В этом легко убеждаешься еще в детстве. Вначале - когда учишься ходить, а слабые ножки подкашиваются, и ты падаешь на пол. Но этот период своей жизни мы обычно не помним, а только наблюдаем его позже на других малышах. Потом, когда, научившись ходить, начинаем изучать квартиру и нас почему-то особенно привлекает стол. Тут уж и я помню, как не однажды падал со стула и стола. Больно было. Ну, а когда подрастаем и начинаем изучать уже не только двор, но и окрестности, нас со страшной силой тянет на заборы, деревья, на сарай или дом. Из своего “комнатного” опыта мы знаем, что при этом надо быть очень осторожным - он успел научить нас, что все тела на земле, и мы сами, имеют тяжесть и летать, как пушинки, не могут, а падают на землю.
В детстве я любил бегать, расправив руки и махая ими, как птица крыльями. Увы, ладони даже не чувствовали сопротивления воздуха. Но вот однажды дедушка, у которого я жил, привез для починки сарая большие листы фанеры. Я взял в руки фанерный лист, поставил его под углом к ветру и побежал. Эге - совсем другое дело! Я почувствовал, как лист фанеры вырывается из рук вверх, как возникает довольно чувствительная подъемная сила. Значит, все дело в размерах? Ладони очень маленькие, и мы не чувствуем сопротивления воздуха, потому что оно очень незначительно. Фанерный же лист раз в двести больше ладони, и тут уже вовсю дает себя знать подъемная сила, возникающая при движении против ветра. Ну а если взять не один лист, а сразу соединить их штук десять или двадцать? Вот, наверно, была бы подъемная сила, что и самому можно было бы взлететь!
Как все мальчишки, я любил запускать змеи. Если сделаешь большой змей хорошо, то чувствуется, как при ветре его тянет вверх. Но стоит нитке оборваться, и змей начинает беспорядочно падать на землю.
Куда же девается его подъемная сила?
Очевидно, дело не только в размерах змея, но и в том, под каким углом он находится к ветру, как сделана его уздечка. Чем больше этот угол, тем больше подъемная сила. Но только до определенной величины, градусов 15…20. А дальше так увеличивается сопротивление воздуха, что змей не в состоянии будет подниматься на высоту и упадет.
Одним словом, тонкое это дело - подъемная сила. Но главное - она есть!
Люди постепенно, практическим путем приходили к выводу, что земное притяжение можно преодолеть подъемной силой, возникающей при движении больших плоскостей в воздухе, что можно устроить такой летательный аппарат, который хотя и будет тяжелее воздуха, но, благодаря подъемной силе, сможет подниматься в воздух и удерживать не только себя, но и человека.
Одним словом, к концу девятнадцатого века уже вовсю велись поиски полета на аппарате тяжелее воздуха.
Что это за аппарат? Вначале ему даже названия не было. Называли его и “аэродинам” от сочетания греческих слов - “аэро” - воздух и “динамис” - сила, и “механическая птица”. Но постепенно, к концу века, привилось слово “аэроплан”, составленное опять-таки из греческих: знакомого нам “аэро” и “плану м” - плоскость - воздушная плоскость. Это название вначале было всеобщим, и осталось общепринятым до наших дней. Но постепенно во многих странах появились свои, более соответствующие родному строю языка слова, как в русском языке - “самолет”, на Украине - “літак”, в Польше - “платовец”, в Германии - “флюгцойг”. Названия разные, а суть одна - летательный аппарат тяжелее воздуха.
Раздел науки и техники, занимающийся полетами на таких аппаратах, получил название авиация, от латинского слова “авис” - птица.
Путь к летающим аппаратам тяжелее воздуха был труден, и начался он, как мы уже знаем, давно.
Воздушные змеи подсказывают…
Что может подсказать воздушный змей, сделанный из тетрадного листа, запущенный на катушке ниток и мотающий высоко над поселком матерчатым хвостом?
Равнодушному мальчишке - ничего. Любознательному - многое. Это самый древний и самый простой летательный аппарат тяжелее воздуха.
Можно полагать, что он, появившись в разных древних странах, первоначально был просто детской игрушкой. Например, в Японии и других странах Азии до сих пор ребята любят устраивать массовые соревнования змеев. Мне приходилось бывать в Польше, и там я был свидетелем “дня лятавца”, то есть дня воздушных змеев.
У нас тоже ребята очень любят запускать змеи, а до войны даже проводились чемпионаты Советского Союза по змейковому спорту.
Приглядывались и ученые к этой детской игрушке. Знаменитый физик, математик и астроном, член Российской Академии наук, современник гениального русского ученого Михаила Ломоносова Леонард Эйлер писал:
“Бумажный змей, детская игрушка, пренебрегаемая взрослыми, будет когда-нибудь предметом глубоких исследований”. И он не ошибся. Еще в 1749 году шотландский астроном А. Вильсон поднял на змее термометр для измерения температуры воздуха на высоте. Знаменитый американский ученый Б. Франклин с помощью воздушных змеев проводил исследования атмосферного электричества и доказал, что молния при грозе - не что иное, как электрический разряд огромной силы. Михаил Ломоносов тоже строил воздушные змеи для исследования электричества в атмосфере. Его последователь Георг Вильгельм Рихман во время такого опыта 26 июля 1753 года был убит разрядом атмосферного электричества. Ломоносов, однако, и после этого отважился продолжать свои опыты. Змеи в то время были плоские, не очень устойчивые, хотя делали их для научных целей значительных размеров, площадью в несколько квадратных метров.
Во Франции естествоиспытатель Майо в 1886 году запустил змей с полезной нагрузкой в 70 килограммов! Такой змей свободно мог поднять человека! Но на это никто тогда не отважился: уж очень эти змеи были неустойчивы.
В последнем десятилетии девятнадцатого века англичанин Баден-Поуэл, а за ним и австралиец Харгрэв додумались до змеев новой конструкции - коробчатых. Они, в отличие от плоских, совершенно не нуждались в длинном и тяжелом “хвосте” для устойчивости: благодаря вертикальным плоскостям своих “коробок”, они приобретали автоматическую устойчивость и к тому же обладали значительно большей подъемной силой.
Особенно активно велись работы со змеями у нас в России. Их конструируют многие исследователи, и в первую очередь талантливый изобретатель С.С. Неждановский. Он строит большие змеи, которые отличаются удивительной устойчивостью и хорошей грузоподъемностью. Ученик знаменитого русского ученого Николая Егоровича Жуковского, профессор С.А. Чаплыгин, вспоминая змеи Неждановского, в начале нашего века писал, что они были совершенно сходны по форме крыльев с нынешними бесхвостыми аэропланами и планерами, но имели больше вертикальных плоскостей.
Прав был академик Эйлер: змей - это не игрушка. Вернее, не только игрушка. С его помощью удалось получить много полезных сведений и о строении атмосферы, и о движении тел в воздухе.
В 1898 году русский воздухоплаватель С.А. Ульянин предложил интересный проект “змейкового поезда”, чтобы поднимать в воздух наблюдателей и научную аппаратуру. Он придумал использовать для этих целей не один огромный змей, а целую связку их. Запущенные вместе, на одном тросе, они создавали не только необходимую подъемную силу, но и обеспечивали большую безопасность. Если один или даже два змея по какой-либо причине выходили из строя, то остальные - а их могло быть в “поезде” до семи и более штук - позволяли безопасно, как на парашюте, спустить на землю наблюдателей и научную аппаратуру.
Была даже сформирована специальная “змеевая команда”: Ульянин и многие другие наблюдатели не раз поднимались на высоту свыше двухсот метров.
Змейковые поезда применялись также на научных и военных судах, использовались для наблюдений и исследований в океанах и в Арктике. Они поднимали научные приборы на высоту до 4…5 километров. Был даже установлен своеобразный рекорд высоты подъема змеев - 9740 метров!
Благодаря применению змеев, был получен не только ценный научный материал, но и определенный опыт летания аппаратов тяжелее воздуха. И совсем не случайно создатель первого в мире аэроплана Александр Федорович Можайский начал свои эксперименты именно со змеев и привязных планеров.
Вот и выходит, что обыкновенный бумажный змей сыграл в развитии авиации немалую роль. Только он, как и аэростаты, оказался в полной зависимости от погоды. А это еще сильнее заставляло искать новые пути покорения воздуха.
В 1754 году знаменитый русский ученый Михаил Ломоносов “с целью изучения верхних слоев атмосферы и для подъема термометров и электрических стрел” решил создать “аэродромическую машину”. Модель машины вскоре была изготовлена и продемонстрирована на академическом собрании.
Маститые академики в напудренных париках с удивлением взирали на небольшой ящик, над которым возвышался вал с двумя четырехлопастными воздушными винтами. Весь этот диковинный аппарат, с помощью специально пристроенных на потолке блоков, был уравновешен соответствующим грузом на веревке.
Михаил Ломоносов быстрыми поворотами ключа завел до отказа пружину часового механизма внутри ящика, лопасти воздушных винтов начали вращаться в разные стороны. Ломоносов отпустил прибор, и он, под тягой винтов, легко устремился к высокому потолку академического зала.
Ученый секретарь обмакнул гусиное перо в чернила и, не теряя времени, начал записывать в протокол результаты испытаний.
До нас дошли эти строки, написанные четким каллиграфическим почерком: Господин Советник Ломоносов показал придуманную им машину, которую он называет аэродромической и назначение которой должно быть в том, чтобы работой крыльев, приводимых в сильное движение пружиной, каковые обычно бывают в часах, - горизонтально в противоположных направлениях, - прижимать воздух и поднимать машину в направлении верхней воздушной области с тем, чтобы можно было исследовать условия верхнего воздуха метеорологическими приборами, к этой аэродромической машине присоединенными”.
Маститые ученые одобрительно кивали головами, отчего сзади у них смешно дергались косички париков, и никто из них, вероятно, не подумал тогда, что они присутствуют при знаменательном событии в истории авиации - рождении примитивной модели геликоптера.
“Геликоптер” в переводе с древнегреческого языка буквально означает “винтокрыл”. Что же это такое?
Помните, еще гениальный Леонардо да Винчи оставил наброски аппарата, который бы поднимался вверх с помощью ввинчивающегося в воздух воздушного винта. Ломоносов с проектом Леонардо да Винчи не был знаком, так как труды его были опубликованы значительно позже. Он самостоятельно додумался до “аэродромической машины”, которая и явилась, по существу, простейшим геликоптером.
Конечно, часовая пружина была слишком слабым и краткодействующим двигателем, чтобы поднимать приборы в верхние слои атмосферы. Но тем не менее было ясно: преодолеть земное тяготение таким способом вполне возможно.
После Ломоносова геликоптеры не давали покоя еще многим изобретателям. Так, например, французские ученые физик-механик Бьенвеню и естествоиспытатель Лонуа в 1784 году тоже построили маленькую модель геликоптера. Они взяли тонкую легкую палочку, насадили на ее концы обыкновенные пробки, а в пробки, перпендикулярно палочке, с каждой стороны воткнули по четыре гусиных пера, установив их под некоторым углом. Получилась как бы схематическая модель геликоптера с двумя винтами - один тянущий, другой - толкающий. Теперь надо было заставить их вращаться. Но как это сделать? Резины в то время еще не было, и изобретатели очень остроумно приспособили в качестве двигателя… маленький лук из упругого китового уса. Насадив дужку из китового уса на стерженек геликоптера и прикрепив к нему тетиву, они получили легкий механический двигатель. При закручивании тетива наматывалась на стерженек. При этом концы лучка упруго сгибались. Стоило выпустить из рук игрушку-геликоптер, как китовый ус, стараясь выпрямиться, быстро вращал стержень с винтами из гусиных перьев на концах. Легкая игрушка высоко взмывала вверх, как бы подтверждая, что идея Леонардо да Винчи и Ломоносова правильна и такой аппарат может летать. Но…
Но где взять легкую и мощную машину, чтобы построить не игрушечный, а настоящий геликоптер? Паровые двигатели хотя непрерывно совершенствовались, но все еще были необычайно громоздки и слабосильны. Только спустя 60 лет после опытов Бьенвеню и Лонуа, в 1843 году, английский механик Горацио Филиппс ухитрился смастерить крохотную паровую машинку и установил ее на модель геликоптера. Весь аппарат весил всего лишь два фунта. Спиртовая горелка создавала в миниатюрном паровом котле давление, поршень машинки приводил в движение лопасти винта, и механическая игрушка довольно высоко поднималась в воздух. По мере того, как давление пара падало, она плавно спускалась на землю.
В то время люди уже успешно летали на воздушных шарах и такие опыты не очень-то привлекали к себе внимание. Изобретателям порой приходилось сносить даже насмешки.
Оно и понятно. Ведь на воздушных шарах люди летали уже на сотни километров (правда, только по ветру, но все равно - далеко), поднимались на десятикилометровую высоту… А тут какие-то опыты, хотя и с летающими, но все-таки игрушками… Требовалось время и огромные усилия, чтобы новое доказало свое право на жизнь.
Вслед за англичанином Горацио Филиппсом французы Понтон д’Амекур и Габриель де ла Ланделль строят геликоптер с маленькой паровой машиной. Поставив свой аппарат на чашку весов, они на другую чашку положили груз и уравновесили стрелку весов. Пуская в ход машину, обнаружили, что чашка весов с геликоптером поднимается вверх. Значит, винты создают подъемную силу. Чтобы узнать ее величину, достаточно на чашку с геликоптером положить столько груза, чтобы весы снова уравновесились. Этот груз и равнялся величине подъемной силы, развиваемой геликоптером.
Так впервые была измерена тяга, которую создают винты, или подъемная сила.
Больше того. Понтон д’Амекур и Ланделль построили еще один геликоптер, который приводился в действие не паровой машиной, а с помощью мускульной силы человека. Увы, подъемная сила, развиваемая человеком, равнялась всего одному пуду, то есть шестнадцати килограммам. Этого было явно мало, чтобы оторваться от земли.
А к тому времени как раз стали появляться сравнительно сильные и легкие паровые машины, электрические двигатели и даже первые бензиновые моторы. Этим не преминули воспользоваться изобретатели.
В конце XIX века француз Леже построил огромный геликоптер с диаметром винта в несколько метров, который приводился в движение электромотором. На полной мощности геликоптер вместе с изобретателем оторвался от земли. Правда, не высоко, но оторвался. Леже оказался первым человеком, который сумел подняться на винтокрыле.
Все эти опыты еще раз показали, что хотя идея геликоптера и правильна, но время для них еще не настало.
Помните, при раскопках египетских пирамид была найдена модель планера, изготовленная три с половиной тысячи лет назад? Кто до нее додумался - неизвестно. Леонардо да Винчи тоже пришел в своих трудах к идее скользящего полета. И холоп Никита со своими крыльями, и многие другие авиаторы вносили свою лепту в общее дело. И, очевидно, без этого опыта и поисков совершенно невозможно было бы то предвидение, с которым еще в 1809 году английский математик Джордж Кейли писал о воображаемом им самолете: “…Наклоненная к горизонту поверхность дает прибору подъем. Вращающийся винт создает перемещение. Легкий двигатель - паровая машина или взрывчатый мотор, работающий от взрывов смеси газа и воздуха, - могут служить источником энергии. Хвост для устойчивости, возможность перемещения центра давления и автоматическая регулировка устойчивого положения - вот главное, что нужно в летательном аппарате”.
Эти строки, написанные в начале девятнадцатого века, когда еще никто понятия не имел об аэропланах, удивляют: это же описание современного легкого самолета.
Кейли пытался осуществить свой проект. Но уровень техники был еще настолько низок, что его попытка с самого начала была обречена на неудачу.
Через тридцать три года после Кейли его идею задумал осуществить другой англичанин, механик Вильям Самюэль Хенсон. Он разработал проект аэроплана с огромными крыльями, площадью в 300 квадратных метров, и паровым двигателем в 20 лошадиных сил. Но конструкция вышла настолько тяжелой и громоздкой, а двигатель настолько слаб, что из этой затеи ничего не вышло.
А воздушные шары, между тем, завоевали мир. На фоне их успехов нашлось немало скептиков, которые с апломбом заверяли, что полеты на аппаратах тяжелее воздуха - дело совершенно безнадежное, что лучше не тратить напрасно усилия и средства на какие-то летающие игрушки, а совершенствовать то, что уже есть и действительно летает - аэростаты.
Тогда Понтон д’Амекур и Габриель де ла Ланделль, проводившие опыты с геликоптерами, вместе с примкнувшим к ним воздухоплавателем, человеком многих увлечений - писателем, артистом, фотографом, спортсменом Феликсом Надаром (его настоящее имя - Феликс Турнашон) в 1863 году выступили с “Манифестом воздушного самодвижения”.
Горячо верившие в будущее крылатых аппаратов, они объявили войну “игрушке ветров” - воздушным шарам.
“… Чтобы вести борьбу с воздухом, - писали они, - нужно создавать машины тяжелее, чем воздух. Подобно тому, как птица тяжелее воздуха, в котором она двигается, так и человек должен найти для себя опору в воздухе… Винт, святой винт… поднимет нас в воздух, проникая в него, как бурав в дерево…”
Манифест был опубликован в газетах многих стран, всколыхнул сотни энтузиастов. Во Франции организовалось общество сторонников аппарата тяжелее воздуха, которое возглавил знаменитый писатель-фантаст Жюль Верн. Он написал свой очередной роман “Воздушный корабль”, герой которого - инженер Робур - убежденно говорил: “Подобно тому, как человек стал повелителем морей сначала с помощью весельного судна, а затем колесного или винтового парохода, он станет также и победителем воздушной стихии с помощью аппаратов тяжелее воздуха, ибо надо быть тяжелее воздуха, чтобы стать сильнее его!.. Грядущее принадлежит летательным машинам. Воздух для них достаточно надежная опора”.
Не обошли эти споры и Россию.
Дмитрий Иванович Менделеев в журнале “Воздухоплаватель”, созданном по его инициативе, в 1880 году с присущей ему прозорливостью писал, что будущее за аппаратами тяжелее воздуха.
Сегодня, когда небо над нашей планетой бороздят во всех направлениях десятки тысяч самолетов, совершенно очевидными кажутся их преимущества перед воздушными шарами. Но еще сто лет назад, а то и меньше, аппараты тяжелее воздуха нуждались в защите и поддержке таких авторитетов, как Жюль Верн, Менделеев и многие другие.
И мы можем гордиться, что и наши соотечественники - знаменитые и безызвестные - вложили немало труда, смекалки и находчивости в победу над воздушной стихией.
О самом Ле-Бри сохранилось мало сведений. Достоверно известно, что он был моряком французского флота, потом неожиданно увлекся летанием.
Впрочем, так ли уж неожиданно?
На заре воздухоплавания многие моряки увлекались авиацией. И это не случайно. Огромные океанские просторы, ветер, наполняющий тугие паруса, вечные спутники парусников чайки и альбатросы, часами парящие над палубой, - все это наводило на мечту о крыльях. К тому же на флоте тогда, как сейчас в космонавтике, концентрировались передовые достижения науки и техники, моряки были образованными людьми.
В то время на флоте применялись воздушные змеи для научных исследований, сигнализации и других целей. Например, в шторм с их помощью забрасывался линь, которым на судно или на берег, в зависимости от надобности, подтягивались швартовочные канаты.
Практическое знакомство со змеями побудило Ле-Бри сделать такой планер-змей, на котором можно было бы подниматься в воздух самому.
Он рассудил просто. Если быстрый парусник при своем движении создает достаточную скорость для подъема в небо довольно больших воздушных змеев, то что мешает на земле заменить парусник быстро несущейся телегой?
Он построил огромную искусственную птицу с размахом крыльев около 15 метров. Крылья крепились подвижно к длинной лодочке, в которой располагался сам Ле-Бри. Они были сделаны из легких прутьев и обтянуты привычной моряку тонкой парусиной. С помощью рычагов Ле-Бри мог менять угол крыльев и тем самым в полете увеличивать или уменьшать их подъемную силу. Некоторые историки утверждают, что Ле-Бри мог даже с помощью рычагов махать крыльями, как птица. Однако детальной схемы аппарата не сохранилось и сейчас трудно судить о нем во всех подробностях.
В свой первый полет моряк отправился на буксире за телегой. Возница хлестнул лошадь, и, привязанный на длинном канате к телеге, планер-змей легко взмыл в небо. Ле-Бри, восседая в лодочке, с помощью рычагов старался создать подъемную силу побольше и подняться повыше.
Но тут случилось непредвиденное. Буксирная веревка от натяжения лопнула, и возница, чтобы спасти положение, сам ухватился за нее. Подъемная сила была настолько велика, что возницу оторвало от телеги, и он с испугом отпустил веревку.
Однако бывалый моряк Ле-Бри не растерялся. Подергав рычагами, он перевел крылья на малый угол и вполне благополучно спустился.
Первый успех окрыляет Ле-Бри. Он еще несколько раз стартовал на привязи и, убедившись, что его птица держится неплохо, решил отказаться от буксирной веревки и взлететь по-орлиному. Орлы, как известно, расправляют крылья, отталкиваются от скалы и парят против ветра. Ле-Бри втащил свою птицу на холм - а весила она 42 килограмма, - отдышался, сел в лодочку и попросил друзей подтолкнуть его с холма. Но дело кончилось плохо. Птица упала и разбилась, а Ле-Бри поломал ногу. Это случилось в 1857 году.
После этого храбрый моряк-авиатор целых десять лет не давал о себе знать.
Но после манифеста Ле-Бри опять принялся за дело. Он построил новый аппарат, на котором, как утверждают очевидцы, однажды ему удалось взлететь на десять метров и пролететь тридцать метров. Но неудача снова ждала моряка. В одном из полетов он опять упал, от планера остались одни обломки.
После этого Ле-Бри больше не испытывал судьбу.
Но имя Ле-Бри, моряка с крылатой душой, вошло в историю авиации. Очевидно, он был одним из первых, кому удалось на планере-змее совершить пусть небольшие, но удачные скользящие, или, как теперь говорят, планирующие полеты.
В то время как во Франции моряк Ле-Бри проводил опыты со своими змеями-планерами, в России над проблемами полета человека долго и упорно работал морской офицер Александр Федорович Можайский.
Можайский родился в 1825 году в семье военного моряка и по традиции учился в Петербургском морском кадетском корпусе. В возрасте 28 лет лейтенант Можайский в составе экипажа фрегата “Диана”, который шел в паре с фрегатом “Паллада”, отправляется в кругосветное плавание.
11 декабря 1854 года, во время землетрясения и наката огромных волн цунами в японской бухте Симодо, “Диана” получила большие повреждения. Экипажу с трудом удалось вывести корабль из бухты. Однако в пути его настиг шторм, с которым “Диана” справиться уже не смогла. Корабль затонул, а экипаж высадился на японский остров. Чтобы добраться на родину, моряки принялись строить шхуну. В ее проектировании и постройке самое деятельное участие принимал талантливый моряк и отличный художник Александр Можайский.
Возвратившись на родину, Можайский участвовал в охране дальневосточных берегов России. Англия и Франция в то время вели с Россией Крымскую войну и угрожали ее дальневосточным владениям. За мужество Можайский был награжден орденом и медалью: он успешно командовал флотилией мелких судов во главе с транспортом “Двина”, охранявших Амурский лиман.
Позже Можайский руководит постройкой одного из первых в России винтовых клиперов “Всадник”. Он же становится его капитаном и плавает в Балтийском море.
Образованный и пытливый моряк, еще во время дальних плаваний Можайский начинает интересоваться летательными аппаратами тяжелее воздуха. Он часами наблюдает за полетами различных морских птиц, сравнивает их, анализирует парящий и машущий полеты.
“При наблюдении за полетом птиц, - пишет он, - ми замечаем, что птица, получив быстроту движения вперед от взмахов крыльями, иногда, перестав бить крыльями и держа их и хвост неподвижно, продолжает быстро лететь вперед, парить в том же направлении. С уменьшением быстроты движения птица или начинает понижаться к земле, или снова махать крыльями. Эта способность парить не у всех птиц одинакова; легко заметить, что птицы, имеющие большую площадь крыльев при легком корпусе, парят лучше, чем птицы сравнительно тяжелее с небольшими крыльями. Наконец, легко заметить и то, что для первой категории породы птиц для возможности парения вовсе не требуется той быстроты полета, каковая необходима для последних”.
Так Можайский подошел к одной из главнейших зависимостей в авиации - зависимости скорости полета от удельной нагрузки на единицу площади крыла: чем больше скорость движения, тем большую тяжесть может нести та же площадь.
Уйдя в отставку, Можайский все свое время посвящает созданию самолета. Он изучает все, что тогда было написано о воздухоплавании и летательных аппаратах тяжелее воздуха. А написано было очень мало. Авиация только-только зарождалась. До всего надо было доходить своим умом и собственным опытом.
Для начала Можайский проводит опыты с воздушными змеями. Целых три года, с 1873 по 1876, он испытывает различные конструкции змеев, подбирает наиболее выгодный угол атаки, то есть угол плоскости змея к направлению ветра, и решает, что он должен быть, как у птицы, не более 15 градусов. Постепенно увеличивая размеры, он подбирает необходимую площадь змея и добивается такой грузоподъемности, что осмеливается подняться на нем в воздух сам.
На Украине, недалеко от Винницы, есть районный центр Вороновица. В небольшом здании, примыкающем к парку, ныне находится средняя школа. На фасаде этого здания установлены памятные доски. Они рассказывают о том, что здание принадлежало брату Можайского и что здесь изобретатель первого в мире самолета бывал в семидесятые годы прошлого столетия и работал над своими проектами. До сих пор в Вороновице передают из поколения в поколение рассказы о том, как Александр Федорович Можайский строил змеи и поднимался на них в воздух.
Происходило это так. К телеге, запряженной тройкой лошадей, привязывался буксирный канат. Тройка срывалась с места, и воздушный змей под напором воздуха поднимался вверх, а под ним, ухватившись за специальное устройство, взлетал на высоту и изобретатель. Военный инженер, полковник П. Богославский писал в “Кронштадтском вестнике”, что Можайский в 1876 году “два раза поднимался в воздух и летал с комфортом”.
Насчет “комфорта” он, пожалуй, несколько преувеличил, потому что дело это было новое и опасное. В одном из таких полетов змей перевернулся, и Можайский сломал ногу. Так на горьком опыте изобретатель убедился, что его планеру-змею необходимо приделать еще и хвостовое оперение для устойчивости.
Приобретя серьезный опыт при работе со змеями, можно было перейти к конструированию самолета. Но Можайский не торопится. Он решает все хорошенько проверить еще раз и строит в 1876 году модель самолета.
Полковник П. Богославский, близко знакомый с работами изобретателя, писал в том же “Кронштадтском вестнике” 12 января 1877 года:
“На днях нам довелось быть при опытах над летательным аппаратом, придуманным нашим моряком г. Можайским. Изобретатель весьма верно решил давно стоявший на очереди вопрос воздухоплавания. Аппарат, при помощи своих двигательных снарядов, не только летает, бегает по земле, но может и плавать.
Быстрота полета аппарата изумительная: он не боится ни тяжести, ни ветра и способен летать в любом направлении…”
Испытания проходили в Петербургском манеже. Модель имела короткое, широкое крыло, хвостовое оперение, четырехколесное шасси для взлета и посадки и три четырехлопастных винта, из которых два располагались в прорезях на крыльях, а один - впереди, по центру крыла. Винты вращались с помощью часовых пружин. Модель поднимала даже дополнительный груз - офицерский кортик.
Воодушевленный успехом. Можайский принимается за разработку проекта самолета. По составленной до мелочей схеме на его постройку требовалось около 20 тысяч рублей. Можайский обращается в воздухоплавательную комиссию военного министерства за помощью. Но военный министр отпустил изобретателю всего 3 тысячи рублей, из которых Можайский получил только 2192 рубля 50 копеек. Денег явно было мало. Несмотря на это. Можайский приступил к работе, расходуя свои личные сбережения.
Лето 1882 года для Александра Федоровича Можайского было напряженным и хлопотным: началась подготовка к испытаниям самолета.
В Красном селе, под Петербургом, где издавна базировались гвардейские полки, на Военном поле был построен деревянный покатый настил, по которому, как по взлетной полосе, должен был разгоняться самолет.
Рядом возвышался дощатый сарай, где Можайский со своим механиком, имя которого, к сожалению, не установлено, проводил сборку и регулировку самолета.
И вот настало погожее июльское утро 1882 года. На взлетном помосте установлен невиданный доселе аппарат, с широкими, прямоугольными по форме крыльями, крепившимися к длинной лодочке-фюзеляжу, в котором располагались паровые машины мощностью в двадцать и десять лошадиных сил, приобретенные Можайским по специальному заказу в Англии.
Публики было немного: самые близкие друзья Можайского, несколько членов комиссии из военного ведомства, высшие офицеры. Они с интересом осматривали диковинный аппарат. Конструкция самолета была продумана до деталей, тщательно отработана. Она состояла из легкого каркаса - лонжеронов, нервюр, - сверху обтянутого легкой парусиной, покрытой специальным воздухонепроницаемым лаком.
Даже сейчас специалисты удивляются, что в то далекое время самолет Можайского уже обладал всеми основными конструктивными элементами современных самолетов. Он имел фюзеляж, крылья, хвостовое оперение, винтомоторную группу, шасси.
Александр Федорович, сдерживая волнение, коротко отвечал на вопросы любопытствующих.
Теперь, через сто лет, даже начинающему курсанту аэроклуба легко судить о недостатках первого самолета. Их, к сожалению, было много. Во-первых, несовершенство и слабосильность паровых двигателей, хотя по тем временам они считались едва ли не чудом техники. Во-вторых, Можайский не решил полностью проблему поперечной устойчивости и управляемости, не снабдил свой самолет устройством для выравнивания кренов, потому что тогда никто вообще не знал, нужно ли это и как это делать.
Конечно, управлять таким аппаратом было трудно.
Когда все было готово к испытаниям, из трубы над паровым котлом повалил черный дым. Это механик перед взлетом поднимал пары. Три четырехлопастных винта - два в прорезях на крыльях, а один на носу - начали вращаться, сначала медленно, а потом быстрее.
Самолет тронулся с места и побежал по наклонному настилу, набирая скорость. Вот он оторвался от стартовой площадки и на какое-то мгновение повис в воздухе, но тут же наклонился набок и рухнул на землю, ломая крыло…
И все-таки, несмотря на неудачу, это была победа. Победа человека над самим собой.
Правда, крыльям, созданным человеком, еще не хватало мощности двигателя и устойчивости. Но разве не ясно, что это дело, как говорится, наживное? Можайский понял, что нечего сетовать на неудачу, а надо немедля приниматься за создание нового, более совершенного и лучше управляемого аппарата и более легких и мощных двигателей. Такой выдержке и вере в правоту своего дела можно было только позавидовать.
Однако талантливому конструктору не довелось довести работу до конца. Изобретатель, не встречая поддержки и помощи, преодолевая недоверие царских чиновников, вел долгие изнурительные переговоры в инстанциях, тщетно доказывая правильность своего пути.
Двадцать лет отдал А.Ф. Можайский созданию своего самолета. Он намного опередил работы конструкторов в других странах. И не его вина, что он не довел до конца своих работ. В 1890 году его не стало. Сарай, в котором хранился самолет, сгорел, погибли и созданные по его проекту двигатели. Имя талантливого изобретателя в царской России было забыто. И только при Советской власти наши исследователи и историки вернули человечеству имя русского изобретателя первого в мире самолета Александра Федоровича Можайского, и оно нынче по праву находится в первых рядах пионеров авиации.
Французский инженер Клеман Адер, занимавшийся разработками телефонной связи и участвовавший в строительстве первой в Париже телефонной станции, неожиданно для друзей переключился на авиацию.
Это было через восемь лет после испытаний самолета Можайского.
Клеман Адер не мудрствовал лукаво. Он решил, что надо следовать указаниям самой природы, и если делать крылья, то лучшего образца для них, чем крылья летучей мыши, не придумать. В 1890 году он построил свой “Авион”. Его крылья были сделаны из бамбуковых шестов, обтянутых плотной тканью, и настолько копировали крылья летучей мыши, что даже складывались вдоль корпуса, словно это была гигантская летучая мышь. Буквальное копирование не всегда бывает удачным. Но в данном случае, подражая крылу летучей мыши, Адер подсознательно скопировал другой, куда более существенный элемент устройства этого крыла - его выпуклость сверху и вогнутость снизу. Теория полета в то время еще только зарождалась, о законах движения в воздухе, которые ныне составляют целую отрасль науки - аэродинамику, - тогда даже опытные инженеры никакого понятия не имели. И, подражая природе, Адер сделал крыло не плоское, а с профилем. Профиль же намного увеличивает подъемную силу. Проще говоря, при прочих равных условиях, крыло с выпукло-вогнутым профилем обладает в несколько раз большей подъемной силой, чем такое же крыло, но плоское.
Адер применил паровую машину, заставив ее вращать два винта, лопасти которых были сделаны наподобие больших птичьих перьев. Паровой двигатель помещался внизу под крылом на специальной платформе, сзади которой находилось небольшое сиденье для пилота.
9 октября 1890 года Адер запустил двигатель своего аппарата, уселся на пилотское кресло, прибавил оборотов винтам, и его “Авион”, разбежавшись на трех колесах по земле, взмыл в воздух и пролетел по прямой над парижским велотреком 50 метров. Всего 50 метров над землей… Но это было начало.
Затем Адер усовершенствовал свой аппарат и через год смог пролететь около 100 метров.
Его изобретением тут же заинтересовалось военное министерство, считая, что свободнолетающий “воздушный бомбоносец” или разведчик будет куда более полезен в военном деле, чем применявшиеся до того времени воздушные шары и змеи. Адер получил все условия для дальнейших опытов. Он стал уже подумывать о создании школы для подготовки летчиков и авиаинженеров, о специальных авиазаводах для массовой постройки самолетов, о выработке тактики и стратегии воздушной войны, о создании воздушной армии. Таким образом он далеко заглядывал вперед, как бы предвидя будущее военной авиации.
Неутомимый инженер, он разрабатывает проект нового самолета - “Авион III” - с размахом крыльев 16 метров и двумя паровыми двигателями общей мощностью в 40 лошадиных сил. В 1897 году Адер в возрасте 56 лет снова садится в пилотское кресло “Авиона” и опять удачно поднимает его в воздух. Усовершенствованная “летучая мышь” пролетает около трехсот метров, но боковой ветер относит ее в сторону. На “Авионе” нет никаких рулей, он не в состоянии подчиняться воле пилота и фактически является игрушкой ветра, как и аэростат. Адер успел убрать обороты, но было уже поздно. Аппарат тяжело плюхнулся на землю и разбился. Военное министерство, израсходовав на опыты Адера двести тысяч франков, вынуждено было отказаться от заманчивых планов создания “воздушной армии”. Удрученный неудачей, Адер больше не принимался за свои опыты. Но он дожил до 1925 года и видел эпоху бурного развития авиации, участие ее в первой мировой империалистической войне.
Самолет Адера ныне хранится во французском музее авиации, а сам Адер во Франции считается изобретателем первого в мире самолета, хотя его “Авионы”, сконструированные по тому времени, безусловно, талантливо, были мало похожи на современные самолеты. Самое главное - они были неуправляемы и потому не подвластны пилоту.
В то время, когда Адер взлетел на своем первом “Авионе”, в Англии известный оружейный фабрикант Хайрэм Максим, создатель станкового пулемета “максим”, тоже решил попытать свои силы в авиации. Он изучает парение птиц, проводит опыты со змеями и честолюбиво мечтает открыть эру авиации сам.
Принимается Максим за дело с широтой и размахом. Его аэроплан достигал тридцати метров в длину, расположенные одна над одной все шесть несущих плоскостей имели размах 31 метр каждая. Сконструированные Максимом две паровые машины развивали невиданную мощность - 180 лошадиных сил каждая - и вращали огромные двухлопастные пропеллеры со скоростью 360 оборотов в минуту. Полетный вес этого гиганта составлял 2171 килограмм - по тем временам огромный!
Для разгона при взлете был построен полукилометровый рельсовый путь, а сверху над ним - специальный рельс, чтобы для начала ограничивать высоту полета аэроплана-гиганта, а то еще взмоет слишком высоко, что тогда с ним делать? Ведь на этом великане тоже не было рулей управления.
А в качестве летчика-испытателя Максим выписал из Франции спортсмена и механика де Ламбера, который имел небольшой опыт полетов на воздушных шарах и испытывал моторные лодки.
Однако при первых испытаниях громадина и не думала отрываться от земли. Пришлось потрудиться и увеличить мощность двигателей, поднять давление пара в котлах. Наконец аэроплан, убыстряя скорость, разогнался и оторвался от рельсов. Но здесь все дело испортила излишняя предосторожность. Пролетев немного, машина ударилась о верхний предохранительный рельс и рухнула на землю, сминая крылья и двигатель.
Попытки Адера и Максима очень поучительны.
Очевидно, дело было не в подражании летучим мышам и не в размерах аэроплана. Сначала надо было постигнуть законы полета, обеспечить устойчивость и управляемость летательных аппаратов. И лишь потом приниматься за их строительство.
Первый, кто по-настоящему понял это, был немецкий инженер Отто Лилиенталь.
Когда Адер во Франции и Максим в Англии занимались своими аэропланами с паровыми двигателями, в пригороде Берлина Штеглице сорокалетний преуспевающий инженер Отто Лилиенталь вдруг занялся, по мнению соседей, малопочтенным, если не сказать вздорным, делом. Из ивовых прутьев и бамбука он смастерил себе большие крылья на манер птичьих и пытался на них летать.
Да хорошо, если бы один. А то еще и младшего брата Густава подбил на это дело.
Почтенные бюргеры при виде таких несерьезных занятий многозначительно покручивали указательным пальцем возле виска - дескать, рехнулся человек…
Что ж, многим первым авиаторам был знаком этот жест. Лилиенталь, однако, не обращал внимания на мнение горожан и упрямо продолжал свои занятия. Крылья не давали ему покоя, они снились ему по ночам.
Увы, он, как инженер, отлично знал, что машущий полет человеку не под силу.
Но почему обязательно машущий? Ведь летают же большие птицы - аисты, орлы, коршуны - на совершенно неподвижных крыльях. И не только скользят вниз с высоты, но и парят, набирают высоту. Значит, парящий полет в принципе доступен и человеку. Только для этого надо соответственно побольше крылья и птичье чутье. Но откуда его взять, это чутье? Ясно одно: сначала надо учиться летать.
Вчитываясь в газетные сообщения о неудачных полетах Адера и Максима, Лилиенталь отлично понимал причину их неудач. Об этом лучше всего, пожалуй, сказал американский профессор Сэмюэль Лэнгли, занимающийся теорией авиации, когда его спросили, почему авиаторы терпят неудачи: “Возможно, потому, - ответил он, - что человек начал с конца и старался строить летательные машины раньше, чем ознакомился с законами, на которых все летание базируется”.
Законы летания… В детстве Лилиенталь, как и все мальчишки, строил и запускал воздушные змеи. Он своими руками почувствовал их подъемную силу. Окончив в Берлине инженерную академию, Лилиенталь не забыл этого ощущения. Способный инженер-механик, автор нескольких технических изобретений, он в 1867 году строит себе первые крылья по образцу птичьих. Ему уже 29 лет, но он бегает с крыльями, как мальчишка, и, размахивая ими, как птица, пробует упругость воздуха. Всесторонний спортсмен, крепко сбитый и натренированный, он чувствует, как с возрастанием скорости резко увеличивается сопротивление воздуха, как быстро устают руки.
Нет, это не путь для покорения воздуха.
В 1870 году Лилиенталя призывают в армию. Здесь он ближе познакомился с воздушными шарами, видел их полеты, наблюдал за действиями привязных аэростатов. Воздухоплавание не увлекло его. Слишком очевидны были его недостатки. Человек не может победить воздушный океан, оставаясь во власти ветров.
После армии Лилиенталь с еще большей настойчивостью продолжает свои исследования. Научных трудов по авиации тогда было мало, а предположения, рассуждения и далекие от истины догадки не устраивали талантливого, деятельного инженера. “В технике летания, - пишет он, - слишком много всяких рассуждений и вычислений и слишком мало опытов… Да, нужны наблюдения и опыты, опыты…”
Лилиенталь проводит опыты с пластинками различной формы и профиля. Подставляя их под поток воздуха, он практическим путем находит зависимость подъемной силы от угла атаки, профиля и скорости потока. Он экспериментально устанавливает то, что было известно еще Можайскому, с работами которого он, конечно, не был знаком: подъемная сила пластинки (крыла) возрастает только до определенной величины угла атаки, а дальше начинает резко падать. Лилиенталь создает график этой зависимости, который и до сих пор называют полярой Лилиенталя.
Свои наблюдения и эксперименты Лилиенталь обобщает в книге “Полет птиц как основа искусства летания”, вышедшей в 1889 году. Здесь он доказывает, что не машущий, а парящий полет на неподвижных крыльях может и должен стать основой полета человека. Глубоко убежденный в этой истине, Лилиенталь приступил к новым испытаниям.
Его заинтересовало еще одно событие, казалось, не имевшее никакого отношения к авиации. Берлинский фотограф Оттомар Аншюц изобрел фоторужье, позволявшее делать 20 снимков в секунду. С его помощью Аншюц сделал сотни снимков летающих аистов, многие из которых опубликовал в различных журналах. Когда эти снимки попались на глаза Лилиенталю, он часами рассматривал их. Фотоаппарат последовательно, мгновение за мгновением, раскрывал тайну полета. Вот аист стоит на краю гнезда. Вот он расправил крылья. Словно чуткие пальцы рук, он широко растопырил маховые перья и одновременно на вытянутых ногах подался вперед, наклонив корпус вниз. Легкий толчок - и вот он в воздухе. Последующие фотографии показывают, как аист, ни разу не взмахнув крыльями, отлетел от гнезда, потеряв некоторую высоту на спуск, а потом - вот оно, чудо парящего полета! - вошел в спираль и начал набирать высоту. Значит, в воздухе есть восходящие потоки, догадывается Лилиенталь, которые позволяют птице набирать высоту на неподвижных крыльях. Следовательно, если познать тайну птичьего чутья, то и человек вот так же легко и красиво сможет летать…
Но пока это нельзя утверждать с полной уверенностью. Нужны опыты.
И он принимается за работу.
В 1890 году Лилиенталь построил крылья из бамбука и ивовых прутьев, обтянул их не пропускающим воздух шелком, забрался на крышу сарая, надел на себя крылья, так что они находились у него под мышками, и ступил к самому концу крыши.
Соседи, завидев такое, решили, что Лилиенталь свихнулся окончательно. Они уже знали: отговаривать его бесполезно, - и с любопытством наблюдали, что же будет дальше.
У Лилиенталя не было учителей летания. Никто еще не знал, как и что надо делать. Поэтому он еще раз припомнил аистов на фотографиях Оттомара Аншюца и, наклонившись вперед, оттолкнулся от крыши. Через секунду послышался глухой удар и треск ломающихся крыльев. Он упал. Упал, как камень… Крылья, действуя как парашют, лишь немного затормозили падение.
Упав с пятиметровой высоты, он остался цел, но не пролетел вперед и метра, а лежал под каменной стенкой сарая, с которого прыгнул. Первая неудача могла на всю жизнь отбить охоту к таким рискованным экспериментам, либо наоборот, послужить новым толчком к дальнейшим упорным поискам.
Он выбрал второе.
Лилиенталь приступил к постройке новых крыльев. А неудача, как он догадался, крылась в том, что крылья создают достаточную подъемную силу лишь тогда, когда имеется достаточная скорость. Он же прыгнул без разгона, с места.
А как же аист на фотографиях Аншюца? Ведь он прыгает прямо с гнезда и не падает, летит… Видимо, он чего-то на этих фотографиях не увидел или был недостаточно внимателен. В чем же ошибка?
Лилиенталь еще и еще наблюдает за птицами и, наконец, удивляется своей недогадливости. На фотографии, конечно же, не видно ветра, ведь воздух абсолютно прозрачен. А на самом деле аисты, как и другие птицы, всегда взлетают только против ветра. Таким образом, еще стоя на месте, расправив против ветра крылья, аист уже испытывает подъемную силу. И она тем больше, чем сильнее ветер. В штиль, когда нет никакого ветра, большие птицы разбегаются по земле, пока не наберут достаточную для взлета скорость… А он прыгнул с сарая без всякой скорости… Да и как с крыши разгоняться? Неудобно… Значит, сарай не годится. Нужен пологий холм, с которого можно было бы и в безветрие разбегаться, а при ветре - стартовать только против него. И еще нужны новые, более широкие крылья. И еще следует провести целый ряд опытов с профилем крыла и найти такой из них, чтобы подъемная сила была максимальной.
Да, многое еще нужно было, чтобы оторваться от земли и полететь, наподобие аиста, на широко расправленных крыльях…
Однако Лилиенталь не боялся ни трудностей, ни опасностей. Он считал, что ему не хватает птичьего чутья, которое птицам передается в виде инстинкта, от природы, а людям надо приобретать опытом.
И он с еще большим упрямством приступил к новым экспериментам и поискам.
