Чарльз Грин
Грин ввел впервые в практику свободных полетов гайдроп тогда-то,Значительно облегчив посадку на землю свободного аэростата.Гайдроп – канат управления, сбрасываемый с высоты до 100 метров над землей,Который используется при посадке дирижаблей, не имеющих движителей.Однако одновременно со свободными аэростатами (воздушными шарами)Идеи создания управляемых аэростатов овладели умами…Александр Снегирев в 1841 году представил трактат в Академию наук«Опыты над преобразованием аэростатов» – плод изобретательских мук.Снегирев предложил построить аппарат-шар. Идея ясна —«Снабженный наверху плоскостью». В этом была новизна.«Плоскость в полете меняла углы наклона в своих границах,И летел бы аэростат, подтверждая теорию летания птиц».Но этот проект был отклонен. Такова жизненная правда.Да возникла идея парового двигателя для аэростата.Так Николай Архангельский дал в труде, известном доныне,В 1847 году «краткое описание аэростатической машины»…
Анри Жиффар
Аэростат Жиффара
И опять экономическая России отсталостьНа ее технической отсталости сказалась.А идею Архангельского «Управляемого воздушного шара»Обошел проект француза Анри Жиффара.Француз Анри Жиффар, на аэростате паровую машину установивВ три лошадиные силы и себя перекрестив,Первым в мире, 24 сентября 1852 года, в расцвете силУправляемый полет на аэростате совершил.Причем паровая машина приводила трехлопастной винт в движение.Диаметр винта был 3,35 метра и, ко всеобщему изумлению,Дирижабль объемом 2492 метра кубических и длиной 44 метраПролетел со скоростью 8 километров в час практически 27 километров.И все же многострадальная российская земляНе обделена талантливыми людьми была.И конечно, доказательство есть тому веское:Идея реактивного аэростата инженера, штабс-капитана Третеского.Проект реактивного аэростата Иустин Третеский представил в 1849 году.И сразу в среде изобретателей достойно оказался на виду.Он «реактивную силу газов, исходящих из отверстий в корме аэростата»Использовал как «движитель летательного аппарата».
Иустин Третеский
И хотя не пошло дело дальше разработки проекта,Автором идеи реактивного аэростата был русский инженер – известно это.Только чтобы Россия лидером в воздухоплавании стала,Ей, как всегда, экономической мощи не хватало.Однако в России вскоре, вполне обоснованно,В 1866 году «Русское техническое общество» основано,Которое призвано было на благо российской нацииСпособствовать развитию воздухоплавания и авиации.Но при царе Александре III в промышленности был застой.Лишь в 90-е годы Россия вышла на уровень мировой.Правда, изобретательская мысль работала с веком в лад.Австриец Шварц построил в России цельнометаллический аэростат.Форма аэростата цилиндрическая. Он оканчивался конусом сзади,А спереди был закруглен. Аэростат имел алюминиевую оболочку, кстати.Только алюминиевого материала на него 1742 килограмма полагалось.К изготовлению его деталей много заводов России привлекалось.У аэростата диаметр оболочки был 12 метров, как пишут современники.Длина цилиндрической части, равная 21 метру, не вызывала полемики.Каркас оболочки аэростата из алюминиевых обручей состоял.Один обруч от другого на расстоянии около 2 метров стоял.«Мои три винта тянут аэростат вперед», – повторял Шварц при случае.Обладая четырехцилиндровым двигателем в 10 лошадиных сил, как лучше,Аэростат мог управляться винтом у гондолы и боковыми винтами со старта,Но утечки водорода из негерметичных его мешков решили судьбу аэростата.
Схематический чертеж цельнометаллического аэростата Шварца
Управляемый аэростат (дирижабль) Давида Шварца
Из-за отсутствия непроницаемых мешков идея Шварца реализована не была.Управляемый аэростат так и не взлетел. Вероятно, и ошибка в расчетах подвела.Обескураженный Давид Шварц покинул Россию в печали,И цельнометаллический управляемый аэростат по частям разобрали.Это в 1894 году в Учебном воздухоплавательном парке происходило.И Россия свой исторический шанс – стать первой опять упустила.А первый в мире цельнометаллический дирижабль, когда шел 1897 год,Построенный по проекту Шварца в Германии, совершил свой полет.
Двигатель управляемого аэростата Шварца
К тому же царское Военное ведомство заражало своим примером.Оно строило управляемые, на паровых двигателях «монгольфьеры».За взятки заинтересованные правительственные лица,Как прежде, от России, размещали свои заказы за границей…Глава III
От свободного аэростата к управляемому поле ту
(Вклад русских ученых и изобретателей в теорию и практику воздухоплавания)
В конце ХIХ века в России ученые и изобретатели – энтузиасты своих дел,Внесли немало нового и оригинального в учение о движении в воздухе телИ возникающей при этом подъемной силе, которая дорогу в небо открывала,Причем аэродинамика, как наука, тогда еще не существовала…Опыты, проводимые русскими изобретателями, занятыми «проблемой летания»,Приводили к определенным результатам, достойным внимания…Назревшая необходимость в новой науке аэродинамике, без суеты,Побуждала ученых заняться исследованиями сопротивления воздушной среды.
Михаил Рыкачев
И одним из них был Михаил Рыкачев, моряк по профессии, известно из истории,В будущем академик и директор Главной физической обсерватории.Для метеорологических опытов, проводя научно-исследовательскую работу,Рыкачев в 1868 и 1873 годах совершал на воздушном шаре полеты…В 1871 году в «Морском сборнике» была опубликована статья Рыкачева«Первые опыты над подъемною силой винта, вращаемого в воздухе». И, к слову,Исследования для определения мощности, необходимой для вращения винта,С учетом груза, поднимаемого в воздух с помощью винта, он делал неспроста.Рыкачев хотел осуществить мечту, созвучную с достижениями века,А именно, построить геликоптер для подъема человека,На котором можно было бы, изменяя наклон оси винта как лучше,Передвигаться в воздухе в желаемом направлении, по случаю.Опыты Рыкачев с помощью специально сконструированного прибора проводил.Прибор состоял из весов Роберваля, на одной чаше которых, как ученый решил,Был установлен четырехлопастный винт, и по назначению,Который падающей гирей или часовыми пружинами приводился во вращение.
Прибор Рыкачева для испытания геликоптерного винта
Движение на вал винта с помощью зубчатых колес передавалось.На другой чаше весов гиря определенной массы располагаласьДля уравновешивания прибора при неподвижных лопастях винта. А самиЛопасти имели форму трапеции и были к горизонту под разными углами…Опыты, осуществленные с 29 ноября 1870 года по 14 марта 1871 года,Были сведены Рыкачевым в таблицы, для публикации, как итог научной работы.Он, как ученый и изобретатель, в 80 году ХIХ века, конечно, для пользы дела,Вошел в «Русское техническое общество» и в число создателей VII отдела.VII (воздухоплавательный) отдел «Русского технического общества»Избрал своим первым председателем на 1881–1884 годы заслуженно Рыкачева.Рыкачев вошел в историю воздухоплавания как глава Комиссии, вне сомнения,Которая «летательному прибору» Можайского дала положительное заключение.И еще, по инициативе Рыкачева русские воздухоплаватели, идя в ногу с веком,Вместе с учеными других стран, во имя познания природы человеком,Проводили за движением облаков серию международных наблюденийВ 1886–1887 годы, что позволило сделать ряд интересных заключений…Также изучением сопротивления воздуха, применительно к летанию,Занимался и Дмитрий Менделеев, отдавая дань воздухоплаванию…Ставя опыты на свободном аэростате на высоте 3350 метров, наш русский гений19 августа 1887 года из Клина до Москвы летал во время солнечного затмения…
Дмитрий Менделеев, 1887 г.
Воздушный шар, на котором Д.И.Менделеев совершил полет из Клина 19 августа 1887 г.
Менделеев был убежден, что с помощью аэростатов, к примеру,Можно «изучать условия верхних слоев атмосферы,Где надобно искать истинный зародыш всехПогодных изменений в атмосфере», и верил, как исследователь, в успех.Менделеев своим увлечением воздухоплаванием маститых академиков удивлял.Разносторонний ученый в 1875 году теоретически, одним из первых, обосновалПринцип создания аэростата с «герметически закрытой кабиной»Для исследования стратосферы и называемого стратостатом ныне.И еще, Менделеев – автор «Периодической системы элементов»,Не делая только на практическую химию акцента,Создал «цилиндрические вместилища для сжатого водорода»,Который наполняет аэростаты, для осуществления полетов.И опять русское Военное ведомство инициативу упустило —Оно к опытам ученого Менделеева слабый интерес проявило…А из Англии для хранения и перевозки сжатого водородаЗавезли трубы Норденфельда военным коммерсантам в угоду.И все же приоритет россиянина Менделеева здесь был неоспорим.Способ сохранения водорода в баллонах под давлением разработан им.И до сих пор этот способ эффективно используется, например,Для промышленного хранения сжатого воздуха до 200 атмосфер.
Эскиз управляемого аэростата Менделеева
Менделеев, проводя научные опыты в аэродинамике,Не ограничился изучением только вопросов аэростатики.И его обширные разносторонние научно-практические планыКоснулись и создания летательных аппаратов-аэропланов.Летательные аппараты тяжелее воздуха – «аэродинамы», как он считал,«Имеют наибольшую будущность», и в этой области он себя проявлял…Менделеев в «Русском техническом обществе» инициатор образованияВ 1880 году VII отдела, призванного заниматься вопросами воздухоплавания.В январе 1877 года, как член Комиссии, веря, что реализация возможна,Он участвует в обсуждении проекта аэроплана, Можайским предложенного.Затем в мае 1877 года, отмечая положительные конструктивные моменты,Он дает заключение о летательном аппарате доктора медицины Арендта.Да, слишком притягательной и заманчивой идея летания была…И великий разносторонний ученый изучает структуру птичьего крыла.А в 1895 году он к летающим моделям Котова интерес проявлял…Менделеев одним из основоположников воздухоплавания в России стал.Примерно в то же самое время, а конкретнее в 1885 году,Изобретатель подводных лодок Степан Джевецкий «удивил» ученых среду.Он опубликовал свою статью интересного научного плана:«О сопротивлении воздуха в применении к полету птиц и аэропланов».
Степан Джевецкий
Джевецкий искренне верил, что птица, «коей дар летания дан»,«Поверхностью своих крыльев, хвоста и тела одушевленный аэроплан».Еще одну заслугу Джевецкого следовало отметить тут:Им рассчитан был «оптимальный угол атаки аэроплана 1 градус 50 минут».У Джевецкого изобретательская судьба совсем не проста.Так, он, который разработал научную «теорию воздушного винта»И практические «основы расчета лопастей винта по элементам» заложил,Аэродинамиками России, как ученый, по-разному воспринят был…И все же Джевецкому, несмотря на взгляды ученых-соперников косые,Принадлежит «честь научной разработки теории аэроплана в России»,А также «теории винта», невзирая на авторитетные в этой области лица…Это случилось задолго до появления подобных работ за границей.Джевецкий уехал из России во Францию, в поисках удачи, в расцвете сил.С 1892 года, живя в Париже, он труды Жуковского на французский переводил…Впоследствии Джевецкий построил и даже испытывал «опытный самолет»С тандемным расположением крыльев… Шел 1912 год.Самолет Джевецкого расчалочным монопланом с толкающим винтом был,Близкий к схеме «утка», с двигателем «Лабор» мощностью 80 лошадиных сил.Заднее крыло неподвижное, трапециевидное, без перекашивания и элероновС небольшими рулями направления на концах, с учетом аэродинамики законов.
Моноплан Джевецкого
Передние крылья самолета, в плане, прямоугольные непременно…Вокруг оси они могли поворачиваться и служили как рули высоты и крена.По мнению Джевецкого, передние крылья должны обеспечивать в полете«Автоматическую» (естественную) устойчивость самолета.Самолет Джевецкого построен во Франции в 1912 году и как экспонатБыл представлен на Парижской выставке, о чем очевидцы говорят.Самолет испытывался, но положительных результатов показать не сумел.В 1914 году, даже с двигателем «Гном» в 80 лошадиных сил, он не взлетел.«Теорией летания» творчески, фундаментально, а не вдруг,Занимался и Дмитрий Чернов – известный русский металлург.Он, в металлургии установивший факт аллотропии железа,Был очень заинтересован «воздухоплавательным процессом»…
Дмитрий Чернов
И Чернова – ученого-исследователя интуиция не подвела:Он определил, что «возрастает подъемная сила крылаПропорционально квадрату скорости» аппарата, вне сомнения,«А работа – пропорционально кубу скорости при поступательном движении».И «в условиях вогнутого профиля крыла», как им замечается,«Давление атмосферы сверху элемента уменьшается,Прибавляя настолько же величины подъемной силы»…А европейские ученые еще далеки от этих мыслей были…Заветной мечтой Чернова, как механика-инженера,Была «постройка привязной летящей машины – геликоптера»,Где можно «выработать все детали свободно летящей машины»,Но «Русское техническое общество» не нашло средств – такова картина.И конечно, в истории авиации России сквозь призму летОчень впечатляет Николаем Жуковским оставленный след.Так в 1877 году, находясь в Париже «по проблемам летания»,Жуковский «творцам летательных аппаратов» уделяет внимание.Затем из-за границы, одержимый «летания идеей»,Привозит он много «летающих моделей»…«На лекциях и докладах в Университете, в кабинете прикладной механики»Им «испытывались модели летательных машин» в динамике…
Николай Жуковский
К тому же из Парижа, изобретенный французом Мишо,Жуковский доставляет в Россию велосипед с большим передним колесом.И, «укрепив за плечами крылья из ткани», катался на нем «с вдохновением»,Чтоб определить «подъемную силу крыльев и точку ее приложения».Он в 1891 году, касаясь «теории летания» на опыте других, без границ,Изложил принцип полета аэроплана в труде «О парении птиц».А наблюдая скольжение птицы в вертикальной плоскости издали,Он обосновал возможность осуществления планером «мертвой петли».Задача в исполнении была, конечно, совсем не проста.Выводы Жуковского подтвердились на практике лишь 22 года спустя,Когда русский летчик Петр Нестеров на аэроплане взмыл над землейИ впервые весь мир удивил им исполненной «мертвой петлей».
Петр Нестеров
А в 1897 году «по проблеме летания» (и это входило в его планы)Он опубликовал статью «О наивыгоднейшем угле наклона аэроплана»,Где некоторые выводы Джевецкого критически пересмотреть не забылИ сам оптимальный угол атаки крыла аэроплана более точно определил…Жуковский верил, что «воздушную стихию завоюет человек»И что «планеризм откроет для воздухоплавания новый век».И «проще прибавить двигатель к изученной скользящей машине,Нежели сесть за машину, которая не летала с человеком» поныне.
Аэродинамическая труба (квадратного сечения) Жуковского
А в 1902 году одним из первых в Европе, что подтверждено в научном свете,Жуковский аэродинамическую трубу построил в Московском университете.В университетской же лаборатории им был установлен вскоростиИ «прибор для испытания винтов без поступательной скорости».Проводя эксперименты и одержимый идеями оптимистическими,Он «нащупывал профиль крыла с высокими качествами аэродинамическими»…Но в условиях чиновничьей России Жуковского научные достиженияЧасто не находили своего практического применения.И хотя «мускульная сила человека слабее, чем у птицы, в 72 раза»,И «человек в 800 раз тяжелее воздуха», но недолго ждать его часа…И «человек полетит» – так считал Жуковский, и в это верил весьма,«Опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума»…
Сергей Чаплыгин
И все же насущные проблемы аэродинамики были у науки на виду.Так, работа Сергея Чаплыгина (ученика Жуковского) вышла в 1899 годуНа тему: «К вопросу о струях в несжимаемой жидкости»… И, несколько позже,Удалось «метод исследования струй распространить на газовые струи» тоже.И в работе «О газовых струях» Чаплыгин «важную тему поднял»И «законы, управляющие скоростным полетом», научно обосновал.Позднее, в 1914 году, Чаплыгин разработал «теорию решетчатого крыла»,Которая базой для расчета винтов, лопаток и турбин была.Также фанатично предан был делу воздухоплавания, рискуя потерей слуха,
Константин Циолковский
Константин Циолковский – учитель физики и математики из Калуги.С юношеского возраста он к «практическому летанию» интерес проявлял…А позже «с учениками, для забавы, бумажный «монгольфьер» запускал».В основном на собственные средства изобретатель из учительской среды«Производил много опытов по сопротивлению воздуха и воды»…Результаты их изложил он в 1891 году, несмотря на скромную возможность,В работе «Давление жидкости на равномерно движущуюся плоскость»…И для опытов аэродинамическую трубу, что «по форме веялку напоминала»,Он построил еще в 1887 году и «первой в России она трубой стала».На аэродинамической трубе «с помощью вентилятора» как будтоУдавалось получить «скорость потока воздуха 5,15 метра в секунду».
Аэродинамическая труба Циолковского
Труба имела «спрямляющую решетку». Новшество это последовательноИспользовано в дальнейшем Жуковским и другими исследователями.С помощью трубы «углы атаки для пластинок удалось установить»,А еще «таблицу нормальных к пластинке давлений» получить…В статье 1891 года «К вопросу о летании посредством крыльев ведомых»Циолковский сделал выводы «О законах летания птиц и насекомых».По словам Жуковского, занимаясь теорией воздухоплавания с азартом,Циолковский пришел «по большей части к верным результатам»…К тому же в работе 1892 года «Аэростат металлический управляемый» сполнаЦиолковским подробная конструктивная разработка дирижабля дана.Ведь крылатой мечтой ученого-экспериментатора Циолковского сталоПостроить цельнометаллический дирижабль из тонкого волнистого металла.
Большая модель (1000 м3) аэростата Циолковского
И он продолжал работать над конструкцией дирижабля. И не предвзятоЦиолковский выяснил условия равновесия, подъема и опускания аэростата.Он наилучшие формы и методы изготовления оболочки указал.И вопросы растяжения гофрированной оболочки экспериментально исследовал.Циолковский запроектировал два дирижабля фактически:Один – объемом порядка 7312 метров кубических,С двигателем мощностью 16 лошадиных сил, что известно сейчас,С толщиной оболочки 0,15 миллиметра и скоростью 34 километра в час.Второй дирижабль объемом 58500 метров кубических был,С более сильным двигателем мощностью 127 лошадиных сил.Расчетная скорость полета дирижабля при этом 43 километра в час составляла.Гондола дирижабля, по проекту, до 100 пассажиров вмещала…На проектируемые Циолковским дирижабли устанавливались, при желании,Конструктивно либо паровая машина, либо двигатель внутреннего сгорания.А VII отдел «Русского технического общества» отклонил проекты на заседании.И комиссия Электротехнического комитета его идеи оставила без внимания…Но в статье «Аэроплан или птицеподобная (авиационная) летательная машина»,Написанной в 1895 году, Циолковский математическим языком, и не длинно,На основании своих опытов, еще до зари авиационной эры«Рассчитал аэроплан и определил его вероятные размеры»…
Схема аэроплана Циолковского
Он указал на значение для аэроплана скорости движения поступательного.«С увеличением поступательной скорости летательных машин» обязательно«Работа, потребная для поддержания их на воздухе», с другими в сравнении,«Уменьшается тем более, чем быстрее происходит движение»…Циолковский предложил построить с размахом крыльев 14,7 метра аэроплан,С толстым профилем крыла, площадью 54 метра квадратных, моноплан.Аэроплан конструктивно имел хорошую обтекаемую форму и притомБыл двумя тянущими винтами и шасси, по замыслу изобретателя, снабжен.Вместо хвоста двойной руль из горизонтальной и вертикальной плоскостей был.Двигатель – паровая машина или бензиновый мотор 24,6 лошадиных сил.Для автоматической устойчивости аэроплана Циолковский гироскоп предложил.Но, из-за неимения денег, мечту построить и испытать аэроплан не осуществил.Свои научные работы и опыты Циолковский без всякой поддержки выполнял.Изобретатель микрофона Голубицкий в 1897 году так о Циолковском писал:«Впечатления при моем визите к нему привели меня в удручающее настроение:В маленькой квартире – большая семья и бедность из всех щелей помещения».И еще в 1898 году в статье, которую Циолковский опубликовать не смог,«Давление воздуха на поверхности, введенные в искусственный поток»,Циолковский «доказал, что давление даже нормального потока», кстати,«На продолговатые пластинки было тем меньше, чем они были продолговатей».
Рисунок цельнометаллического аэроплана Циолковского
Аэродинамические исследования Циолковского должны были по плануБыть востребованными не только для создания дирижабля и аэроплана,Но также, и в этом проявил себя Циолковский как гений,Стать исходными для создания ракет для межпланетных сообщений.Особое значение для воздухоплавания, по применению на практике,Имеет работа Циолковского по испытанию дирижабля на гидростатику.Он «предложил для определения напряжения в оболочке» метод свой,А именно, впервые «наполнить оболочку дирижабля водой»…Однако в России (и это, к сожалению, не удивительно)К трудам Циолковского отнеслись пренебрежительно.Академия наук в своих изданиях, в предреволюционные годы,Даже о наиболее интересных его работах не поместила отчета…Но Циолковский, если рассматривать его жизнь, по праву,В будущем станет отцом русской космонавтики. И славаК нему придет всемирная, завоеванная лишениями и трудом,А пока его мастерской и исследовательской базой был собственный дом.Идеи же воздухоплавания проникали в разные слои народа.Чиновничья Россия не могла сдержать творческой мысли свободу.Так, крестьянин Михаил Лаврентьев, «не избежав рутинных преград,Собственноручно построил объемом 1150 метров кубических аэростат».В 1874 году Лаврентьев на аэростате «в свой счастливый мигВысоты более 6000 метров, рискуя жизнью, достиг».И хотя «при подъеме в оболочке аэростата разрыв случился»,Все же, благодаря находчивости, «благополучно он приземлился»…И русское военное воздухоплавание сделало важный долгожданный шаг:В 1890 году в Петербурге создали «Учебный воздухоплавательный парк».Ранее во Франции у фирмы Брюссоне (своих-то не производили)Военное ведомство воздушные шары «Орел» и «Сокол» закупило.
Учебный воздухоплавательный парк на Волковом поле
Запуск воздушного шара в Учебном парке
