неудачей. Ее вес превысил бы 600 фунтов (272 кг), то есть она оказалась бы слишком тяжелой, чтобы подняться в воздух.

Знаменитый художник, ученый и изобретатель долгое время исследовал механизм полета птиц, благодаря чему пришел к выводу о том, что основная тяга создается концевыми частями крыла, что в большей степени соответствовало истине.

Леонардо считал, что для обеспечения горизонтальности полета птица располагает крылья под определенным наклоном, а ударяющий снизу ветер поднимает тело. Поскольку «равные вещи не одолевают одна другую, то птица остается на месте, не поднимаясь и не опускаясь». Помимо этого, изобретатель учитывал влияние на полет такого показателя, как площадь крыльев и хвоста — чем больше эта величина, тем медленнее птица осуществляет спуск.

Многолетние наблюдения за неподвижным зависанием птиц в воздухе позволили Леонардо обосновать принцип аэродинамического способа управления (изменение положения центра давления относительно центра тяжести) и сделать вывод о важности низкого расположения центра тяжести для обеспечения лучшей устойчивости в полете.

Леонардо да Винчи так и не сумел разработать проект летательного аппарата с полностью неподвижным крылом — прототипа современного планера или самолета. Но анализ его творчества позволяет думать, что талантливый изобретатель был близок к этому.

К концу жизни исследователь осознал, что человек не приспособлен для полетов и слишком тяжел для того, чтобы удержать себя в воздухе взмахами крыльев.

Поэтому не человек должен крыльями отталкивать воздух, а ветер ударять в крылья и нести их по воздуху, подобно паруснику. В этом случае пилоту остается лишь балансировать при помощи крыльев. В одной из работ Леонардо указывал: «Не нужно много силы, чтобы поддерживать себя и балансировать на своих крыльях и направлять их на путь ветров и управлять своим курсом, для этого достаточно небольших движений крыльями».

В результате многолетних исследований появился проект орнитоптера с крылом, состоящим из двух частей, соединенных при помощи шарниров — движущихся консолей и менее подвижного центроплана. По плану Леонардо, взмахи должны были производиться законцовками, составляющими почти половину общей площади крыла.

Однако чертежей новой машины изобретатель не оставил. Многие историки авиации считают, что это был проект моноплана-парасоля без хвостового оперения, размах крыльев которого достигал 18 м. Такая машина более всего подходила для полетов в восходящих потоках воздуха. Крылья с ограниченной подвижностью предназначались для балансировки в воздухе.

Предполагалось, что на этом аппарате Леонардо предпримет попытку полета с вершины горы в окрестностях Флоренции. Но недостаток свободного времени и ряд других идей не позволили Леонардо осуществить этот проект. Возможно, его увлекла мысль о создании летательной машины с полностью неподвижным крылом.

Проект летательного аппарата с частично фиксированным крылом считается первым шагом на пути зарождения концепции самолета. Но эта и другие прогрессивные идеи Леонардо в теории и практике механического полета в XV столетии так и не были реализованы. Лишь в конце XIX в. проекты изобретателя получили широкую известность, но к тому времени они уже безнадежно устарели и не могли оказать влияние на развивающееся авиастроительство.

В конце XVII столетия ученые Д. Борелли и Р. Гук попытались научно обосновать бесплодность экспериментов с использованием орнитоптеров-мускулолетов.

Опытным путем им удалось доказать, что весовые и энергетические характеристики человека значительно отличаются от соответствующих параметров птицы, вследствие этого человек не может подняться в воздух при помощи искусственных крыльев.

В рассматриваемый период тормозом для развития авиастроения являлся недостаток научных знаний и механизмов. Благодаря принципу собирания механической энергии при помощи туго натянутого лука или пружины удавалось получить импульс, достаточный лишь для очень кратковременного полета. Особого интереса для изобретателей он не представлял.

Английскому ученому Д. Уилкинзу принадлежит идея использования в летательной машине энергии пара, однако первые пароатмосферные аппараты были слишком тяжелы, вследствие чего не пригодны для поднятий в воздух. Безуспешной оказалась и попытка создания легкого поршневого двигателя, работающего от взрывов пороха.

Таким образом, ученым удалось привести веские аргументы о невозможности полета с искусственными крыльями, приводимыми в движение маховыми движениями рук. В результате количество подобных попыток значительно уменьшилось: в 1580—1679 гг. их насчитывалось четырнадцать, а в XVIII столетии — лишь семь. К тому же церковь, считающая полет человека грехом, препятствовала реализации новых проектов.

Кризис идеи «чистого» орнитоптера способствовал зарождению мысли об использовании наряду с подвижными частями неподвижной аэродинамической поверхности. Разработки в этом направлении положили начало развитию идеи создания самолета.





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

Наука, техника, изобретения © 2009-