ПРОДОЛЖЕНИЕ. ПРЕДЫДУЩЕЕ ЗДЕСЬ. НАЧАЛО ЗДЕСЬ
«Если бы мы работали, исходя из предположения, что то, что принято считать истинным, действительно истинно, то надежды на прогресс было бы мало». Орвилл Райт, авиатор
*
«Земля — колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели». Циолковский
Мы рождены, чтоб сказку сделать былью,
Преодолеть пространство и простор,
Нам разум дал стальные руки-крылья,
А вместо сердца — пламенный мотор!
Советский «Марш авиаторов»
Человек мечтал о полёте задолго до того,
как понял законы воздуха. Он поднимал в небо змеев, привязывал к себе
крылья, бросался с башен, верил в пороховые ракеты и горячие шары. Эти
попытки были наивны, порой трагичны, но именно в них рождалась главная
мысль: небо не запретно — оно лишь не по́нято. Пока непоня́тно… Путь к
полёту оказался длинным. Его прошли монахи и моряки, художники и
военные, мечтатели-практики. Но только с приходом науки воздух перестал
быть стихией и стал средой. Полёт перестал зависеть от удачи — и
подчинился расчёту, эксперименту, инженерной дисциплине.
17 декабря 1903 года два брата из Огайо — Уилбур и Орвилл Райт — открыли
новую эпоху: они подняли в воздух первый в мире самолёт с двигателем
внутреннего сгорания. Недалеко от Китти-Хок в Северной Каролине их
«Флайер» совершил четыре контролируемых полёта. Самый продолжительный
длился 59 секунд — скромный результат, — но именно он навсегда вписал
Райтов в историю авиации. Очень быстро правительства, армии осознали:
такая машина способна радикально изменить войну и, главное, — транспорт.
Уилбер, старший брат, появился на свет в
апреле 1867 года в небольшом городке Миллвилле, штат Индина. Орвилл — в
августе 1871-го уже в Дейтоне (Огайо). Семья часто переезжала — целых 12
раз! — из-за службы отца, епископа церкви. Оба имени братьев были
выбраны в честь выдающихся религиозных деятелей, которыми восхищался
глава семьи. Который в 1878 г. принёс домой игрушечный вертолётик
французского конструктора, крёстного отца авиамоделизма Альфонса Пено.
Мальчишки были в неописуемом восторге: игрушка летала по комнате, пока
не сломалась. Тогда они смастерили свою версию — и именно с этого
момента, по их собственным словам, зародилась страсть к полётам.
Несмотря на природный ум и способности, ни один из братьев не окончил
среднюю школу официально. Постоянные переезды помешали Уилберу завершить
обучение — прошёл всего четыре года, но диплом не выдали. В 1886-м во
время игры в хоккей клюшка попала ему в лицо, выбив передние зубы. После
травмы Уилбер замкнулся, почти не выходил из дома, хотя мечтал о
Йельском университете. Вместо этого он ухаживал за тяжело больной
матерью и помогал отцу в церковных делах, много читая. Орвилл тоже плохо
ладил со школой — его даже временно исключали из начальной. В 1889-м он
бросил учёбу, чтобы открыть типографию: сам сконструировал(!) печатный
станок. Братья вместе выпускали газету, а позже, оседлав «велосипедный
бум» 1890-х, основали мастерскую по ремонту и продаже великов. Именно
велобайки дали им приличные навыки в механике, инструменты и мастерскую
для будущих авиационных экспериментов.
Немец Отто Лилиенталь, «король
планеризма», вдохновлял тогда миллионы. Его фотографии в газетах
показывали человека, парящего на планере, — мечта казалась близкой.
Братья Райт были среди его самых преданных поклонников. Но 9 августа
1896 г. Лилиенталь погиб: планер потерял управление, и пилот сломал шею
при падении. Спустя годы, в 1909-м, уже после триумфа, Орвилл специально
посетил в Берлине вдову Лилиенталя. Он выразил глубокую благодарность
за идеи и наследие, которое помогло Райтам решить загадку полёта.
Слабое звено
После гибели Лилиенталя и одного из самых
недооценённых пионеров авиации британца Перси Пилчера (тоже в планерной
катастрофе) братья задумались: почему все попытки терпят крах? Они
поняли, что подъёмная сила и двигатель уже изучены, а вот управление —
слабое звено. Наблюдая за птицами и сравнивая с велосипедом, усиленно
искали способ менять направление. Прорыв случился случайно: Уилбур,
вертя в руках пустую коробку от велосипедной камеры, заметил, как
скручивание углов меняет форму. Так родилась идея деформации —
скручивание крыльев с помощью тросов. В отличие от других, кто
стремился к «самоустойчивым» аппаратам, Райт сделали машину намеренно
нестабильной, но полностью подконтрольной пилоту.
В 1899-м братья испытывали воздушных змеев с системой скручивания
крыльев четырьмя тросами — и добились успеха. Затем перешли к большим
планерам в Китти-Хоук — уединённом месте с постоянным ветром и мягким
песком, где их никто не беспокоил, в том числе неусыпно-суетливые
репортёры. Большинство запусков были беспилотными, но Уилбур несколько
раз поднимался сам. Результаты разочаровывали: подъёмная сила оказалась
втрое меньше расчётной, а иногда планёр вёл себя непредсказуемо.
Возвращаясь домой, Уилбур мрачно заметил тогда, что человечество сможет
летать разве что через тысячу лет!
Посему братья усомнились в старых таблицах подъёмной силы (Смитона, Лилиенталя и др.).
В 1901-м они построили простую шестиметровую аэродинамическую трубу и
протестировали сотни миниатюрных крыльев. Выводы оказались
революционными: данные предшественников, увы, ошибочны! Лучше всего
работали длинные и узкие крылья. Эти опыты позволили создать точные
модели и в 1902-м построить планёр с полноценным трёхосным управлением
(руль направления + деформация крыльев), который уже полностью
подчинялся пилоту.
К 1903-му конструкция была готова, но никто из производителей не мог
предложить лёгкий и мощный мотор. Пришлось обращаться к своему механику
Чарли Тейлору — и он за шесть недель собрал алюминиевый двигатель
мощностью 12 л.с. 14 декабря первая попытка провалилась, но 17 декабря
всё сработало идеально. В 10:35 утра Орвилл, решивший судьбу
элементарным жребием, лёг на нижнее крыло и поднял «Флайер» в воздух.
Полёт длился 12 секунд, дистанция — 36 метров, скорость — около 11 км/ч.
В тот день братья сделали ещё три полёта, последний — 59 секунд и 260
метров — выполнил Уилбур.
Братья сознательно держали всё в секрете,
поэтому новость почти не просочилась. Когда слухи дошли до прессы,
многие объявили их обманщиками. Французская газета в 1906-м вышла с
заголовком «Летают или лгут?». Даже в родном Дейтоне местные журналисты потом признавались: «Мы просто не верили, что это возможно».
В 1907—1908 годах Райт заключили контракты с армией США и французскими
заказчиками, — но с условием публичных показов с пассажиром. Уилбур
поразил Париж фигурами восьмёрки и рекордными полётами. Орвилл
демонстрировал свои умения в Вашингтоне. В 1909-м Уилбур облетел Статую
Свободы и пролетел 33 минуты над Гудзоном перед миллионами ньюйоркцев.
Скептики умолкли — братья стали всемирными героями и заложили основу
современной авиации, которая вскоре изменила ход войн и путешествий. А
небо превратилось в одну из главных транспортных артерий планеты.
Люди мечтали о полёте тысячелетиями. Райт не были пионерами в этом
желании — до них десятки изобретателей и теоретиков пытались догнать
птиц, придумывая иногда весьма необычные и даже абсурдные конструкции.
Давайте же и мы пробежимся по этим титаническим усилиям человечества…
Военные воздушные змеи в средневековых Китае и Японии
Ещё в ранние века Средневековья некоторые
государства научились применять небо для военных задач. В частности, в
Древнем Китае и Японии использовались крупные воздушные змеи, способные
поднимать человека. Самые ранние упоминания об этом относятся к VI в.
нашей эры. Основное назначение таких конструкций — разведка: осмотр
местности с высоты или определение расположения вражеских войск. В XIII
веке знаменитый путешественник Марко Поло, побывавший в Китае при
династии Юань, описал подобные «коварные» приспособления, которые
поднимали людей в воздух.
Крылья монаха Эйлмера из Малмсбери
XI век. В Англии тогда
жил бенедиктинский монах по имени Эйлмер (или Эилмер) из Малмсбери —
большой поклонник древнегреческого предания о Дедале. Согласно мифу,
Дедал создал крылья из перьев и воска, чтобы бежать с сыном Икаром с
острова Крит. Вдохновлённый этой легендой, Эйлмер смастерил себе крылья,
прикрепил их к рукам и ногам и решился на прыжок с верхушки башни
Малмсберийского аббатства. По преданию, он продержался в воздухе
примерно 15 секунд и пролетел около 200 метров, после чего упал и сильно
повредил обе ноги. Несмотря на неудачу, этот эпизод считается одной из
самых ранних задокументированных попыток человеческого полёта в Европе.
Летающие машины Леонардо да Винчи
Великий мастер эпохи Возрождения Леонардо
да Винчи посвятил немало времени размышлениям о том, как человек может
подняться в воздух. Большинство его проектов были основаны на принципе
подражания полёту птиц и летучих мышей. Сохранились эскизы крыльев,
махолётов и других устройств, приводимых в движение мускульной силой.
Существует популярная легенда, что один из учеников Леонардо якобы
испытывал его летательный аппарат и… полетел! Однако документальных
подтверждений сему факту нет, и большинство историков считают эту
историю недостоверной.
Ракета Лагари Хасана Челеби
В 1633 году в Османской империи, по
свидетельству известного путешественника, писателя, этнографа-мемуариста
XVII в. Эвлии Челеби, произошёл необыкновенный случай. Османский
инженер и воздухоплаватель Лагари Хасан Челеби якобы совершил полёт на
пороховой ракете с семью крыльями. [Челеби — это не фамилия, а что-то
вроде титула, обозначающего — «Мастер», «Учитель», — ред.]
Запуск прошёл в Константинополе (современный Стамбул). Перед стартом
Лагари, по преданию, произнёс шутливую фразу: «Сейчас я отправляюсь
беседовать с пророком Исой (Иисусом), мой султан!». — Ракета подняла его
в воздух, а после полёта он благополучно приводнился в море и добрался
до берега вплавь.
Некоторые исследователи предполагают, что это могло быть реальным
фейерверковым трюком или испытанием большой ракеты с человеком в
корзине, но не полноценным контролируемым полётом. В турецкой, исламской
поп-культурах Лагари часто называют «первым ракетчиком человечества» и
героем. Он упоминается как брат Хезарфена Ахмеда Челеби — другого
легендарного «летуна» Османской империи, который якобы перелетел Босфор
на крыльях в 1630—1632 гг. Что суть ещё одной распространённой легенды о
невероятном героизме османов.
Воздушный корабль Франческо Лана де Терци
Итальянский иезуит и учёный Франческо Лана
де Терци в XVII веке предложил оригинальную концепцию летающего
аппарата. Его проект состоял из лодки с парусом на центральной мачте и
четырёх больших сфер из тонкой медной фольги, прикреплённых к другим
мачтам. Идея заключалась в создании внутри сфер вакуума — за счёт
откачки воздуха они должны были становиться легче окружающего воздуха и
обеспечивать подъёмную силу. К сожалению, в реальности такие
тонкостенные шары мгновенно разрушались под давлением атмосферы, поэтому
проект остался лишь на бумаге до появления более подходящих газов для
подъёма.
Горячий воздух Бартоломеу де Гусмао
В 1709 году португальский священник
бразильского происхождения Бартоломеу Лоуренсу де Гусмао провёл
впечатляющий эксперимент. Он запустил небольшой бумажный шар,
наполненный горячим воздухом от огня. Аппарат поднялся на высоту около 4
метров. Этот опыт считается одним из самых ранних успешных демонстраций
принципа подъёма на горячем воздухе — за 74 года до знаменитых полётов
братьев Монгольфье.
Первый официальный полёт на воздушном шаре
21 ноября 1783 года в Париже состоялся
исторический полёт, который принято считать первым управляемым полётом
человека на воздушном шаре. Пилотами стали Жан-Франсуа Пилатр де Розье и
маркиз Франсуа Лоран д’Арланд. Шар был создан братьями Монгольфье.
Полёт продолжался примерно 20-25 минут, во время него зрителями были
король Франции Людовик XVI и известный американский учёный Бенджамин
Франклин.
Планер Джорджа Кейли
Английский инженер и авиатор-пионер сэр
Джордж Кейли считается одним из отцов современной авиации. Уже в 1804
году он построил и успешно испытал модель планера, которая обладала
многими чертами будущих самолётов: крылья, хвостовое оперение, фюзеляж.
Кейли провёл огромное количество экспериментов и теоретических расчётов,
заложив фундамент для всех последующих разработок в авиации.
Паровая «воздушная карета» Уильяма Хенсона
В 1842 году британский инженер Уильям Сэмюэл Хенсон запатентовал проект парового летательного аппарата под названием «Aerial Steam Carriage».
Однако тяжёлый паровой двигатель делал конструкцию слишком массивной и
маломощной для реального полёта. В 1848 г. его помощник Джон
Стрингфеллоу построил уменьшенную модель, которая смогла ненадолго
подняться в воздух внутри помещения — это был один из первых случаев
полёта аппарата тяжелее воздуха на собственной тяге.
Планер «Альбатрос» Жана-Мари Ле Бри
Французский морской капитан Жан-Мари Ле
Бри в 1856 г. построил большой планер, напоминавший по форме альбатроса.
Аппарат запускался с телеги, которую тянула лошадь по пляжу
Сент-Анн-ла-Палюд. По свидетельствам, планер поднялся на высоту около
100 метров и пролетел примерно 200 метров. В 1868 г. при поддержке
военно-морского флота Франции Ле Бри создал вторую, усовершенствованную
модель, которая стала первым в истории летательным аппаратом,
запечатлённым на фотографии.
Аэростат на сжатом воздухе Виктора Татена
В 1879 году французский инженер Виктор
Татен представил модель самолёта, приводимого в движение сжатым
воздухом. Это был первый аппарат тяжелее воздуха, который самостоятельно
оторвался от земли после разбега и совершил полёт. Для испытаний
использовалась привязная схема: самолёт двигался по кругу, будучи
закреплённым тросом к центральному столбу на аэродроме Шале-Мёдон.
«Авион III» Клемана Адера
Французский изобретатель Клеман Адер в
1897 г. построил паровой самолёт «Авион III» с крыльями, повторяющими
форму крыльев летучей мыши. 14 октября во время испытаний аппарат, по
словам самого Адера, ненадолго оторвался от земли и пролетел около 100
метров. Однако официально эти результаты не были признаны убедительными:
машина не демонстрировала устойчивого контролируемого полёта. После
демонстрации финансирование прекратили, и проект был закрыт.
А что в России?..
Собственно, в Империи долго не было тех
условий, в коих вышеприведённые примеры вообще могли появиться. Причин
тому несколько… Это и определённое неимение долгосрочной письменной
(именно) инженерной традиции. В Средневековье и раннее Новое время на
Руси почти не существовало слоя людей, которые бы публично фиксировали
технические эксперименты: чертежи, расчёты, описания неудач. Даже если
кто-то что-то пробовал (а такие попытки наверняка были), они не попадали
в хроники и не становились частью накопленного знания. В Европе —
монастыри, университеты, латинская переписка; в Китае — императорские
архивы; в России — устная культура и летописи, где технике места почти
нет.
Также сильно повлияло само отсутствие социального запроса на
воздухоплавание. Например, в Китае, Японии полёт был военным и
ритуальным инструментом: разведка, демонстрация власти, непременно. В
Западной Европе — частью философского спора о природе человека и мира. В
России же до XVIII в. не существовало ни военного, ни экономического
стимула осваивать воздух: огромные пространства осваивались
исключительно по земле и по воде, а не по небесам. То есть вполне
хватало сред передвижения кроме голубых недостижимых божественных высот.
Также имела место довольно слабая городская и ремесленная среда. Ведь
ранние авиационные идеи почти всегда рождались там, где были развиты
ремёсла с точными инструментами, механиками, часовщиками-оружейниками.
Русские города до петровских реформ были в основном
торгово-административными, а не инженерными центрами. Массового класса
«технарей-экспериментаторов» просто не существовало как класса. Ну, или
были, конечно, одиночные лесковские мастеровые-«Левши». Повлиял также
поздний вход в научную Европу. Куда Россия системно включилась лишь в
XVIII в. — с Петром I, Академией наук, переводами, инженерными
школами. Авиация же — продукт именно научной эпохи, а не мифологической,
сказочно-былинной либо ремесленной. Вполне вероятно, что отдельные
попытки «полетать» были и на Руси — как и везде. Но без:
- подробных чертежей,
- практической теории,
- непременной повторяемости,
- институциональной поддержки.
Они остались бы на уровне легенд, а не
истории техники: сродни прыжку с колокольни «летуна-Никитки» в фильме
Тарковского «Андрей Рублёв». Да, Россия вошла в авиацию не через миф и
одиночные подвиги, а сразу через науку и инженерию — поэтому её
реальные, зафиксированные авиационные сюжеты начинаются позднее, но —
сразу на высоком уровне! Что признано мировой научной мыслью. Как, скажем ворвался в историю авиации И. Сикорский, тут же опередив Европу-Америку на многие десятилетия. Вспомним некоторых великих русских подвижников...
Александр Можайский и первый самолёт с двигателем, 1870—1880-е
За четверть века до Райтов русский морской
офицер и инженер Александр Фёдорович Можайский поставил вопрос ребром:
может ли аппарат тяжелее воздуха взлететь с собственным двигателем? В
1876—1883 гг. он построил в Красном Селе под Петербургом крупный
летательный аппарат с размахом крыла около 24 метров — по тем временам
несомненный исполин! Самолёт оснащался двумя паровыми машинами, винтами и
шасси для разбега. В отличие от большинства «мечтателей» Можайский
мыслил системно: изучал сопротивление воздуха, форму крыла, массу
конструкции, тягу винтов.
Испытания проходили на специальной деревянной эстакаде с разгонным
уклоном. По сохранившимся свидетельствам, аппарат оторвался от земли, но
устойчивого горизонтального полёта не показал — мощности паровых машин
оказалось недостаточно. Главная ценность Можайского — не
«взлёт/неудача», а — сам факт: он первым в мире построил самолёт с
двигателем, фюзеляжем, крыльями и шасси как единую систему. По сути — концептуальный предок всей будущей авиации. Как и у Райтов, технический предел эпохи (двигатель) оказался сильнее идеи.
Константин Циолковский и теория крыла, 1890—1905
Если Райт построили аэродинамическую
трубу, то Константин Эдуардович Циолковский сделал нечто не менее важное
— заложил математический фундамент авиации. Ещё в 1890-х он публикует
работы: о сопротивлении воздуха, профиле крыла, подъёмной силе,
металлических дирижаблях и самолётах. В 1897 году Циолковский сам строит
аэродинамическую трубу (одну из первых в мире) и экспериментирует с
моделями крыльев. Его выводы поразительно близки к тем, к которым позже
придут Райт: тонкий профиль, вытянутое крыло, важность управляемости.
Разница была в их судьбах: Циолковский — глухой учитель из Калуги, без
мастерской, денег, без армии заказчиков. Его идеи опережали страну, где
авиация ещё не стала государственной задачей. И ежели у Райтов был
испытательный полигон в Китти-Хок, то у Циолковского — только формулы
и... вера.
Игорь Сикорский и отказ от догм, 1910—1914
Молодой инженер Игорь Иванович Сикорский
начинал с вертолётов — и дважды терпел неудачу. Его ранние геликоптеры
не взлетали: двигатели были слишком слабы, управление — несовершенно.
Вместо того чтобы упрямо «дожимать» идею, Сикорский делает вывод, очень
похожий на вывод Райтов после гибели Лилиенталя: возможно, мы решаем не
ту задачу. Он переключается на самолёты — непреодолимо идёт против ещё
одного устоявшегося мнения: «Большие самолёты летать не могут!».
В 1913 году он строит четырёхмоторный «Русский витязь», а затем — легендарный «Илья Муромец».
Машины не просто летают — они: устойчивы, управляемы, несут экипаж,
пассажиров, вооружение. То был первый в мире серийный тяжёлый самолёт,
опередивший Европу на годы. Как и у Райтов, ключевым стало не
копирование чужих схем, а — отказ верить в «очевидные истины».
Николай Жуковский и рождение аэродинамики как науки
Если Райт опровергли старые таблицы
экспериментом, то Николай Егорович Жуковский сделал то же самое — на
уровне науки. В конце XIX—начале XX века он: формулирует закон подъёмной
силы крыла, создаёт аэродинамическую школу, вводит расчёты, без которых
самолёт перестаёт быть «угадайкой». Жуковский превращает полёт из
ремесла энтузиастов в инженерную дисциплину. Его ученики — Туполев,
Чаплыгин — уже строят авиацию XX века. Райт дали практике управление,
Жуковский — теории язык.
Пётр Нестеров и понимание трёхмерного неба, 1913
До 1913 года считалось, что самолёт должен
летать «осторожно», почти как планер. Резкие манёвры — смертельно
опасны. Русский лётчик Пётр Николаевич Нестеров первым ломает этот
психологический барьер. Он понимает: если самолёт управляем, он может
летать в любом направлении. 27 августа 1913 г. в Киеве Нестеров
выполняет первую в мире «мёртвую петлю». Самолёт не разваливается. Пилот
жив. Небо становится трёхмерным пространством манёвра. То же самое, что
сделали Райт с управлением, Нестеров сделал с пилотированием.
***
Россия вошла в историю мировой авиации не
первой, — но вошла осознанно. Не через легенды и одиночные подвиги, а —
через теорию, школу, систему. От первых расчётов Можайского и формул
Жуковского — к тяжёлым самолётам Сикорского, дерзким манёврам Нестерова,
к созданию мощной лётной державы. В XX в. именно Советский Союз
превратил небо в пространство массового труда, защиты и созидания.
Самолёт стал не чудом, а инструментом. Лётчик — не героем-исключением, а
профессией. Воздухоплавание — частью промышленной и научной мощи
государства. Так завершилась тысячелетняя дорога — от мифа к формуле, от
крыла из перьев к машине из металла. И началась новая эпоха, в которой
человек уже не спрашивал, можно ли летать, — он решал, как летать дальше
и выше, и выше, и выше!..
Ю.Хайт, П.Герман, «Марш авиаторов»: