Летательные аппараты в истории авиации

 

Ничего не признаю, кроме материи. В физике, химии и биологии я вижу одну механику. Весь космос только бесконечный и сложный механизм. Сложность его так велика, что граничит с произволом, неожиданностью и случайностью, она даёт иллюзию свободной воли сознательных существ.

К. Э. Циолковский

 

Бамбуковый вертолёт

 

Один из старейших в мире летательных аппаратов, бамбуковый вертолёт (также известный как бамбуковая стрекоза или китайская вертушка) – игрушка, которая взлетает вверх, если быстро раскрутить её основной стержень. Изобретённый в Китае около 400 г. до н. э., бамбуковый вертолёт состоял из лопастей-перьев, насаженных на конец бамбуковой палки.

В Китае самые ранние известные летающие игрушки состояли из перьев в конце палки, которую быстро пряли между руками и выпускали в полёт. «В то время как китайская вершина была не больше, чем игрушкой, это – возможно, первое материальное устройство того, что мы можем понять как вертолёт».

Эта китайская вертолётная игрушка была известна в Европе на рубеже эпохи Возрождения. Игрушечный вертолёт появился в 1460 году на французских картинах с Мадонной и младенцем в Musée de l’Ancien Évêché в Ле-Мане и на витраже XVI века в Музее Виктории и Альберта в Лондоне. Картина 1560 года Питера Брейгеля-старшего в Музее Kunsthistorisches в Вене изображает вертолётную вершину с тремя пропеллерами.

Западные учёные разработали аэропланы, основанные на оригинальной китайской модели. Над этой идеей работали российский учёный Михаил Ломоносов и французский натуралист Кристиан де Лонуа.

В 1792 году Джордж Кейли, изобретатель современной аэронавтики, начал экспериментировать с такими моделями и в 1835 году писал, что если оригинальная игрушка поднимется не больше, чем приблизительно 6 или 7,5 метров, его улучшенные модели могли бы подняться вверх на 90 футов (27 метров) от воздуха.

 

Летающий фонарик

 

Роль несущей конструкции в небесном фонарике, о котором было написано выше, выполняет лёгкий деревянный каркас, как правило бамбуковый. В нижней его части имеется горелка, закреплённая на тонкой проволоке. Традиционная горелка изготавливается из кусочка хлопчатобумажной ткани, пропитанной воском, либо из пористой бумаги, пропитанной легковоспламеняющимися жидкостями. Пламя горелки нагревает воздух внутри фонарика до 100–120 °С. При нагревании плотность воздуха становится меньше, а соответственно и его масса. Воздух внутри фонарика становится легче воздуха снаружи, поэтому фонарик всплывает в холодном воздухе.

Вес среднего китайского фонарика составляет 50–100 г. Высота подъёма обычно находится в пределах 200–500 метров, время горения топлива в горелке – 15–20 минут.

В современных фонариках горелку иногда делают из горючих полимеров. Купол изготавливается из рисовой бумаги с добавлением тутового дерева. Бумагу, как правило, пропитывают специальным негорючим составом, чтобы она не загоралась.

Каркас и купол небесного фонарика могут иметь различную форму, от стандартных геометрических фигур (цилиндр, шар) до изображений животных и популярных предметов обихода.

Запуск небесных фонариков запрещён во многих государствах. Металлический каркас от упавших фонариков приводит к гибели домашнего скота, который съедает проволоку вместе с сеном, собаки на прогулке ранят этой проволокой лапы. Не успевшие потухнуть перед приземлением свечи поджигают соломенные крыши и даже уничтожают целые поля. Известны случаи вывода из строя электростанции и возникновения пожара в жилом доме, приведшего к гибели людей.

 

Воздушный шар

 

Современные воздушные шары могут пролетать тысячи километров.

В воздушном шаре (аэростате) для полёта используется газ, который легче воздуха. Состоит из заполненной газом оболочки и прикреплённой к ней корзины или прицепной кабины. В отличие от дирижаблей, воздушные шары не имеют двигателей для самостоятельного горизонтального движения в воздухе. В зависимости от наполнения различают монгольфьеры (шары, наполненные нагретым воздухом), шарльеры (наполнены лёгким газом – как правило, водородом или гелием) и розьеры (воздушные суда, использующие одновременно газ и воздух, размещённые в отдельных оболочках).

Вообще же в воздухоплавательной практике применяют водород, водяной газ, светильный газ, аммиак и гретый воздух.

Изобретателями первого устройства, чей полёт по воздуху был подтверждён официальными историческими документами, стали французы, братья Жозеф-Мишель и Жак-Этьенн Монгольфье. Сконструированный ими в 1783 году летательный аппарат представлял собой воздушный шар из холста диаметром 39 футов (около 12 м), оклеенного бумагой.

В середине XVIII века на юге Франции в городе Анноне, близ Лиона, жила многочисленная семья бумажного фабриканта Пьера Монгольфье. Жозеф был двенадцатым ребёнком в семье. Дома, на бумажной мануфактуре, раскрывается талант Жозефа-изобретателя. Он вносил улучшения в технологический процесс бумагоделательного производства, оборудовал новые мастерские. В этот период Жозеф сблизился с младшим братом Этьенном, принявшим на себя по настоянию отца управление фабрикой. Талантливый архитектор, блестяще окончивший строительную школу в Париже, Этьенн тоже не чужд был изобретательству.

Часто беседуя о силах природы, братья обратили внимание на энергию ветра. Наблюдали за воздушными потоками, следили за облаками, движущимися по небу под воздействием ветра. Массы воды, из которой состоят облака, подолгу находятся в воздухе и переносятся на большие расстояния. А что если самим сделать искусственное облако, заключить его в оболочку и заставить подняться в небо? Братья увлеклись этой идеей. Они делали шарообразные бумажные оболочки и наполняли их паром. Но пар быстро конденсировался, оболочка намокала и не хотела подниматься вверх.

В 1782 году Монгольфье прочли книгу английского химика Пристли «О различных видах воздуха». Это привело их к мысли использовать вместо пара водород. Открытый в 1766 году английским химиком Кэвендишем, этот газ привлёк внимание ещё двух учёных – Блэка и Кавалло. Опыты Тиберия Кавалло по подъёму различных оболочек, наполненных водородом, не получили положительных результатов. Газ легко просачивался сквозь поры бумаги и ткани. Неудачей закончились и попытки братьев Монгольфье.

Наконец было найдено подходящее топливо, которое при сжигании должно дать дым с наибольшей подъёмной силой – смесь шерсти с мокрой соломой. Теперь Монгольфье стали готовиться к более серьёзному опыту. Первый, закончившийся неудачей: оболочка, вспыхнув, устремилась вверх – подтвердил правильность избранного пути. Второй опыт был проведён весной 1783 года. В присутствии родных и знакомых воздушный шар диаметром 3,5 метра поднялся на трёхсотметровую высоту.

Новая оболочка, сшитая из полотняных клиньев и усиленная для прочности верёвочной сеткой, имела диаметр 11,4 м и объём около 700 кубометров. Чтобы уменьшить газопроницаемость, внутреннюю поверхность её оклеили бумагой. Свисающие верёвки, прикреплённые к поясу, нашитому по экватору шара, помогали удерживать его при наполнении дымом. В нижней части оболочки деревянный обруч диаметром 1,5 м окаймлял отверстие, предназначенное для поступления дыма. Общий вес шара достигал 227 килограмм.

5 июня 1783 года многочисленные зрители увидели подвешенный на высоте трёхэтажного дома огромный мешок, спускавшийся до земли. Внизу, под кольцевым отверстием, была установлена сковорода – на ней развели костёр. Дым стал наполнять оболочку, и она быстро приняла форму шара. Восемь рабочих с трудом удерживали его. Вот по команде отпущены верёвки, и баллон ушёл в небо. Полёт его продолжался около десяти минут. Шар поднялся на высоту около 2000 метров и, пролетев 2,5 км, опустился на землю.

Протокол, засвидетельствовавший это событие, был направлен в Париж, в Академию наук. Там было решено создать комиссию для решения вопроса и пригласить братьев Монгольфье повторить их опыт в столице. В конце августа Этьенн Монгольфье в Париже начал строительство воздушного шара. 19 сентября 1783 года сотни тысяч зрителей собрались в Версале, чтобы увидеть его полёт. Слегка вытянутый по высоте шар имел объём около 1200 кубометров и весил 400 кг. Для его подъёма был сделан помост с круглым отверстием посредине, под которым разводили огонь. Оболочка удерживалась над помостом на канатах, крепившихся к четырём высоким мачтам. Под воздушным шаром была подвешена клетка, в ней находились баран, петух и утка, здесь же был установлен барометр.

Поднявшись на высоту около 500 метров, шар через 8 минут опустился на землю, пролетев менее 4 километров. Животные прекрасно перенесли полёт.

21 ноября 1783 года в западном пригороде Парижа из сада замка де ла Мюэт, состоялся первый полёт человека на воздушном шаре, построенном братьями Монгольфье. На затейливо разрисованном воздушном шаре, диаметр которого был 14 м, поднялись два отважных француза Пилатр-де-Розье и маркиз д’Арланд. Первые воздухоплаватели достигли высоты около 1 км и пролетели 9 км за 25 минут, а затем благополучно приземлились в открытой местности на холме Бют-о-Кай.

 

Воздушные шары и дирижабли. Рисунок из Энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона, 1890–1907 г.

 

Солнечный воздушный шар

 

Технически этот тип воздушного шара летает за счёт нагревания воздуха в нём при помощи солнечного излучения. Как правило, такие аэростаты делают из чёрного или тёмного материала. Хотя они в основном используются на рынке игрушек, некоторые солнечные шары достаточно велики для того, чтобы поднять в воздух человека.

Команда исследователей из лаборатории NextPV (создана Национальным центром научных исследований, Франция, и Университетом Токио) сейчас работает над разработкой уникального способа получения солнечной энергии. В частности, учёные предлагают развернуть массив «солнечных» воздушных шаров в небе над облаками. Ожидается, что такие установки позволят получать чистую энергию круглосуточно.

Для получения солнечной энергии необходимо строить огромные солнечные фермы, занимающие немало площади, которую можно было бы использовать для других целей. Кроме того, наземные солнечные панели не могут получать энергию ночью и в пасмурную погоду.

Исследователи из лаборатории NextPV уверены, что концепт их особых воздушных шаров поможет решить эти проблемы.

Воздушные шары NextPV будут оснащены системой производства водорода, что позволит эффективно сохранять солнечную энергию. Учёные даже предлагают со временем использовать определенную часть полученного водорода для надувания шаров, что сделает систему ещё более эффективной и автономной.

 

Солнечный парус

 

Так назвали приспособление, которое использует давление солнечного света или лазера на зеркальную поверхность для приведения в движение космического аппарата. Это приспособление не используется по причине крайне низкой тяги.

Применение данной технологии позволит совершать даже самые длительные космические полёты, ведь для движения в межзвёздном пространстве кораблю не нужно будет иметь на борту огромный запас физического топлива – источник движения будет находиться повсюду.

Конечно, чем дальше будет расстояние космического корабля с солнечным парусом от источника света, тем меньшим будет его давление. Но ведь огромные пространства Вселенной представляют собой вакуум, следовательно, не будет силы, замедляющей движение космолета. Зато даже самый слабый свет от далеких звёзд будет постепенно увеличивать скорость полёта.

Считается, что космический аппарат, движимый солнечным парусом достаточного размера, может развить скорость примерно в одну десятую от световой.

Существуют также идеи, предполагающие замену основного источника движения такого паруса с солнечного света на лазерный луч. Изначально предполагалось устанавливать источник этого луча на Земле, но сейчас появились предложения по созданию таких конструкций где-нибудь на отдалённых планетах Солнечной Системы или даже на космических станциях в межзвёздном пространстве. Идеальным вариантом будет развертывание целой системы лазерных установок по дороге к другим звёздам. Но это – дело далекого будущего.

Истоки идеи солнечного паруса лежат в работах знаменитого шотландского физика Джеймса Максвелла (вторая половина XIX века), который сформулировал электромагнитную теорию света и предсказал существование давления света.

Мечты о космических кораблях, которые будут передвигаться благодаря давлению солнечного света, появились уже в конце девятнадцатого века в сочинениях писателей-фантастов. К примеру, в романе «Необычные приключения одного русского учёного» французов Жоржа ле Фора и Анри де Графиньи идет речь об экспедиции на Венеру, во время которой для движения было использовано огромное параболическое зеркало.

И именно российский учёный разработал первую в истории реальную конструкцию летательного аппарата на солнечном парусе. Советский инженер Фридрих Цандер в 1924 году подал в Комиссию по изобретениям соответствующую заявку, но эксперты назвали её слишком фантастической и отклонили.

На Западе идею создания солнечного паруса связывают, в первую очередь, со знаменитым астрономом, астрофизиком и популяризатором науки Карлом Саганом. Он был большим сторонником межзвёздных полётов и как учёный стал одним из самых авторитетных консультантов NASA. Саган впервые упомянул идею солнечного паруса в 1976 году. До этого он столкнулся с проблемой невозможности дальних космических полётов при помощи летательных аппаратов на основе физического двигателя. Но солнечный парус в теории позволял выйти из данного технологического тупика.

В 1980 году Карл Саган с единомышленниками, другими знаменитыми учёными, основал Планетарное общество, целью которого значится исследование космического пространства, поиск внеземной жизни, а также поддержка направленных на это проектов. Данная организация и является одним из главных сторонников и лоббистов идеи солнечного паруса.

 

Попытки создания

 

Ещё в 1974 году инженерам удалось впервые «обуздать» солнечный ветер. Произошло это в рамках запуска американской автоматической межпланетной станции «Маринер-10». В качестве солнечного паруса выступили её панели солнечных батарей. Их развернули под нужным углом к Солнцу, что позволило корректировать расположение корабля в пространстве.

Следующей конструкцией, похожей на солнечной парус, стал отражатель «Знамя-2», установленный в 1993 году на орбитальной станции «Мир». Но он использовался не в качестве ускорителя, а как дополнительный источник света для Земли. Эта конструкция создала на поверхности нашей планеты огромный «солнечный зайчик» диаметром 8 километров.

В дальнейшем процесс создания и развертывания солнечных парусов столкнулся с настоящим злым роком. Так, в 2005 году упала во время старта российская ракета «Волна», несшая на орбиту спутник «Космос-1» с солнечным парусом диаметром 30 метров.

Неудачами закончились попытки запустить солнечные паруса в 2001 и 2005 году. Ракета Falcon 1 от американской компании SpaceX, стартовавшая в августе 2008 года, также должна была отправить на орбиту солнечный парус NanoSail-D. Но она упала на третьей минуте полёта.

Первый по-настоящему удачный запуск солнечного паруса состоялся в 2010 году в рамках японского проекта IKAROS. Японские инженеры отправили на орбиту и смогли там полностью развернуть полиамидную плёнку толщиной 7,5 мкм и площадью 196 квадратных метров.

Этот солнечный парус функционировал в течение многих месяцев во время полёта автоматической межпланетной станции «Акацуки» в сторону Венеры. Возможно, он действует и сейчас, но с 2012 года с аппаратом нет связи.

В ноябре 2010 года американская ракета «Минотавр-4» вынесла на орбиту солнечный парус NanoSail-D2. Объект летал вокруг Земли в течение восьми месяцев, и многие жители нашей планеты успели увидеть его на ночном небе в виде яркой точки, плывущей по небосводу.

А дальше снова неудача. В январе 2015 года NASA планировало вывести на орбиту при помощи частной ракеты-носителя Falcon 9 солнечный парус Sunjammer, названный в честь одноименного рассказа Артура Кларка. Он должен был стать самым большим в истории объектом подобного рода, ведь площадь его поверхности составляет около 1200 квадратных метров.

Но в ноябре 2014 года стало известно, что Американское космическое агентство отменило этот запуск, так что ракета Falcon 9 отправилась на орбиту без солнечного паруса на борту. Запуск Sunjammer пока что перенесён.

 

 

Воздушный змей

 

Первоначально построенный путём растяжения шёлка над рамкой из расщепленного бамбука, воздушный змей был изобретен в Китае в V веке до нашей эры.

Первые упоминания о привязных летательных устройствах встречаются во II веке до н. э. в Китае – внешне подобных образу мифического бескрылого дракона.

Примерно в XII–XIII вв. в Европе впервые узнали о широком применении в китайской и монгольской армиях (для устрашения противника и в качестве сигнальных средств) – привязных летательных аппаратов особой конструкции, внешне подобных сказочным существам – «летающим драконам» (в виде бескрылой толстой змеи с короткими лапами и зубастой пастью), использующих для полёта аэродинамический принцип создания подъёмной силы, впервые созданных в Китае и заимствованных в Монголии. Наиболее сложные в конструктивном отношении «драконы» представляли собой наполняющиеся ветром полые длинные оболочки сложной конфигурации, подкреплённые лёгким каркасом. Технология изготовления и техника применения «драконов» была отработана на высоком уровне. От воздушных «драконов» впоследствии произошло имя нарицательное «воздушный змей» для всех аналогичных по принципу создания подъёмной силы привязных летательных аппаратов, различного конструктивного исполнения, создаваемых в XIII–XIV вв. и в последующие времена.

В Европу воздушные змеи попали с Востока в Средние века. Хотя историки считают что независимо от Китая в древней Греции такую же летающую конструкцию изобрёл в IV в. до н. э. древнегреческий учёный Архит Тарентский. Но, к сожалению, чертежей и рисунков конструкции древних европейских змеев не сохранилось. Доподлинно известно о существовании воздушных змеев и на Руси. Киевский князь Олег ещё в 906 г. при взятии Царьграда использовал летающих бумажных змеев. Мореходы делали попытки использовать воздушных змеев для усиления парусности судов.

Если первое время в Европе воздушные змеи использовались только для развлечения детей, то вскоре им нашли более достойное применение в различных сферах. Со второй половины XVIII в. их начинают широко использовать при проведении научных исследований атмосферы. В 1749 году А. Вильсон с помощью воздушного змея производил измерение температуры воздуха на высоте. В 1752 году Б. Франклин провёл эксперимент, в котором с помощью змея выявил электрическую природу молнии и впоследствии благодаря полученным результатам изобрёл громоотвод. М. В. Ломоносов проводил аналогичные эксперименты и независимо от Франклина пришёл к тем же результатам. И. Ньютон тоже с помощью воздушных змеев изучал атмосферное электричество.

Проводившиеся опыты по исследованию атмосферного электричества были чрезвычайно опасными. 26 июня 1753 года при запуске змея в грозу погиб коллега Ломоносова, академик Г. В. Рихман.

Русский учёный А.С. Попов при помощи воздушных змеев поднимал радиоантенны. На основе воздушных змеев проектировались идеальные размеры и формы летательных аппаратов.

Важно отметить использование воздушных змеев при разработке первых самолётов. В частности, А. Ф. Можайский, прежде чем начать строительство своего самолёта, провёл серию испытаний с воздушными змеями, которые тянула упряжка лошадей. На основании результатов этих испытаний были выбраны размеры самолёта, которые должны были обеспечить ему достаточную подъёмную силу.

Практические возможности воздушного змея привлекали внимание военных. К. И. Кон стантинов в 1848 году разработал систему спасения судов, терпящих бедствие вблизи берега, с помощью воздушных змеев. Во время Первой мировой войны войска различных стран применяли змей для подъёма на высоту наблюдателей-корректировщиков артиллерийского огня, разведки вражеских позиций. С помощью таких змеев разбрасывали листовки, проводили разведку вражеской территории, их начиняли порохом и, когда они достигали противника, взрывали.

 

Китайские воздушные змеи. Гравюры, опубликованные в журнале «Нива». 1893 г.

 

Змей оказался весьма эффективным на море, где условия для его запуска являются наиболее благоприятными; даже при очень слабом ветре судно может запустить змей, дав соответствующий ход; змей портативен и лёгок, поэтому им могут снабжаться самые мелкие суда. На море змей и воздушный шар дополняли друг друга; при сильном ветре, когда шар сильно кренится и раскачивается – вести наблюдение с него крайне неудобно; запуск змея наиболее удобен при ветре; при полном безветрии запуск змея затруднён, а шар поднимается лучше всего в штиль. При благоприятных погодных условиях по видимости змей и шар обеспечивали скрытность обнаружения и наблюдения неприятельских судов, даже малого размера, при условии, если эти суда значительно крупнее шара и тем более змея. На ровной и однообразной поверхности моря суда выделяются чрезвычайно резко, а дымящие суда могут быть обнаружены с громадных расстояний.

С развитием воздухоплавательных и авиационных летательных аппаратов воздушные змеи стали применять исключительно в развлекательных и спортивных целях.

В последние годы развитие получили так называемые пилотажные змеи – воздушные змеи специальной формы, управляемые с помощью двух лееров. Пилотажный змей, в отличие от любого другого, способен к свободному планированию в воздухе, что и обеспечивает его особые свойства. Они предназначены для выполнения комплекса пилотажных фигур различной сложности. Также развивается кайтинг – вид спорта, при котором спортсмен передвигается по местности с помощью воздушного змея.

Немецкая компания SkySails применила змей в качестве дополнительного источника энергии для грузовых судов, впервые опробовав его в январе 2008 года на судне MS Beluga Skysails. Испытания на этом 55-метровом корабле показали, что при благоприятных условиях расход топлива снижается на 30 %.

По всему миру создаются клубы и сообщества, объединяющие любителей воздушных змеев, одним из известных является KONE – Клуб Воздушных Змеев Новой Англии, входящий в состав Американской Ассоциации Кайтинга.

Начиная с 1985 года во второе воскресенье октября отмечается Всемирный день воздушных змеев.

 

Виды воздушных змеев

С годами конструкции змеев постоянно усовершенствовались. Появилось несколько основных видов воздушных змеев. По устройству и форме аэродинамических поверхностей различают:

– одноплоскостные. Это змеи простейшей конструкции, у них невысокая подъёмная сила и малая ветровая устойчивость. Для балансировки у таких змеев обязательно присутствует шнур с грузиком, так называемый хвост;

– многоплоскостные или этажерочные. Эти змеи более сложной конструкции, обладающие средней подъёмной силой и повышенной ветровой устойчивостью;

– коробчатые и многоячеечные. Эти летательные конструкции из отдельных ячеек в форме параллелепипедов были изобретены австралийским учёным Л. Харгравом в 1894 –1895 годах. Главной их особенностью стала высокая устойчивость;

– составные или групповые. Это так называемые змейковые поезда, состоят из группы воздушных змеев, собранных в одну гибкую систему. Именно такие змейковые поезда использовали военные. Змеи такой конструкции позволяли поднимать в воздух наблюдателя. Они обладали высокой подъёмной силой и живучестью, при повреждении одного или даже нескольких звеньев такой змей можно было посадить, чтобы спасти разведчика.

Кайтун

Кайтун – гибрид воздушного змея и воздушного шара. Основным его преимуществом является то, что кайтун может оставаться в достаточно стабильном положении над точкой привязки троса, независимо от силы ветра, в то время как обычные воздушные шары и воздушные змеи менее стабильны.

Планёр

Это летательный аппарат тяжелее воздуха, который поддерживается в полёте динамической реакцией воздуха на его несущие поверхности, т. е. он не зависит от двигателя. Таким образом, большинство планёров не имеют двигателя, хотя некоторые парапланы могут быть оснащены ими, чтобы продлить полёт в случае необходимости.

Первый дельтаплан – летательный аппарат тяжелее воздуха, способный перемещаться по направлению ветра, – сконструировал арабский изобретатель Аббас ибн Фирнас. Это было искусственное крыло из ткани, натянутой на деревянные распорки. В 852 году ибн Фирнас поднял свое творение на минарет Великой мечети в Кордове и бросился с ним вниз, благополучно приземлившись.

Эммануил Сведенборг (1688–1772) сделал эскизы планёра приблизительно в 1714 году. В 1853 году сэр Джордж Кейли сконструировал первый современный планёр, поднявший человека в воздух.

На рубеже XIX–XX веков самым известным создателем планёров был Отто Лилиенталь (1848 –1896). Изготовив и испытав множество моделей, он создал удачную конструкцию балансирного планёра с хорошими лётными характеристиками.

Он заметил, что иногда птицы плавно скользят на распластанных крыльях, спускаясь вниз, но могут и взмывать вверх без затраты мускульной силы, используя для этого энергию восходящих потоков воздуха. В 1891 году, уяснив основные законы полёта крупных птиц, он соорудил первый планёр-крылья из ивовых прутьев, обтянутых тканью. Последовательно, шаг за шагом, Лилиенталь учился обращаться со своим планёром. Он бегал по наклонным спускам, прыгал с низких насыпей, пытался скользить на крыльях. Постепенно он увеличивал высоту возвышенностей, с которых прыгал. За период с 1891 по 1896 годы бесстрашный исследователь совершил около 2000 планирующих полётов. Но 9 августа 1896 года, совершая очередной полёт, Лилиенталь погиб.

С Лилиенталем был хорошо знаком русский учёный Николай Жуковский, который ещё в 1891 году на заседании Московского математического общества сделал доклад «О парении птиц», а потом написал соответствующую научную работу. Он сразу признал верность направления, избранного Лилиенталем, а построенный им планёр – наиболее выдающимся изобретением в области аэронавтики того времени. Исследователи подружились. Жуковский помогал Лилиенталю тем, что теоретически обосновывал некоторые его эксперименты. Лилиенталь знакомил Жуковского с практическими результатами своих опытов, а затем подарил русскому учёному один из своих планёров. Вокруг этого планёра Жуковский собрал круг энтузиастов лётного дела. Однако у Жуковского было другое мнение, чем у Лилиенталя. Русский учёный считал планёр только удобным средством для исследования теории полётов. Будущее авиации Жуковский видел в самолёте. За много лет до первого полёта братьев Райт на построенном ими аэроплане русский учёный понимал и писал, что необходимо сначала хорошо изучить планёр, затем поставить на него мотор – и только тогда люди смогут летать.

Запуск планёра с помощью аэробуксировки одномоторным лёгким самолётом

 

Планёры в зависимости от назначения делятся на учебные, спортивные, десантно-транспортные.

Планёр состоит из таких деталей, как:

– крыло – важнейшая часть планёра, создающая подъёмную силу, необходимую для удержания его в воздухе. Крыло планёра состоит из двух симметричных половин-консолей, которые крепятся у фермы фюзеляжа на корневой части лонжеронов;

– лонжерон – мощный продольный элемент набора крыла, предназначенный для работы на изгиб и кручение;

– силовой набор консоли состоит из нервюр. Нервюра – это элементы поперечного строения крыла, а продольные называются стрингерами;

– фюзеляж – корпус планёра, соединяющий в одно целое все его части;

– оперение – совокупность аэродинамических поверхностей, обеспечивающих устойчивость, управляемость и балансировку в полёте. Оно разделяется на горизонтальное и вертикальное. Горизонтальное состоит из руля высоты, стабилизатора. Вертикальное – из киля и руля направления. Система управления состоит из ручного и ножного управления.

В настоящее время планёрный спорт является общепризнанным и массовым увлечением в развитых странах. Современные планёры, благодаря достижениям аэродинамики и материаловедения, способны пролететь 60 км по прямой с высоты 1 км в спокойном воздухе. Опытные планёристы, используя восходящие потоки – термики, способны преодолевать сотни километров. Существуют также планёры для высшего пилотажа.

 

Дельтаплан

Немоторизованный летательный аппарат тяжелее воздуха, в котором отсутствует хвост. Управление полётом осуществляется смещением центра масс за счёт перемещения пилота относительно точки подвески.

Современные дельтапланы изготовлены из алюминиевого сплава или композитных материалов, а крыло – из синтетической парусины. Эти аппараты имеют высокое соотношение подъёмной силы, что позволяет пилотам летать в течение нескольких часов на высоте тысяч метров над уровнем моря в восходящих потоках теплого воздуха и исполнять фигуры высшего пилотажа.

Первые прообразы дельтапланов – балансирные планёры – были испытаны немецким пионером авиации Отто Лилиенталем.

На заре космических исследований возникла проблема спуска космических аппаратов. В США рассматривались два варианта – управляемый спуск и приводнение спускаемого аппарата в океане (три четверти поверхности Земли). Френсисом Рогалло было разработано крыло, представляющее собой тканевую обшивку на трубчатом каркасе, легко собирающееся и складывающееся в компактный пакет, получившее в честь его создателя название «крыло Рогалло». На начальном этапе космических исследований (программы «Джемини» и «Аполлон») был выбран достаточно хорошо исследованный парашют, и только на следующем этапе была реализована идея управляемого спуска (программа «Спейс Шаттл»).

Безмоторный дельтаплан

 

Прошедшее лётные испытания «крыло Рогалло» было опробовано в роли простейшего летательного аппарата для спуска с небольших высот, что в конце концов привело к появлению нового вида спорта – дельтапланёрного (официально признан ФАИ в 1974 году). На этом этапе оценивались длительность и дальность полёта и точность приземления по парашютным правилам – первое касание. Очень скоро продолжительность полёта стала измеряться сутками, дальность полёта – сотнями километров (в потоках обтекания), а точность приземления стала абсолютной – пилоты касались мишени, пролетая над ней, и приземлялись в посадочном круге (десятки метров). Пришлось изменить правила соревнований – упражнения стали скоростными (прохождение маршрута за минимальное время), а точность приземления стала оцениваться по максимальному расстоянию на пробежке.

 

Мотодельтаплан

 

В СССР свободные (не буксирные) полёты на дельтапланах начались с 1972 года, а в 1976 году в посёлке Славское Львовской области, на горе Тростян, был проведён первый всесоюзный слёт дельтапланеристов, который собрал 25 спортсменов из 11 городов России, Украины и Латвии.

Название «дельтаплан» было дано за сходство крыла дельтаплана с греческой буквой Дельта.

На дельтаплан может быть установлен двигатель. Также производятся специальные усиленные дельтапланёрные крылья, которые крепятся на стойку специальной тележки на колёсах, на которой смонтированы кресла для пилота, пассажира и двигатель.

Другой тип мотодельтапланов оборудован только небольшим мотором мощностью несколько лошадиных сил (часто используют двигатели от бензопил), а старт и посадка, как и в безмоторных аналогах, осуществляется преимущественно с ног. Такие летательные аппараты на сленге спортсменов называются «мётлами». Широкого распространения не получили, эксплуатируются узким кругом энтузиастов.

Существует похожий тип воздушного судна – дельталёт, который имеет похожее по форме крыло, а также тележку с установленным на ней двигателем.

Дирижабль

Дирижабль стал первым летательным аппаратом, способным на управляемые взлёт и посадку. Существует версия, что первые дирижабли были спроектированы ещё в Древней Греции. Якобы над их созданием думал даже сам Архимед. Однако никаких подтверждений тому, что в Древней Греции существовало воздухоплавание, нет. Так что родиной дирижабля считается Франция.

Изобретателем дирижабля считают французского математика Жана Батиста Мари Шарля Менье. Он придумал все: форму эллипсоида, три пропеллера для осуществления управляемости, которые должны были вращать вручную аж 80 человек, две оболочки: чтобы изменять объем газа и, следовательно, высоту полёта. Осуществил идеи Менье совсем другой человек, французский инженер Анри Жиффар. Он сконструировал первый в мире дирижабль с паровым двигателем мощностью в 3 лошадиные силы. В сентябре 1852 года Жиффар поднялся на нём над Парижским ипподромом и пролетел примерно 30 километров со средней скоростью 10 километров в час. Вот от этого полёта и отсчитывают эру моторной авиации и эру дирижаблей.

В начале в дирижаблях использовали водород, но из-за большой взрывоопасности этого газа в большинстве дирижаблей, построенных после 1960-х годов, начали использовать гелий. Дирижабль также может оснащаться двигателями, а экипаж и/или полезная нагрузка в нём расположены в одной или нескольких «гондолах», подвешенных под баллоном с газом.

Пзднее на подобный летательный аппарат установили двигатель внутреннего сгорания – это сделал немецкий инженер Пауль Хенлейн.

Дирижабль Жиффара принято называть мягким дирижаблем. В таких системах матерчатый корпус служит также оболочкой для газа. Великий Циолковский отмечал недостатки таких дирижаблей: невозможность держать высоту, высока вероятность пожаров, плохая горизонтальная управляемость.

Если в нижнюю часть оболочки установить металлическую ферму, то получится полужёсткий дирижабль – такой была знаменитая «Италия» Умберто Нобиле.

Циолковский критиковал мягкие дирижабли не голословно: ещё в 80-х годах XIX века он рассчитал и предложил проект большого грузового дирижабля жёсткой конструкции с металлической обшивкой.

Ранние дирижабли весь объем газа держали в единой оболочке, которая являлась простой промасленной тканью. Потом оболочки стали создавать из прорезиненных материалов. Так увеличился срок эксплуатации дирижабля. Немного позже газ стали разделять на разные баллоны.

 

Дирижабль «Красная звезда» в Воздухоплавательной школе на Волковом поле, Петрогорад (1921)

 

Дирижабли различаются между собой по:

– типу оболочки, которая может быть жёсткой, мягкой и полужёсткой;

– силовой установке (бензиновый или дизельный двигатель, электродвигатель или паровая машина);

– по назначению (для пассажирских перевозок, военные или грузовые);

– способу управления архимедовыми силами (термические дирижабли, вытеснительные или комбинированные) и т. п.

Придуманное в России осуществили в Германии. Толчок к бурному развитию строительства дирижаблей дал немецкий изобретатель Фердинанд фон Цеппелин, имя которого носят, пожалуй, самые известные дирижабли первой половины ХХ века. Он сконструировал три модели таких аппаратов, но всякий раз их приходилось дорабатывать.