САМОЛЕТ - МАШИНА, В КОТОРОЙ ЧЕЛОВЕК - ДВИГАТЕЛЬ

В предыдущих статьях про велосипед рассказывалось о том, как ездить быстро, и о том, как ездить с комфортом. Но ездить по земле. Оказывается, если крутить педали изо всех сил, то можно преодолеть даже силу земного притяжения.

Тот, кто любит ездить на велосипеде с ветерком, не раз мечтал в один прекрасный момент взять и полететь. Наверняка подумывал и о том, как бы к велосипеду приделать крылья. Это была мечта о полете с помощью собственных мускулов. Вообще-то она зародилась еще в древности - вспомните легенду об Икаре. Но еще Аристотель обратил внимание на то, что у летающих существ есть определенный весовой предел и более-менее летающих птиц тяжелее 16 кг пока не обнаружено. Другими словами, сила мышц крыла должна быть достаточной для преодоления силы земного притяжения. И несмотря на то, что силы обеих рук у человека маловато, тем не менее, в течение многих столетий предпринимались попытки построить летательный аппарат, основанный на принципах машущего полета.

Однако человек попал в пятый океан "с другой стороны". Благодаря силе своего разума он в 1783 г. поднялся в воздух на тепловом воздушном шаре братьев Монгольфье. Но и тепловые шары, и шары, заполненные газом легче воздуха, летят туда, куда их гонит ветер. С появлением двигателя, вначале парового, а затем и внутреннего сгорания, удалось осуществить полет против ветра на дирижабле.

С появлением самолетов идея машущего полета не умерла, она преобразовалась в желание использовать не силу мышц человека, а двигателя. Но и эта затея не удалась. Причин много, главные две: плохое знание принципов машущего полета и низкая удельная мощность двигателя (малая мощность двигателя и большой вес конструкции). Такое положение казалось безвыходным, и поэтому некоторыми не бедными членами общества были обещаны премии тому, кто пролетит с помощью своих мускулов определенное расстояние.

Первым известным случаем выплаты призовых денег стал полет велогонщика Габриэля Пулена в 1921 г. Ему удалось на велосипеде с прикрепленными к нему крыльями (очень похожими на крылья бипланного самолета) пролететь 11 метров. Этот результат на один метр превысил условия, опрометчиво выставленные в 1912 г. французской фирмой "Пежо". Конечно, это был не полет (реализация наших мечтаний), а именно подскок благодаря созданию подъемной силы при изменении угла атаки крыльев в момент достижения наивысшей скорости.

Учтя ошибку в условиях приза, немец Оскар Урсинус в 1933 г. выдвинул новые условия: пролететь 1200 м и при этом выполнить восьмерку. Приз по тем временам был немалый - пять тысяч марок. Уже в 1935 г. велогонщик Дюнебайн предпринял попытку завоевать приз. Только лететь он должен был не на велосипеде, а на мускулолете конструкции инженеров Геслера и Виллингера. Один из полетов состоялся на 195 м, а другой на 235 м. Но и за это была выплачена сумма в 3 тыс. марок.

Вскоре в Европе началась Вторая мировая война. За рекорды взялись уже после ее окончания. Центром мускулолетов стала Англия благодаря тому, что Королевским обществом воздухоплавания каждому изобретателю оказывалась всевозможная помощь - и денежная, и материальная, и интеллектуальная. Интерес к созданию конструкции летательного аппарата, способного взлететь и держаться в воздухе, было подогрето в 1959 г. миллиардером Генри Кремером. Он обещал выплатить 5 тыс. фунтов стерлингов тому англичанину, который пролетит одну милю (одна сухопутная миля равна 1620 м) и совершит при этом облет двух шестов, находящихся на расстоянии полумили друг от друга. Полет должен быть выполнен в виде восьмерки.

Началась борьба за приз, но всю дистанцию не удавалось преодолеть никому. В 1962 г. мускулолет Puffin под управлением инженера-самолетостроителя Дж. Уимпена пролетел 913 м. Но время шло, а никому из англичан так и не удавалось преодолеть всю дистанцию. Кремер изменил условия, пообещав выплатить призовые любому жителю Земли, кто все же "замкнет" восьмерку. И снова удача никому не улыбнулась. Тогда Кремер в 1973 г. принял решение повысить ставку до 50 тыс. фунтов стерлингов (почти 90 тыс. долларов).

Максимально приблизиться к победе удалось японским студентам Токийского университета. Они создали летательный аппарат, очень похожий на обычный планер, у которого с помощью цепной передачи усилия пилота передавались на деревянный винт диаметром 2,5 м. Винт установлен был не в носу мускулолета, а на специальной стойке за кабиной. Размах крыльев этой машины составлял 21,03 м, а ее длина 8,8 м. При столь внушительных размерах вес конструкции был всего 35,8 кг. Крылья, фюзеляж и оперение были изготовлены из бальсы и ели и обтянуты стирольной бумагой и японским шелком. Этот мускулолет, получивший наименование Stork, в январе 1977 г. впервые поднялся в небо. Его пилотом был японский студент Като. После того, как он раскрутил пропеллер до 210 оборотов в минуту, ему удалось разогнать летательный аппарат до 31 км/ч и оторваться от земли. Полет проходил на высоте трех метров. Так как в этом полете главная задача была в проверке возможности взлета и полета, то мускулолет летел прямо (а не выполнял полет по восьмерке, как того требовали условия получения приза) и совершил посадку в конце взлетно-посадочной полосы аэродрома. Като пролетел 2094 метра. Время шло, а Stork так и не преодолевал установленную Кремером дистанцию. Можно предположить, что выбранная схема планера мускулолета по обычной аэродинамической схеме (с хвостовым оперением) не позволяла совершать на столь малой высоте полета (порядка трех метров) разворот для выполнения восьмерки. Многими специалистами было высказано мнение, что если Stork не может выиграть приз, то его не получит уже никто.

Однако это заявление было преждевременным, ибо за решение задачи взялся американский инженер Пол Маккриди. Прежде всего, он установил для себя граничные условия. Зная, что тренированный человек, а еще лучше профессиональный велосипедист, способен в первый момент развивать мощность порядка 1,5 л.с., а затем длительно поддерживать развиваемую мощность на уровне 0,3 л.с., он остановил свой выбор на Брайане Аллене - велосипедисте, который еще вдобавок успел полетать на воздушном змее. Кроме того, Б. Аллен был небольшого веса, что было крайне важно. Далее необходимо было выбрать схему мускулолета и материалы, из которых его делать.

Понятно, конструкция мускулолета должна иметь необычайно высокое весовое совершенство. Но как этого добиться при столь внушительных размерах. По расчетам только крыло должно было иметь размах более 29 м. Решение было в применении новейших материалах - стеклопластиков и углепластиков. Вся конструкция была обтянута прозрачным майларом. Шестерни в силовой передаче были изготовлены из ацетатной смолы.

Но самое главное было в конструкции. Маккриди отошел от стандартной аэродинамической схемы, а применил схему "утка". Стабилизатор он поставил впереди крыла, и это горизонтальное оперение стало вносить свой вклад в создание подъемной силы. Гондола с пилотом была опущена под крыло и слегка смещена назад. В таком положении она выполняла еще и функцию вертикального оперения. Винт диаметром 3,7 м размещался позади всей конструкции, т.е. был толкающим; воздушный поток не попадал на конструкцию и не тормозился. Если не знать, куда должен лететь этот летательный аппарат, то можно предположить, что пилот сидит спиной по полету!

Учтя неудачи своих предшественников, конструктор позаботился и о ремонтопригодности летательного аппарата. Почти все основные части могли быть в случае поломки легко заменены на новые.

Итак, оригинальность конструкции и новейшие материалы позволили создать конструкцию, которая была на 1 кг легче, чем Stork. И это при том, что размах крыла был на восемь метров больше, чем имел Stork. К сожалению, нет данных по площади крыла, но без сомнения, и удельная нагрузка у пустого аппарата (без пилота) была значительно меньше. Это позволило выбрать пилота хоть и небольшого, но с достаточно большой мышечной массой (65 кг). Кстати, вес Като - пилота японского Stork - был 58 кг.

Для придания жесткости вся конструкция была "опутана" тонкими, но крепкими тросами. Очень все походило на паутину. И это обстоятельство определило имя мускулолету Gossamer Condor - "Паутиновый кондор". Посадка пилота в кабине была не по "велосипедному" - с опорой на руки, а по "веломобильному" - в кресле.

И вот 23 августа 1977 г. Брайан Аллен занимает пилотское кресло, раскручивает винт до 110 оборотов в минуту. Gossamer Condor набирает скорость, плавно отрывается от земли, на скорости 20…21 км/ч описывает требуемую восьмерку и приземляется. Приз Кремера завоеван. Рекордный полет длился 7 мин 22,5 с, за это время Аллен преодолел 2300 м.
Но Маккриди не успокоился на достигнутом, он ставит задачу перелететь Па-де-Кале. Немного изменив конструкцию мускулолета, ему удается снизить вес аппарата до 25 кг (на 12 кг!) при том же размахе крыла. Винт при этом увеличивается в диаметре до 4,04 м, а его оптимальная скорость вращения составляет 72 об/мин. Изменилась и посадка пилота, теперь он занимает положение как обычный велосипедист.

Новый аппарат получил имя Gossamer Albatross - "Паутиновый Альбатрос", а вот пилот остался прежний - Б. Аллен. Старт намечен на раннее утро 11 июня 1979 г. с крутого обрыва пролива неподалеку от английского города Фолкстон. Однако на разбеге произошла поломка шасси. Вот тут и пригодилась старая концепция - все должно быть легко заменяемо. Через два часа новый разбег и "Альбатрос" в воздухе. Полет шел на высоте пяти метров, и через 2 ч 50 мин пилот приземляется на французском побережье.

Итак, четверть века назад была одержана очередная победа человека над стихией. Но стоит вопрос, а что было потом и что будет дальше? Да, за это время были попытки построить мускулолеты различных конструкций. В их создании принимали участие не только одиночки, но и солидные авиастроительные фирмы. Но интерес после завоевания приза постепенно угас. Специалисты считали, что существует возможность увеличить к.п.д. механической передачи усилия пилота на винт, но пока ничего существенного сделано не было. Даже несмотря на то, что в Ливерпульской лаборатории в расчете на такую передачу спроектирован мускулолет с размахом крыльев 12 м. Некоторые специалисты считают, что большинство аварий связано с тем, что пилоту приходится быть не только мотором, но и следить за положением аппарата в воздухе, его курсом и высотой. Близость земной поверхности не позволяет совершать большие крены для парирования порывов бокового ветра. В противном случае длинные крылья цепляются за землю.

Были проекты строительства даже многоместных мускулолетов. Но все так и осталось на бумаге. Дороговизна материалов, хрупкость конструкции так и не позволили мускулолету стать популярным видом отдыха и спорта. Мотодельтапланы и мотопарапланы дают возможность летать дольше и выше. Планеры не только летают далеко, но и способны выполнять фигуры высшего пилотажа. Спортивные самолеты в воздухе проделывают такие фигуры, которые не снились даже самым крутым байкерам.

Видимо успех Маккриди так и останется в истории авиации непревзойденным. По крайней мере, в ближайшем будущем вряд ли появится новый воздушный велосипед. Но очень хочется ошибиться в прогнозе.