1.2. Воздухоплавание

Аэростаты. В XVIII и. возможности активного полета были ограничены общим уровнем развития науки и техники, однако появилась возможность для свободного полета на аппаратах легче воздуха, поскольку научились делать легкую я дешевую бумагу, каркасные конструкции, стали использовать прочные и не тяжелые джутовые канаты.

В 1783 г. братья Монгольфье после ряда проб и ошибок запустили в г. Видалон-лез-Анноней первый аэростат на горячем воздухе. Они хорошо знали производство бумажных обоев, поэтому своп аэростаты, или, как их тогда называли, монгольфьеры, делали из полотна, оклеенного бумагой. Нижняя часть оболочки была открытой, и через нее внутрь баллона входил горячий воздух, причем сами Монгольфье неправильно объясняли природу подъемной силы свойством дыма, заряженного электричеством, отталкиваться от Земли. Братья сделали весьма удобную и надежную систему крепления с экваториальным силовым поясом и стропами. Эти и другие их технические решения применяются до сих пор.

Когда в Париж, в Академию наук, пришел документ о полете аэростата, то для проверки этого сообщения группе ученых и техников под руководством физика Жака Шарля было поручено повторить опыт братьев Монгольфье. Профессор Шарль не имел подробного описания конструкции аэростат, поэтому он создал шелковый шар, пропитанный привезенным из Америки раствором каучука. В шар подавался не горячий воздух, а водород, причем Шарлю пришлось разработать специальную технологию получения водорода из смеси железных опилок и серной кислоты, продуман систему клапанов, крепление оболочки и ряд других технических вопросов.

Все было сделано меньше, чем за два месяца, и в августе 1783 г. над Парижем взлетел первый аэростат, наполненный водородом. Этот аэростат назвали шарльером.

Для проверки влияния высоты на живые существа в сентябре 1783 г. на шарльере объемом 1200 м³ были запущены баран, петух и утка. Успех этого полета рассеял опасения, и уже 21 ноября 1783 г. физик Пилатр де Розье и спортсмен д'Арланд совершили первый 25-минутный полет на расстояние 10 км. В 1785 г. Блан-Шар и Джеффри совершили перелет через Ла-Манш. Такие быстрые успехи воздухоплавания были следствием, как уже отмечалось, развития науки и техники того времени. Появление новых материалов, новых: технологических способов и приемов, расширение интереса к окружающему миру и накопление знаний о нем – все это явилось основной материальной базой достижений разных ученых и изобретателен.

Вскоре после первых полетов аэростатов обоих типов наиболее дальновидным людям стало ясно, что аэростаты можно использовать в военном деле. В 1784 г. были созданы первые французские воздухоплавательные части и авиационная школа в Шале-Медоне. В это же время русский посол в Париже Барятинский в письме Екатерине II предложил применять воздушные шары для наблюдения и бомбардировки. Действительно, как и предполагал Барятинский, воздушные наблюдения помогли французской армии одержать ряд побед над армиями своих противников.

Для активных боевых действий аэростаты были использованы только в 1849 г. против осажденной Венеции, когда австрийцы сбрасывали зажигательные бомбы на город и деревянные суда.

С начала XIX в. аэростаты начали свою многолетнюю научную службу, которая продолжается до настоящего времени. В России, например, академик Я. Д. Захаров уже в 1804 г. впервые взял пробы воздуха на высоте 2000 м.

Аэростаты и в наше время находят применение как шары зонды, которые поднимают метеорологические приборы, как летающие лаборатории и для многих других целей.

Дирижабли. Еще в конце XVIII в. инженер Ж. Менье решил сделать аэростат, игрушку ветров, управляемым. Он видел, что идеи использования парусов здесь совершенно непригодны, и предложил гребные винты, но не указал, какой двигатель должен вращать эти винты. Мускульной силы людей, несмотря па все по-1ытки, конечно, не хватило, а механического двигателя тогда еще было.

Уже к середине XIX в. английский инженер Д. Кейли и русский изобретатель Архангельский хотели использовать для движения управляемых аэростатов-дирижаблей единственный в то время двигатель – паровую машину. Однако удельная масса паровых машин того времени была так велика (до 70 кг/кВт), что создание дирижабля было невозможным и только, когда удельная масса двигателя была снижена до 20…25 кг/кВт, французскому паровозному машинисту А. Жиффару удалось в 1852 г. в полный штиль на обтекаемом удлиненном аэростате с механическим двигателем пролететь в заданном направлении.

В 1884 г. дирижабль с электрическим двигателем, построенный во Франции по проекту известного русского инженера А. Н. Лодыгина, совершил первый в истории человечества круговой полет продолжительностью 29 мин.

Однако электрические; двигательные установки были очень тяжелыми, и только после появления двигателей внутреннего сгорания стали возможны серьезные разработки дирижаблей. В России О. С. Костович в 1880 г. разрабатывает проект дирижабля и двигателя к нему. Дирижабль предполагалось сделать с жестким каркасом и мягкой оболочкой, двигатель должен был работать на керосине и развивать мощность до 60 кВт.

В самом конце прошлого века во многих странах начали строить и испытывать дирижабли, стали готовить их к гражданскому и военному применению, причем конструкторы разных стран пошли различными путями.

Во Франции Сантос-Дюмон, Жуйо, в России Шабский, Н. И. Утешев и другие строили полужесткие дирижабли, в Германии Цеппелин создавал жесткие конструкции. Все эти дирижабли имели скорость около 50 км/ч, грузоподъемность до 1000 кг и дальность – сотни километров.

Проследим историю развития дирижаблей до наших дней. Уже в первую мировую войну дирижабли с успехом были использованы всеми воюющими сторонами для разведки, патрульной службы и даже бомбардировки. После войны, когда потребность в дальних перелетах стала возрастать, было сделано несколько попыток наладить регулярные пассажирские рейсы, особенно между Европой и Америкой. Однако катастрофы были настолько чисты, что от этого пришлось отказаться. Одной из причин катастроф были взрывы водорода, которым наполняли тогда оболочку дирижаблей. Другими причинами, по-видимому, были недостаточная прочность и высоковольтный разряд между причалом и кораблем. Это происходило вследствие того, что во время полета дирижабля на его оболочке из-за трения о воздух накапливались электрические заряды.

Сейчас, когда непрерывно возрастает потребность дешево, быстро и независимо от состояния дорог перевозить очень большие и тяжелые грузы, когда желание и возможности людей все время увеличиваются, вопрос о применении дирижаблей встал вновь. Вместе с тем в настоящее время может быть решена проблема получения достаточных количеств гелия и найдены способы его удержания в легких синтетических оболочках; не вызывает принципиальных трудностей и «опрос о создании ядерного двигателя. Вероятно, дирижабли на повои научно-технической основе будут созданы и найдут свое место среди других разнообразных летательных аппаратов.

Самый первый самолет в мире

Всем нам доводилось наблюдать за салютом. Восхитительное, захватывающее зрелище. Разноцветные звезды с шипением взмывают в вечернее небо и там расцветают замысловатыми узорами. Эту забаву придумали в Китае более тысячи лет назад. Бамбуковую палку, представляющую собой трубку, набивали порохом и поджигали с открытого конца. Ракета взмывала вверх, охватывая небо пламенной дугой.

Китайская легенда гласит, что уже более 1000 лет назад некий ученый взлетел в воздух на кресле, оборудованном множеством ракет для создания подъемной тяги. Как закончился этот эксперимент, легенда стыдливо умалчивает: «он взлетел на небо и остался там». Предпринимались ли попытки повторить данный опыт, и были ли среди них успешные – никаких документальных свидетельств нет. Но точно известно, что история большинства технических изобретений – это история времени, конкуренции и общего технического уровня развития общества.

Придумать что-либо значимое (или похожее на значимое) вполне возможно. Например, Леонардо да Винчи изобрел на бумаге и парашют, и вертолет, и танк – только пришлось ждать двадцатого века, что бы все эти изобретения воплотились в металле, тканях и пластике.

Конец XIX века ознаменовался бурным интересом к технике вообще и к летательным аппаратам в частности. Десятки изобретателей одиночек творили в кустарных мастерских свои технические шедевры. Кто-то из них прославился и остался в памяти, о ком-то мир не узнал совсем. Вступая в полемику о первом в мире самолете, невольно становишься участником вяло текущей вековой баталии, за первенство изобретения летательного аппарата тяжелее воздуха.

Основы аэродинамики были заложены в технических книжках и брошюрах конца XIX века. По ним учились изобретатели, по ним работали создатели игрушечных моделей.

Среди добившихся хоть каких-то успехов, нельзя не упомянуть имя русского моряка А.Ф. Можайского, который по многим техническим параметрам опередил свое время. Он первый оснастил свою модель элеронами, он создал легкие и эффективные паровые двигатели, смог довести свое детище до испытаний 20 июля 1882 года в Красном селе в условиях строгой секретности. Модель с испытателем пролетела только 10-12 метров и при посадке повредилось крыло. Сам Можайский оценил результаты испытания как хорошие, но у комиссии было другое мнение. Т.к. А.Ф. Можайский получал щедрое государственное финансирование, то не удивительно, что после таких испытаний оно было прекращено. В чем-то члены комиссии оказались правы – исторический опыт показал, что создать полноценный летательный аппарат на паровой тяге невозможно. А вот с секретностью переборщили.

В начале XX века бурно развивается строительство управляемых аппаратов легче воздуха – дирижаблей, а все попытки построить самолет оканчиваются неудачей. Механики В. Кресс, Л. Левассер, С. Ленгли – только некоторые из потерпевших неудачу на этом тернистом пути в небо. Да некоторые их модели подпрыгивали, отрывались от земли, некоторые конструкции терпели катастрофу с человеческими жертвами, но добиться стабильных, повторяемых результатов никто из них не смог.

Поэтому именно 17 декабря 1903 года, когда братья Уилбер и Орвилл Райт  (Wilbur Wright; 1867—1912 и Orville Wright; 1871—1948) в тайне испытали свою конструкцию на пустынном пляже и пролетели с первой попытки 37 м, а с четвертой уже 259,7 м, считается днем рождения современной авиации.

Как говорят политкорректные историки техники: «Флайер-1 – летательный аппарат конструкции братьев Райт стал первым летательным аппаратом тяжелее воздуха с бензиновым двигателем, который смог сам взлететь и приземлиться».

Самые первые летательные аппараты в истории

Первыми летательными аппаратами для человека служили воздушные шары, планеры и дирижабли. В XX веке развитие летательных аппаратов с двигателями происходило с феноменальной быстротой. Во время первого полета в 1903 году самолет Орвилла Райта преодолел расстояние, не превышающее размах крыльев «Боинг 747 Джамбо Джет», первый полет которого состоялся в 1969 году. Соблазн считать, будто бы история полетов началась с братьев Райт (США), велик, но в действительности человек впервые поднялся в воздух за столетие до того, как Орвилл и Уилбер Райт переключили внимание с велосипедов на аэропланы.

В 1783 году, ровно за 120 лет до знаменитого полета братьев Райт, француз Жан-Франсуа Пилатр де Розье стал первым человеком, поднявшимся в воздух. Для этой цели он воспользовался привязанным воздушным шаром, наполненным горячим воздухом, который сконструировали его соотечественники Жозеф и Этьен Монгольфье. В следующем месяце Розье и маркиз д'Арланд (Франция) совершили первый свободный полет, опять-таки на шаре-монгольфьере.

Всего через год после экспериментов с воздушными шарами два француза, Лонуа и Бьенвеню, создали первый прообраз вертолета, который стал первым поднявшимся в воздух аппаратом тяжелее воздуха. Но лишь спустя полвека удалось построить аппарат тяжелее воздуха, способный поднять человека: в 1849 году сэр Джордж Кейли (Англия) сконструировал планер с тремя крыльями, который поднял в воздух десятилетнего мальчика, таким образом совершившего первый в истории полет на аппарате тяжелее воздуха.

За этим достижением вскоре последовал первый управляемый полет человека. Его совершил в 1852 году Анри Жиффар (Франция) на своем дирижабле с паровым двигателем. Год спустя Кейли создал первый планер, способный поднять взрослого человека, в испытаниях участвовал кучер Кейли, который сразу после полета потребовал расчета, якобы заявив: «Меня нанимали править лошадьми, а не летать».

Свободный полет и управляемый полет состоялись уже к середине XIX века, и Кейли, которого часто называют «отцом самолетостроения», доказал, что полет с помощью аппарата тяжелее воздуха возможен, однако управляемый полет аппарата тяжелее воздуха оставался недостижимой целью.

Французский авиатор Клеман Адер совершил первый взлет на аппарате с двигателем тяжелее воздуха еще в 1890 году, но так и не сумел перейти управляемому полету. В 1901 году в коннектикутской газете «Бриджпорт ди Херолд», США, сообщалось, что Густав Уайтхед (Вайскопф, Германия-США) совершил первый длительный управляемый полет на аппарате с двигателем тяжелее воздуха, однако это утверждение ничем не было подкреплено и не получило официального признания. Еще одно голословное объявление такого же рода сделал Ричард Пирс (Новая Зеландия), утверждая, что в марте 1903 года совершил первый полет на аэроплане.

Но как бы там ни было, первым задокументированным, подтверждённым, управляемым, совершенным при наличии двигателя, достаточно длительным и устойчивым стал полет аппарата тяжелее воздуха, который продержался в воздухе 12 секунд и преодолел расстояние 36 м. Это  полет Орвилла Райта на планере «Райт Флайер» в Килл-Девил-Хиллз, верная Каролина, США. Он состоялся в 10:35 17 декабря 1903 года.