Создание аэроплана и планера в середине XIX века

Что такое планеры и аэропланы, известно всем. Это — самолеты с жестко установленными крыльями. Планеры — безмоторные самолеты. Аэропланы же снабжены силовой установкой, создающей тягу.

В XIX веке и в первые годы прошлого столетия наименования такого рода возникали совершенно произвольно, давались исходя из вкуса и выбора конструкторов и изобретателей. К примеру, словом «планер» был впервые назван аэростат в 1789 г., который спроектировал барон Скотт. Жозеф Плин свой оригинальный аэростат с плоским баллоном, который предназначался для скольжения в воздухе при помощи нескольких неподвижных поверхностей, впервые назвал в 1855 г. «аэропланом». Русское слово «самолет» появилось впервые при названии тоже аэростата, который проектировался в середине XIX века.

Чтобы не путаться с подлинными названиями того времени, имевшими различные значения, мы будем применять ниже эти термины только в их современном смысле, разъясненном выше. В тех же случаях, когда будут приводиться названия, данные какому-либо изобретению его автором, мы будем ставить эти названия в кавычках.

Итак, нам предстоит кратко ознакомиться с теми путями, по которым человечество подходило к созданию аэроплана и планера в середине XIX века.

Выдающиеся работы Хенсона и Стрингфелло в Англии не могли не вызвать подобных же исследований в других странах. В 1852 г. французский рабочий Мишель Лу разработал проект похожего на птицу аэроплана с двумя громадными винтами в вырезах крыльев. Через пять лет после появления жиффаровских аэростатов лейтенант дю Тампль запатентовал другой аэроплан. Над этим проектом изобретатель работал очень много, пользуясь помощью своего брата, инженера механика.

Работы братьев Тампль длились более двадцати лет, — почти до восьмидесятых годов XIX века. Поскольку это было тогда возможно, изобретатели разрабатывали вопросы о несущей силе аэропланных крыльев, об угле атаки, о центре давления, о роли и о работе хвоста и т. д. За образцы они брали крупных птиц, преимущественно морских, и вели за ними длительные наблюдения.

Их аэроплан имел все основные элементы современных самолетов: крылья, установленные под углом к направлению движения, шестилопастный винт, руль высоты и руль поворотов, а также колеса для разбега перед взлетом. Это был первый в истории аэроплан с тянущим винтом. Но братья Тампль, как и Хенсон, сильно ошиблись в определении потребной для полета мощности мотора; при полетном весе машины 1000 кг их двигатель имел проектную мощность всего 6 л. с. Изобретатели рассчитывали получить скорость около 32 км/час.

Патентное описание аэроплана предусматривало возможность установки на нем паровой машины или пневматического двигателя, или даже электромотора. Но на практике изобретатели рассчитывали, главным образом, на паровую машину, разработке которой было посвящено много времени и сил. Стремясь достичь наибольшей легкости, механик Тампль пришел к мысли применить в паровом двигателе вместо обычного тяжелого котла систему трубок, что сильно облегчало также и парообразование. Такие трубчатые котлы, носящие имя изобретателя, получили быстрое распространение сперва во флоте, а потом широко применялись и в других установках.

Не отступая от своей конструктивной схемы, братья Тампль испытывали много различных моделей. В качестве двигателей они применяли преимущественно часовые пружины, приводившие во вращение пропеллеры разных типов. Им удалось построить для своего самолета легкий паровой двигатель в натуральную величину, но до постройки самого аэроплана дело все же не дошло.

С работами братьев Тампль совпали по времени успешные испытания в 1858 г. другой модели аэроплана. Ее сделал тот самый талантливый механик Жюльен, который построил первый в мире дирижабль, совершивший, правда, тоже в модели, замкнутый круг в воздухе. Механическая птичка Жюльена, весом всего лишь 36 г, имела аэропланные крылья и два винта; она делала полеты длиной 10—12 м, держась в воздухе около 5 сек. Но чтобы добиться этого успеха, Жюльену пришлось отказаться от часовой пружины и применить иной материал. Он выбрал резиновую нить, как более легкий и простой «двигатель»; только резина у Жюльена не закручивалась, а работала на сжатие.

Одновременно с птичкой Жюльена появились в Париже бабочки Жозефа Плина, представлявшие собой небольшие бумажные планерчики, которые красиво планировали без всякого мотора.

Французские работы по авиации (этого слова тогда еще не было), подтвердили то же самое, что выявилось и в работе англичан: время для постройки аэропланов в натуральную величину еще не приспело по многим причинам. Летающие модели аэропланов имели некоторый успех, но условный. Основной задержкой было, по существу, отсутствие исследований о динамической стороне полета. Вопросы устойчивости еще совершенно не были изучены. А без этого не могли надежно летать даже и маленькие модели.

Таким образом, оба пути к будущему самолету — испытаниями моделей и постройкой летных машин в натуральную величину — не могли обещать успеха.

Тем большее значение приобретал третий путь, намеченный еще великим законодателем авиации Кэйли, — путь экспериментально-летный: учиться летать на неподвижно расставленных крыльях безо всякого мотора.

Этот путь самостоятельно выбрал французский моряк Ле-Бри. В те же годы, когда братья Тампль стали работать над машиной, которая должна была сама создавать себе тягу, Ле-Бри решил, что для начала эту тягу можно получить и с земли. Пусть его механическую птицу потянут на канате так же, как бегущий мальчишка тянет за собой бумажный змей. Ведь птица на распластанных крыльях представляет, по существу, тот же воздушный змей.

И вот в 1857 г. небольшая бретонская деревушка, где проживал Ле-Бри, сделалась свидетельницей невиданного зрелища.

На гладкую дорогу за околицей была вывезена на двухколесной повозке громадная птица с корпусом в виде челнока и с шелковыми крыльями. Носовая часть челнока была закрытая, а к корме был прилажен хвост. Спереди крыльев шла деревянная кромка, от которой отходили поперечины. Система веревок шла от задней кромки к короткой мачте и через блоки была связана с двумя прочными рычагами, расположенными по бокам сиденья внутри челнока. При помощи этих рычагов можно было придавать крыльям различный уклон. Птица весила 42 кг., имея размах крыльев 15 м с площадью их 20 м2.

Испытание проходило в присутствии многих зрителей и официальных лиц местной округи — судьи, сборщика податей, нотариуса и др. Сам Ле-Бри сидел в челноке, а возница, управлявший лошадью, — на двуколке. Лошадь шла рысью, против довольно свежего ветра.

Сперва Ле-Бри установил крылья горизонтально, так что они не составляли угла с направлением движения. И крылья трепыхались, начиная от жесткой передней кромки, как флаги на штоке, не оказывая почти никакого сопротивления. Но когда испытатель подогнул при помощи рычагов задние кромки крыльев вниз, они надулись от ветра, как паруса. При этом крылья уже подъемную силу создавали весьма значительную; нагрузка повозки, видимо, убавилась, и лошадь прибавила ход. Тогда Ле-Бри стал отвязывать веревку, которой птица была привязана к сиденью повозки, но это ему не удалось, так как веревка прочно замоталась в стойках. Не смущаясь, моряк увеличил наклон крыльев, отчего подъемная сила еще возросла. Птица со своим седоком стала натягивать веревку, которой была привязана к повозке; облегченная лошадь пустилась галопом. Тогда птица поднялась, как воздушный змей, унося с собой и сиденье двуколки вместе с возницей…

Окружающие увидели редкую картину: громадная птица, управляемая сидящим в ней моряком, стала набирать высоту, увлекая с собой другого человека, который судорожно уцепился за свисавшую от птицы веревку, оглашая воздух безумным криком. Птица поднялась на высоту около 100 метров. Ле-Бри не хотел подвергать опасности возницу и скоро опустился. Посадка прошла вполне благополучно, повреждено было только лишь одно крыло птицы.

Ободренный успехом, Ле-Бри возобновил испытания уже без привязи, пробуя бросаться на птице с возвышенности против ветра. Но при этом птица упала и разбилась, а отважный моряк сломал себе ногу. Тем не менее он не оставил своей затеи, над которой все смеялись. После длительного перерыва моряк возобновил в l868 г. попытки скользить в воздухе на крыльях против ветра. В одном случае ему удалось даже подняться от земли метров на 10—12 и, плавно снижаясь, пропланировать 25—30 м. Но после того, как его птица, выпущенная без седока, вдребезги разбилась, Ле-Бри прекратил опыты.