Воздушный путь. Книга о летательных аппаратах легче и тяжелее воздуха

Мысль о летании по воздуху зародилась у людей много тысяч лет тому назад. Рисунки и скульптурные изображения древних египтян, сделанные за 2000–3000 лет до Р.Х., нередко представляют фигуры людей с крыльями.

Такие же изображения можно найти и на древних памятниках других народов, например ассиро-вавилонян и, позднее, у греков и римлян. У древних греков было также интересное сказание – легенда о том, как два человека, Дедал и сын его Икар, были заключены на каком-то острове и задумали бежать с него, приделав себе крылья; материалом для крыльев служили перья птиц, прикрепленные воском к особым рамам. Легенда рассказывает, как эти люди, приводя в движение свои крылья собственной мускульной силой, поднялись на воздух и улетели с острова. Икар, мальчик, не остерегся, поднялся очень высоко и оказался слишком близко к солнцу. От сильного жара воск на крыльях растаял, перья перестали держаться, и Икар упал с большой высоты и разбился насмерть. Этот рассказ подтверждает, что уже в те далекие времена люди думали о летании по воздуху. Однако из этого рассказа и по другим источникам можно судить о том, что люди в те времена были еще совершенно незнакомы с постройкой летательных машин и никаких серьезных попыток в этом направлении сделать не могли. В упомянутой легенде и в изображениях мы всегда встречаем подражание птичьим крыльям, причем наиболее правильным с технической стороны оно было у древних египтян. Проходит много веков, не принося ничего нового в развитие интересующего нас вопроса. Наконец, около 1500 года по Р.Х. появляются интересные работы о возможных способах летания по воздуху. Это – рисунки и наброски, сделанные великим итальянским художником Леонардо да Винчи, бывшим в то же время одним из выдающихся ученых той эпохи. Рисунки эти представляют большой интерес. В них впервые встречается мысль о том, каким образом можно было бы действительно построить летательную машину, как должны быть сделаны части такой машины и т. д. Здесь мы уже видим не подражание природе, как всегда бывало до тех пор, а сознательную работу человеческого разума. Рисунки Леонардо да Винчи указывают нам на то, что он обдумывал устройство разных типов летательных машин, в том числе прибора с воздушными винтами и парашюта, т. е. аппарата, делающего медленным и безопасным падение с большой высоты.

В течение последующих 3-х столетий в области воздухоплавания не появляется ничего нового, что бы заслуживало внимания. Отдельные мечтатели пытаются иногда строить крылья и подобные приборы, но все эти попытки оканчиваются полной неудачей, за которой часто следует всеобщее разочарование и уверенность в том, что летать по воздуху людям, вообще, никогда не окажется возможным.

Два рода воздухоплавательных аппаратов

Как видно из предыдущего, люди, жившие ранее 18-го столетия и думавшие о летании по воздуху, представляли себе такое передвижение возможным единственно с помощью крыльев, похожих, так или иначе, на птичьи.

Однако существовала возможность подняться на воздух и без всяких крыльев, на приборе, построенном на совершенно иных основаниях. До сих пор говорилось о приборах, которые были бы созданы подобно птице, т. е. держались бы в воздухе с помощью движущихся крыльев. Аппараты такого рода относятся к типу «тяжелее воздуха». К тому же типу принадлежат все без исключения летающие живые существа, которые имеются или имелись раньше в природе, т. е. птицы, летучие мыши, летающие насекомые и т. д.

Но в конце 18-го столетия ряд научных открытий, касавшихся свойств воздуха, показал, что возможен и иной тип воздухоплавательного аппарата, а именно, прибор «легче воздуха».

Выражение «легче воздуха» надо понимать в том смысле, что вес предмета, о котором идет речь, должен быть меньшим, чем вес воздуха, взятого в таком объеме, какой занимает данный предмет. Те же рассуждения применяются обычно при сравнении весов, и когда встречается выражение, что медь приблизительно в 8 раз тяжелее воды, а ель приблизительно в 2 раза легче, то во всех случаях материалы берутся в том же объеме, как и вода. Уже очень давно стало известным, что в воде плавают предметы, которые «легче» воды. Многие свойства воздуха похожи на свойства жидкостей. Естественно поэтому было предположить, что если бы удалось сделать такой предмет, который весил бы меньше, чем воздух, взятый в равном объеме, т. е. был бы легче воздуха, то такой предмет поднялся бы на воздух, «всплыл бы» в нем, как всплывает в воде кусок дерева. Но если создание предмета, плавающего по воде, являлось делом очень простым, так как в природе имеется множество материалов легче воды, то сделать что-нибудь легче воздуха было гораздо более сложной задачей, так как все имеющиеся в природе твердые и жидкие материалы во много раз тяжелее воздуха. Например, легкое дерево – ель – приблизительно в 500 раз тяжелее воздуха. Сам воздух приблизительно в 800 раз легче воды, т. е. 1 кубический метр воздуха в обычных условиях весит около 1,293 килограмма. В старых русских мерах вес выразился бы таким образом: приблизительно 20 ведер воздуха будут весить один фунт[1]. Таким образом воздух, которым мы дышим, который служит точкой опоры для птиц, представляет из себя вещество очень легкое. В природе, однако, встречаются вещества еще значительно более легкие, чем воздух. Это – некоторые газы, т. е. вещества, имеющие строение похожее на воздух.

К таким легким газам относятся: светильный газ, весящий приблизительно в 10 раз легче воздуха, и еще более легкий газ – водород. Как известно, в воде могут плавать не только твердые, но и жидкие тела. Масло или керосин поднимаются на поверхность воды так же, как и всякое другое плавающее тело. Приблизительно такие же явления происходят и в воздухе. Более легкие газы стремятся «всплыть», т. е. подняться в высшие слои атмосферы[2]. Из всего сказанного станет понятным, каким образом практически мог быть создан аппарат «легче воздуха». Для этого нужно было сделать непроницаемую оболочку – как бы мешок возможно малого веса и наполнить его одним из упомянутых выше легких газов. В том случае, когда вес газа, оболочки и всего, что к ней прикреплено, будет меньшим, чем вес воздуха, взятого в том же объеме, такой прибор должен будет подняться на воздух. Эти научные сведения стали известными во второй половине 18-го столетия. Немногим позже последовало и практическое применение их, т. е. постройка первых воздушных шаров.

До сих пор мы говорили о применении особого легкого газа. Но можно поступить и иначе. Можно достигнуть того, чтобы обыкновенный воздух внутри оболочки шара весил значительно меньше, чем равный ему объем воздуха снаружи оболочки. Для этого достаточно нагреть воздух внутри шара, оставив в нижней части оболочки отверстие. От теплоты воздух расширяется, и часть его будет вытолкнута через нижнее отверстие. Оставшееся внутри шара количество воздуха будет теперь весить меньше, чем наружный воздух в том же объеме. Если степень нагревания и размеры шара достаточны и оболочка не тяжела, то такой прибор должен будет подняться на воздух, так же как и наполненный легким газом.

Первые воздушные шары

Приведенные выше научные данные были впервые применены на практике во Франции. Честь постройки первого воздушного шара, заведомо поднявшегося на воздух, принадлежит братьям МОНГОЛЬФЬЕ. Летом 1783 года они сделали небольшой воздушный шар из легкого полотна, оклеенного бумагой. В нижней части шара было оставлено отверстие, сохранявшее свою форму благодаря имевшимся в нем обручам. Для нагревания воздуха шар помещался над небольшим очагом, в котором сжигали солому. В присутствии посторонних зрителей 5-го июня 1783 года вблизи Лиона во Франции был произведен первый опыт. Когда воздух внутри оболочки был достаточно нагрет, шар был отпущен и сейчас же плавно и быстро поднялся на высоту почти в две версты[3]. За это время воздух в нем успел охладиться, и шар начал опускаться и потом упал на землю. Удача первого опыта воодушевила строителей, и они сейчас же приступили к постройке шара значительно больших размеров, такого, который мог бы поднять на воздух двух человек. В то же время французская академия наук поручила одному из своих ученых, профессору ШАРЛЮ, построить другой воздушный шар. На этот раз было решено наполнить воздушный шар или, как его называют иначе, аэростат, не гретым воздухом, а легким газом – водородом.

Большой аэростат бр. Монгольфье был готов несколько раньше. 21 ноября того же 1783 года состоялся первый полет шара с пассажирами. Громадный аэростат, около 100000 куб. фут. вместимостью[4], был наполнен гретым воздухом; в небольшой галерее, окружавшей его нижнее отверстие, поместились два человека, и шар вместе с ними поднялся на воздух.

Этот первый полет продолжался около 20 минут, причем воздухоплаватели достигли высоты около ¾ версты и затем благополучно спустились в окрестности Парижа. Имена первых людей, поднявшихся на воздух, были: Пилатр де РОЗЬЕ и маркиз д'АРЛАНД.

Рис. 2. Аэростат братьев Монгольфье

В это же время заканчивалась постройка и первого водородного аэростата, созданного физиком Шарлем. Оболочка была сделана из шелка, пропитанного для непроницаемости лаком. На весь шар была надета сетка, к которой крепились шнурки, поддерживавшие корзинку для воздухоплавателей. Аэростат имел 27½ футов в поперечнике и был построен правильно и обдуманно на основании научных данных. В шаре имелся клапан, приводимый в действие из корзинки и позволявший воздухоплавателям, в случае необходимости, выпустить часть газа, что должно было заставить шар идти вниз. Кроме того, в корзинке шара были заготовлены мешки с песком в виде балласта. Выбрасывая балласт и облегчая таким образом шар, можно было заставить его подняться выше или прекратить начавшийся спуск.

Аэростат, наполненный воздухом

Первый полет этого аэростата состоялся в Париже 1-го декабря 1783 года. Необходимый для наполнения шара водород добывался в течение предшествовавших 3-х дней и ночей в деревянных бочках, заключавших в себе куски железа и разбавленную серную кислоту. Когда все приготовления были окончены, в корзине поместились: сам строитель аэростата профессор Шарль и его главный помощник РОБЕР. Шар был выпущен, и воздухоплаватели совершили на нем удачный полет около двух часов продолжительностью, пролетев около 50-ти верст. Во время этого полета часть газа просочилась через оболочку, и под конец аэростат уже не был в состоянии держать в воздухе 2-х людей. Поэтому, когда аэростат спустился на землю, Робер вышел, а профессор Шарль остался один и поднялся вновь. На этот раз сильно облегченный шар быстро пошел кверху и достиг высоты около 3-х верст. Любуясь невиданным величественным зрелищем, профессор Шарль в то же время произвел ряд интересных научных наблюдений.

Таким образом было положено начало воздухоплавания. В дальнейшем это дело продолжало развиваться. Много раз строились аэростаты значительно больших размеров. Иногда, при благоприятном ветре, людям удавалось пролетать очень большие расстояния. Одним из самых длинных полетов был перелет француза ДЕЛАВО из Парижа в Коростышев (в России). Этот полет продолжался 35½ часов подряд и был совершен в октябре 1900 года. Наибольшая высота на круглом аэростате была достигнута немецким профессором БЕРСОНОМ – около 10½ верст. На такой большой высоте людям обычно бывает трудно дышать и приходится брать с собою и вдыхать чистый кислород. В России также совершено было большое количество различных полетов такого рода генералом КОВАНЬКО и другими воздухоплавателями.

Развитие нового дела не могло, конечно, обойтись без жертв. Первым человеком, которому суждено было погибнуть от катастрофы с воздушным шаром, был Пилатр де Розье – первый поднявшийся на воздух человек[5]; в дальнейшем были и другие жертвы, но это не остановило нового дела, которое продолжало развиваться.

Круглые аэростаты принесли громадную пользу и в научном отношении; с их помощью были впервые исследованы высшие слои атмосферы, были произведены наблюдения над строением облаков и т. д.

Интересно отметить, что воздушный шар остался почти без изменений с тех пор, как он был впервые построен профессором Шарлем. Круглые аэростаты нынешнего времени почти не отличаются от первого шара. Они в полной мере обладают его главным недостатком. Они практически неуправляемы. Выпуская газ или выбрасывая балласт можно заставить шар спуститься или подняться. Но направление полета находится, можно сказать, полностью вне воли летящего, т. к. шар всегда движется в ту сторону, куда дует ветер. Это свойство делало совершенно невозможным применение воздушного шара как средства сообщения.

Управляемые аэростаты

Попытки заставить воздушный шар двигаться в желаемом направлении, т. е. создать управляемый аэростат, были сделаны почти сейчас же после первых полетов. Уже в 1784 году, т. е. всего спустя год после первых удачных испытаний, француз БЛАНШАР построил аэростат, приводившийся в движение с помощью особых воздушных весел. Попытка эта потерпела полную неудачу. Несколько более правильной по замыслу была попытка бр. Робер, которые построили аэростат продолговатой формы. Однако отсутствие в те времена пригодных двигателей заставило и этих опытных строителей прибегнуть к помощи человеческой мускульной силы. При таких условиях попытка эта тоже не могла дать хороших результатов.

В области воздухоплавания, как и в других областях техники, для успеха такой работы, кроме научных познаний и таланта изобретателя, необходимы были технические средства, т. е. материалы, станки, приборы и т. д. Необходимы также работники, умеющие обращаться с такими материалами и станками и могущие выполнить идеи изобретателя. Этим объясняется то, что в течение почти 70 лет со времени первых попыток дело управляемого воздухоплавания не двигалось вперед. За этот срок были изобретены пароходы, железные дороги и большое число паровых двигателей, исполнявших разные работы. Все это нашло себе отклик и во воздухоплавании. В 1852 году выдающийся французский инженер ЖИФФАР построил небольшой аэростат правильной продолговатой формы[6]. Приводить в движение этот воздушный корабль должна была легкая паровая машина, весившая с котлом и топкой около 9-ти пудов[7] и развивавшая 3 лошадиных силы.

Анри Жиффар

Дирижабль Жиффара

Машина приводила в действие трехлопастный воздушный винт 11 футов в диаметре, делавший 110 оборотов в минуту. Сам аэростат имел в длину 143 фута, в диаметре 39 футов; емкость его была 75000 куб. футов. Первое испытание его было произведено в 1852 году и прошло вполне успешно. Аэростат отлично слушался рулей и двигался в желаемом направлении, развивая скорость до 10 верст в час. Полет, продолжавшийся несколько часов, прошел вполне благополучно, причем к вечеру аэростат самостоятельно возвратился к месту вылета в Париж[8].

После этой первой крупной удачи инженер Жиффар, один из самых замечательных изобретателей, работавших в области воздухоплавания в 19 столетии, построил еще несколько управляемых аэростатов средней величины и под конец задумал создать огромный быстроходный воздушный корабль в 2000 фут. длиною. Но этому проекту не суждено было осуществиться, т. к. изобретатель ослеп и покончил жизнь самоубийством.

Следующим шагом в деле развития управляемого воздухоплавания были работы двух французских офицеров – РЕНАРА и КРЕБСА, долгое время работавших над усовершенствованием аэростата с электрическим двигателем. Они выработали новый тип легкой электрической батареи, доставлявшей ток. Батарея эта давала до одной лош. силы на каждые 100 фунтов своего веса. Электрический двигатель был разработан при содействии известного изобретателя динамо-машины – ГРАММА. Двигатель развивал 9 лош. сил и весил около 6 пудов. Прежде чем приступить к постройке настоящего аэростата, эти изобретатели произвели большое число опытов, изучая, какую форму нужно придать оболочке, чтобы получить наибольшую скорость, как правильнее сделать винт, чтобы он при том же двигателе тянул как можно сильнее, и т. д. Серьезная подготовительная работа, выполненная в течение нескольких лет этими изобретателями, внушила доверие к ним. Французское правительство выдало необходимую сумму денег, и в 1884 году этот проект был построен. Это был первый аэростат, который оказался способным вернуться к месту вылета против небольшого ветра. До тех пор самый небольшой ветер уже служил непреодолимым препятствием. Аэростат Ренара и Кребса, названный ими «La France» («Франция»), совершил всего 7 воздушных поездок, причем в 5 из них он был в состоянии дойти до указанного ему заранее места и вернуться назад.

Таким образом, это был первый воздухоплавательный аппарат, действительно двигавшийся туда, куда этого желали находившиеся на нем люди. Он развивал скорость свыше 20 верст в час. Опыты с ним были произведены в 1884 и 1885 годах. С теми техническими средствами и машинами, которые в то время были в распоряжении строителей, едва ли можно было сделать больше.

Под конец 19-го столетия были разработаны и получили большое распространение двигатели внутреннего сгорания, столь широко и успешно применяемые на автомобилях и моторных лодках. Этот же тип двигателя сделал возможным действительное осуществление воздухоплавательных приборов. Все без исключения управляемые аэростаты и летательные машины, оказавшиеся пригодными для настоящей практической службы наравне с пароходами и автомобилями, приводились в движение бензиновыми двигателями внутреннего сгорания. Бензиномотор и был тем главным инструментом, без которого нельзя было создать жизнеспособную летательную машину какого бы то ни было рода.

Бензиновый двигатель

Ознакомимся в общих чертах с тем, как устроен и как работает бензиновый мотор. Главную часть каждого такого двигателя составляет один или несколько цилиндров, каждый из которых представляет из себя как бы стакан от 3-х до 6-ти дюймов[9] в поперечнике и приблизительно в 2 раза больше в длину. Стакан этот делается обычно из чугуна или стали, и внутренняя стенка его точно обтачивается на токарном станке и должна быть совершенно гладкой, а поперечник цилиндра – совершенно одинаковым на всей его длине. Внутри цилиндра двигается поршень, т. е. металлический стакан несколько меньших размеров, обточенный с своей наружной стороны и пригнанный к цилиндру вплотную таким образом, что воздух не может проходить между стенками цилиндра и поршня. В дне цилиндра имеется обычно 3 отверстия; 2 из них закрываются особыми клапанами, а в третье наглухо завинчивается так называемая свечка. Клапаны сделаны для того, чтобы в нужное время открывать доступ газам во внутренность цилиндра, которые производят работу, и затем дать им возможность, после того как работа будет совершена, выйти наружу. Клапаны мотора имеют приблизительно такое же назначение, как водопроводный или самоварный кран. Цилиндры соединены вглухую с остовом двигателя, а поршни с помощью особой промежуточной части – шатуна, присоединены к изгибам коленчатого вала, т. е. главной оси мотора. Когда коленчатый вал вращается, то поршни двигаются попеременно то в одну, то в другую сторону внутри цилиндров. Таким образом, поршень то приближается к днищу цилиндра, то удаляется от него. Если бы мы пожелали заполнить жидкостью все пространство внутри цилиндра, то когда поршень находится ближе всего к днищу цилиндра, жидкости войдет около 1-го чайного стакана, когда же поршень находится дальше всего от дна цилиндра, то жидкости войдет около 5-ти стаканов[10]. Свечка представляет из себя небольшой приборчик, в который проводится электрический ток, обычно доставляемый маленькой электрической машиной – магнето, вращаемой самим мотором. Как было указано, свечка ввинчивается в цилиндр так, что конец ее оказывается во внутренней его части. В этой части свечки в необходимый момент проскакивает электрическая искра. В моторах, о которых идет речь, работающим веществом является смесь паров бензина с воздухом. Смесь эта приготовляется особым небольшим прибором, который называется карбюратором. Через широкое отверстие в этот прибор попадает снаружи воздух. Кроме того, по небольшой трубочке в него же течет бензин из резервуара. Количество подаваемого бензина и воздуха можно, по желанию, изменять, пользуясь особенными краниками и заслонками, т. к. в зависимости от погоды, качества бензина и т. д. приходится несколько иначе составлять рабочую смесь, чтобы получить наилучшее действие двигателя.

Большая часть бензиновых моторов вообще и все без исключения двигатели, которыми пользуются в воздухоплавании, делаются по типу, называемому «четырехтактным». Такое название дано этим двигателям, т. к. во время работы их в каждом цилиндре происходят одно за другим четыре различных действия или, как их называют, четыре такта. Действия эти происходят в следующем порядке:

1) Поршень удаляется от дна цилиндра. В это время открывается клапан, впускающий рабочую смесь из карбюратора, и освободившееся между дном цилиндра и поршнем пространство заполняется этой смесью воздуха с парами бензина.

2) Поршень приближается к дну цилиндра. В это время оба клапана остаются закрытыми[11]. Места внутри цилиндра становится меньше, но смеси выйти некуда, т. к. все отверстия закрыты. Поэтому смесь паров бензина и воздуха в это время сжимается, сдавливается.

3) Поршень удаляется от дна цилиндра. В самом начале этого действия[12] в свечке, о которой упоминалось выше, проскакивает электрическая искра, воспламеняющая смесь. Сгорание паров бензина, смешанных с воздухом, происходит страшно быстро, иначе говоря, происходит маленький взрыв. Стенки цилиндра делаются достаточно крепкими, чтобы выдержать этот взрыв, и все его давление уходит на то, чтобы с силою толкнуть поршень в направлении от дна цилиндра. В течение всего этого действия оба клапана продолжают оставаться закрытыми.

4) Поршень приближается к дну цилиндра. В самом начале[13] этого действия открывается другой клапан, позволяющий сгоревшей смеси свободно выйти из цилиндра. При приближении поршня к дну цилиндра места в последнем остается очень немного, и т. к. имеется свободный выход через открытый клапан, то все, что осталось от взрыва, уходит прочь, оставляя цилиндр свободным и готовым для нового наполнения рабочей смесью.

С концом 4-го действия клапан выпуска закрывается, другой клапан – впускной – открывается, и все действия повторяются в прежнем порядке. Таким образом, источником работы мотора внутреннего сгорания является взрыв смеси воздуха с парами бензина, керосина или с газом. Взрыв, который в каменноугольных копях, в местах, где хранятся запасы бензина и др. горючих жидкостей, может причинить огромные бедствия – этот самый взрыв, производимый теми же веществами, но в маленьком виде внутри цилиндра двигателя, может быть послушным помощником человека. Он может в этом случае двигать автомобиль, моторную лодку, воздухоплавательный аппарат; может совершать и огромное число других мирных работ в промышленности и в сельском хозяйстве. Работающий двигатель можно также сравнить с ружьем, в котором пуля не может вылететь из ствола, а лишь способна, двигаясь внутри него, дать толчок, полученный от взрыва порохового заряда, некоторой ручке, вращающей колесо, – в данном случае – коленчатому валу. Выстрелы непрерывно следуют один за другим по 10–15 в секунду, и каждый раз дается небольшой толчок вращающемуся колесу. Сравнивая работающий двигатель с ружьем, мы должны были бы считать: первый такт, или первое действие – заряжанием; второе – забивкой, уплотнением заряда; третье действие – выстрелом и четвертое – очисткой ствола от дыма и копоти. Когда мотор действует, то в каждом его цилиндре одну четверть времени продолжается полезная работа, а три четверти состоит в подготовлении условий, нужных для работы. Чередование работы и промежутка идет очень быстро – в одну секунду каждый цилиндр дает 10–15 таких толчков. На главный вал мотора надевают обычно тяжелое стальное колесо, называемое маховиком[14].

Делается это по следующей причине: как было сказано, работа в цилиндрах происходит не равномерно, а в виде толчков. Поэтому во время вспышки – взрыва в цилиндре, мотор с силой дергал бы механизм, который он должен вращать, а все остальное время он не давал бы никакой силы и даже мог бы перестать вращаться. Быстро вращающееся маховое колесо как бы впитывает в себя эти толчки. Известно, что тяжелое колесо нельзя заставить сразу вращаться быстро. Его также нельзя сразу остановить, если оно быстро вертится. Поэтому такое колесо делает в двигателе толчки незаметными, а всю его работу – плавной. На моторных лодках и в промышленности очень часто пользуются двигателями с одним цилиндром и с тяжелым маховиком. В воздухоплавании, где все части делаются легкими и тонкими и где все вообще стараются делать возможно легче, моторы никогда не делаются одноцилиндровыми; их всегда делают с большим числом сравнительно малых цилиндров, получая, таким образом, еще более ровную работу и более легкий вес.

Во время работы цилиндры от ряда непрерывно происходящих внутри них взрывов сильно нагреваются. Это могло бы даже разрушить их материал и, во всяком случае, сделало бы невозможной работу двигателя, т. к. на раскаленных металлических стенках не удержалось бы никакое смазочное масло, если бы цилиндры не были охлаждены снаружи специальными приспособлениями. В большинстве двигателей цилиндры охлаждаются следующим образом: на цилиндр снаружи надевается металлический колпак, так, чтобы между ним и стенками цилиндра оставалось свободное пространство, приблизительно в палец толщиной[15]. К этому колпаку или, как его называют, водяной рубашке, приделываются с противоположных сторон две трубы. В одну из них все время с помощью небольшого насоса подается холодная вода, через другую вода выходит из рубашки цилиндра. Холодная вода, касаясь стенок цилиндров, все время охлаждает их, но зато нагревается сама. В моторной лодке это не страшно, так как холодная вода накачивается все время из-за борта. На автомобиле или на воздухоплавательном аппарате, где запас воды приходится брать с собою, вся вода в несколько минут закипела бы и очень скоро испарилась бы, если бы пустить ее из мотора прямо в тот сосуд или резервуар, в котором она взята с собою. Поэтому воду, которая охлаждает работающей двигатель, приходится в свою очередь тоже охлаждать. Для этой цели обычно пользуются так называемым радиатором. Делается этот прибор следующим образом: два металлических резервуара соединяются между собой большим числом тонких трубочек. Весь радиатор располагается таким образом, чтобы на трубочки возможно сильнее дул ветер. Иногда для этого делают небольшой вентилятор, который создает искусственный ветер между трубочками. Горячая вода из мотора идет по трубе в верхнюю часть радиатора и затем по тонким трубочкам медленно течет в нижнюю его часть. Проходя медленно по тонким трубочкам, обдуваемым снаружи ветром, вода, значительно охладившись, поступает в нижнюю часть радиатора, а оттуда насосом накачивается опять в двигатель, охлаждая его, нагревается сама, т. е. уносит из него избыток теплоты в радиатор. Это продолжается во все время работы, и сравнительно небольшого количества воды достаточно, чтобы обеспечить надолго исправное действие мотора. Так, например, в аэропланный двигатель в 100 лош. сил надо было вливать около 2 ведер воды, чтобы заполнить рубашки цилиндров, радиатор и все трубы. Летом, часов через 10 полета, требовалось подлить около одной четверти ведра.

Так устроен двигатель, который сделал практически возможным воздухоплавание во всех его видах. Главным преимуществом бензинового мотора перед паровым или электрическим двигателем была большая легкость его самого, а также и вещества, которое служит источником его работы. Когда мы говорим, что бензиновый двигатель легче парового или электрического, то, понятно, мы сравниваем машины, дающие одну и ту же мощность, т. е. развивающие одинаковое число лошадиных сил. Сравним, для примера, веса трех разных типов двигателей, дающих по 25 лош. сил.

I. ПАРОВАЯ МАШИНА такого типа, какой стоял на аэростате Жиффара, весила бы для 25 лош. сил около 3000 фунт. (75 пудов).

II. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ с батареей элементов – около 3100 фунт. (77 пудов).

III. БЕНЗИНОВЫЙ МОТОР со всеми принадлежностями – около 200 фунт. (5 пудов).

Кроме того, бензиновый двигатель такой силы израсходует в час работы не более 18 фунтов бензина и от 1-го до 3-х фунтов смазочного масла, тогда как два других типа двигателей потребуют, по крайней мере, в 3 раза больше разных веществ.

Это имеет тоже очень большое значение. За последнее время некоторым строителям удалось построить очень легкие паровые машины, но большой вес топлива и воды, необходимых для их работы, оставлял их далеко позади бензинового двигателя. Когда строились управляемые аэростаты, о которых упоминалось выше, приходилось всегда соблюдать громадную экономию в весе всех частей и материалов, которые шли в дело, так как данного размера аэростат может поднять только определенный груз, и если он со всеми своими частями будет слишком тяжел, то он не отделится от земли.

Таким образом, двигатель, со всеми его частями, должен был тоже весить не больше определенного количества фунтов; пока строители пользовались паровыми и электрическими двигателями[16], сила двигателей всегда была слишком малой.

Понятно, что если сделать аэростат большим, то и подъемная сила его окажется большей и можно будет поставить более сильный двигатель. Но, чтобы двигать по воздуху громадную оболочку такого аэростата, потребуется также значительно большая сила, и значит, двигатель всегда останется слишком слаб, если только он не дает много силы на каждый фунт своего веса.

Бензиновый двигатель и оказался тем достаточно легким мотором, который сделал возможным осуществление управляемых аэростатов, действительно летающих даже и против сильного ветра, согласно воле того, кто им управляет. Этот же мотор сделал, наконец, возможным и постройку наиболее важных современных летательных машин – аэропланов, о которых подробно будет рассказано далее.

Первое удачное применение бензиномотора на аэростате представляли из себя работы САНТОС-ДЮМОНА – одного из наиболее замечательных изобретателей, работавших в области воздухоплавания.

Альберто Сантос-Дюмон (1873–1932)

Первые работы этого молодого талантливого строителя относятся к 1897 году. Он сделал для себя небольшой круглый аэростат и производил на нем полеты вблизи Парижа. Получив таким образом некоторый опыт в воздухоплавании, он построил свой первый управляемый аэростат, бывший, вероятно, самым маленьким из всех когда-либо строившихся. Аэростат должен был поднять на воздух лишь вес изобретателя и маленького бензиномотора в 3½ лош. силы, снятого с мотоциклетки.

Аэростат оказался сравнительно удачным, довольно хорошо слушался рулей и позволил своему строителю получить много ценных сведений для дальнейших работ. Первый же полет окончился гибелью аэростата, причем его изобретатель не пострадал лишь случайно. Это нисколько не смутило Сантос-Дюмона, и он немедля принялся за осуществление второго аэростата, давшего лучшие результаты, а затем и целого ряда других. В это время к воздухоплаванию уже относились с большим интересом, и во Франции одним человеком[17] был обещан крупный приз тому воздухоплавателю, который вылетит из указанного места вблизи Парижа, облетит вокруг Эйфелевой башни[18] и вернется к месту, откуда он начал свой полет.

Выше указывалось, что уже инженеру Жиффару, а также полковнику Ренару удавалось возвращаться к месту вылета на своих управляемых аэростатах. В данном же случае требование было более серьезным. Надо было совершить заданный полет в определенное время – не больше, чем в полчаса. Чтобы выполнить это условие, требовалось создать аэростат, идущий с значительно большей скоростью, чем та, которая достигалась до этого времени.

В июле 1901 года Сантос-Дюмон решился попробовать выполнить условия упомянутого приза. В присутствии свидетелей и большого числа зрителей он поднялся на воздух на своем аэростате № 5 из указанного предместья Парижа и полетел к Эйфелевой башне. Через 10 минут он уже поворачивал свой аэростат, огибая башню, но на обратном пути встретил довольно сильный ветер, значительно замедливший скорость хода. Аэростат успешно двигался против ветра, но скорость его настолько уменьшилась, что он достиг места вылета лишь на сороковой минуте. Приз, таким образом, взят не был. Вдобавок к этому, вскоре после возвращения, когда аэростат еще находился в воздухе, на нем остановился двигатель. Аэростат перестал быть управляемым, его понесло ветром на большое дерево и он был сильно поврежден.

Неутомимый изобретатель вновь принялся за работу и быстро построил аэростат № 6, на этот раз несколько больших размеров, превосходивший все остальные своей надежностью и скоростью. Он был приведен в движение бензиновым двигателем в 12 лош. сил. 19-го октября 1901 года Сантос-Дюмон вновь сделал попытку взять приз Дейч де ла Мера. Он вылетел с указанного места на своем аэростате, ровно через 9½ минут уже долетел до Эйфелевой башни, обогнул ее и через 29½ минут от начала полета вернулся к месту вылета. Таким образом, требования приза были выполнены, и он получил обещанную сумму в 125000 франков[19].

Дирижабль Сантос-Дюмона облетает вокруг Эйфелевой башни

Эти работы Сантос-Дюмона можно считать действительным разрешением вопроса о создании управляемого аэростата. В дальнейшем эти аппараты совершенствовались, их стали строить во всех странах, на них стали ставить двигатели, дававшие огромную силу, и, таким образом, оказалось возможным получить значительно большую скорость, а вместе с тем все меньше и меньше зависеть от ветра.

В развитии воздухоплавания большое значение имели работы еще одного выдающегося изобретателя – графа ЦЕППЕЛИНА, начавшего осуществление своих аэростатов приблизительно в то же время, когда и Сантос-Дюмон.

Дирижабль Цеппелина

Управляемые аэростаты этого строителя значительно отличались от всего того, что делалось до тех пор. Во всех аэростатах, строившихся до этого времени, вся оболочка, в которой находился газ, была мягкой и сохраняла свою удлиненную форму только благодаря заполнявшему ее газу. При таких условиях трудно было сохранить точно ту форму, которая давала бы самые лучшие результаты. Граф Цеппелин задумал сделать аэростат совершенно иначе. Он изготовил из легких материалов остов – каркас, состоявший из шестнадцати легких продолговатых балок, скрепленных между собой особыми обручами. Вся эта огромная труба снаружи была обтянута материей. Передний и задний концы делались заостренными, для чего указанные шестнадцать балок как бы изгибались и сводились в одну точку. Таким образом, получался огромный, довольно легкий остов, пустой внутри, способный совершенно точно сохранять свою форму. Внутри его помещалось большое число обыкновенных воздушных шаров. Когда их наполняли газом, они совершенно заполняли внутренность остова. Таким образом, получалась двойная выгода. Весь аэростат отлично сохранял свою форму, что было очень важно для его устойчивости и для скорости полета; кроме того, в случае повреждения не весь газ уходил из оболочки, а лишь небольшая часть его, заполняющая тот внутренний шар, который окажется неисправным[20].

Граф Цеппелин истратил очень много времени и все деньги, какие у него были, на свои опыты, но в конце концов ему удалось достигнуть очень хороших результатов. В 1908 году Цеппелин закончил свой аэростат огромных размеров в 460000 куб. фут. вместительностью, с двумя моторами по 110 лош. сил каждый. Полный вес его достигал 16 тонн (около 1000 пудов), причем он мог свободно нести 18 пассажиров.

В 1908 году этот огромный воздушный корабль совершил удачный длинный полет, продолжавшийся около 12-ти часов, причем было покрыто около 400 верст. Аэростат летел со скоростью в среднем около 35 верст в час. Временами достигалась еще большая скорость.

В это время «создание» управляемых аэростатов, можно считать, уже закончилось, и в дальнейшем шло лишь улучшение и совершенствование их – как совершенствуются и в настоящее время пароход и железные дороги, которыми мы пользуемся.

Теперь управляемые аэростаты уже действительно могли двигаться туда, куда этого желали их капитаны; они могли нести на себе значительные грузы и передвигаться с большой скоростью (40–50 верст в час).

Аэростаты эти смогли, наконец, летать, если и не во всякую погоду, то, по крайней мере, при обычных условиях, тогда как раньше всегда приходилось выбирать исключительно тихие и спокойные дни. В 1908–1910 годах постройкой управляемых аэростатов стали заниматься во всех культурных государствах.

В России также было построено несколько таких воздушных кораблей; по большей части их строили наши военные инженеры: капитан ШАБСКИЙ, полковники НЕМЧЕНКО, УТЕШЕВ и многие другие. Из среды наших офицеров вышло также немало прекрасных капитанов этих аэростатов, справлявшихся со своим трудным, иногда опасным делом так же хорошо, как это делали лучшие воздухоплаватели других стран. В России постройкой аэростатов занимался, главным образом, Ижорский завод[21]. Кроме того, несколько управляемых аэростатов было приобретено во Франции. На этих кораблях, как русской, так и иностранной постройки, несколькими русскими офицерами было совершено до войны и в начале ее много интересных полетов. Весьма удачными были полеты капитана НИЖЕВСКОГО.

Из заграничных аэростатов наиболее успешными по своим качествам продолжали оставаться немецкие – типа Цеппелина; французские – типа Лебоди и некоторые другие – несколько уступали Цеппелинам в скорости и в некоторых других качествах, но зато были проще в пользовании и дешевле.

Другие страны большей частью старались подражать либо немцам, либо французам и, вообще, были слабее их, причем все смотрели на управляемый аэростат лишь как на военное средство, служащее главным образом для разведки. Впрочем, немцы, тайно от других, производили опыты бросания бомб с этих воздушных кораблей.

Управляемые аэростаты последнего времени

Когда в 1914 году наступила война, все государства, у которых имелись аэростаты, пробовали применить их для военных целей. В большинстве случаев это было довольно неудачно. Аэростаты представляли из себя большую, отлично видимую цель и почти в каждый полет их сильно повреждали и очень часто взрывали и уничтожали совсем; попадали в них из особых пушек, специально устроенных для стрельбы по воздухоплавательным аппаратам. Наибольшее число военных полетов на управляемых аэростатах было совершено немцами, несколько раз прилетавшими и бросавшими большие бомбы в Париж, Лондон и русские города, расположенные вблизи фронта. Но и немцы, в конце концов, оставили эти дорогостоящие и неспособные хорошо защититься воздухоплавательные аппараты и перешли к совершенно другим машинам, о которых будет рассказано в дальнейшем.

Но если для войны аэростаты и оказались малопригодными, то достигнутые ими результаты вообще нужно считать очень хорошими. Летом 1919 года английский воздушный корабль R-34 два раза перелетел Атлантический океан.

Дирижабль R-34, в 1919 г. перелетевший через Атлантический океан

Он прибыл из Англии в Америку, долетел до Нью-Йорка и затем, тем же путем, возвратился обратно в Англию. Полет над океаном продолжался около 4-х дней.

Еще более крупные результаты были достигнуты одним из последних немецких цеппелинов, который пролетел из Турции в глубь Центральной Африки[22] и, не спускаясь, возвратился обратно. Им было покрыто около 3000 верст по воздуху. Этот замечательный воздушный корабль весил со своим полным грузом около 80-ти тонн, т. е. около 5000 пудов. Более половины этого груза приходилось на полезный груз, т. е. на вес бензина, людей, оружия, провианта и т. д.

Как можно видеть из того, что было сказано о последних английских и немецких управляемых аэростатах, аппараты эти за последнее время достигли очень высокого совершенства. Они довольно надежны, движутся со скоростями 80-100 верст в час, поднимают большие тяжести и могут нести до 50-ти человек.

Но все же управляемый аэростат имеет такие недостатки, с которыми нельзя справиться, сколько бы ни трудиться над их устранением. Оболочка его всегда будет очень большой, и потому на земле средней силы ветер всегда представляет для аппарата немалую опасность. Его спуск на землю при среднем ветре требует помощи нескольких сотен человек, которые своевременно должны ухватить его за веревки.

Огромная оболочка аэростата наполнена горючим газом, способным вспыхнуть от небольшой искры, что, конечно, влечет полную гибель его, со всеми находящимися на нем людьми. Такие несчастья случались много раз 10.

Кроме того, весь аппарат очень дорог. Газ, которым он наполнен, тоже стоит немало, и притом, как бы хорошо ни была сделана и пролакирована оболочка, газ понемногу все время просачивается и уходит прочь. Его приходится постоянно подбавлять, а раз в месяц или немного реже необходимо весь газ выпустить и заменить свежим. Все это делает управляемые аэростаты дорогими и сравнительно малопригодными для работы в обычных условиях, тем более, что уже существуют иные, гораздо более пригодные и лучшие типы воздухоплавательных машин, с которыми и надлежит теперь ознакомиться поближе.

Летательные машины

На первых страницах этой книги было сказано вкратце о приборах «тяжелее воздуха». Упоминалось также, что к этому разряду относятся все птицы и летающие насекомые и что полет их происходит совершенно иным образом, чем движение в воздухе всякого аэростата. Как известно, ничего похожего на аэростат в природе не существует; таким образом, изобретая его, человек должен был всю эту задачу разрешить своим разумом, не имея никаких указаний со стороны, не видя никогда никакой модели такого аппарата.

Что же касается до «летательных машин с крыльями», то самые разнообразные модели таких аппаратов человек постоянно видит в природе, и таким-то именно образом устроены и летают все птицы. Казалось бы, людям надо только рассмотреть хорошенько, как сделаны птичьи крылья, какие движения производятся ими в воздухе, да и постараться сделать самим то же самое. И все же аэростаты, представлявшие на первый взгляд более сложную задачу, были изобретены гораздо раньше и свыше 100 лет оставались единственными приборами, поднимавшими и переносившими человека по воздуху. Произошло это потому, что постройка летательной машины, т. е. механической птицы, способной поднять на воздух человека, представляла из себя очень трудную и сложную задачу. Для успешной постройки такой машины, т. е. аппарата тяжелее воздуха, требовался не только талант и настойчивость изобретателя, но и подходящие материалы, умелые рабочие, а главное – достаточно легкий и сильный двигатель. Между тем как для постройки, например, воздушного шара были необходимы лишь простые материалы, которые умели приготовлять уже тысячи лет тому назад, а именно – нетяжелая материя, веревки и лак. Таким образом, если бы во времена Леонардо да Винчи, т. е. около 1500 года и даже значительно раньше, 1000 или 2000 лет тому назад, кто-нибудь знал бы, как сделать аэростат, надуваемый гретым воздухом, он отлично мог бы построить и летать на нем, т. к. все материалы легко могли быть получены. Иное дело с прибором тяжелее воздуха. Если бы 100 или 50 лет тому назад какой-нибудь изобретатель и додумался до устройства летательной машины, например, аэроплана, он не мог бы осуществить его, т. к. не получил бы легких стальных труб, проволок и тросов специальной прочности, много других материалов и, самое главное, подходящего двигателя.

Все эти материалы и приборы не могли, конечно, быть созданы трудами мысли одного человека. Тысячи людей трудились над подготовкой этого всего, не имея в виду летания по воздуху. Легкие стальные трубы создавались для постройки велосипедов и других подобных машин. Легкие и прочные колеса, резиновые шины – для велосипедов и автомобилей. Стальная проволока огромной прочности выделывалась для музыкальных инструментов. Когда я строил свои первые аэропланы[23], проволока для них покупалась в виде фортепьянных струн. Самая же главная часть – бензиновый двигатель, в том виде, в каком он оказался пригодным для летательных машин, был результатом работы многих сотен, если не тысяч, отдельных изобретателей, как наиболее образованных инженеров, так и простых рабочих, трудившихся над ним, вносивших одно за другим изменения и улучшения, устранявших мало-помалу его недостатки, вначале очень серьезные. Моторы такого рода были сперва созданы, чтобы двигать станки и машины на небольших фабриках. Затем их стали строить в огромном количестве для автомобилей. Пришлось потратить много труда и старания, чтобы научиться делать их легкими, т. к. поставить на легкие колеса и раму тяжеловесный мотор было очень неудобно и ненадежно. Если же все начать делать достаточно прочным для старых тяжелых двигателей, то весь автомобиль окажется страшно громоздким, будет легко вязнуть на дороге, и, вообще, им будет неудобно пользоваться. Все сказанное еще в большей степени справедливо по отношению к гоночным автомобилям и моторным лодкам. Понятно, что при одинаковом устройстве и весе как автомобиль, так и лодка будут двигаться тем быстрее, чем сильнее на них двигатель. И вот многие техники и изобретатели трудятся над тем, чтобы облегчить мотор, как только можно. Эти общие усилия приводят к тому, что год за годом двигатели строятся все более легкими. От двигателя гоночной моторной лодки до аэропланного в конце концов осталось сделать только один шаг. И действительно, небольшой французский завод[24], строивший легкие двигатели для гоночных лодок, оказался в состоянии выпустить в Европе в 1905–1906 годах мотор, поднявший на воздух летательную машину с человеком.

Таким образом, создались условия, сделавшие возможным осуществление летательных машин. Все это было необходимо для постройки летательного аппарата, но трудности далеко этим не кончились. Всякому понятно, что без красок, полотна и т. д. нельзя нарисовать картину. Но кроме всего этого, необходим также талант и умение художника. Так же было и с созданием летательных машин. Потребовались огромные усилия и работа человеческого разума, чтобы из всех этих материалов создать машину, которая, в конце концов, смогла осуществить то, о чем люди мечтали долгие тысячелетия, а именно – поднять человека на крыльях на воздух.

Ознакомимся теперь подробнее с тем, как могла быть построена летательная машина. Всякий наблюдательный человек может обратить внимание на то, что машины, создаваемые руками человека, всегда делаются несколько иначе, чем живые механизмы, т. е. части тела животных, служащие примерно для той же цели. Автомобиль, повозка и т. д. всегда делаются на колесах, тогда как все животные передвигаются с помощью ног. Точно так же рыбы двигаются в воде с помощью плавников, а пароходы с помощью вращающихся колес или винтов, действующих иначе, чем хвост или плавники рыбы, но нисколько не хуже. Того же самого следовало ожидать и с приборами для летания по воздуху. И если некоторые мечтатели, особенно в прежнее время, думали сделать себе крылья наподобие птичьих, то все серьезные изобретатели знали, что следует идти другим путем и строить не подобие животного, а машину. И делать эту машину надобно сознательно, т. е. точно зная как, почему и для чего делается каждая часть ее; какую именно работу хотят получить от каждой отдельной части и от всей машины в целом. А самое главное – надо совершенно точно знать, почему именно можно рассчитывать, что как части, так и вся машина будет делать всю работу, которую ожидает получить изобретатель.

Чтобы ознакомиться несколько с условиями полета, конечно, полезно было наблюдать птиц, но во всем, что касалось постройки летательных аппаратов, приходилось идти своим самостоятельным путем, т. е. надо было сообразить и ясно понять, при каких условиях и почему воздух будет держать на себе летательную машину, возможно ли создать искусственно такие условия и если можно, то как именно.

Понятно, что для того, чтобы летательная машина поднялась на воздух, необходимо, чтобы на части ее, проще говоря, на крылья давил воздух. Понятно также, что он должен давить снизу вверх и притом с достаточной силой. Известно, что движущийся воздух, т. е. ветер может с большой силой давить на крылья ветряной мельницы, паруса корабля и т. д. Если в ветреный день стать на высоком, открытом месте и держать в руках лист картона или тонкую дощечку, то давление ветра на эти предметы будет ясно чувствоваться. В совершенно тихую погоду при таких же условиях никакого давления не будет, но если в тихую погоду высунуть ту дощечку из окна быстро идущего поезда, почувствуется давление как в сильный ветер. Если, наконец, в безветренную погоду, оставаясь на месте, начать быстро махать этой дощечкой, то во время взмаха можно вновь почувствовать, что воздух сопротивляется ее движению, давит на нее. Воздух при этом всегда давит с той стороны, откуда дует ветер, иначе говоря, давит в сторону, противоположную движению. Понятно, что если скорость ветра или движения одинаковы, то сила, с которой давит воздух, будет тем большей, чем больше поверхность того предмета, на который дует ветер. Если он будет в два раза или в пять раз больше, то и сила давления будет в каждом случае приблизительно в два или в пять раз большая. Во всех случаях считается, что доска или лист картона поставлены поперек движения так, что ветер дует на всю их поверхность. Если каждый их этих предметов поставить боком так, чтобы ветер дул на ребро, то сила давления будет в несколько раз меньшей, т. к. в этом случае воздух давит целиком только на узкое ребро. Всякому хорошо известно, что сила давления будет тем большей, чем сильнее ветер, т. е. чем быстрее движется воздух[25].

Но не все знают, что сила давления увеличивается не так, как скорость ветра или движение, а гораздо быстрее. Выражаясь точно, надо сказать, что сила давления воздуха пропорциональна квадрату скорости. Это значит, что если скорость увеличилась в два раза, то давление будет не в два, а в четыре раза больше. Если скорость увеличилась в три раза, то давление возрастет в девять раз и т. д.

Когда все это было выяснено, то оказалась возможным высчитывать наперед, с какой приблизительно силой воздух будет давить на такую или иную плоскость, движущуюся с той или иной скоростью. Для этого поступают таким образом. Раз навсегда было точно измерено, с какой силой давит ветер, например, в 10 верст в час на доску или какой-нибудь плоский предмет размером в 1 квадратный аршин[26]. Оказалось, что при таких условиях сила давления всегда будет, приблизительно, ⁹/₁₀ фунта.

Предположим, что надо узнать с какой силой воздух давил бы на большую плоскость, скажем в 20 кв. аршин, если бы его скорость была 50 верст в час. Легко понять, что на 20 кв. аршин при скорости в 10 верст в час давление было бы в 20 раз больше, чем на один кв. аршин, т. е. 18 фунтов. Но если скорость будет в пять раз большей, то давление будет в 5 × 5, т. е. еще в 25 раз большим. Значит в условиях, о которых говорится, воздух будет давить на такую плоскость с силою в 450 фунтов, т. е. 11¼ пудов. Если бы сделать такую плоскость достаточно легкой, например, в 5 пудов весом и если бы, так или иначе, получить на нее снизу ветер в 50 верст в час, то такая поверхность должна была бы подняться на воздух, да еще могла бы поднять одного человека.

Из вышесказанного должно стать понятным, какую основную цель должен был иметь строитель летательной машины. Он должен был сделать свой аппарат и заставить его части двигаться таким образом, чтобы воздух давил на эти части или, как их обычно называют, плоскости или крылья, снизу вверх. Это сравнительно легко сделать, гораздо труднее было следующее: необходимо, чтобы он давил с достаточной силой. Надо, чтобы сила давления – если ее, например, измерить или сосчитать в фунтах – была большей, чем вес всей летательной машины со всеми принадлежностями, с пассажирами и т. д.

Ознакомимся теперь еще ближе с тем, какими способами можно было бы заставить воздух давить на крылья летательной машины в том направлении, которое необходимо. Как было указано выше, воздух давит на пластинку, которая в нем движется в направлении, обратном движению. Если надобно, чтобы воздух давил кверху, то, значит, пластинку или крыло надо двигать книзу. Иначе говоря, надо, чтобы в такой летательной машине крыло делало сильный взмах и загребало всей своей поверхностью воздух книзу, а потом возвращалось наверх, возможно меньше задевая за воздух. Понятно, что крыло поддерживает при таких условиях аппарат только тогда, когда оно движется вниз. Идя вверх, оно никакой силы на давало бы. Поэтому пришлось бы делать две пары крыльев и заставить их действовать так, чтобы когда одна пара загребает воздух вниз, другая пара взмахивала бы кверху и т. д. так, чтобы всегда воздух давил на какие-нибудь крылья снизу. Приблизительно таким образом работают крылья некоторых летающих насекомых. Все вообще летающие животные имеют крылья, движущиеся попеременно вверх и вниз, и полет их всегда несколько похож на описанный. Понятно поэтому, что и немалое число изобретателей думали над устройством машины с бьющими крыльями.

Такой прибор носит название орнитоптер. Человеку, знакомому с техникой, будет, однако, понятно, почему осуществление такого прибора является делом очень трудным, чтобы не сказать невозможным. Простой расчет, вроде того, какой был приведен выше, показывает, что для взлета такой машины понадобилось бы, чтобы крылья, которые при взмахе опускаются на целую сажень, делали по несколько взмахов в одну секунду. На одни только эти резкие взмахи, не считая загребания воздуха, потратится работа сильного двигателя. Наконец, какой крепостью должны обладать эти крылья, чтобы выдержать непрерывные толчки, получаемые от двигателя. Но ведь, кроме прочности, от летательной машины, а значит и от каждой ее части, требуется большая легкость. Все перечисленное и многие другие подробности послужили причиной того, что ни один летающий прибор с движущимися наподобие птичьих крыльями никогда еще не был построен, и в настоящее время этот тип, т. е. орнитоптер, совершенно оставлен[27].

Мы уже ознакомились в этой книге с тем, что, например, простой вращающийся пароходный винт мог отлично заменить работу плавников рыбы. Естественно было и в воздухоплавании постараться заменить очень сложное и трудноисполнимое движение крыльев птицы каким-нибудь простым, которое было бы легко получить с помощью известных людям технических средств. Нетрудно догадаться, что таким простым движением было вращение воздушного винта, действующего таким же образом, как и пароходный. Так как воздух гораздо легче воды[28], то естественно было, что воздушный винт должен быть сравнительно большим, легким и должен вращаться быстро. Всякий вертящийся винт гонит вещество, в котором он действует, например воду или воздух, в одну сторону по тому направлению, как стоит его ось. Но, в свою очередь, он всегда испытывает на себе давление в противоположную сторону. Таким образом, винт парохода гонит воду назад, толкая за счет этого весь пароход вперед, иногда силою в 10000 пудов и более.

Нетрудно догадаться теперь, как можно было использовать эти свойства винта для постройки летательной машины. Надобно было сделать достаточных размеров легкий воздушный винт, поставить его таким образом, чтобы он с силой гнал поток воздуха прямо вниз. В этом случае обязательно получится давление со стороны воздуха на весь винт, которое будет тянуть его прямо кверху. Если это давление будет большим, чем вес винта мотора, который его вращает, и всей машины со всем, что на ней находится, то такой прибор должен будет подняться на воздух. В его осуществлении не встречается таких трудностей, как в постройке орнитоптера. Наоборот, все части и органы такого аппарата, называемого геликоптером, смогут быть легко осуществлены и, вообще, хорошо известны в технике.

Мысль о таком аппарате впервые встречается более 400 лет назад у Леонардо да Винчи, который на одном из своих рисунков изобразил геликоптер с винтами, вращаемыми с помощью рукояток человеком. В течение 19-го столетия было построено много моделей геликоптеров, приводившихся в движение закрученной резинкой, пружиной и даже легкой паровой машиной. Все это были маленькие аппараты, весившие от малой доли фунта до нескольких фунтов.

Самый крупный из них, построенный в 1878 году итальянским профессором ФОРЛАНИНИ, весил около 2 пудов, приводился в действие паровой машиной, развивавшей около трех лошадиных сил, и был способен самостоятельно подняться на воздух и продержаться в нем до двадцати секунд. С появлением легких бензиновых двигателей многие изобретатели стали пробовать осуществить уже не модель, а настоящий геликоптер, достаточно крупный и мощный, чтобы поднять на воздух человека.

Вертолет Форланини

Многим удалось получить очень интересные и полезные для науки сведения, но машины, которая действительно летала бы по воздуху с пассажирами, пока не сделал еще никто. Причиной этому являются некоторые основные присущие геликоптеру недостатки. Главный из них тот, что винты такого аппарата на каждую лошадиную силу поднимают слишком мало груза. Поэтому очень трудно сделать прибор столь легким, чтобы он с двигателем, с винтами и с человеком весил так мало, чтобы тяга винтов подняла его на воздух. Однако выше было сказано, что небольшие геликоптеры много раз строились и отлично летали; неужели же нельзя построить машину побольше, которая действовала бы таким же образом?

Здесь оказывается весьма серьезное затруднение: дело в том, что практически, в маленьком приборе можно получить на каждую лошадиную силу двигателя гораздо больше тяги, чем в большом. Мною был в 1908 году построен маленький геликоптер, весивший не более ¼ фунта, приводившийся в движение резинкой и отлично летавший. Силу, даваемую скрученной резинкой в течение нескольких секунд действия, можно было довольно точно померить. Весь приборчик можно было взвесить и, таким образом, подсчитать, что на целую лошадиную силу пришлось бы около 100 фунтов тяги. В описанном выше аппарате инж. Форланини значительно больших размеров на каждую силу можно было поднять уже всего только 28 фунтов. Наконец, в настоящем большом геликоптере, который был построен мною в 1910 году, с мотором в 25 лош. сил, на каждую лошадиную силу удалось получить лишь около 18 фунтов подъемной силы. Если бы взять в одинаковых условиях двигатель не в 25, а в 100 лош. сил, то общая тяга винтов, конечно, стала бы большей, но не в четыре раза, а примерно раза в три, т. е. тяга винтов геликоптера на каждую лошадиную силу стала бы еще меньше.

Таким образом, если бы кто-нибудь построил маленькую модель, а потом стал бы делать настоящий большой геликоптер, то могло бы получиться следующее: допустим, что мотор взят в 10 раз сильнее; такой двигатель будет приблизительно в 10 раз тяжелее, возьмет в 10 раз больше бензина и масла и т. д., кроме того, ось, зубчатые колеса, винты и все прочие части, которые будут испытывать на себе действие мотора в 10 раз более сильного, должны быть сделаны во столько же раз крепче, а значит, и тяжелее. Таким образом, весь аппарат окажется в 10 раз тяжелее, а подъемная сила винтов будет не в 10, а всего в 7–8 раз большей. Вот и получится, что модель летала отлично, а построенный большой аппарат не может отделиться от земли.

Однако благодаря развитию техники, разные части для воздухоплавательных машин, моторы и т. д. становятся все более легкими и лучше исполняющими свою работу. Так, например, мотор нового типа в 100 лош. сил и винт к нему делаются теперь значительно легче, чем 10 лет тому назад. А, кроме того, и винты теперь делаются лучше и с теми же 100 лош. силами они «тянут» сильнее, чем делавшиеся 10 лет тому назад.

Так что, если до сих пор и не удавалось построить геликоптер, поднимающий людей на воздух, то в самое ближайшее время, а может быть уже и теперь, это сделать можно. Тем более, что некоторым из строившихся геликоптеров оставалось совсем немного, чтобы подняться на воздух.

Недостатки геликоптера надо всегда иметь в виду. Геликоптер имеет слабую подъемную силу, т. е. с помощью мотора, например, в 100 лош. сил можно поднять 20–30 пудов, а с помощью другого типа летательных машин – аэроплана можно взять до 60 пудов. В каждом случае, чтобы прибор поднялся на воздух, надо, чтобы его полный вес с мотором, с пассажирами, запасом бензина и т. д. был меньшим, чем подъемная сила, даваемая его крыльями или винтами.

Из этих цифр станет понятным, почему мотор и материалы, достаточно легкие для аэроплана, для геликоптера требуются еще большей легкости. Геликоптер имеет еще один крупный недостаток. Дело в том, что для аэроплана остановка мотора в воздухе не представляет опасности и он всегда может плавно и спокойно достигнуть земли, тогда как геликоптер в случае остановки двигателя в воздухе упадет на землю и разобьется, а находящиеся на нем люди почти наверное погибнут. Значит, здесь надо придумывать какие-нибудь особые спасательные приборы, например, парашют, с помощью которых все же едва ли удастся получить ту безопасность, которой аэроплан обладает сам по себе, т. е. без всяких специальных приспособлений. Значит ли это, что над геликоптером не стоит думать так же, как и над прибором с бьющими крыльями – орнитоптером? Нет, ни в каком случае. Геликоптер можно осуществить, и он был бы очень полезен как вспомогательное средство, т. к. он имел бы одно весьма ценное преимущество перед аэропланом – правильно созданный геликоптер должен быть в состоянии взлетать с любого места без разбега и садиться на землю, не имея огромной скорости движения.