Я познаю мир. Авиация и воздухоплавание

А главное, все эти наблюдения тут же описывались языком формул, учитывающих и удельный вес воздуха, и скорость потока, и площадь пластины... Аэродинамика становилась точной наукой.

Постулаты Чаплыгина

Не надо думать, что на то время, пока ученые размышляют в тиши кабинетов и лабораторий над той или иной проблемой, жизнь в округе замирает. Пока Жуковский разрабатывал основы теории аэродинамики, конструкторы на свой страх и риск, по собственному разумению продолжали строить аэропланы. «Фарманы», «блерио» и другие аппараты, называемые зачастую по фамилии их конструкторов, один за другим продолжают подниматься в небо. И... падать, порою по непонятным для конструктора причинам.

И потому, когда появлялась та или иная научная подсказка, она тут же проверялась на практике. «Статьи прямо-таки рвут из рук», — иногда жаловался Жуковский. Хорошо еще, что появились способные ученики, с которыми можно обсудить те или иные идеи, выявить возможные ошибки исследования раньше, чем его результаты появятся в печати.

Одним из любимых учеников Жуковского был Сергей Алексеевич Чаплыгин, сочетавший в себе острый ум математика с практической сметкой конструктора. И его подход — «рыть туннель быстрее всего с двух концов» — зачастую приносил успех раньше, чем любой другой.

Когда Чаплыгин познакомился с работой Жуковского «О присоединенных вихрях», он тут же обратил внимание на огромные математические трудности, которые ждали каждого, кто хотел бы подсчитать циркуляцию скорости этих самых вихрей вокруг реального крыла. Получался как бы замкнутый круг: чтобы спроектировать хорошее крыло, нужно знать распределение скоростей обтекания вокруг него; узнать же эти скорости проще всего оказывалось, продув в трубе уже готовое крыло...

Чаплыгин предложил поступить так. Во-первых, создать в результате продувок некий типовой набор профилей для крыльев того или иного размера, скорости полета и т. д. и рекомендовать их конструкторам в качестве основы. А с другой стороны, постарался максимально упростить математический аппарат расчетов, приспособив их для конкретных нужд конструктора. Благодаря такому подходу к 1911 году идея создания самолета, способного подняться в воздух, перестала быть неким чудом.

Более того, Чаплыгин сумел рассчитать и те ограничения скорости, угла атаки, нарушать которые было уже опасно: самолет переставал лететь, а начинал просто падать.

Профиль крыла и картина его обтекания воздушным потоком при резных условиях

А на практике порой случалось так. Очередной «фарман» заходит на посадку. Летчик снижает обороты двигателя, скорость полета уменьшается, летательный аппарат начинает проваливаться вниз. Стремясь удержать машину, летчик «брал ручку на себя», то есть с помощью рычага управления задирал нос самолета, подставляя его крылья под большим углом к потоку (именно этот угол и называется углом атаки). Самолет действительно даже как бы приподнимался, словно взбираясь на крутую горку. А потом вдруг сваливался на хвост, как катится назад неумелый лыжник, взбирающийся на подъем.

Чаплыгин не только разработал точные рекомендации, как избежать подобных случаев на практике, но и предложил оснащать крыло предкрылками и закрылками — дополнительными плоскостями, позволяющими обеспечить достаточную подъемную силу даже при малой скорости полета, позволить совершать взлеты и посадки без особых хлопот.

Такие правила иногда называют постулатами Чаплыгина-Жуковского.

Война в воздухе

Странные мы все-таки, люди. Стоит кому-то сделать изобретение, так его тут же стараются применить в военных целях, для нанесения ущерба себе подобным. Так произошло и с летательными аппаратами.

"Мне сверху видно все..."

При осаде Парижа

После того как первое любопытство от полетов улеглось, люди стали думать, как лучше использовать их в практических целях. Например, стали пересылать военные донесения. Когда в 1870 году Париж был осажден прусскими войсками, почта из осажденного города доставлялась с помощью воздушных шаров. Заодно аэронавты вели наблюдения за перемещениями войск противника и даже корректировали артиллерийский огонь.

Некоторые горячие головы тотчас же посоветовали аэронавтам брать с собой бомбы и сбрасывать их на головы врагов. Однако этот проект не получил широкого распространения. Воздушный шар, как известно, летит по воле ветра, и как будет пролегать трасса полета, одному Богу ведомо. Вот если бы приспособить для такой цели дирижабль!..

Сравнительно недавно стало известно, что подобная попытка была предпринята еще раньше, чем французы додумались пересылать с воздушными шарами почту из Парижа. Удивительно, как это они забыли опыт, полученный в России еще в 1812 году?..

Дирижабль против Бонапарта?!

Одним из наиболее любопытных проектов прошлого является летучий корабль Франца Леппиха. Как-никак с его помощью российская армия надеялась разбомбить... Наполеона.

Предыстория этого изобретения такова. Как свидетельствует бывший летчик, а ныне историк JI. М. Вяткин, раскопавший сведения об этом проекте в отечественных архивах, все началось с доклада суворовского генерала от инфантерии С. JI. Львова молодому государю Александру I. Совершив 18 июля 1803 года первый в России успешный полет на воздушном шаре вместе с французским воздухоплавателем Андре Гарнереном, генерал загорелся идеей постройки воздушной флотилии, которая бы могла обрушивать на головы армии противника внезапный удар с воздуха.

Замыслу способствовали и реляции русского посла во Франции князя Барятинского, доносившего о полетах монгольфьеров: «Возможно будет дойти до того, что оными машинами смогут управлять, как судами на воде...»

«Летучая рыба» Франца Леппиха

В общем, предложение 37-летнего немецкого механика Франца Леппиха о возможности постройки управляемого воздушного шара пришлось как нельзя кстати.

Александр, ознакомившись с чертежами «летучего корабля», тут же предложил Леппиху срочно выехать в Москву и приступить к сооружению первого аэростата. При этом император делал особый упор на то, чтобы все приготовления велись в строжайшей тайне.

Московский губернатор Н. В. Обресков получил высочайшее указание подготовить все необходимое для строительства аэростата и размещения рабочих. В целях сохранения секретности местом для проведения работ была избрана дача Репнина — место достаточно уединенное.

Леппих начал постройку с 40-местной золоченой лодки-гондолы, в которой должны были размещаться гребцы. (Видимо, Леппих не знал о предложении Менье и решил использовать традиционный способ приведения аэростата в движение — весла.) После окончания строительства лодка была подвешена на кронштейне, рассчитана ее масса, после чего были определены необходимые размеры оболочки и начат ее раскрой.

Одновременно с шитьем оболочки шилось и обмундирование для команды из сукна серого цвета. Так что, как видим, весь проект был проработан до мелочей. Например, в архивах сохранились свидетельства, что до постройки основного корабля Леппих построил и испытал два или три малых аэростата, рассчитанных на подъем экипажа в 3—5 человек. Воздушные корабли испробовали в деле, сбросив бомбы на стадо овец...

Согласно сохранившемуся изображению видно, что аппарат имел форму рыбы. Длина оболочки составляла примерно 57 м, максимальный диаметр 16 м и объем около 8 тыс. куб. м. К ней с помощью сетки крепилась лод-ка-гондола размерами 30x60 футов (9,9 х 19,8 м). Посреди гондолы располагались пороховые фугасы и люк для сбрасывания их на цель. Кроме того, согласно сохранившимся документам, «летучий корабль» предполагалось вооружить... ракетами!