Техника

Техника

наука

Воздухоплавание и авиация


НАПЕРЕКОР СТИХИИ

С изобретением воздушного шара показалось, что большего не стоит и желать. Ведь вековая мечта человека осуществилась — он хоть и не обрел крылья, но получил возможность часами парить в небе как птица. Обобщенное впечатление первых воздухоплавателей гласило: «Ничто не сравнимо с блаженством ухода от земли». Усовершенствованные аэростаты были послушны воле человека, повинуясь его приказу, они то набирали высоту, то опускались на землю.

Однако довольно-таки скоро исследователи обратили внимание на одну деталь, которая сводила на нет всю прелесть полета на воздушном шаре, — он был целиком подвластен воле ветра. И если человек научился преодолевать земное притяжение, то он никак не мог повлиять на силы небесные. Сменил во время полета ветер свое направление, и шар вместо Парижа мог оказаться в Лондоне. Такая «точность» доставки груза не могла удовлетворить ни заказчика, ни самого воздухоплавателя.

На первом этапе изобретатели решили использовать в воздухоплавании богатый опыт, приобретенный моряками. Если парус судна становился бесполезным, они садились за весла. А почему бы и шар не оборудовать ими? Сказано — сделано, воздухоплаватели стали брать с собой в полет весла. Вскоре, однако, они отказались от этой затеи. Все дело в том, что моряки отталкивались веслом от воды и придавали судну скорость, а вот оттолкнуться от воздуха еще никому не удавалось. И это понятно, ведь вода в 800 раз плотнее воздуха. Воздухоплаватели лишь безрезультатно молотили веслами.

20 сентября 1874 г. крестьянин М.Т. Лаврентьев на аэростате объемом 2 400 м3 достиг высоты более 6000 м.

14 июля 1894 г. в России проведены первые опыты по использованию привязного аэростата в морском флоте.

Но самой главной бедой изобретателей прошлого было отсутствие легкого, но сильного мотора. Поневоле оставалось рассчитывать лишь на собственные мускулы. Одним из первых предложил это сделать французский военный инженер М. Менье. По его проекту на шаре устанавливались воздушные винты (пропеллеры), вращать которые, за неимением мотора, должны были сами члены экипажа. Человек 20—30 было бы вполне достаточно. Вскоре оказалось, что для длительного полета количество «гребцов» должно быть увеличено, и в следующем своем проекте М. Менье предусмотрел гондолу, способную вместить 50 человек. Однако для того, чтобы поднять в воздух такой груз, необходимо было изготовить шар объемом не менее 70 000 м3, а для того, чтобы такой гигант мог соперничать с ветром, сил 50 человек могло и не хватить. Инженер попал в замкнутый круг — чем больше «гребцов», тем больших размеров должен быть шар, а чем больше изготовишь шар, тем больше для него понадобится «гребцов». Разорвать этот круг М. Менье помог его соотечественник инженер-судостроитель Дюпюи де Лом.

Пропеллер (от латинского слова «propello» — гоню, толкаю вперед) — вал с винтовыми лопастями, обеспечивающий движение самолета, вертолета, судна.

По его мнению, выход был в том, чтобы создать шар минимальных размеров. В 1872 г. аэростат, построенный по такому принципу, взлетел в воздух. Его экипаж состоял из 8 человек, которые изо всех сил вращали механизмы, соединенные с пропеллерами. Аппарат смог развить скорость до 8 км/ч, но это был его предел — на большее у экипажа не хватило сил. Несмотря на это, полет был полностью управляемым, что дало возможность объявить о новом этапе в развитии воздухоплавания. На смену неуклюжему воздушному шару пришел маневренный дирижабль — что в переводе с французского обозначало «управляемый». Следует отметить, что изменилось не только название летательного аппарата, но и его форма Обращение к опыту построения морских судов не прошло бесследно для воздухоплавания. Как известно, узкая лодка имеет более обтекаемую форму, чем широкая, и поэтому требует для движения меньших усилий гребцов. Вскоре появились аэростаты, оболочки которых бьши вытянуты и напоминали гигантскую сигару. А для новичков воздухоплавания — дирижаблей — такая форма стала традицией.

Первую попытку снабдить дирижабль механическим двигателем совершил тоже француз — никому не известный механик-самоучка Анри Жиффар (1825-1882).

На первый свой дирижабль А. Жиффар планировал установить двигатель собственной конструкции, над которым он трудился целый год. Ему удалось построить паровой агрегат весом 45 кг и мощностью 3 л.с. Для того времени это бьши рекордные результаты, ведь существовало негласное правило, что каждая лошадиная сила, развиваемая паровым мотором, «весила» 100 кг.

Оболочка дирижабля напоминала остроконечную сигару длиной 44 и диаметром 12 м. Сверху на оболочку была наброшена сеть, к которой крепился горизонтальный брус. Он, как хребет, держал платформу с котлом и паровой машиной. Здесь же находился пилот. Усилия паровой машины передавались на пропеллер диаметром 3,5 м. «Сигара» заполнялась легким, но взрывоопасным светильным газом.

Первый полет дирижабля А. Жиффара состоялся 23 сентября 1852 г. Корабль плавно взмыл вверх, выпуская черные клубы дыма, и поднялся на двухкилометровую высоту. Анри, выполнявший обязанности и пилота, и механика, дал машине полные обороты. Винт бешено вращался, но аппарат стоял на месте — мешал встречный ветер. Разочарованный пилот потушил топку и благополучно опустился на землю.

Вторая конструкция Анри в полтора раза превышала размеры первого дирижабля. На этот раз Жиффар взял в полет своего помощника. Однако и этот полет не принес удовлетворения изобретателю. На высоте оболочка внезапно начала выпускать газ, вынудив экипаж к аварийному спуску. Но едва платформа коснулась земли — «сигара» выскользнула из сетки и бесследно исчезла за облаками. Неудачи не сломили упорного изобретателя. Он вновь берется за разработку очередного летательного аппарата. На этот раз им должен был стать гигантский дирижабль.

К сожалению, построить его А. Жиффару не удалось. Конструктор ослеп. В середине апреля 1882 г. его нашли мертвым в собственной квартире. Все признаки указывали на самоубийство.

Дирижабль конструкции Аюпюи де Лома.

7 июля 1886 г. экипаж в составе A.M. Кованько и В.И. Срезневского с летяшего аэростата произвел фотографирование земной поверхности первым в мире специальным аэрофотоаппаратом, сконструированным Срезневским.

Дирижабль конструкции А. Жиффара.

 

Дирижабль конструкции П. Хейлейна.

Казалось, первые удачные полеты дирижаблей А. Жиффара откроют человеку путь к созданию нового вида транспорта — воздушного. Ведь дирижаблю не нужны хорошие дороги, ему не служат помехой горные перевалы и не страшны водные преграды. Однако через некоторое время оказалось, что о рождении транспортного воздухоплавания говорить еще рано. Вначале должен был появиться мощный и легкий двигатель внутреннего сгорания и новые материалы для изготовления надежной оболочки. После исторического полета А. Жиффара должно было пройти еще пятьдесят лет...

Впрочем, энтузиасты воздухоплавания все эти годы не сидели сложа руки. В 1872 г. в воздух поднялся дирижабль, созданный австрийским инженером П. Хейнлейном. Установленный на нем мотор, работающий на светильном газе, вращал четырехлопастный пропеллер. Этим же газом была заполнена гигантская сигарообразная оболочка аппарата. Мощность, развиваемая новым видом двигателя, позволяла дирижаблю П. Хейнлейна достигать скорости в 20 км/ч.

Через два года после смерти А. Жиффара его соотечественники, воздухоплаватели Шарль Александр Ренар и Антуан Кребс, установили на жестком аэростате электродвигатель мощностью 1,5 л.с. В первый полет их аппарат отправился 9 августа 1884 г. Этот день вписан красными чернилами в историю развития воздухоплавания. Впервые в мире дирижабль «La France» совершил полет по замкнутой кривой, который начался и закончился в одной точке. Воздушный корабль длиной 50 метров вылетел из городка Шале-Мюдон, сделал круг и плавно приземлился на месте вылета. Когда немецкие изобретатели Карл Бенц (1844—1929) и Готлиб Даймлер (1834—1900) построили первый работоспособный бензиновый мотор, воздухоплаватели сразу же нашли ему применение. Их соотечественник, воздухоплаватель доктор В. Вельфер, в 1896 г. установил новый двигатель на дирижабле собственной конструкции.

Однако ставить мотор, из выхлопной трубы которого летели искры, на оболочку, наполненную водородом, было равносильно тому, что подносить спичку к бочке с порохом. В июне 1897 г. дирижабль доктора В. Вельфера взорвался в воздухе, унеся жизни своего «родителя» и случайного пассажира.

Но неудачи не смогли сломить волю и стремление людей стать полноправными хозяевами небес. И очередная победа не заставила себя долго ждать. В ноябре 1899 г. бразилец, проживающий во Франции, Альберто Сантос-Дюмон (1873—1932) впервые облетел на дирижабле Эйфелеву башню и вернулся на то место, откуда совершил взлет. Началась великая гонка строительства дирижаблей. И затронула она не только «родину воздухоплавания». Очень скоро «воздушную монополию» французов разрушил немецкий энтузиаст воздухоплавания граф Фердинанд фон Цеппелин (1838—1917).

Следует отметить, что в начале XX в. уже полностью сложилась система классификации изготавливаемых дирижаблей. Они бывают трех видов — мягкой системы, с корпусом из прорезиненного материала; полужесткой, с металлической фермой вдоль нижней части; и жесткой — корпус последнего представляет собой металлический каркас, на который натянута оболочка. К днищу корпуса крепятся гондолы — одна или несколько, где размещаются экипаж, механизмы управления, двигатели.

Перевозка дирижабля из хранилища на летное поле.

14 июля 1890 г. российская кадровая команда преобразована в Учебный Воздухоплавательный парк. Военным министром России утверждено Положение о воздухоплавательной части.

В конце XIX в. появились и такие конструкции дирижаблей, в которых не только каркас, но и сама оболочка были изготовлены из листового металла. Одним из первых, кто разработал проект подобного аппарата, стал австрийский инженер Д. Шварц. В 1893 г. он переехал в Россию, где на деньги царского правительства решил реализовать свой проект в металле. Через некоторое время в воздухоплавательном парке Петербурга было развернуто строительство 47-метрового цельнометаллического дирижабля. К сожалению, завершить строительство не удалось — закончились деньги, и инженеру пришлось вернуться на родину. Еще 4 года понадобилось Шварцу на то, чтобы построить свой аппарат в Германии. К 1897 г. проект был реализован полностью. В гондоле первого цельнометаллического дирижабля был установлен двигатель внутреннего сгорания мощностью 12 л.с., который вращал четыре пропеллера. С его помощью аппарат уверенно оторвался от стартовой площадки и рекордно быстро набрал высоту в 250 м, но после отказа двигателя рухнул на землю.

В России также занимались разработкой собственных дирижаблей. Основоположник современной космонавтики Константин Эдуардович Циолковский (1857—1935), еще в 1892 г. он опубликовал работу «Аэростат управляемый металлический», в которой научно доказал возможность и целесообразность создания дирижаблей больших размеров. Кстати, именно по этому пути через 8 лет пошел граф Фердинанд фон Цеппелин, аппараты которого были самыми большими в мире. Но и тут его опередил Циолковский. Уже в 1896 г. он представил на суд научной общественности России проект цельнометаллического дирижабля длиной 210 м и с объемом оболочки — 70 000 м3. Гигант был рассчитан на перевозку 200 пассажиров и нескольких тысяч тонн груза. Почему-то России того времени оказалось не под силу построить летательный аппарат таких размеров. Лидерство в воздухе было отдано немцам.

Но вернемся к дирижаблям графа фон Цеппелина. Прямо на поверхности одного из озер Германии был создан огромный цех-ангар, в котором началось строительство дирижаблей-гигантов. Более 100 поплавков поддерживали на воде конструкцию длиной 140, высотой — 20 и шириной 23 м.

Ангар — сооружение для хранения, технического обслуживания и ремонта воздухоплавательной и авиационной техники. Первая разработка Ф. фон Цеппелина, получившая порядковый номер «LZ-1», покинула ангар в 1900 г. Это был дирижабль жесткого типа длиной 128 м и объемом оболочки более 11 000 м3. Для обеспечения безопасности полета на своем аппарате изобретатель применил в нем никогда не используемое ранее в воздухоплавании конструкторское решение. Вся оболочка дирижабля была разделена на несколько изолированных друг от друга отсеков. В каждом из них был установлен резервный баллон с газом. Теперь в случае повреждения оболочки одного из отсеков дирижабль мог сохранить летные качества.

Один из многочисленных дирижаблей, построенных Фердинандом фон Цеппелином.

 

Российский ученый и изобретатель Константин Эдуардович Циолковский (1857—1935).

 

Дирижабль конструкции Цеппелина, серии «LZ». 1902 г. («Deufschland».)

 

Дирижабль «Shute-Lanz SL-1».

За несколько лет вслед за «LZ-1» ангар покинуло еще несколько дирижаблей Ф. фон Цеппелина. Так, построенный в 1906 г. 128-метровый дирижабль с порядковым номером «LZ-3» имел возможность подняться на высоту в несколько километров и развить скорость до 50 км/ч, неся при этом 10 человек экипажа и почти 3 000 кг груза. А построенный в 1910 г. аппарат «LZ-7», получивший название «Deuschland», мог взять на борт сразу 20 пассажиров.

Не прошло и десяти лет, как «цеппелины» уже вовсю совершали коммерческие рейсы. Неудивительно, что имя создателя этих гигантов, длина которых уже доходила до 200 м, стало нарицательным для дирижаблей того времени, а предложенная Ф. фон Цеппелином оболочка легла в основу практически всех управляемых аппаратов легче воздуха, которые быстрыми темпами начали создавать в Англии, Германии, США. К началу XX в. общее число дирижаблей-цеппелинов в мире достигало 500 шт.

В первом десятилетии XX в. дирижабли, наполненные водородом, стали вполне послушны воле человека. Но хотя они отличались большой грузоподъемностью, дирижабли были громоздки, неуклюжи и тихоходны. А целая серия воздушных катастроф в начале XX в., доказала их низкую надежность. Все эти недостатки заставляли изобретателей продолжать поиски иных способов покорения воздушного океана.

Эра воздухоплавания постепенно уходила в небытие, освободив место наступающей эре авиации.





Авиация и космонавтика, вооружения, hi-tech, открытия, концепции и изобретения...

Наука, техника, изобретения © 2009-