История

ПЕРВОМУ ПОЛЕТУ САМОЛЕТА - СТО ЛЕТ

Есть ряд нами же сотворенных мифов, которые настолько хорошо уложились в сознании, что их почти и не отделить от происходившего на деле. Среди них достойное место составляет легенда о двух полуграмотных самоучках - мелких торговцах и механиках из захолустного Дайтона, которые вдруг ни с того ни с сего взяли - да и полетели. Не шибко удачно. Да еще и не сумели толком воспользоваться этим случаем. Конечно, есть здесь крупицы правды. Но, в целом, конечно, все было не так. "Случай приходит на помощь умам подготовленным" (Энгельс). Природа - не лотерея: везет тому, кто везет.

Уилбур Райт родился в 1867 г. в городе Мелвилл, а его брат Орвилл появился на свет на четыре года позднее в Дейтоне (штат Огайо). Высшего образования они не получили, ограничившись лишь школьным курсом. Молодые люди обладали живым умом и явными техническими способностями. В 1892 г. они открыли мастерскую, где продавали, чинили, а после и сами выпускали велосипеды.
Конец позапрошлого века - время, когда стала приобретать конкретные очертания мечта о свободном полете. На шарах-то летали уже не первый век, попривыкли. Но аппарат легче воздуха слишком зависим от капризов атмосферы. Воздухоплавание, это - не полет птицы или насекомого, скорее - путешествие на облаке. Мечта о "птицеподобности" (в переводе на латынь - "авиации") продолжала будоражить умы. Заметим, что в конце XIX века идея полета притягивала уже не только самых романтически настроенных изобретателей, но и людей вполне прагматичных. И каких только летательных аппаратов не придумывали. В общем, все примерно так же, как сейчас с аппаратами для полета в космос. Современному кошмару "звездных войн" соответствовало в те времена предчувствие "воздушных сражений". Энтузиасты, увлеченные полетами, строили летающие модели и даже парили на планерах: Лилиенталь ездил с демонстрационными полетами по всему миру. Его книгами зачитывались многие, в том числе и братья Райт (которым в то время не было и тридцати).
В 1899 г. они сами занялись проблемами управляемого свободного полета. В декабре 1903 г., после четырех с лишним лет упорных исследований, проб и ошибок (на что уходил практически весь доход от их весьма успешного бизнеса), Райты полетели - таки. Им повезло, потому что они смогли в полной мере воспользоваться плодами труда предшественников. Они смогли добиться успеха там, где другие терпели неудачу. Как заметил один классик (Карл Маркс): "Когда истории требуется личность, она ее находит".
В немалой степени усилия братьев Райт увенчались успехом потому, что они действовали методично и последовательно, не пытаясь, как многие предшественники, сразу начать с постройки летательной машины с двигателем. Сначала следовало научиться летать без мотора, освоить навыки управления, понять важнейшие закономерности, соблюдение которых абсолютно необходимо. Планеры и воздушные змеи в "просвещенный век" уже никого не удивляли. Уилбур и Орвилл выучились летать на планерах. С 1899 по 1903 г. в известном сегодня на весь мир (именно благодаря Райтам) местечке Китти Хок , штат Северная Каролина, они испытали три модели планера, причем достаточно большие, способные поднять человека. Специалистам известно, что часть полученных братьями в 1903 г. патентов была связана с конструкцией именно планеров, а не их первого самолета с двигателем внутреннего сгорания.
На своем третьем планере они совершили более тысячи успешных полетов. Райты, прежде чем приступить к строительству самолета с двигателем, стали, наверное, самыми искусными и опытными в мире пилотами-планеристами. От этого оставался буквально шаг до полета свободного. Конструкторы поняли, что не так важно будет оторвать конструкцию от земли, как обеспечить управление самолетом в воздухе. Поэтому они потратили большую часть своего времени и усилий на то, чтобы изобрести методы управления и стабилизации полета, открыть способы изменения направления вектора подъемной силы.
Райты заметили, что для управления по крену птицы отклоняют вверх или вниз задние кромки раскрытых крыльев. Конструкторы попробовали таким же образом управлять коробчатым воздушным змеем. С помощью специального тросика Райты с земли отклоняли передние и задние кромки его крыльев. Направление вектора подъемной силы менялась, и змей послушно кренился в одну или в другую сторону (впоследствии этот метод был назван "гошированием" - с французского "перекашивание"). Заметим, что на самолете Райтов синхронно с отклонением кромок крыла с помощью другого тросика отклонялся руль направления. Еще до самолета братья построили полноразмерный планер, который по всем трем пространственным осям (тангажу, рысканью и крену) управлялся с помощью рулей высоты, направления и гоширования крыльев, причем руль высоты у планера располагался перед крылом. Сегодня подобная аэродинамическая схема называется "уткой".
Аэродинамики как науки в то время еще не существовало. Масса разрозненных сведений (при этом большая часть на уровне догадок) была ненадежной опорой, практически использоваться ею не представлялось возможным. В связи с этим Райты были вынуждены построить собственную аэродинамическую трубу и в ней испытать более двухсот профилей крыла. Результаты экспериментов сводились в таблицу, описывающую изменение параметров воздушного потока в зависимости от формы крыла. На основе этих данных впоследствии была выбрана профилировка и форма крыльев самолета. И все же эти исследования не привели бы к желаемому результату, не появись в то время достаточно мощный бензиновый двигатель. Чуть более ранние попытки построить летательный аппарат с громоздкими и малоэффективными паровыми двигателями были заведомо обречены на неудачу. Так, в 1881 г. русский конструктор А.Ф. Можайский, а в 1892 г. его английский последователь инженер Хирам Максим (автор знаменитого пулемета) были вынуждены применить именно такую силовую установку, что вполне закономерно привело их в тупик: удельная мощность оказалась недостаточной для осуществления полета. В отличие от великих предшественников братья Райт занялись созданием самолета, когда двигатели внутреннего сгорания были уже изобретены. Может быть, потому-то они этим и занялись, что имели внутреннее ощущение разрешимости проблемы мотора; ведь интуиция - это неосознанный опыт.
И все же существовавшие в начале ХХ века двигатели внутреннего сгорания были слишком тяжелыми для того, чтобы их можно было использовать для летательного аппарата. А раз так, братья Райт решили действовать уже опробованным методом: они сами (с помощью механика Чарли Тейлора) разработали конструкцию двигателя и сами его построили. Их гениальность проявилась в том, что, затратив сравнительно немного времени на проектирование мотора, они сумели осуществить двигатель, превосходивший по удельной мощности все существовавшие в то время. Часть деталей братья изготовили у себя в мастерской, а остальные заказали на стороне. Первый авиационный мотор получился даже более мощным, чем рассчитывали его создатели (16 л.с.). Впрочем, и такая, невероятно большая по тем временам мощность для взлета была недостаточной. Поэтому братья устанавливали свой аппарат на специальную тележку, которую помогала разгонять по рельсам команда "добровольных бурлаков".
Оригинальный двигатель с водяным охлаждением, выполненный из сплава алюминия и меди, был рядным, четырехцилиндровым, с диаметром цилиндров 101,6 мм и таким же ходом поршня, а шатуны были трубчатыми. Одна из интересных особенностей - использование стальных гильз, ввинченных в алюминиевый блок цилиндров. Стенки гильз обрабатывались на токарном станке, но не полировались. Братья Райт рассчитывали, что поверхности отполируют сами поршни, по мере износа приработав поверхности.
Точных чертежей первого двигателя Райтов не существует. Ныне их приходится воссоздавать по разного рода вторичным свидетельствам. Тейлор, управляющий велосипедной мастерской братьев Райт, изготавливал детали по эскизам. Он был первым авиамехаником в мире. Обычно один из троицы - Орвилл, Уилбер или Чарли - делал на клочке бумаги набросок детали, о которой шла речь. Затем Чарли по наброску вытачивал саму деталь. Со временем эти клочки бумаги рвались, замызгивались и, наконец, выбрасывались. Вместе с бесценными подробностями конструкции двигателя, который совершил революцию в транспорте.
Историки техники неоднократно пытались воссоздать точную конструкцию двигателя братьев Райт, в основном пытаясь пройти путь обратно - от похожих моделей, построенных позднее. Орвилл Райт ненароком усложнил их исследования, попробовав в 1939 г. самостоятельно восстановить чертеж двигателя. Дело в том, что Орвилл в содружестве с Чарли Тейлором воспользовался результатами измерения деталей... третьего двигателя, который он одолжил Генри Форду для экспозиции в веломастерской Райтов.
Американские исследователи, руководимые Кеном Хайдом, (по свидетельству Дж. Дана, "Популярная механика", № 12, 2003) для достижения максимальной достоверности вынуждены были пристально изучить огромное количество записей, оставленных братьями. Историки техники искали в них указания о конструкции конкретных деталей, применявшихся материалах, типе применявшегося масла и топлива. Выяснилось, например, что, хотя рисунки Орвилла Райта и Чарли Тэйлора весьма детальны, более точными являются схемы первого двигателя, хранящиеся в Англии в Кенсингтонском музее науки. Впрочем, ни один из имеющихся наборов эскизов не дает возможности полностью реконструировать двигатель.
Другой задачей, которую пришлось решать братьям, стало конструирование собственного пропеллера. Он получился гораздо больше похожим на применяемые ныне, нежели те, какими довольствовались современные Райтам изобретатели. Впрочем, пропеллер вышел не очень удачным. Но все же именно он устанавливался на первом способном летать самолете!
Самолет, названый "Флайер" ("Летун"), впервые поднялся в воздух 17 декабря 1903 г. Во время первого полета, совершенного Орвиллом Райтом, самолет пролетел 12 секунд и покрыл расстояние всего в 36 м. Последний (четвертый) полет, в котором участвовал Уилбур Райт, длился 59 секунд. В этот день налетевший шквал перевернул "Летуна", стоявшего на земле, в результате чего крепление мотора не выдержало. Детали двигателя от "Флайера-1" пошли на создание следующей модели мотора.
Только несколько газет сообщили о невероятном успехе братьев Райт на следующий день, да и эти сообщения были не вполне точными. Газета, выходившая в их родном городе Дейтоне, вообще проигнорировала событие. Журналисты оказались гораздо менее прозорливыми, чем изобретатели. Фактически только спустя пять лет (!) весь мир узнал, что реально состоялся управляемый человеком полет.
Подчеркнем еще раз: в то время только ленивый изобретатель не пытался построить летательный аппарат. Даже после того, как братья Райт не один год летали, большинство людей так и не поняло, что был изобретен самолет! Например, в 1906 г. парижское издание газеты "Геральд трибюн" поместило статью о братьях Райтах под заголовком "Флайер или Лайер?" ("Летун или лгун?"). Стену недоверия Райтам пришлось буквально проламывать. В 1908 г. Уилбур Райт привез один из своих самолетов в Париж, где провел серию публичных полетов и организовал компанию по продаже изобретения. Облет Эйфелевой башни наконец-то поднял бурю восторга. Человек летит!!!
Тем временем в Соединенных Штатах Орвилл Райт также устраивал подобные демонстрации, летая с пассажиром. Его успешные полеты заставили правительство Соединенных Штатов подписать с братьями контракт на поставку самолетов для военного министерства США, и в 1909 г. федеральный бюджет включал в себя статью о поставках самолетов для нужд армии на сумму $30 000. Постройка, демонстрация, реклама изобретения и защита судебных прав увлекла братьев целиком и заменила им все: и семью, и друзей. Ни один из братьев никогда не был женат, потомков они не оставили. В 1912 г. Уилбур Райт заразился тифом и умер в возрасте сорока пяти лет. Орвилл Райт, продавший в 1915 г. свои финансовые интересы авиационной компании, дожил до 1948 года.
Переоценить значение изобретения самолета трудно. Он непременно был бы изобретен: время требовало. Но, как и всегда, впереди оказывались те, кто упорнее других стремился к цели. Всего через несколько десятков лет аэроплан сильно уменьшил размеры когда-то огромной для нас планеты и превратил ее в маленький и очень досягаемый мир. Вместе с тем, это изобретение переменило и все ранее существовавшие представления о способах ведения войн. Более того, успешные достижения в сфере управляемых полетов явились существенным шагом к началу полетов космических. Что сулит нам дальнейшее совершенствование летательных аппаратов, мы даже и представить себе не можем.