Воздушный путь

Он прибыл из Англии в Америку, долетел до Нью-Йорка и затем, тем же путем, возвратился обратно в Англию. Полет над океаном продолжался около 4-х дней.

Еще более крупные результаты были достигнуты одним из последних немецких цеппелинов, который пролетел из Турции в глубь Центральной Африки[ 22 ] и, не спускаясь, возвратился обратно. Им было покрыто около 3000 верст по воздуху. Этот замечательный воздушный корабль весил со своим полным грузом около 80-ти тонн, т. е. около 5000 пудов. Более половины этого груза приходилось на полезный груз, т. е. на вес бензина, людей, оружия, провианта и т. д.

Как можно видеть из того, что было сказано о последних английских и немецких управляемых аэростатах, аппараты эти за последнее время достигли очень высокого совершенства. Они довольно надежны, движутся со скоростями 80-100 верст в час, поднимают большие тяжести и могут нести до 50-ти человек.

Но все же управляемый аэростат имеет такие недостатки, с которыми нельзя справиться, сколько бы ни трудиться над их устранением. Оболочка его всегда будет очень большой, и потому на земле средней силы ветер всегда представляет для аппарата немалую опасность. Его спуск на землю при среднем ветре требует помощи нескольких сотен человек, которые своевременно должны ухватить его за веревки.

Огромная оболочка аэростата наполнена горючим газом, способным вспыхнуть от небольшой искры, что, конечно, влечет полную гибель его, со всеми находящимися на нем людьми. Такие несчастья случались много раз 10.

Кроме того, весь аппарат очень дорог. Газ, которым он наполнен, тоже стоит немало, и притом, как бы хорошо ни была сделана и пролакирована оболочка, газ понемногу все время просачивается и уходит прочь. Его приходится постоянно подбавлять, а раз в месяц или немного реже необходимо весь газ выпустить и заменить свежим. Все это делает управляемые аэростаты дорогими и сравнительно малопригодными для работы в обычных условиях, тем более, что уже существуют иные, гораздо более пригодные и лучшие типы воздухоплавательных машин, с которыми и надлежит теперь ознакомиться поближе.

Летательные машины

На первых страницах этой книги было сказано вкратце о приборах «тяжелее воздуха». Упоминалось также, что к этому разряду относятся все птицы и летающие насекомые и что полет их происходит совершенно иным образом, чем движение в воздухе всякого аэростата. Как известно, ничего похожего на аэростат в природе не существует; таким образом, изобретая его, человек должен был всю эту задачу разрешить своим разумом, не имея никаких указаний со стороны, не видя никогда никакой модели такого аппарата. Что же касается до «летательных машин с крыльями», то самые разнообразные модели таких аппаратов человек постоянно видит в природе, и таким-то именно образом устроены и летают все птицы. Казалось бы, людям надо только рассмотреть хорошенько, как сделаны птичьи крылья, какие движения производятся ими в воздухе, да и постараться сделать самим то же самое. И все же аэростаты, представлявшие на первый взгляд более сложную задачу, были изобретены гораздо раньше и свыше 100 лет оставались единственными приборами, поднимавшими и переносившими человека по воздуху. Произошло это потому, что постройка летательной машины, т. е. механической птицы, способной поднять на воздух человека, представляла из себя очень трудную и сложную задачу. Для успешной постройки такой машины, т. е. аппарата тяжелее воздуха, требовался не только талант и настойчивость изобретателя, но и подходящие материалы, умелые рабочие, а главное — достаточно легкий и сильный двигатель. Между тем как для постройки, например, воздушного шара были необходимы лишь простые материалы, которые умели приготовлять уже тысячи лет тому назад, а именно — нетяжелая материя, веревки и лак. Таким образом, если бы во времена Леонардо да Винчи, т. е. около 1500 года и даже значительно раньше, 1000 или 2000 лет тому назад, кто-нибудь знал бы, как сделать аэростат, надуваемый гретым воздухом, он отлично мог бы построить и летать на нем, т. к. все материалы легко могли быть получены. Иное дело с прибором тяжелее воздуха. Если бы 100 или 50 лет тому назад какой-нибудь изобретатель и додумался до устройства летательной машины, например, аэроплана, он не мог бы осуществить его, т. к. не получил бы легких стальных труб, проволок и тросов специальной прочности, много других материалов и, самое главное, подходящего двигателя. Все эти материалы и приборы не могли, конечно, быть созданы трудами мысли одного человека. Тысячи людей трудились над подготовкой этого всего, не имея в виду летания по воздуху. Легкие стальные трубы создавались для постройки велосипедов и других подобных машин. Легкие и прочные колеса, резиновые шины — для велосипедов и автомобилей. Стальная проволока огромной прочности выделывалась для музыкальных инструментов. Когда я строил свои первые аэропланы[ 23 ], проволока для них покупалась в виде фортепьянных струн. Самая же главная часть — бензиновый двигатель, в том виде, в каком он оказался пригодным для летательных машин, был результатом работы многих сотен, если не тысяч, отдельных изобретателей, как наиболее образованных инженеров, так и простых рабочих, трудившихся над ним, вносивших одно за другим изменения и улучшения, устранявших мало-помалу его недостатки, вначале очень серьезные. Моторы такого рода были сперва созданы, чтобы двигать станки и машины на небольших фабриках. Затем их стали строить в огромном количестве для автомобилей. Пришлось потратить много труда и старания, чтобы научиться делать их легкими, т. к. поставить на легкие колеса и раму тяжеловесный мотор было очень неудобно и ненадежно. Если же все начать делать достаточно прочным для старых тяжелых двигателей, то весь автомобиль окажется страшно громоздким, будет легко вязнуть на дороге, и, вообще, им будет неудобно пользоваться. Все сказанное еще в большей степени справедливо по отношению к гоночным автомобилям и моторным лодкам. Понятно, что при одинаковом устройстве и весе как автомобиль, так и лодка будут двигаться тем быстрее, чем сильнее на них двигатель. И вот многие техники и изобретатели трудятся над тем, чтобы облегчить мотор, как только можно. Эти общие усилия приводят к тому, что год за годом двигатели строятся все более легкими. От двигателя гоночной моторной лодки до аэропланного в конце концов осталось сделать только один шаг. И действительно, небольшой французский завод[ 24 ], строивший легкие двигатели для гоночных лодок, оказался в состоянии выпустить в Европе в 1905 — 1906 годах мотор, поднявший на воздух летательную машину с человеком.

Таким образом, создались условия, сделавшие возможным осуществление летательных машин. Все это было необходимо для постройки летательного аппарата, но трудности далеко этим не кончились. Всякому понятно, что без красок, полотна и т. д. нельзя нарисовать картину. Но кроме всего этого, необходим также талант и умение художника. Так же было и с созданием летательных машин. Потребовались огромные усилия и работа человеческого разума, чтобы из всех этих материалов создать машину, которая, в конце концов, смогла осуществить то, о чем люди мечтали долгие тысячелетия, а именно — поднять человека на крыльях на воздух.

Ознакомимся теперь подробнее с тем, как могла быть построена летательная машина. Всякий наблюдательный человек может обратить внимание на то, что машины, создаваемые руками человека, всегда делаются несколько иначе, чем живые механизмы, т. е. части тела животных, служащие примерно для той же цели. Автомобиль, повозка и т. д. всегда делаются на колесах, тогда как все животные передвигаются с помощью ног. Точно так же рыбы двигаются в воде с помощью плавников, а пароходы с помощью вращающихся колес или винтов, действующих иначе, чем хвост или плавники рыбы, но нисколько не хуже. Того же самого следовало ожидать и с приборами для летания по воздуху. И если некоторые мечтатели, особенно в прежнее время, думали сделать себе крылья наподобие птичьих, то все серьезные изобретатели знали, что следует идти другим путем и строить не подобие животного, а машину. И делать эту машину надобно сознательно, т. е. точно зная как, почему и для чего делается каждая часть ее; какую именно работу хотят получить от каждой отдельной части и от всей машины в целом. А самое главное — надо совершенно точно знать, почему именно можно рассчитывать, что как части, так и вся машина будет делать всю работу, которую ожидает получить изобретатель.

Чтобы ознакомиться несколько с условиями полета, конечно, полезно было наблюдать птиц, но во всем, что касалось постройки летательных аппаратов, приходилось идти своим самостоятельным путем, т. е. надо было сообразить и ясно понять, при каких условиях и почему воздух будет держать на себе летательную машину, возможно ли создать искусственно такие условия и если можно, то как именно.

Понятно, что для того, чтобы летательная машина поднялась на воздух, необходимо, чтобы на части ее, проще говоря, на крылья давил воздух. Понятно также, что он должен давить снизу вверх и притом с достаточной силой. Известно, что движущийся воздух, т. е. ветер может с большой силой давить на крылья ветряной мельницы, паруса корабля и т. д. Если в ветреный день стать на высоком, открытом месте и держать в руках лист картона или тонкую дощечку, то давление ветра на эти предметы будет ясно чувствоваться. В совершенно тихую погоду при таких же условиях никакого давления не будет, но если в тихую погоду высунуть ту дощечку из окна быстро идущего поезда, почувствуется давление как в сильный ветер. Если, наконец, в безветренную погоду, оставаясь на месте, начать быстро махать этой дощечкой, то во время взмаха можно вновь почувствовать, что воздух сопротивляется ее движению, давит на нее. Воздух при этом всегда давит с той стороны, откуда дует ветер, иначе говоря, давит в сторону, противоположную движению. Понятно, что если скорость ветра или движения одинаковы, то сила, с которой давит воздух, будет тем большей, чем больше поверхность того предмета, на который дует ветер. Если он будет в два раза или в пять раз больше, то и сила давления будет в каждом случае приблизительно в два или в пять раз большая. Во всех случаях считается, что доска или лист картона поставлены поперек движения так, что ветер дует на всю их поверхность. Если каждый их этих предметов поставить боком так, чтобы ветер дул на ребро, то сила давления будет в несколько раз меньшей, т. к. в этом случае воздух давит целиком только на узкое ребро. Всякому хорошо известно, что сила давления будет тем большей, чем сильнее ветер, т. е. чем быстрее движется воздух[ 25 ].

Но не все знают, что сила давления увеличивается не так, как скорость ветра или движение, а гораздо быстрее. Выражаясь точно, надо сказать, что сила давления воздуха пропорциональна квадрату скорости. Это значит, что если скорость увеличилась в два раза, то давление будет не в два, а в четыре раза больше. Если скорость увеличилась в три раза, то давление возрастет в девять раз и т. д.

Когда все это было выяснено, то оказалась возможным высчитывать наперед, с какой приблизительно силой воздух будет давить на такую или иную плоскость, движущуюся с той или иной скоростью. Для этого поступают таким образом. Раз навсегда было точно измерено, с какой силой давит ветер, например, в 10 верст в час на доску или какой-нибудь плоский предмет размером в 1 квадратный аршин[ 26 ]. Оказалось, что при таких условиях сила давления всегда будет, приблизительно, 9/10 фунта.

Предположим, что надо узнать с какой силой воздух давил бы на большую плоскость, скажем в 20 кв. аршин, если бы его скорость была 50 верст в час. Легко понять, что на 20 кв. аршин при скорости в 10 верст в час давление было бы в 20 раз больше, чем на один кв. аршин, т. е. 18 фунтов. Но если скорость будет в пять раз большей, то давление будет в 5x5, т. е. еще в 25 раз большим. Значит в условиях, о которых говорится, воздух будет давить на такую плоскость с силою в 450 фунтов, т. е. 11¼ пудов. Если бы сделать такую плоскость достаточно легкой, например, в 5 пудов весом и если бы, так или иначе, получить на нее снизу ветер в 50 верст в час, то такая поверхность должна была бы подняться на воздух, да еще могла бы поднять одного человека.

Из вышесказанного должно стать понятным, какую основную цель должен был иметь строитель летательной машины. Он должен был сделать свой аппарат и заставить его части двигаться таким образом, чтобы воздух давил на эти части или, как их обычно называют, плоскости или крылья, снизу вверх. Это сравнительно легко сделать, гораздо труднее было следующее: необходимо, чтобы он давил с достаточной силой. Надо, чтобы сила давления — если ее, например, измерить или сосчитать в фунтах — была большей, чем вес всей летательной машины со всеми принадлежностями, с пассажирами и т. д.

Ознакомимся теперь еще ближе с тем, какими способами можно было бы заставить воздух давить на крылья летательной машины в том направлении, которое необходимо. Как было указано выше, воздух давит на пластинку, которая в нем движется в направлении, обратном движению. Если надобно, чтобы воздух давил кверху, то, значит, пластинку или крыло надо двигать книзу. Иначе говоря, надо, чтобы в такой летательной машине крыло делало сильный взмах и загребало всей своей поверхностью воздух книзу, а потом возвращалось наверх, возможно меньше задевая за воздух. Понятно, что крыло поддерживает при таких условиях аппарат только тогда, когда оно движется вниз. Идя вверх, оно никакой силы на давало бы. Поэтому пришлось бы делать две пары крыльев и заставить их действовать так, чтобы когда одна пара загребает воздух вниз, другая пара взмахивала бы кверху и т. д. так, чтобы всегда воздух давил на какие-нибудь крылья снизу. Приблизительно таким образом работают крылья некоторых летающих насекомых. Все вообще летающие животные имеют крылья, движущиеся попеременно вверх и вниз, и полет их всегда несколько похож на описанный. Понятно поэтому, что и немалое число изобретателей думали над устройством машины с бьющими крыльями.

Такой прибор носит название орнитоптер. Человеку, знакомому с техникой, будет, однако, понятно, почему осуществление такого прибора является делом очень трудным, чтобы не сказать невозможным. Простой расчет, вроде того, какой был приведен выше, показывает, что для взлета такой машины понадобилось бы, чтобы крылья, которые при взмахе опускаются на целую сажень, делали по несколько взмахов в одну секунду. На одни только эти резкие взмахи, не считая загребания воздуха, потратится работа сильного двигателя. Наконец, какой крепостью должны обладать эти крылья, чтобы выдержать непрерывные толчки, получаемые от двигателя. Но ведь, кроме прочности, от летательной машины, а значит и от каждой ее части, требуется большая легкость. Все перечисленное и многие другие подробности послужили причиной того, что ни один летающий прибор с движущимися наподобие птичьих крыльями никогда еще не был построен, и в настоящее время этот тип, т. е. орнитоптер, совершенно оставлен[ 27 ].

Мы уже ознакомились в этой книге с тем, что, например, простой вращающийся пароходный винт мог отлично заменить работу плавников рыбы. Естественно было и в воздухоплавании постараться заменить очень сложное и трудноисполнимое движение крыльев птицы каким-нибудь простым, которое было бы легко получить с помощью известных людям технических средств. Нетрудно догадаться, что таким простым движением было вращение воздушного винта, действующего таким же образом, как и пароходный. Так как воздух гораздо легче воды[ 28 ], то естественно было, что воздушный винт должен быть сравнительно большим, легким и должен вращаться быстро. Всякий вертящийся винт гонит вещество, в котором он действует, например воду или воздух, в одну сторону по тому направлению, как стоит его ось. Но, в свою очередь, он всегда испытывает на себе давление в противоположную сторону. Таким образом, винт парохода гонит воду назад, толкая за счет этого весь пароход вперед, иногда силою в 10000 пудов и более.

Нетрудно догадаться теперь, как можно было использовать эти свойства винта для постройки летательной машины. Надобно было сделать достаточных размеров легкий воздушный винт, поставить его таким образом, чтобы он с силой гнал поток воздуха прямо вниз. В этом случае обязательно получится давление со стороны воздуха на весь винт, которое будет тянуть его прямо кверху. Если это давление будет большим, чем вес винта мотора, который его вращает, и всей машины со всем, что на ней находится, то такой прибор должен будет подняться на воздух. В его осуществлении не встречается таких трудностей, как в постройке орнитоптера. Наоборот, все части и органы такого аппарата, называемого геликоптером, смогут быть легко осуществлены и, вообще, хорошо известны в технике.

Мысль о таком аппарате впервые встречается более 400 лет назад у Леонардо да Винчи, который на одном из своих рисунков изобразил геликоптер с винтами, вращаемыми с помощью рукояток человеком. В течение 19-го столетия было построено много моделей геликоптеров, приводившихся в движение закрученной резинкой, пружиной и даже легкой паровой машиной. Все это были маленькие аппараты, весившие от малой доли фунта до нескольких фунтов.

Самый крупный из них, построенный в 1878 году итальянским профессором ФОРЛАНИНИ, весил около 2 пудов, приводился в действие паровой машиной, развивавшей около трех лошадиных сил, и был способен самостоятельно подняться на воздух и продержаться в нем до двадцати секунд. С появлением легких бензиновых двигателей многие изобретатели стали пробовать осуществить уже не модель, а настоящий геликоптер, достаточно крупный и мощный, чтобы поднять на воздух человека.

Многим удалось получить очень интересные и полезные для науки сведения, но машины, которая действительно летала бы по воздуху с пассажирами, пока не сделал еще никто. Причиной этому являются некоторые основные присущие геликоптеру недостатки. Главный из них тот, что винты такого аппарата на каждую лошадиную силу поднимают слишком мало груза. Поэтому очень трудно сделать прибор столь легким, чтобы он с двигателем, с винтами и с человеком весил так мало, чтобы тяга винтов подняла его на воздух. Однако выше было сказано, что небольшие геликоптеры много раз строились и отлично летали; неужели же нельзя построить машину побольше, которая действовала бы таким же образом?

Здесь оказывается весьма серьезное затруднение: дело в том, что практически, в маленьком приборе можно получить на каждую лошадиную силу двигателя гораздо больше тяги, чем в большом. Мною был в 1908 году построен маленький геликоптер, весивший не более ¼ фунта, приводившийся в движение резинкой и отлично летавший. Силу, даваемую скрученной резинкой в течение нескольких секунд действия, можно было довольно точно померить. Весь приборчик можно было взвесить и, таким образом, подсчитать, что на целую лошадиную силу пришлось бы около 100 фунтов тяги. В описанном выше аппарате инж. Форланини значительно больших размеров на каждую силу можно было поднять уже всего только 28 фунтов. Наконец, в настоящем большом геликоптере, который был построен мною в 1910 году, с мотором в 25 лош. сил, на каждую лошадиную силу удалось получить лишь около 18 фунтов подъемной силы. Если бы взять в одинаковых условиях двигатель не в 25, а в 100 лош. сил, то общая тяга винтов, конечно, стала бы большей, но не в четыре раза, а примерно раза в три, т. е. тяга винтов геликоптера на каждую лошадиную силу стала бы еще меньше.

Таким образом, если бы кто-нибудь построил маленькую модель, а потом стал бы делать настоящий большой геликоптер, то могло бы получиться следующее: допустим, что мотор взят в 10 раз сильнее; такой двигатель будет приблизительно в 10 раз тяжелее, возьмет в 10 раз больше бензина и масла и т. д., кроме того, ось, зубчатые колеса, винты и все прочие части, которые будут испытывать на себе действие мотора в 10 раз более сильного, должны быть сделаны во столько же раз крепче, а значит, и тяжелее. Таким образом, весь аппарат окажется в 10 раз тяжелее, а подъемная сила винтов будет не в 10, а всего в 7 — 8 раз большей. Вот и получится, что модель летала отлично, а построенный большой аппарат не может отделиться от земли.

Однако благодаря развитию техники, разные части для воздухоплавательных машин, моторы и т. д. становятся все более легкими и лучше исполняющими свою работу. Так, например, мотор нового типа в 100 лош. сил и винт к нему делаются теперь значительно легче, чем 10 лет тому назад. А, кроме того, и винты теперь делаются лучше и с теми же 100 лош. силами они «тянут» сильнее, чем делавшиеся 10 лет тому назад.

Так что, если до сих пор и не удавалось построить геликоптер, поднимающий людей на воздух, то в самое ближайшее время, а может быть уже и теперь, это сделать можно. Тем более, что некоторым из строившихся геликоптеров оставалось совсем немного, чтобы подняться на воздух.

Недостатки геликоптера надо всегда иметь в виду. Геликоптер имеет слабую подъемную силу, т. е. с помощью мотора, например, в 100 лош. сил можно поднять 20-30 пудов, а с помощью другого типа летательных машин — аэроплана можно взять до 60 пудов. В каждом случае, чтобы прибор поднялся на воздух, надо, чтобы его полный вес с мотором, с пассажирами, запасом бензина и т. д. был меньшим, чем подъемная сила, даваемая его крыльями или винтами.

Из этих цифр станет понятным, почему мотор и материалы, достаточно легкие для аэроплана, для геликоптера требуются еще большей легкости. Геликоптер имеет еще один крупный недостаток. Дело в том, что для аэроплана остановка мотора в воздухе не представляет опасности и он всегда может плавно и спокойно достигнуть земли, тогда как геликоптер в случае остановки двигателя в воздухе упадет на землю и разобьется, а находящиеся на нем люди почти наверное погибнут. Значит, здесь надо придумывать какие-нибудь особые спасательные приборы, например, парашют, с помощью которых все же едва ли удастся получить ту безопасность, которой аэроплан обладает сам по себе, т. е. без всяких специальных приспособлений. Значит ли это, что над геликоптером не стоит думать так же, как и над прибором с бьющими крыльями — орнитоптером? Нет, ни в каком случае. Геликоптер можно осуществить, и он был бы очень полезен как вспомогательное средство, т. к. он имел бы одно весьма ценное преимущество перед аэропланом — правильно созданный геликоптер должен быть в состоянии взлетать с любого места без разбега и садиться на землю, не имея огромной скорости движения.

Таким образом, геликоптер мог бы взлетать и садиться на крыши домов внутри города, на палубу корабля, на самую небольшую площадку, двор и т. д., тогда как для аэроплана такие места совершенно недоступны. Для безопасного взлета и спуска ему[ 29 ] необходимо иметь большое ровное поле, имеющее, по крайней мере, треть версты в длину и немногим меньше в ширину.

Описание геликоптера, построенного мною в 1910 г.

Остовом аппарата служила рама из стальных трубок, соединенных между собою угольниками, сваренными ацитиленовой сваркой. Чтобы укрепить раму, в ней были натянуты прочные стальные проволоки (фортепианные струны). В нижней части рамы был укреплен 3-х цилиндровый бензиновый двигатель, дававший 25 лош. сил. Он весил около 4-х пудов, делал 1600 оборотов в минуту. На валу двигателя было надето небольшое деревянное колесо с широким плоским ободом. Точно над ним приходилось другое деревянное колесо, ровно в 2½ раза большее, чем первое. Колеса эти были соединены между собою широким ремнем, передававшим силу мотора. Чтобы ремень не скользил, был устроен добавочный ролик, позволявший держать ремень все время достаточно натянутым. Весь этот механизм хорошо виден на рисунке. Большое колесо — шкив было насажено на конец небольшой стальной оси. На другом конце ее было насажено небольшое стальное коническое зубчатое колесо; оно приходилось вблизи того места, где кончались две большие стальные трубы, одна из которых проходила внутри другой. На нижнем конце каждой трубы было закреплено зубчатое колесо в 4 раза большее, чем то, которое было на промежуточном валу. Два больших зубчатых колеса были расположены таким образом, что меньшее зацепляло за них обоих и вращало их в противоположные стороны. Соединенные с ними стальные трубы служили осями двум большим подъемным винтам, имевшим около 8 аршин в диаметре и вращавшимся в противоположные стороны. Как было указано, колесо на промежуточном валу было в 2½ раза больше, чем насаженное на ось мотора, следовательно, оно вращалось в 2½ раза медленнее, чем двигатель. В свою очередь зубчатые колеса на главных осях были в 4 раза большими, чем зубчатка, сидевшая на промежуточном валике; таким образом, главные оси, а вместе с ними и винты вращались в 4 раза медленнее, чем промежуточный вал. Винты делали около 160 оборотов в минуту, т. е. 2⅔ оборотов в одну секунду. Каждый из винтов состоял из 3-х лопастей, представлявших из себя как бы целое крыло. Остовом лопасти служил брус в 4 аршина длиной из хорошего сухого дерева (ель). К этому бруску был прикреплен ряд других тонких брусков, образовавших решетку; все крыло было обтянуто легкой материей (батистом). Лопасти винтов были наглухо прикреплены к стальным пластинкам, приваренным к главным осям. Кроме того, бруски, на которых держалась лопасть, были оттянуты книзу стальными проволоками, принимавшими на себя главную часть подъемной силы винтов. Вся поверхность шести лопастей, т. е. обоих подъемных винтов, была около 13½ квадратных аршин (около 7 кв. метров).

Как говорилось выше, винтов было два и они вращались в разные стороны. Казалось, проще было бы иметь один винт немного побольше. Но это было бы совершенно невозможным, т. к. для вращения винта затрачивается много силы и нужна точка опоры. Если бы сделать один винт, то в воздухе завертелась бы вся рама с двигателем и людьми, а винт остался бы почти недвижимым. Когда же есть два винта, вращающихся в разные стороны, и когда каждый из них берет совершенно такое же усилие для вращения, как и другой, то они и будут уравновешивать друг друга, а сам прибор вертеться не будет.

Весь геликоптер весил около 11 пудов. Двигатель его был расположен с одной стороны, с другой же должен был поместиться человек и, таким образом, машина была бы в равновесии. Опыты показали, что аппарат, при полной работе винтов, не может подняться с человеком на воздух. Изучение действия его винтов и механизмов все же было очень ценным. Поэтому весь аппарат был поставлен на особый прибор, как бы громадные весы, чтобы измерить, с какой силой винты тянут его кверху. Точно подмеренная тяга винтов оказалась равной 9 — 10½ пудов. Таким образом, аппарат поднимал свой собственный вес почти полностью. Получив ряд интересных научных данных, я прекратил эти опыты, переставил двигатель на построенный к тому времени легкий аэроплан и 3 июня 1910 года впервые поднялся на нем на воздух.

Аэроплан

Название хорошо известно всем. Аэропланами называются летательные машины, которые быстро вытеснили управляемые аэростаты и которые теперь являются и, вероятно, останутся в будущем самым главным типом приборов для передвижения по воздуху. В будущем, конечно, можно ожидать еще многих усовершенствований, но в общем, наверное, аэропланы останутся схожими с нынешними, так же как и современный пароход напоминает строившиеся 30-50 лет тому назад. С устройством и действием аэроплана надлежит ознакомиться теперь подробнее. На страницах этой книги было указано, как можно с помощью двух разных способов, машущих крыльев (орнитоптера) или воздушного винта (геликоптера) заставить воздух давить снизу на поверхность машины. При достаточной силе такое давление может поднять весь прибор на воздух. Но есть и еще один способ, резко отличающийся от упомянутых.

Всем известен воздушный змей, который держится в воздухе без машущих или вертящихся поверхностей. Наконец, многие большие птицы иногда держатся в воздухе, совершенно не двигая крыльями. В южной части России нередко можно наблюдать аистов, парящих в воздухе, не двигая крыльями. Птицы в этом случае, а воздушный змей — всегда, держатся в воздухе, как аэропланы. Аэроплан значит по-русски — воздушная плоскость. Действие аэроплана — очень простое. Представим себе некоторый плоский, легкий предмет, например, лист картона, имеющий по одному аршину в длину и ширину. Расположим его горизонтально[ 30 ] и начнем двигать прямо в одном направлении так, чтобы не подниматься и не спускаться. Если вообразить себе такое движение происходящим над озером или морем, то это значило бы, что расстояние от нашей плоскости до воды все время остается одно и то же. Такое движение называют горизонтальным. При таких условиях наша пластинка будет двигаться точно своим ребром вперед и не будет испытывать давление воздуха вверх или вниз. Если мы теперь, продолжая двигать лист в прежнем направлении, немного приподнимем, например, на один вершок[ 31 ], передний край его, то вся пластинка начнет испытывать давление воздуха снизу. Если будем двигать нашу плоскость быстро, то давление воздуха снизу, т. е. подъемная сила пластины, может быть довольно велика. Так, например, с каждого квадратного аршина пластины, движущейся со скоростью 100 верст в час, можно получить целый пуд и даже более подъемной силы. А если плоскость будет сделана не в один, а в 100 или 300 квадратных аршин, то можно легко получить 100 и 300 пудов грузоподъемности. А плоскость достаточно прочная может быть легко сделана в 5, даже в 7 раз легче, чем то, что она при таких условиях поднимает, и значит, большая часть подъемной силы может быть потрачена на необходимые механизмы, людей, запасы и т. д. Ни, как было сказано, эта подъемная сила существует только тогда, кода плоскость быстро движется. Иначе говоря, необходимо, чтобы какой-нибудь механизм тащил эту плоскость по воздуху, и притом с большой силой, т. к. необходима значительная скорость. Таким механизмом является легкий мотор и воздушный винт. Двигатель с винтом толкают вперед по воздуху весь аэроплан с большой скоростью, а плоскости или крылья поддерживают всю машину со всем, что на ней находится. Таковы основы устройства аэроплана. Таким образом, мотор и воздушный винт являются необходимой частью, делающей возможным полет и поднятие на воздух нескольких десятков людей с помощью аэроплана. И тот же винт не мог пока поднять как следует даже одного человека непосредственно, т. е. как геликоптер. Причина этому следующая: как было сказано, плоскость надо двигать вперед с большой скоростью и для этого требуется значительная сила. Если некоторая плоскость в 1 кв. аршин движется с данной скоростью, например, 100 верст в час и дает грузоподъемность в 1 пуд, то ее требуется тянуть вперед с силой примерно 6 — 8 фунтов. Понятно, что всякий строитель аэроплана хотел, чтобы с тем же двигателем поднять побольше груза, и вот, стали изучать и пробовать, все ли плоскости несут одинаковый груз и требуют одинаковую силу для своего передвижения в воздухе, или можно улучшить и выгадать что-нибудь. В дальнейшем будет подробнее рассказано, как именно производились опыты над разными крыльями. Пока приведем лишь главные результаты. Было выяснено, что плоскости, у которых длина и ширина приблизительно одинаковы, действуют гораздо хуже, чем те, у которых длина в 5 — 8 раз больше ширины и которые притом движутся, встречая воздух своим длинным ребром. Оказалось также, что крылья выгнутые, в которых впадина приходится с нижней стороны, а выпуклость сверху, действуют гораздо лучше, чем плоские. Перепробовали всяких крыльев бесчисленное множество и под конец добились таких, которые на каждый пуд поднимаемого груза требовали лишь 2 фунта тяги для движения. Такое выгодное действие крыльев могло быть не при всяком их положении, а лишь при некоторых определенных углах встречи[ 32 ]. В этом свойстве крыльев и лежит причина того, что аэроплан поднимает грузы гораздо больше, чем геликоптер. В самом деле, небольшой винт на моторе в 100 лош. сил может дать около 15 пудов тяги, т. е. мог бы поднять геликоптер, весящий полностью не более 15 пудов. Те же винт и мотор с помощью аэропланных крыльев поднимут на воздух пудов 60, даже больше[ 33 ]. Казалось бы, что можно поднять и еще больше с помощью крыльев. Но надо помнить, что тяга винта идет не только на движение в воздухе крыльев; весь остов аппарата, двигатель, колеса, проволоки и т. д. — все это трется об воздух, и на это также расходуется часть работы двигателя. Чем больше разных частей (проволок и т. д.) находится снаружи, тем большая сила требуется, чтобы тянуть их вперед, тем больше тяги требуется для их движения. Вся работа, необходимая для их движения, также должна быть доставлена винтом. Значит, воздушный винт должен тянуть всю машину вперед с такой силой, какая получилась бы от сложения силы, потребной для движения крыльев, и силы, необходимой для движения всех остальных частей — проволок, колес, мотора, людей, если они сидят снаружи, и т. д. В действительности и этого было бы мало. Этой тяги было бы достаточно, чтобы лететь прямо. Чтобы подниматься на высоту, необходимо иметь больше. Чтобы бороться с ветром и воздушными волнами, тоже надо иметь больше силы. Наконец, нельзя заставлять мотор давать всегда самую большую силу, какую он только может дать. Гораздо лучше, если можно при спокойных условиях летать, расходуя лишь часть силы двигателя и лишь в случаях нужды пускать его на полный ход. Как было указано выше, можно легко сосчитать, сколько фунтов подъемной силы приходится на каждый квадратный аршин крыльев и сколько фунтов тяги требуется, чтобы двигать его вперед. Нетрудно рассчитать также, с какою силою надобно тянуть весь аппарат без крыльев, чтобы он двигался с необходимой скоростью. Наконец, зная, что мотор мощностью в 100 лош. сил с винтом тянет с силою 15 пудов[ 34 ], можно рассчитать, что на каждую лошадиную силу двигателя получается тяга в 6 фунтов. Зная это все, можно легко выяснить, что в определенном аэроплане, например, расходуется 25 лош. сил на крылья или, как говорят, на поддержание в воздухе, 25 лош. сил на трение проволок, колес и т. д., а 50 сил остается в запасе. Этот запас называется избытком мощности.

Для того чтобы аэроплан был удобным в пользовании, надежным и т. д., избыток мощности очень важен. Поэтому все строители стараются делать свои машины так, чтобы они обладали возможно большим запасом мощности. Таким образом, эта как бы лишняя мощность двигателя крайне полезна. Расход тяги на крылья также можно считать полезным, т. к. за счет этого аэроплан летает. А какова польза от расхода тяги на трение проволок, колес, корпуса аппарата и т. д.? Никакой пользы нет — один только вред. Поэтому про все эти части и говорят, что оно дают «вредное сопротивление». Понятно поэтому, что когда строят или, вернее, проектируют аэроплан, то стараются уменьшить его вредное сопротивление как только возможно, т. к. каждая лош. сила, которую удается сохранить, улучшает свойства аэроплана. Каким же образом это делается? Ведь без колес, без мотора и т. д. машину все же не выстроить, а значит, некоторое вредное сопротивление будет неизбежно. Но если и нельзя уничтожить вредное сопротивление совсем, то оказалось возможным его очень сильно уменьшить со времени постройки первых аэропланов. Достигнуто это было следующими способами. Старались уменьшить, сколько можно, количество наружных частей. Для этого помещали летчика за мотором или же часть проволок, а иногда и бензиновые баки помещали внутри крыльев и т. д. Кроме того, изучали, какую форму лучше придать предмету, чтобы он рассекал воздух как можно легче. При этом было выяснено много интересного. Оказалось, например, что легче всего движутся в воздухе предметы заостренные сзади и тупые впереди. Что вообще форма хвостовой части больше влияет, чем передней[ 35 ]. Выяснилось, например, что если на круглую палку или на стальную трубу надеть сзади наконечник, заостренный к концу, то работа для движения в воздухе такого предмета уменьшится в 2-3 раза. Оказалось, что если колесо на стальных спицах затянуть с обеих сторон полотном, то его сопротивление уменьшится в 1½ — 2 раза.

Понятно, что изучить это все, включая и работу крыльев, о которой упоминалось выше, было делом нелегким. Требовалось много работы, внимания, дорогостоящие инструменты и т. д. А прежде всего надо было придумать, каким образом можно производить такие исследования, разработать и подчас даже изобрести необходимые приборы и инструменты. Лишь небольшую часть этого выполнили сами изобретатели летательных машин. Главная же часть этой работы была выполнена специалистами и учеными, задавшимися целью подготовить надежное основание для работы изобретателей. Учреждения, созданные для этой цели и снабженные необходимыми инструментами и приборами, назывались аэродинамическими институтами или лабораториями. Эти учреждения, имеющиеся теперь почти во всех больших государствах, оказали огромную помощь развитию и усовершенствованию дела постройки летательных машин.

Первая лаборатория такого рода была открыта в России за много лет до того, как такие учреждения появились в других странах. Это был Аэродинамический институт в селе Кучине вблизи Москвы. Он был основан Д. П. РЯБУШИНСКИМ. В его научных работах принимал участие профессор Московского Университета Николай Егорович ЖУКОВСКИЙ, бывший одним из первых ученых, проливших свет на эту до тех пор неведомую область техники и науки.

Работы лабораторий принесли делу создания летательных машин очень большую пользу. Лет 25 тому назад строители летательных машин должны были создавать главные части — крылья, корпус и т. д., руководясь своим чутьем, т. е. попросту говоря так, как им казалось. Иногда они поступали удивительно правильно; но сплошь и рядом делали ошибки, вызывавшие неуспех всей работы. Аэродинамические лаборатории дали строителям аэропланов множество очень важных сведений. Они показали, какие крылья действуют лучше, какие — хуже; какое сопротивление оказывают воздуху предметы разной формы, движущиеся в нем. Лабораторные исследования выяснили много интересных особенностей давления воздуха на движущиеся в нем тела. При испытании сопротивления воздуху предметов разной формы оказалось, что на малых скоростях лучшими были одни из них, а на больших скоростях — другие. Еще сложнее оказалось дело с крыльями. Для различных скоростей также оказались нужными разные формы крыльев. Кроме того, и при одинаковых скоростях крылья, работающие при больших углах встречи, должны быть несколько иными, чем встречающие поток воздуха под малым углом, т. е. идущие с едва приподнятым передним краем. Но, самое главное, лаборатории выяснили во всех этих случаях не только, какое крыло лучше, а какое — хуже, они выяснили точно, что крыло такого-то типа, при такой-то скорости и таком-то угле может поднять на каждый квадратный аршин столько-то груза и при этом его понадобится тянуть вперед с такой-то определенной силой. Над каждым крылом лаборатории производили много опытов и полученные результаты привели в такой вид, чтобы каждый строитель мог легко сосчитать, сколько груза поднимает выбранное им для своей машины крыло и сколько силы потребуется, чтобы двигать его вперед. Можно было также сосчитать все «вредное сопротивление» аппарата, высчитать, с какой силой будет тянуть винт при такой-то скорости полета и известной мощности двигателя. Иначе говоря, можно было, благодаря этим сведениям, делать расчет аэропланов, то есть делать машину сознательно, зная почему и для чего делается каждая ее часть, заранее зная с большой точностью, какими свойствами будет обладать построенный аппарат. Без этого строитель мог только угадывать, что получится из его машины, и при испытаниях получить иногда приятные, но гораздо чаще неприятные неожиданности.

Ознакомимся, каким образом производились эти опыты в лабораториях. Основой действия решительно всех летательных аппаратов, т. е. машин тяжелее воздуха, равно как и всех птиц и летающих насекомых, является давление воздуха на предмет, который в нем движется. Легко понять, что если предмет неподвижен, а воздух вокруг него движется, т. е. если на него дует ветер, то будет происходить то же самое. Значит, для производства наблюдений надо было заставить воздух двигаться мимо данного предмета с точно известной скоростью и измерять, с какою силой и в какую сторону воздух давит на этот предмет.

Поэтому безразлично, будем ли мы двигать воздух мимо неподвижного предмета, т. е. попросту дуть на него с помощью какого-нибудь насоса или вентилятора, или же мы будем в неподвижном воздухе двигать наш предмет. Важно только, чтобы скорость была точно известна и получаемые давления аккуратно измерялись. Большая часть испытаний производилась первым из указанных способов, т. е. помещали неподвижный предмет в струю воздуха — ветра, даваемую сильным вентилятором. Этим способом производились опыты и в лаборатории ЭЙФЕЛЯ[ 36 ].

Главную часть лаборатории Эйфеля составляет большая труба, как бы разрезанная примерно посередине. Две части этой трубы, имеющей около сажени в поперечнике в самом узком месте, соединены между собой так называемой «комнатой испытаний». В конце более длинной части трубы расположен огромный вентилятор, приводимый в движение электрическим мотором в 100 лош. сил. Вентилятор высасывает воздух из трубы, а следовательно, и из «комнаты испытаний», снабженной очень плотно затворяющимися дверями. Поэтому воздух устремляется широким и сильным потоком через большой раструб, насаженный на короткой части трубы, затем в виде струи сильного равномерного ветра проходит комнату испытаний, попадает в длинную часть трубы и вентилятором выгоняется прочь. Опытами было выяснено, что лучше несколько удалять вентилятор от места испытаний и, во всяком случае, не пользоваться струей ветра, идущего прямо от него. Такая струя не имеет одинаковой во всех частях скорости и всегда несколько «закручивается». А в комнате испытаний воздух проходит потоком достаточно равномерным, чтобы в нем можно было производить измерения. Для большей части испытаний воздух в лаборатории Эйфеля заставляли двигаться со скоростью около 35 и около 70 верст в час. А зная, с какою силой воздух давит на данный предмет при одной скорости, можно было легко вычислить давление и для всякой другой скорости[ 37 ].

При лабораторных испытаниях крыльев, корпуса и некоторых других крупных частей аэроплана обычно исследовали не само крыло, а небольшую модель его. Мелкие части — проволока, стальные трубы, стойки и т. д. испытывались в действительную величину. Испытываемая часть помещалась на конце особой палочки в самой середине струи ветра в комнате испытаний. Другой конец палочки, находившийся вне струи ветра, был соединен с особыми весами, позволявшими точно измерить силу давления ветра на предмет, закрепленный на конце палочки. Находящийся рядом наблюдатель должен был измерять давление и записывать результаты.

Таким образом было испытано огромное множество моделей различной формы и вида, изображавших как целые аэропланы, так и отдельные их части. Новые формы крыльев, частей и т. д. придумывались как руководителями лабораторий, так и отдельными частными лицами. В таких случаях лаборатория Эйфеля делала испытания бесплатно, но оставляла за собой право описать в своих справочниках модель и даваемые ею результаты, чтобы не один человек, а все сообща пользовались получаемыми научными сведениями, и все дело воздухоплавания развивалось таким образом успешнее и быстрее.

Понятно, что множество интересных моделей было придумано и доставлено изобретателями летательных машин. В большинстве случаев они просто добивались получения возможно лучшего крыла, винта и т. д. для своей машины, оставляя часто в стороне вопрос о том, почему именно такое крыло действует лучше, что именно происходит в воздухе, когда в нем работает винт, и т. д. Но для надежного разрешения связанных с этим делом вопросов надо было разъяснить полностью, что именно, как и почему происходит в воздухе с данным крылом, винтом или иной частью аэроплана. Иначе говоря, надо было создать науку, разъясняющую связанные с летанием по воздуху вопросы. Создать науку, т. е. накопить достаточное число точных знаний и сведений, расположить их в правильном порядке и объединить их общими рассуждениями, делающими понятными вопросы, относящиеся к данной науке, — все это является делом очень большим и нелегким, и очень важным. С конца прошлого столетия за это дело принялись многие ученые почти во всех странах. Выдающееся значение имела работа русских ученых. Выше приводилось уже имя профессора Жуковского; кроме того, из среды ученых, главным образом Петрограда и Москвы, выделился ряд серьезных работников, посвятивших свои дарования новой науке. Профессором Петроградского политехнического института БОТЕЗАТОМ было сделано много интересных и ценных работ, в их числе — исследование работы воздушных винтов. Много сделали проф. Петроградского политехнического института Ван дер ФЛИТ, инженеры СЛЕСАРЕВ, РЫНИН, военные инженеры НАЙДЕНОВ, УТЕШЕВ и многие другие. Эти лица организовали в России теоретическое обучение будущих летчиков и интересовавшихся делом студентов технических учебных заведений. А своими научными трудами и открытиями русские ученые сделали ценный вклад в мировую авиационную науку и заслужили России почетную известность.

Модели аэропланов

Попытки создания летательной машины по типу аэроплана производились, главным образом, в середине прошлого столетия. В этом случае, как и в других, маленькие модели были осуществлены раньше, чем могли быть построены настоящие аэропланы, от которых можно было бы ожидать, что они поднимут человека. В 1842 году англичанин ХЕНСОН спроектировал и взял патент на паровой аэроплан. Проект по тому времени был очень интересным, но осуществить его изобретателю не удалось. Немного позднее, в 1847 — 1848 годах, сотрудник Хенсона СТРИНГФЕЛЛОУ сделал маленькую модель аэроплана, которая, вероятно, была первой поднявшейся на воздух[ 38 ]. В 1871 году француз ПЕНО сделал интересную маленькую модель аэроплана, двигавшуюся с помощью винта, действовавшего от закрученной резины. Эта модель отлично летала. В 1879 году другой француз, Виктор ТАТЕН, построил интересный маленький аэроплан, весивший около 4-х фунтов и приводившийся в движение сжатым воздухом. Модель эта отлично взлетала на воздух и могла пролететь в длину около 20 аршин. 12 лет спустя в Австралии изобретатель коробчатого воздушного змея ХАРГРЕЙВ построил модель аэроплана, также действовавшую сжатым воздухом, которая пролетела однажды около 55 аршин в течение 8-ми секунд. Обыкновенно полеты моделей бывали гораздо более короткими. Наиболее крупными результатами с моделями аэропланов были, по всей вероятности, полеты машин, построенных американским ученым ЛЕНГЛИ. Им были построены аппараты в 30 и более фунтов весом и двигателями до нескольких лош. сил. Во время одного из полетов в 1896 году модель, приводимая в движение паровой машиной, самостоятельно поднялась на высоту 35 — 40 аршин. Весь полет продолжался около 1½ минут. Модели проф. Ленгли интересны еще и в том отношении, что они представляли из себя машины более крупные и тяжелые, чем большие птицы.

Полеты моделей аэропланов представляли большой интерес, так как они доказали возможность постройки летающего аэроплана. Но, в большинстве случаев, полеты эти были столь короткими, что ознакомиться с устойчивостью и управляемостью этих приборов было почти невозможно. Гораздо больше могли дать в этом отношении опыты Ленгли, бывшие, можно сказать, последним шагом в деле постройки модели. После этого уже, казалось, можно было строить настоящие аэропланы. И действительно, около этого времени были сделаны первые серьезные попытки создания аэропланов, способных поднять на воздух человека.

Первые аэропланы

Выдающийся интерес представляют в этом отношении работы французского инженера АДЕРА. Воздухоплавание интересовало его в течение всей его жизни. Когда его деятельность как инженера-электрика позволила ему собрать достаточное количество денег, он принялся за осуществление своих проектов. Работы свои он начал с того, что отправился в Африку, чтобы изучить на месте полет живущих там больших птиц. После долгого и серьезного изучения полета птиц и строения их крыльев Адер приступил в Париже к постройке своей первой летательной машины. В 1890 году был закончен его первый аппарат — аэроплан с крыльями, похожими на птичьи, с легким паровым двигателем в сорок лош. сил.

Полный вес машины был, приблизительно, тридцать пудов. На рассвете 9-го октября 1890 года этот аппарат, управляемый своим строителем, после небольшого разбега отделился от земли и совершил маленький полет-прыжок около 150 футов в длину. В дальнейшем Адеру удалось достигнуть несколько больших результатов, но этот первый полет все же сохраняет свой исключительный интерес, т. к. это, видимо, был первый полет человека на аппарате тяжелее воздуха[ 39 ].

Другой очень интересной попыткой того времени можно считать огромный аэроплан, построенный в Англии известным изобретателем пулемета Хайрамом МАКСИМОМ. Этот строитель произвел с 1889 года много опытов над давлением воздуха на поддерживающие плоскости, над работой воздушных винтов и т. д. На основании этих опытов Максим выстроил аэроплан совершенно новой формы, весивший 3½ тонны (около 220 пудов), имевший около 5500 кв. фут. несущей поверхности. Два больших воздушных винта приводились в движение паровой машиной 350 лош. сил и тянули весь аппарат вперед с силою около 55 пудов. Пар для двигателя доставлялся водотрубным котлом, сделанным из тонких трубок. Котел отапливался бензиновыми горелками. Для безопасности первых испытаний огромный аппарат был приспособлен для движения по рельсам. Кроме пары рельсов, поддерживающих аппарат снизу, имелась вторая пара, расположенная таким образом, что если бы аппарат поднялся на воздух, он мог бы отделиться лишь на три дюйма от нижних рельсов, а затем прижался бы к этим верхним. Аэроплан этот испытывался в 1893 году. Им было совершено много пробегов по рельсам, причем машина свободно отделялась от нижних рельсов и продолжала двигаться, прижимаясь колесами к верхним, т. е. несла весь свой вес своими крыльями. Без этих добавочных рельсов машина должна была подняться на воздух. Однако, когда действительно было произведено такое испытание, аппарат, неся своего строителя и его помощника, действительно легко взлетел на воздух, но затем почти потерял равновесие, упал на землю и был несколько поврежден. Опыты Максима дали много весьма интересных результатов, но снять верхние рельсы оказалось невозможно. Машина была неустойчива.

Таким образом, работами Адера и Максима еще в конце прошлого столетия была доказана полная возможноcть полета на машине тяжелее воздуха. В обоих случаях машины подняли на воздух своих изобретателей, но летать на них все же было невозможно, т. е. машины были неустойчивы и, можно сказать, неуправляемы. И если в прежние времена сомневающиеся утверждали, что сделать летательную машину, поднимающую человека, немыслимо, то теперь нашлись многие, утверждавшие, что невозможно построить устойчивый аэроплан и что такая машина будет опрокидываться и разбиваться каждый раз, когда ее колеса будут отделяться от земли.

Во всяком случае было ясно, что требуются новые усилия, новые способы и новая напряженная работа, чтобы обойти выяснившиеся затруднения. Нашлись изобретатели, придумавшие новый способ исследования и с его помощью удачно разрешившие вопрос устойчивости аэроплана. Этим новым средством исследования условий полета аэроплана являлся так называемый п л а н е р, т. е. аэроплан без мотора, винта и всего, что к ним относится.

Понятно, что свободно летать по воздуху такая машина не может, она способна в обычных условиях производить лишь небольшие полеты-прыжки. Но и этого было достаточно, чтобы изучить условия устойчивости и управления аэроплана.

Планеры, употреблявшиеся для этих опытов, представляли из себя небольшие аппараты с поверхностями, способными поддерживать в воздухе вес одного человека и очень небольшой вес самого прибора — обычно от 1 до 2 пудов. Опыты с планерами производились по большей части следующим образом. Испытатель должен был доставить свой аппарат на вершину холма с пологими склонами, расположенного на открытом месте. Для опытов выбирались дни с ровным свежим ветром. Летчик становился в средней части своего аппарата, поднимал его на высоту своих плеч и, держа аппарат в руках, иногда прихватывая себя к нему с помощью ремней, начинал идти, потом бежать вниз по склону холма против ветра. Обычно он сразу чувствовал, как воздух поддерживает его крылья. Когда же, благодаря ветру и собственному движению, крылья прибора начинали встречать воздух с большой скоростью, весь аппарат поднимался на воздух вместе с человеком, который в этом случае висел на руках. Однако в воздухе надо было иметь какую-нибудь силу, которая тянула бы машину вперед. Такой силой был вес всего аппарата и того, кто на нем находился. Для того, чтобы этой силой воспользоваться, летчик должен был, очутившись в воздухе, сейчас же наклонить свои крылья передним краем книзу. От этого аппарат начинал скользить вперед и несколько книзу, движимый своим весом, как сани, скользящие с горки. Понятно, что такие полеты были очень короткими — всего несколько секунд, но и этого было достаточно, чтобы успеть сделать наблюдения большой важности. Еще не взлетев, а только двигаясь против ветра, испытатель чувствовал, как действует ветер на крылья его аппарата, которые он держал в своих руках. Он чувствовал совершенно ясно, идет ли аппарат устойчиво, или ветер старается его опрокинуть. То же самое, еще в большей степени, можно было наблюдать, очутившись в воздухе. Машину надо было держать в равновесии и исправлять наклоны, перемещая свой собственный вес. Достигалось это тем, что человек перемещал свое туловище и ноги то в ту, то в другую сторону, в зависимости от того, куда наклонится аппарат. Понятно, что при таких условиях он мог отлично изучить, как сделать аэроплан устойчивым, какие для этого нужны рули и рукоятки и как этим всем летчик должен действовать в воздухе.

Таким образом выяснилось еще одно важное условие. Необходимо, чтобы не только аппарат мог летать, но чтобы человек умел управлять им. А дело это оказалось совершенно особенным и мало похожим на управление лодкой или другими известными средствами сообщения.

Первым, успешно построившим планер и научившимся летать на нем, был немецкий инженер Отто ЛИЛИЕНТАЛЬ. С молодых лет он увлекался мыслью о летании по воздуху, внимательно наблюдал и изучал планирующий полет птиц и, наконец, стал пробовать строить свои летательные машины и пользоваться ими. Возможно, что приступая к этой работе Лилиенталь, как и множество изобретателей после него, рассчитывал на то, что ему удастся совершать настоящие продолжительные полеты на своих крыльях без всякого двигателя. Многих наводило на такую мысль наблюдение за большими птицами, парящими в воздухе, совершенно не двигая крыльями. Птицы могут иногда очень долгое время оставаться таким образом в воздухе, часто описывая большие круги, иногда даже забирая высоту. Пишущему эти строки пришлось встречать изобретателей, считавших, что весь секрет такого полета заключается в особой форме крыльев и что достаточно построить крыло необходимой формы, чтобы человек мог на такой машине парить в воздухе и пролетать сотни и тысячи верст, не затрачивая никакой работы. В действительности при таком полете птицы пользуются особыми воздушными течениями, главным образом восходящими. Достигнуть этого на летательной машине почти невозможно. Во всяком случае от такого полета невозможно ожидать практических результатов.

Опыты Лилиенталя начались в 1891 году. Его первый планер представлял из себя небольшой аппарат около одного пуда весом, 107 кв. фут. поверхностью, сделанный из дерева (ивы) и обитый полотном, пропитанным воском. После некоторого числа опытов Лилиенталь оказался в состоянии, разбегаясь с небольшого холма, пролетать по воздуху до 80 фут. Полеты оказались более удачными и продолжительными, когда дул ровный ветер. Чтобы сделать аппарат более устойчивым, оказалось необходимым прибавить вертикальный руль и сохранять точное направление полета против ветра. После 2-х лет настойчивых работ и испытаний Лилиенталь на новом типе своего планера добился возможности совершать удачные полеты, иногда более 100 саженей в длину[ 40 ]. Аппарат был довольно устойчив в воздухе и слушался рулей.

В дальнейшем Лилиенталь продолжал совершенствовать свои планеры и летать на них, причем всего им было произведено около 2000 полетов. Считая подготовительную работу выполненной, он стал готовить легкий двигатель для своего аппарата, чтобы осуществить таким образом настоящую летательную машину, свободно двигавшуюся в желаемом направлении.

Однако во время полета 9-го августа 1896 года в его аппарате произошла поломка, он упал с высоты 50 фут. и разбился насмерть[ 41 ].

Необходимо указать, что Лилиенталь, кроме чисто практических работ, произвел также много важных научных исследований. Он впервые определенно указал на значение и преимущества выгнутых крыльев. Он произвел и целый ряд других важных исследований над сопротивлением воздуха. Опубликованные Лилиенталем научные исследования и огромное число совершенных им удачных полетов дали определенный и крупный толчок развитию дела летания по воздуху.

Значение опытов Лилиенталя было столь очевидным, что во многих странах нашлись изобретатели, которые пошли по его пути и стали строить планеры и учиться летать на них.

В Америке за это принялись в 1896 году два инженера: Октав ШАНЮТ и ХЕРРИНГ. Руководивший этими работами Шанют считал, что необходимо сперва достигнуть полной устойчивости и хорошей управляемости планера и лишь затем думать об установке на него двигателя. Выработанный им тип планера с двумя поверхностями, расположенными одна над другой, дал очень хорошие результаты. Аппарат весил всего 25 фунтов, имел поверхность в 135 кв. фут. и мог нести человека при скорости движения около 35 верст в час. Четыре года спустя над планерами подобного типа стали работать два других строителя, которым, можно сказать, удалось довести до успешного конца описываемую нами работу, над которой уже долгое время трудилось так много людей во всех почти частях света. Это были братья Уильбур и Орвилл РАЙТ, уроженцы города Дайтона в С. А. С. Ш.[ 42 ]. Первый построенный ими планер во многом напоминал тип Шанюта, но заключал в себе некоторые изменения и улучшения. Летчик в нем помещался лежа на нижней поверхности головой вперед. Вертикальный руль[ 43 ] был расположен довольно далеко позади аппарата. Горизонтальный руль[ 44 ] был вынесен вперед. Крайне важной новостью, еще не встречавшейся в построенных до этого времени аппаратах, было приспособление для поперечной устойчивости. Для этой цели летчик с помощью особого рычага, соединенного тросами с концами крыльев, мог

изгибать их. При этом было устроено так, что, когда конец правого крыла изгибался книзу, конец левого — изгибался кверху. Изгибался, впрочем, лишь задний край крыла, а передний оставался неподвижным. В результате этого получилось следующее. Когда летчик изгибал правое крыло книзу, эта часть крыла получала большую подъемную силу, чем имела в своем обыкновенном положении. В свою очередь отгибавшаяся одновременно кверху левая часть крыла теряла часть своей подъемной силы. Таким образом аппарат сейчас же наклонялся влево. Благодаря этому летчик мог наклонять свой аппарат в желаемом направлении, а главное, мог заставить его держаться ровно и мог выправлять наклоны аппарата, получавшиеся в полете от случайных причин.

Летом 1900 года братья Райт начали работать над испытанием и совершенствованием своих планеров. Они удачно выбрали местность с пологими песчаными холмами на берегу океана[ 45 ], где часто дуют ровные ветры. Первое лето позволило Райтам ознакомиться несколько с управлением и способами испытания планера. В следующем году они продолжали неустанно работать над улучшением своих аппаратов, изучая в то же время управление ими в воздухе. Шанют и некоторые другие исследователи зарождавшегося авиационного дела часто посещали их и помогали им своими указаниями.

После двух с лишним лет напряженной непрерывной работы братьям Райт удалось достигнуть результатов больших, чем удавалось до тех пор. На последнем типе из многих построенных ими планеров летом 1902 года им удалось совершить от 700 до 1000 планирующих полетов, причем аппарат отлично слушался рулей, был устойчив и очень полого скользил по воздуху, т. е. явно требовал сравнительно мало силы для своего движения.

В 1903 году Райты построили легкий 16-ти сильный бензиновый двигатель и поставили его на свой планер, соответственно увеличив его, чтобы он мог нести, кроме человека, мотор со всеми его принадлежностями[ 46 ].

После целого ряда попыток, произведя ряд необходимых улучшений, им удалось 17 декабря 1903 года совершить первый полет продолжительностью в 12 секунд. Четвертый полет был в 59 секунд, причем аппарат пролетел по воздуху около четверти версты против довольно сильного ветра. Эти результаты представляли огромный успех. На этот раз, наконец, это был настоящий полет человека на аппарате тяжелее воздуха.

Братьям Райт понадобилось еще два года напряженной работы и новых испытаний, чтобы постепенно добиться более продолжительных полетов. В сентябре 1905 года был совершен полет в 17 верст. Несколько позже в том же году Уильбур Райт пролетел около 37 верст со средней скоростью приблизительно 60 верст в час. В то время братья Райт держали свои опыты в строгой тайне.

По другую сторону океана — в Европе, строители летательных машин не знали устройства аппарата Райтов; они самостоятельно добивались успеха и, под конец, достигли его. Первые шесть лет текущего столетия были очень интересным временем, когда в Европе, можно сказать, чувствовалось, что летательные машины должны, наконец, сделаться действительностью. Уже в то время многие предвидели и ожидали их скорого осуществления, частные люди и общества назначали премии за первый полет; вопросу о летании посвящались книги и газетные статьи и т. д. Но еще и в это время находилось немалое число неверующих, считавших полет без помощи воздушного шара невозможным. Однако людям осведомленным думать так в это время уже не следовало. Хотя в Европе еще не существовало летательных аппаратов, которые действительно летали бы по воздуху, а успехи братьев Райт не были известны, но здесь уже существовали, можно сказать, порознь и доказали свою правильность основные части аэропланов.

Аппараты Адера и Максима были способны самостоятельно подняться на воздух, но были неустойчивы. Планеры Лилиенталя и его последователей были довольно устойчивы и слушались рулей, но не могли летать самостоятельно, а лишь делали короткие, скользящие спуски с высоких мест. Оставалось соединить планер с моторной группой, чтобы получить самостоятельно летающий и устойчивый аэроплан.

Над разрешением этой задачи в 1903-1906 годах трудилось немало изобретателей. Очень интересны были работы капитана ФЕРБЕРА, испытавшего множество различных планеров, и опыты ВУАЗЕНА. Последний начал с того, что строил и испытывал планеры в общем по способу Лилиенталя. Затем он применил иной способ. Аппарат с помощью длинной веревки был привязан к автомобилю, который должен был буксировать его. При испытании аппарат легко поднялся со своим строителем на некоторую высоту, но потом упал и сильно поломался. Сам Вуазен получил лишь ушибы. Чтобы сделать опыты менее опасными, строитель перенес их на воду. Планер был поставлен на особые поплавки — легкие пустые деревянные ящики, а буксировать его должна была сильная гоночная моторная лодка. Однако во время опыта его и тут постигла неудача, едва не оказавшаяся роковой. Во время испытания аппарат упал в воду, поломался, а сам Вуазен оказался под водой. Прошла почти целая минута, пока его не вытащили подоспевшие на помощь, так что он чуть не утонул в этот раз. Все эти опыты дали молодому конструктору много ценных сведений и были использованы им при создании своего типа аэропланов.

Кроме упомянутых нами над созданием аэропланов трудились и многие другие люди, причем в Европе, в отличие от Америки, строители в общем не делали секрета из своих работ.

Первый полет на аэроплане на заданное заранее расстояние был совершен в Европе человеком, уже хорошо известным в воздухоплавании — Сантос-Дюмоном. В 1906 году этот талантливый и смелый изобретатель быстро создал довольно грубый аэроплан с коробчатыми крыльями, поставил на него легкий мотор Антуанет в 50 лош. сил, недавно выпущенный строителем гоночных лодок ЛЕВАВАССЕРОМ, и 22 августа 1906 года впервые отделился на нем от земли. В ноябре того же года он пролетел на своей машине свыше 100 саженей, выиграв небольшой назначенный за это приз.

В отличие от всех предшествовавших, полеты Сантос-Дюмона были произведены вполне открыто, в присутствии надежных свидетелей, сотрудников газет и массы зрителей. Поэтому сравнительно небольшие достигнутые им результаты имели все же огромное значение, так как с этого времени возможность летания на аппарате тяжелее воздуха уже не могла вызывать ни в ком сомнения. Все большее число изобретателей начало работать над аэропланом, и за успехом Сантос-Дюмона вскоре последовали еще большие успехи других.

В 1907 году автомобилист ФАРМАН заказал Вуазену аэроплан. На этом аппарате ему вскоре удалось пролететь около ⅓ версты. В январе 1908 года Фарману удалось пролететь целый круг, за это он получил большой денежный приз, давший ему возможность еще шире продолжать свою работу. С этого времени он начал строить аэропланы своей собственной системы и выработал всемирно известный аппарат.

С 1908 года целый ряд новых летчиков начинают успешно развивать молодое дело летания. Некоторые из них заказывали аппараты Вуазену, который был тогда единственным поставщиком аэропланов, другие строили свои собственные машины. Летом 1908 года уже несколько летчиков в Европе были в состоянии продержаться до получаса в воздухе. В это же время начались успехи еще двух, впоследствии очень известных строителей: КЕРТИССА в Америке и БЛЕРИО во Франции. Этот последний осуществил хороший тип аэроплана с одной поверхностью — моноплан, тогда как все летавшие до тех пор были с двумя поверхностями — т. е. бипланы. Замечательный в истории авиации 1908 год ознаменовался и первой катастрофой. Во время одного из полетов Орвилла Райта в аэроплане сломался винт. Аппарат упал с высоты 75 футов и совершенно разбился, причем Райт был ранен, а его пассажир (лейтенант СЕЛЬФРИДЖ) — убит. Дело произошло в Америке осенью 1908 года. Наиболее крупным успехом в области авиации в 1908 году надо считать выдающиеся полеты Уильбура Райта в Европе, куда он был приглашен одной французской компанией строить свой аэроплан. В середине сентября он установил мировой рекорд продолжительности полета, продержавшись в воздухе без спуска 1½ часа. Несколько позже он установил рекорд высоты полета, поднявшись на 50 с лишним саженей. В конце 1908 года Райт установил новый рекорд продолжительности и расстояния полета. На этот раз он пролетел свыше 120 верст, продержавшись в воздухе в течение 2 часов 20 минут.

Следующий, 1909 год ознаменовался еще большими успехами авиации. Летом Блерио перелетел из Франции в Англию, пролетев около 40 верст над морем. Его небольшой легкий аэроплан с одной поверхностью имел двигатель всего в 25 лош. сил.

После этого перелета множество людей заказали себе аэропланы такого типа, причем впоследствии некоторым удалось совершить на них еще более интересные полеты. Удалось совершать полеты до 2 и даже более часов продолжительностью, летать из одного города в другой; удалось также достигнуть большой высоты — до 280 саженей.

1908 и 1909 годами заканчивается пора «изобретения» летательных машин. С этого времени приходилось, главным образом, совершенствовать аппарат, способы управления им, изучать воздушный путь, до тех пор неизвестный, и т. д. Это была огромная работа. Очень многое делается в этом направлении и сейчас, но во всяком случае летательная машина, о которой мечтали многие столетия, была полностью осуществлена в 1908 — 1909 годах.

Как устроены аэропланы

Из предыдущих страниц этой книги можно было видеть, что аэроплан является теперь и, по всей вероятности, останется самым важным из приборов, служащих для передвижения по воздуху.

Указывалось также в общем, как он сделан. Теперь познакомимся с этим более подробно и разберемся, из каких главных частей состоит обычный аэроплан, для чего и каким образом они служат. Аэроплан, обыкновенно, состоит из следующих частей:

1. Несущая поверхность или крылья.

2. Винто-моторная группа.

3. Корпус аппарата или, как его называют, фюзеляж.

4. Органы управления.