|
Реклама... |
|
В начале XX в. всеобщее внимание было привлечено к успехам управляемого воздухоплавания. В 1900 г. совершил первый полет гигантский дирижабль Ф. Цеппелина (Германия). Год спустя А. Сантос-Дюмон сумел облететь вокруг Эйфелевой башни на своем дирижабле № 6. В 1902 г. французские инженеры братья Лебоди создали дирижабль, на котором в ноябре 1903 г. был выполнен полностью управляемый полет дальностью 60 км. Вскоре началось серийное производство управляемых летательных аппаратов легче воздуха.
В то же время попытки создания летательных аппаратов тяжелее воздуха по-прежнему не имели успеха. Серия неудач с самолетами В. Кресса, Л. Левассера, С. Ленгли и других, казалось бы, означала, что время осуществления динамического полета еще не наступило.
Поэтому, когда в печати появились несколько коротких заметок о полете в США самолета братьев Райт, эти сообщения не привлекли внимания. В атмосфере скептицизма по отношению к аппаратам тяжелее воздуха их восприняли как очередную газетную "утку" американских журналистов. Даже сообщение самих изобретателей [137, 1904г., с. 41 и др. ] не вызвало интереса. Читатели уже привыкли к широковещательным заявлениям о полетах новых летательных машин, которые, как потом выяснялось, никогда не отрывались от земли.
Между тем У. и О. Райт продолжали работать над совершенствованием своего самолета. Необходимость "доводки" выяснилась уже весной 1904 г., когда конструкторы впервые решили продемонстрировать изобретение представителям местной прессы. Из-за недостаточной силы ветра и перебоев в работе двигателя длина разбега оказалась больше расчетной и аппарат не мог подняться в воздух после схода со стартового рельса.
Самолет 1904 г. представлял собой незначительно модифицированный вариант "Флайера-1". Основное отличие заключалось в применении нового, более мощного, двигателя. Кроме того, была изменена форма вертикального руля, уменьшена кривизна крыла, увеличена емкость топливного бака [327, с. 1189-1190 ].
Испытания нового самолета велись вблизи Дейтона - города, где жили братья Райт, на территории огороженного изгородью пастбища. Несмотря на увеличение мощности силовой установки, из-за значительного удельного веса двигателя (5,5кг/л.с.) нагрузка на мощность была по-прежнему велика и для того, чтобы дистанция разбега не превышала длины рельса, полеты приходилось осуществлять только при условии сильного ветра, дующего навстречу направлению взлета. Это, конечно, затрудняло проведение испытаний.
Для устранения указанного недостатка братья Райт решили применить катапультный метод старта. Данная идея зародилась у них после того, как на аэронавтической выставке в Сент-Луи (США, 1904г.) О. Шанют демонстрировал лебедку для запуска планеров. Устройство, сконструированное Райтами, представляло собой пирамидальную вышку, на вершине которой подвешивался груз весом примерно 600 кг. Груз был соединен тросом с самолетом и во время падения создавал дополнительное ускорение при разбеге (рис. 7.1).
Рис.7.1. Устройство для старта самолета братьев Райт
Первый катапультный взлет состоялся 7 сентября 1904 г. Новый способ старта позволил производить полеты независимо от ветра, и интенсивность испытаний возросла. Экспериментаторы приобрели вскоре опыт управления в прямолинейных полетах, однако время нахождения в воздухе по-прежнему измерялось секундами, так как небольшие территории, выделенные им для опытов, и необходимость каждый раз переносить аппарат назад к стартовому устройству ограничивали дальность. Вследствие этого было решено перейти к полетам по кругу.
Попытка совершить полет по замкнутой траектории впервые была предпринята 15 сентября 1904 г. Из-за слишком большого радиуса разворота возникла опасность столкновения с оградой (как и в прежние годы. Райты проводили испытания на минимальной высоте) и полет пришлось прервать. Успех был достигнут пять дней спустя, когда У. Райт выполнил на самолете поворот на 360 градусов [327, с. 469 ].
Полеты по кругу позволили увеличить время пребывания в воздухе. Так, полет 20 сентября продолжался 2 мин 15 с. 9 ноября Уилбур установил новый рекорд продолжительности - 5 мин 4 с. Во время этого полета самолет описал в воздухе четыре полных круга, пройденное расстояние составило 4,8 км.
Повороты в воздухе осуществлялись следующим образом.
"Для того, чтобы лететь по кругу налево, - писал У. Райт в отчете об опытах 1904г., - мы слегка двигали салазки налево, поворачивая таким образом хвост слегка влево и давая больший угол правому крылу и меньший левому. Это вызывало наклон машины, так что левое крыло было ниже правого, что влекло за собой скольжение влево. Это боковое движение вело к увеличению угла атаки руля поворота, делая его больше, чем нужно, чтобы компенсировать разницу сопротивления левого и правого крыльев. В результате боковое движение поверхностей в сторону из-за наклона сопровождалось вращательным движением вокруг вертикальной оси вследствие флюгерного действия вертикального руля и машина начинала следовать по кругу. Но так как скорость внешнего крыла увеличивалась, а внутреннего - уменьшалась из-за того, что внутреннее крыло описывало меньший круг, чем внешнее, то наклон стремился стать чересчур большим; это корректировалось постепенным передвижением салазок к поднятому крылу, что увеличивало угол на опущенном крыле и уменьшало угол на поднятом и также поворачивало руль в сторону последнего. Это делалось постепенно, настолько, чтобы только предупредить дальнейшее опускание крыла, и не настолько сильно, чтобы выровнять его совсем. Машина тогда шла по кругу влево с вертикальным хвостом, повернутым несколько вправо, так что аэроплан поворачивался в сторону, противоположную той, куда повернулся бы корабль при сдвиге руля направо. Когда нужно было прекратить полет по кругу, то внезапное перемещение салазок в приподнятую сторону давало крыльям увеличенное перекашивание и машина выравнивалась" [327, с. 469-471 ].
Приведенное описание показывает, что повороты осуществлялись исключительно за счет бокового скольжения, причем вираж происходил с внешним скольжением. Это вызывало повышенное аэродинамическое сопротивление и требовало запаса мощности, которого на самолете Райта не было. В результате нередко во время выполнения резких поворотов происходила потеря скорости и самолет терял управление.
Таким образом, опыты 1904 г. не позволили братьям Райт осуществить поставленную цель - создать годный для практического использования самолет. Несмотря на то, что после начала применения катапульты полеты стали выполняться чаще, а освоение техники кругового движения позволило значительно увеличить их продолжительность, доводка самолета не была закончена. Явление потери управляемости в криволинейном полете представляло собой значительную опасность, тем более, что экспериментаторы не могли объяснить его природу. Из-за этого полеты приходилось прерывать, и общее время нахождения самолета в воздухе в 1904 г. составило всего 45 мин.
В 1905 г. был построен новый самолет - "Флайер-3". Он имел тот же двигатель, но благодаря тщательной регулировке его мощность была доведена до 21 л.с. Конструкция планера не претерпела серьезных изменений. Райты несколько увеличили размеры и вынос рулевых поверхностей, для уменьшения скольжения при поворотах между плоскостями переднего руля установили две вертикальные перегородки. Было устранено отрицательное поперечное V крыла, применяемое на первых аппаратах братьев Райт. Некоторые элементы конструкции самолета были усилены.
Испытания "Флайера-3" начались в июне 1905 г. Несмотря на меры по увеличению эффективности рулей и уменьшению бокового скольжения, аппарат сохранял тенденцию к потере управляемости на виражах, так как запас мощности по-прежнему был очень мал. Только в конце сентября изобретатели осознали, что данное опасное явление связано с потерей скорости и срывом потока с управляющих поверхностей. После того, как братья Райт стали выполнять повороты при меньших углах атаки крыла, со снижением, неприятности с управлением прекратились.
Облегчению выполнения виражей способствовало также разъединение управления механизмом перекашивания и рулем направления. Применение независимого двухканального бокового управления самолетом позволило совершать виражи без скольжения и уменьшить необходимую для выполнения маневров мощность. Первые пробные полеты с независимыми действующими рулями были выполнены братьями Райт в 1904 г., но окончательный вывод в пользу этого решения был сделан ими только осенью следующего года.
После усовершенствования техники маневрирования (к концу 1905 г. Райты уверенно выполняли не только полеты по кругу, но и "восьмерки") продолжительность полетов возросла во много раз 29 сентября был осуществлен полет, время которого составило почти 20 мин 5 с и 33 мин 17 с и были прекращены только из-за перегрева подшипников трансмиссии. 5 октября, после улучшения системы смазки, У. Райт установил новый рекорд продолжительности полета - 38 мин. Все полеты происходили кругами над тем же испытательным "аэродромом" около Дейтона. Средняя скорость составляла около 60 км/ч.
Успешные полеты самолета братьев Райт в конце 1905 г. не привлекли внимание прессы. Журналисты, разочарованные неудачной демонстрацией аппарата весной 1904 г., не верили слухам о полетах или, зная о значительно более продолжительных перелетах на дирижаблях, не придавали этому факту значения. Характерно высказывание журнала "Scientific American", который, подводя итоги развития аэронавтики за 1905 г., писал: "До сих пор остается фактом, что единственное успешное "летание", сделанное в этом году, также, как и в предыдущие, возможно лишь на аппаратах легче воздуха".
Эта парадоксальная ситуация на первых порах вполне устраивала братьев Райт. Они не хотели публично оглашать сведения о своем самолете прежде, чем сумеют выгодно продать свое изобретение. Когда продолжительность полетов возросла и к месту испытаний стали сходиться много любопытных, У. и О. Райт решили прекратить опыты до продажи самолета правительству какой-нибудь страны. Переговоры о продаже затянулись, и летные эксперименты возобновились только в 1908 г. (1)
Подводя итоги семилетней деятельности в авиации, У. Райт в конце 1905 г. писал: "Мы наконец завершили экспериментальную стадию и в настоящее время готовы предложить нашу машину для продажи как секретное практическое изобретение" [327, с. 529 ]. Действительно, самолет "Флайер-3" представлял собой аппарат, способный достаточно продолжительное время находиться в воздухе, выполнять маневры в полете. Однако называть его полностью практическим самолетом, как это делает Ч. Гиббс-Смит [218, с. 233 ], все же нельзя. Из-за отсутствия колесного шасси и малой энерговооруженности он взлетал по рельсу с помощью катапульты и в случае вынужденной посадки вдали от точки старта вновь подняться в воздух уже не мог. Эксплуатацию самолета сильно затрудняли также его неустойчивость в полете и необычное лежачее положение летчика.
Таким образом, в 1905 г. создание практического самолета еще не завершилось. Отмеченные выше недостатки удалось преодолеть к концу первого десятилетия XX в. в результате деятельности европейских (в первую очередь - французских) пионеров авиации.
(1) Братья Райт не хотели демонстрировать самолет до подписания контракта. Это вызывало естественное недоверие со стороны покупателей.
Стимулом к ускорению работ по самолетам послужила лекция О. Шанюта, прочитанная им в 1903 г. во Французском аэроклубе [175 ]. В ней говорилось о развитии планеризма в США, в том числе об успехах братьев Райт в безмоторных полетах. Несмотря на то, что внимание большинства специалистов было сосредоточено на развитии дирижаблей, нашлись люди, которые всерьез заинтересовались сделанным сообщением. Одним из них был Ф. Фербер, несколько лет подряд безуспешно предпринимавший попытки полета на планерах лилиенталевского типа, а затем экспериментировавший с аппаратами, изготовленными по образцу планера братьев Райт.
Ферберу удалось привлечь внимание к авиации французского мецената технических видов спорта Э. Аршдекона. В 1904 г. к ним присоединились инженер Р. Эсно-Пельтри и механик Г. Вуазен. Для решения проблем динамического полета при аэроклубе был организован Авиационный комитет.
Начальной стадией деятельности комитета явились опыты с безмоторными летательными аппаратами райтовского типа. Они не дали положительных результатов -продолжительность полетов не превышала нескольких секунд. На результатах испытаний сказалось техническое несовершенство планеров (1), а также неопытность первых французских планеристов. После непродолжительных экспериментов был сделан вывод о малопригодности для полетов разработанной американскими изобретателями конструкции [198]. Это окончательно подорвало веру в сообщения о самолете братьев Райт, тем более, что новых подтверждений о полетах на нем не появлялось.
Несмотря на ошибочность общего вывода, сделанного на основе планерных опытов во Франции, указанные эксперименты сыграли и некоторую положительную роль в развитии конструкции летательных аппаратов. В октябре 1904 г. Эсно-Пельтри на своем втором планере впервые применил элероны (точнее - элевоны). Они имели вид двух независимо действующих горизонтальных поверхностей, расположенных на балках перед крылом. Этот принцип поперечного управления был опубликован в журнале "L'Aerophile" [198], после чего у Эсно-Пельтри появились последователи. В 1905 г. английский экспериментатор С. Коди установил элероны под крылом своего планера, с 1906 г. Л. Блерио, А. Сантос-Дюмон и некоторые другие авиаконструкторы начали применять элероны на самолетах.
После отказа от подражания братьям Райт в подходе к решению проблемы динамического полета работы в области самолетостроения в Европе не прекратились. Более того, их интенсивность возросла. В 1905 г. к Ферберу, Вуазену, Эсно-Пельтри и Аршдекону присоединился Блерио. Год спустя во Франции строили самолеты А.Сантос-Дюмон и Т. Вуйя, в Дании в этой области начал работать Я. Эллехаммер. В 1907 г. над созданием самолетов в Европе работали уже свыше 15 авиаконструкторов. В Билланкуре (Франция) братья Г. и Ш. Вуазен организовали первое самолетостроительное предприятие, где по заказам клиентов в 1905-1908 гг. было изготовлено около 15 самолетов и планеров [220 ].
Новым стимулом к развитию авиации послужили учрежденные в 1904 г. Французским аэроклубом крупные денежные призы за осуществление моторного полета на аппарате тяжелее воздуха. Они должны были присуждаться за дистанцию полета 25 и 100 м и за полет по кругу длиной 1 км.
Критическое отношение к концепции летательного аппарата братьев Райт обусловило новое направление работ европейских авиаконструкторов. Для их деятельности было характерно стремление к обеспечению самоустойчивости аппарата в полете, вопросам управляемости уделялось меньшее внимание. Исходя из этого велись поиски наивыгоднейшей аэродинамической компоновки с точки зрения устойчивости. Создатели самолетов опирались на опыт Д. Кейли, А. Пенс, В. Татена, Л. Харгрейва и других пионеров авиации XIX в.
Анализ конструкций самолетов и планеров, построенных в Европе в период с 1905 до середины 1908 г., позволяет выделить четыре основных направления деятельности авиаконструкторов (табл. 7.1). К типичным аэродинамическим компоновкам этого периода относятся: биплан с коробчатым крылом, передним рулем высоты и, как правило, с толкающим пропеллером; биплан (мультиплан) без перегородок на крыле, с тянущим винтом и с заднерасположенным оперением; моноплан "нормальной" схемы с тянущим винтом; моноплан с самобалансирующимся крылом без стабилизирующих хвостовых поверхностей. Делались также попытки конструирования самолетов схемы "моноплан-тандем", но работы в этом направлении вскоре прекратились.
(1) В отличие от аппаратов братьев Райт большинство из отмеченных выше планеров не имело органов поперечного управления. Единственным, кто пытался применить механизм перекашивания, был Р. Эсно-Пельтри. Но и он вскоре отказался от этого устройства, так как полагал, что его использование может привести к поломке крыла [198].
|
Год
|
Коробчатый биплан (с толкающим винтом)
|
Биплан (полиплан) открытого
типа (с тянущим винтом |
Моноплан "нормальной" схемы
|
Моноплан без
стабилизирующих поверхностей за крылом |
Моноплан-тандем
|
|
1905
|
"Фербер-6"
(Франция) |
|
|
|
|
|
1906
|
"Блерио-3, -4" (Франция) (2) "Сантос-Дюмон" 14бис" (Франция)
|
"Фербер-8" (Франция) "Эллехаммер-2" (Дания)
|
"Вуйя-1бис"
(Франция) |
|
|
|
1907
|
"Вуазен-Делагранж-1" (Франция)
"Вуазен-Фарман-1" (Франция) "Вуазен-Каферер" (Франция) |
"Вуйя-2" (Франция). Эсно-Пельтри REP-1
(Франция) "Блерио-7" (Франция) "Сантос-Дюмон-19" (Франция) ВО (Франция) СЕ (Франция) |
|
"Блерио-6"
(Франция) "Каферер-Полям" (Франция) |
|
|
1908
|
"Вуазен"-"Делагранж-2,3"
(Франция) "Вуазен"-"Фарман-1бис" (Франция) "Гасье-1" (Франция) "Зан" (Франция) "Рой" (Англия) |
"Эллехаммер-4"
(Дания) "Фербер-9" (Франция) Ято (Германия) |
"Гастамбид"-
"Менгин-1" (Франция) "Эсно-Пельтри" (Франция) "Блерио-8" (Франция) "Офм-Ордт" (Франция) "Блан" (Франция) "Жильбер" (Франция) |
"Данн Д-4" (Англия)
|
|
(1) Безмоторный летательный аппарат.
(2) С пропеллерами перед крылом.
(3) С решетчатым крылом.
(4) Триплан.
Прототипом для первой из указанных компоновок послужил коробчатый змей, Как уже отмечалось, данный тип воздушного змея был создан в Австралии Л. Харгрейвом в 1890-е годы и вскоре получил распространение во многих странах. Легкость конструкции и хорошая устойчивость побудили Харгрейва в конце XIX в. разработать на его основе ряд проектов пилотируемых летательных аппаратов. Эти проекты привлекли внимание авиаконструкторов десятилетие спустя, когда во Франции были опубликованы некоторые сведения о работах Харгрейва [138, 1905г., с. 163; 272 ].
Один из первых в Европе проектов самолетов, основанный на принципах конструкции коробчатого змея, был разработан в России. Его автор, С. С. Неждановский, экспериментировал со змеями коробчатого типа еще в 1890-е годы. В 1904 г., в период работы в Кучинском аэродинамическом институте, он предложил построить биплан с коробчатым крылом, который, как свидетельствовал его коллега, Л. С. Лейбензон, очень напоминал по схеме появившиеся несколько лет спустя самолеты типа "Вуазен" [11, №5283, д. 11 ]. В 1905г. была сделана модель, однако изготовить полноразмерный аппарат не удалось: руководитель института Д. П. Рябушинский не поддержал Неждановского в этой работе.
Идея пилотируемого аппарата по типу коробчатого змея Харгрейва была реализована в 1905 г. во Франции, где благодаря поддержке аэроклуба энтузиасты динамического полета имели большие возможности, чем авиаконструкторы других стран.
Летом 1905 г. Г. Вуазен на средства Э. Аршдекона построил поплавковый планер с коробчатым крылом и стабилизатором (рис. 7.2). Площадь горизонтальной поверхности планера составляла 60 м2; взлетный вес - 300 кг; переднее крыло имело 4, а заднее - 3 вертикальные перегородки. Большой статический момент оперения обеспечивал хорошую продольную устойчивость. Единственной подвижной поверхностью планера был расположенный впереди руль высоты. Хотя европейские авиаторы остались не удовлетворены испытаниями планеров райтовского типа, идея переднерасположенного руля высоты прижилась, так как горизонтальная поверхность перед крылом служила для летчика прекрасным индикатором положения аппарата в пространстве.
Испытания планера Аршдекона-Вуазена начались в июне 1905 г. на реке Сене, При взлете аппарат буксировался моторной лодкой. Г. Вуазену удалось выполнить несколько полетов дальностью от 150 до 300 м. Опыты показали, что использование конфигурации коробчатого воздушного змея при создании летательного аппарата позволяет получить удовлетворительную устойчивость в прямолинейном полете при отсутствии ветра, а также обеспечивает жесткость конструкции при сравнительно небольшом весе. Несмотря на то, что полеты планера были, по существу, неуправляемые, испытания этого аппарата сыграли важную роль. Они были первыми успешными полетами на планере, осуществленными в Европе в XX в., и неудивительно, что Г. Вуазен и ряд других конструкторов остановили выбор на данной схеме при создании самолетов.
Первый самолет, созданный по типу коробчатого змея, был изготовлен в мастерских братьев Вуазен по заказу Л. Блерио (1). Аппарат "Блерио-3" был готов весной 1906 г. При виде спереди его крылья имели замкнутую эллиптическую форму, что было сделано для улучшения поперечной устойчивости в полете (рис. 7.3). Внутри переднего крыла был установлен руль высоты, внутри хвостовой ячейки - руль направления. Самолет должен был взлетать и садиться на воду, как и его безмоторный прототип, для этого имелись 3 поплавка - два впереди и один сзади. Двигатель мощностью 24 л.с. с помощью цепной передачи вращал два пропеллера, расположенных перед крылом.
(1)Интерес Л. Блерио к данной аэродинамической конфигурации возник в 1905 г. после успешных испытаний планера Вуазена-Аршдекона. Летом 1905 г. Вуазен построил для Блерио гидропланер аналогичной схемы. Из-за разрушения одного из поплавков во время разбега испытания закончились аварией.
Рис. 7.2. Гидроплан Аршдекона-Вуазена
Испытания самолета начались в мае 1906 г. Вибрации, вызванные действием цепной передачи, заставили Блерио отказаться от применения трансмиссии. На аппарате были установлены два двигателя по 24 л.с., каждый из которых вращал собственный пропеллер. Однако и после этого самолет не мог оторваться от поверхности воды из-за значительного гидродинамического сопротивления во время разбега.
Осенью 1906 г. Л. Блерио модифицировал свой самолет. Новый вариант - "Блерио-4" - имел бипланное крыло прямолинейных очертаний с двумя вертикальными перегородками. Рули высоты были вынесены вперед, на крыльях были установлены элероны (впервые на самолете). При испытаниях аппарат не смог совершить полет.
Неудачные испытания гидросамолетов Кресса, Ленгли и Блерио привели к отказу от распространенного в те годы мнения, что взлет с воды значительно проще и безопаснее, чем с твердой поверхности, и самолеты стали снабжаться колесным шасси. Работы в области гидроавиации возобновились только в 1910-1911гг.
Рис. 7.3. Самолет "Блерио-3"
Первым коробчатым бипланом, который смог оторваться от земли, был самолет Сантос-Дюмона "14 бис".
А. Сантос-Дюмон, бразилец по национальности, один из активнейших членов Французского аэроклуба, был известен успешными полетами на дирижаблях собственной конструкции. После учреждения призов за моторный полет на аппарате тяжелее воздуха он решил попытать счастья на новом поприще. Сантос-Дюмон планировал изготовить вертолет, но вскоре из-за трудностей с передачей мощности от двигателя на винт отказался от этой идеи и приступил к созданию самолета. Первый спроектированный им вариант представлял собой моноплан с тянущим и толкающим винтами и крестообразным хвостовым оперением [224, с. 224 ]. Затем, под впечатлением полетов планера Вуазена-Аршдекона, он оставил этот проект и остановился на бипланной схеме с коробчатым крылом и расположенным впереди рулем высоты. Самолет был изготовлен летом 1906 г.
"14 бис" (рис. 7.4) представлял собой гибрид самолета братьев Райт (1) и "коробчатого" змея. Как и "Флайер", самолет Сантос-Дюмона имел схему "утка", бипланное крыло, переднерасположенный бипланный руль, толкающий пропеллер, однако крыло с помощью вертикальных перегородок было разделено на ячейки, по краям горизонтального руля также были установлены вертикальные стенки. К числу специфических конструктивных особенностей "14 бис" относилось большое поперечное V крыла; рулем направления служили боковые стенки вынесенного далеко впереди горизонтального оперения коробчатого типа, способного отклоняться как вверх-вниз, так и в стороны. Винт был установлен непосредственно на оси двигателя ("Антуанетт", 24 л.с.). Летчик располагался стоя в отсеке, напоминавшем корзину аэростата. Самолет имел четырехгранный закрытый фюзеляж. Основными материалами конструкции были сосна, бамбук и полотно. Шасси состояло из двухколесной тележки под центропланом крыла и расположенного впереди "костыля". Размах крыла равнялся 11,5 м, площадь - 52 м2, длина самолета - 9,7 м. Вес самолета составлял 300 кг.
Предварительные опыты были начаты в июле 1906 г. Самолет испытывался подвешенным к построенному Сантос-Дюмоном дирижаблю № 14 (2), затем вдоль натянутой проволоки. В конце августа Сантос-Дюмон начал попытки свободного полета. Долгое время ему не удавалось подняться в воздух и только после установки более мощного (вдвое) двигателя самолет смог оторваться от земли. Полет состоялся 23 октября в присутствии комиссии аэроклуба. Один из членов комиссии, Ф. Фербер, писал: "В этот день, в 4.45 после полудня, Сантос-Дюмон на своем аэроплане "14 бис" с двигателем "Антуанетт" в 50 л.с. поднялся в воздух и пролетел дистанцию больше, чем 50 м, и меньше, чем 100 м (1). Средняя высота полета была около 3 м, максимальное расстояние от земли, по моим наблюдениям, составляло 5 м. Присутствовавшие при этом члены Авиационного комитета единогласно признали, что Сантос-Дюмон выиграл приз Аршдекона, присуждаемый первому, кто пролетит не менее 25 м" [138, 1906, с. 245].
(1) В 1904 г. А. Сантос-Дюмон присутствовал на аэронавтической выставке в Сент-Луи (США), где неоднократно встречался с О. Шанютом и имел возможность, по его рассказам, ознакомиться с основными особенностями аппаратов братьев Райт.
(2) Отсюда и происходит его обозначение - "14 бис".
Рис. 7.4. Самолет А.Сантос-Дюмона " 14 бис"
21 ноября Сантос-Дюмон выиграл еще один приз Аршдекона за полет дальностью свыше 100 м. В этот день ему удалось преодолеть 220 м на высоте около 6м.
Полеты Сантос-Дюмона вызвали сенсацию во Франции. Ф. Фербер расценивал их как "событие величайшей важности" [138, 1906г., с. 245-247 ]. Этого же мнения придерживались и другие. Впервые в присутствии официальных наблюдателей человек смог взлететь на самолете без каких-либо вспомогательных средств. В отличие от противоречивых сведений о достижениях братьев Райт факт полета "14 бис" не вызывал сомнений. Казалось, что, как и в 1783 г., Франция вновь вырвалась вперед в деле завоевания воздуха.
С позиций наших дней очевидно, что испытания "14 бис" не были первым подъемом на самолете. Более того, можно утверждать, что "14 бис" не являлся самолетом, пригодным для настоящих полетов. Путевая неустойчивость в сочетании с большим запасом поперечной устойчивости вызывала сильную раскачку самолета в полете (неустойчивость типа "голландский шаг"), которую не удалось устранить и после применения на самолете межкрыльевых элеронов (ноябрь 1906 г.). Из-за большого плеча действия рули высоты и направления были чрезмерно эффективны, что также затрудняло пилотирование. После коротких прямолинейных полетов, осуществленных главным образом благодаря превосходному двигателю (2) и благоприятным погодным условиям, несовершенство самолета в конце концов дало о себе знать: в начале 1907 г. "14 бис" потерпел аварию.
Недостатки конструкции самолета Сантос-Дюмона были столь очевидны, что даже во Франции не было сделано ни одной попытки повторить этот аппарат. Таким образом, "14 бис" не оказал непосредственного влияния на развитие конструкции самолета. Однако энтузиазм, вызванный сообщениями о полетах Сантос-Дюмона и о завоевании им призов аэроклуба, имел мощное стимулирующее воздействие на пионеров авиации. В этом большое историческое значение данного самолета.
Дальнейшее развитие самолеты-бипланы с передним рулем высоты и толкающим пропеллером получили благодаря конструкторской деятельности братьев Вуазен. Вскоре после полетов "14 бис" в организованную ими самолетостроительную мастерскую поступили первые заказы. Клиентами братьев Вуазен были французы - скульптор Л. Делагранж и спортсмен-автомобилист А. Фарман. Построенные для них самолеты явились первыми образцами классического типа "Вуазен", просуществовавшего до первой мировой войны.
При изготовлении самолетов Г. Вуазен основывался на опыте создания своего планера 1905 г. с коробчатым крылом и оперением и переднерасположенным рулем высоты. "Вуазен-Каферер", "Вуазен-Делагранж-1" и "Вуазен-Фарман-1", построенные в первой половине 1907 г., были, по существу, моторизованными вариантами этого планера. Конструктивные отличия заключались в применении колесного шасси, меньшем количестве вертикальных перегородок, наличии фюзеляжа с закрытой носовой частью. Двигатель был установлен между верхней и нижней поверхностями крыла ближе к задней кромке, впереди имелось место для пилота. Самолет, построенный для Делагранжа, имел бипланный руль высоты. Рули направления обеих машин представляли собой продолжение боковых стенок коробчатого хвостового стабилизатора.
(1) Позднее дальность полета была оценена более точно - 60 м(Д.С.).
(2) Двигатель "Антуанетт" конструкции Л. Левавассера имел y - 2 кг/л.с. Благодаря легкости силовой установки "14 бис" имел m взл/N - 6 кг/л.с. - в 5 раз меньше, чем у первого самолета братьев Райт.
Аппараты Делагранжа и Фармана явились первыми способными к полетам европейскими самолетами. Как и "14 бис", они были снабжены 8-цилиндровыми V-образ-ными двигателями "Антуанетт" с жидкостным охлаждением мощностью 50 л.с. В то же время они были более совершенны в аэродинамическом отношении. Наличие хвостовой стабилизирующей поверхности большой площади обеспечивало удовлетворительную устойчивость, а правильный выбор эффективности рулей, сидячее положение летчика и простое, сходное с автомобильным, управление (рис. 7.5) облегчало освоение пилотирования. Недостатками самолетов Вуазена было отсутствие средств поперечного управления и большая чувствительность к боковым порывам ветра из-за вертикальных перегородок, но в связи с тем, что испытания в воздухе проводились в то время только по прямой и только в безветренную погоду, это не являлось непреодолимым препятствием для полетов. В октябре 1907 г. Фарман превысил достижение Сантос-Дюмона, преодолев по воздуху 771 м. В конце года ему удалось освоить технику поворотов, и 13 января 1908 г. он выполнил первый в Европе полет по кругу длиной 1 км. Из-за отсутствия поперечного управления поворот приходилось осуществлять только за счет руля направления, почти без крена, по очень большому радиусу. Это затрудняло маневр, но все же давало возможность летать над аэродромом, не ограничивая себя его размерами. Поэтому с 1908 г. продолжительность полетов заметно возросла. 6 июля Фарман продержался в воздухе 20 мин 20 с. Больших успехов достиг и его соперник - Делагранж (6 мин 30 с, 18 мин 30 с).
Рис. 7. 5. Система управления на самолетах конструкции братьев Вуазен
Другим направлением в развитии конструкции европейского самолета-биплана явились работы по аппаратам с тянущим винтом и обычным монопланным хвостовым оперением. Первым применил эту схему Ф. Фербер. В 1904 г. он установил за крылом планера райтовского типа горизонтальный стабилизатор, а для обеспечения поперечной устойчивости консоли крыла были отклонены несколько вверх. После этого устойчивость в полете заметно улучшилась. "Не было больше необходимости, - писал Фербер, - подобно белке прыгать с места на место внутри аппарата, как это бывало в 1901 и 1902 гг.; я мог удобно усесться, и к рулю глубины приходилось притрагиваться лишь при подъеме и при спуске на землю" [113, с. 81 ].
В 1905 г. Фербер установил на планере двигатель и тянущий винт (рис. 7.6). Переднее расположение руля высоты было сохранено. Мощность двигателя ("Пежо", 6 л.с.) оказалась недостаточна, и при испытаниях аппарат двигался по снижающейся траектории. Только после появления двигателей "Антуанетт" конструктору удалось совершить непродолжительные полеты. Самолет с новым двигателем, получивший обозначение "№ 9", впервые оторвался от земли в июле 1908 г., а 19 сентября Фербер преодолел на нем 500 м.
Предложенная Фербером компоновка получила дальнейшее развитие в конструкциях А. Сантос-Дюмона (№ 15, 1907 г.), Я. Эллехаммера (1906-1908 гг.), А. де Пишоффа (1907 г.). На этих самолетах не имелось руля высоты перед крылом - все органы управления были перенесены на хвостовой стабилизатор. Несмотря на то, что полеты указанных аппаратов были весьма непродолжительны (1), целесообразность сделанных нововведений стала со временем очевидна, так как облегчалась компоновка пропеллера, улучшался обзор с места пилота. Схема "биплан" с тянущим винтом и рулем высоты за крылом к началу первой мировой войны стала доминирующей в самолетостроении.
Рис. 7.6. Самолет Ф.Фербера. 1905г.
Особое место среди первых самолетов-полипланов с тянущим пропеллером занимали аппараты английского инженера Г. Филлипса. Два самолета, построенные им в 1904 г. и в 1907 г., имели "решетчатое" крыло в виде рамы с размещенными внутри многочисленными узкими горизонтальными поверхностями. Как отмечалось, конструкция такого крыла была предложена Филлипсом в начале 1890-х годов. В 1893 г. крыло, установленное на тележке, испытывалось на круговом треке. Когда десятилетие спустя появились достаточно совершенные бензиновые двигатели, изобретатель решил применить разработанное им крыло на пилотируемом аппарате с двигателем внутреннего сгорания. Из-за неустойчивости самолета, стабилизирующие поверхности которого располагались в сильно возмущенном потоке за крылом, испытания 1904 г. были неудачны. В 1907 г. Г. Филлипс построил новый самолет-мультиплан, который имел уже не одну, а четыре рамы-крыла, расположенные одна за другой. По словам конструктора, после продолжительного разбега самолет оторвался от земли и пролетел около 150 м [137, 1908, с. 58 ]. Свидетелей полета не было, и, учитывая явную непрактичность конструкции самолета, отмеченный выше факт вызывает большие сомнения.
(1) Лучший результат - 400 м за 11с ("Эллехаммер-4", 28.06.1908). Самолет "Сантос-Дюмон-15" вообще не смог подняться в воздух.
Из-за неблагоприятной интерференции между близко расположенными горизонтальными поверхностями и между крылом и оперением решетчатое крыло не нашло применения в авиации. Имевшие место попытки использования его на самолетах (И. Рошон, США, 1908 г.; М. Карро, Франция, 1909 г.) неизменно заканчивались неудачно.
С середины первого десятилетия XX в. во Франции наблюдается возрождение интереса к схеме "моноплан". Эта конфигурация, появившаяся в результате копирования облика птиц, была характерна для работ большинства европейских пионеров авиации прошлого столетия, и неудивительно, что после того, как концепция самолета братьев Райт была подвергнута критике во Франции, многие конструкторы вновь вернулись к идее применения монопланного крыла на самолете.
Первыми самолетами-монопланами, появившимися после полета братьев Райт, были "Эллехаммер-1" и "Вуйя-1". Строительство этих аппаратов было завершено в начале 1906 г. Конструктором первого был датчанин Я. Эллехаммер, второго - Т. Вуйя, румын по национальности, живший и работавший в эти годы во Франции. Несмотря на то, что конструкторы работали независимо друг от друга, самолеты имели ряд общих черт. Оба аппарата имели верхнерасположенное крыло, напоминающее по форме крылья планеров О. Лилиенталя. И на том и на другом самолете отсутствовало горизонтальное оперение - конструкторы ошибочно полагали, что при расположении центра тяжести ниже крыла стабилизирующие поверхности не нужны.
Отличительной особенностью самолета Эллехаммера (рис. 7.7) было устройство для автоматического поддержания заданного угла атаки. Рама, на которой располагалось место пилота и был установлен двигатель, была шарнирно соединена с крылом и могла совершать свободные продольные колебания, отклоняя кинематически связанный с ней горизонтальный руль на задней кромке крыла [196 ]. Конечно, такая система не могла обеспечить удовлетворительные результаты из-за несовершенства самого принципа маятникового регулятора, но все же несовершенства устройство представляет интерес как первый случай реализации идеи автомата устойчивости на полноразмерном летательном аппарате.
На самолете был установлен бензиновый двигатель конструкции Эллехаммера мощностью 9 л.с. Испытания, начавшиеся в январе 1906 г., происходили на небольшом датском острове Линдхольм. Из-за ограниченных размеров площадки самолет испытывался на корде, двигаясь по кругу- Мощность двигателя была недостаточна, чтобы поднять самолет в воздух. Когда мощность была доведена до 18-20 л.с., а площадь несущей поверхности крыла увеличена за счет установки сверху второго крыла, самолет выполнил короткий полет - 42 м. Это произошло 12 сентября 1906 г. При испытаниях летчик не мог управлять самолетом: единственная подвижная поверхность - расположенный за крылом руль высоты - отклонялась маятниковым регулятором положения независимо от экспериментатора.
Рис. 7.7. Самолет "Эллехаммер-1"
В последующие годы Эллехаммер окончательно отошел от монопланной конструкции. Построенные им в 1907-1908 гг. самолеты имели полипланное крыло. Сведения об аппаратах датского конструктора почти не появлялись в печати тех лет и поэтому его работы не оказали влияния на развитие самолета.
В отличие от Эллехаммера деятельность Т. Вуйя сразу же приобрела широкую огласку и в значительной степени способствовала повышению интереса к схеме "моноплан" среди европейских авиаконструкторов.
Самолет Вуйя был задуман как "летающий автомобиль". Это наложило отпечаток на конструктивные особенности аппарата (рис. 7.8). Четырехколесное шасси имело резиновые пневматические колеса и спиральные рессоры. Крыло могло складываться при движении самолета по земле. Самолет должен был управляться за счет изменения наклона крыла; имелся также руль направления, который двигался одновременно с передними колесами тележки при повороте летчиком рулевого колеса автомобильного типа. Для продольной балансировки сидение пилота могло перемещаться вперед и назад. Конструкция была выполнена из стальных трубок, обтянутое тканью крыло поддерживалось проволочными растяжками. Размах крыла составлял 8,7 м, площадь - 20 м2, вес конструкции - 192 кг. На самолете был установлен углекислотный двигатель "Серполле" мощностью 25 л.с. (паровой мотор, приспособленный для использования углекислоты в качестве рабочего тела). Он вращал двухлопастный тянущий винт диаметром 1,5 м.
Испытания "Вуйя-1" начались в марте 1906 г. 18 марта Вуйя впервые удалось оторваться от земли. Самолет пролетел расстояние в 12 м на высоте от 1/2 до 1 м. В августе конструктор сумел вдвое увеличить время нахождения в воздухе, однако полет закончился аварией.
Уже в первых испытаниях выявилась неустойчивость и неуправляемость аппарата. Поэтому в процессе восстановления поврежденного самолета Вуйя установил на нем цельноповоротное горизонтальное оперение. Одновременно была устранена подвижность крыла в полете, так как данное техническое решение не оправдало себя, Модифицированный самолет получил обозначение "Вуйя-1 бис".
Рис. 7.8. Самолет "Вуйя-1"
Несмотря на некоторое усовершенствование конструкции, самолет остался неспособным к настоящим полетам - удавались только "прыжки" в 5-10 м. В 1907 г. Т. Вуйя заменил капризный углекислотный мотор на более совершенный бензиновый двигатель "Антуанетт" в 24 л.с. ("Вуйя-2"). Но и это не позволило добиться успеха, Плохая устойчивость, низкая эффективность рулей, аэродинамическое несовершенство крыла и пропеллера - все это делало невозможным полет на самолете.
Тем не менее конструкторская деятельность Вуйя внесла свой вклад в развитие самолета. Это был первый шаг к возрождению концепции моноплана в европейском самолетостроении. Именно Т. Вуйя побудил Л. Блерио к созданию монопланов и сказал, таким образом, опосредованное влияние на развитие всей авиации (1).
Л. Блерио занялся проектированием монопланов в 1907 г. Долгое время конструктор не мог остановить выбор на какой-то определенной аэродинамической схеме, Самолет "Блерио-5"-"Канар" (весна 1907г.) имел схему "утка". Следующий аппарат "Блерио-6", появившийся летом того же года, был выполнен по схеме "тандем" (рис. 7.9), самолет "Блерио-7" (конец 1907 г.) имел нормальную схему с хвостовым оперением за крылом. При создании этих самолетов конструктор использовал опыт своих предшественников - А. Сантос-Дюмона, С. Ленгли, В. Татена.
(1) Некоторые румынские историки авиации ([287] и др.) отмечают, что Т. Вуйя принадлежит также заслуга осуществления первого в Европе полета на самолете под действием собственной мощности (18 марта 1906 г.). Это утверждение ошибочно. Хотя "Вуйя-1" действительно впервые оторвался от земли на несколько месяцев раньше, чем аппараты Сантос-Дюмона и Эллехаммера, но неуправляемые короткие полеты осуществлялись в Европе еще в XIX в.
Отмеченные выше самолеты были во многих отношениях более совершенны, чем машины Эллехаммера и Вуйя. Они имели закрытый фюзеляж, большее плечо действия рулей. Низкопланные "Блерио-6" и "Блерио-7" имели поперечное V крыла, были предусмотрены средства для поперечного управления. Все самолеты были снабжены отличными для своего времени авиадвигателями "Антуанетт". Несмотря на это испытания всех самолетов Блерио 1907 г. окончились авариями. "Блерио-5" разбился на четвертой попытке полета (L макс = 12 м), "Блерио-6" - на одиннадцатой (L макс = 184 м), "Блерио-7" - на шестой (L макс = 500 м). Недостаточная продольная устойчивость самолетов и малоопытность самого Л. Блерио как пилота явились причиной аварий.
Рис. 7.9. Самолет "Блерио-6".
Однако 1907 г. не прошел для конструктора бесплодно - он приобрел опыт, что благотворно сказалось на результатах его последующих работ. Характерно, что уже в 1907 г. дальность полета его аппаратов постоянно увеличивалась.
Первый успешный самолет Л. Блерио - № 8 - был создан в середине 1908 г. Это был первый "типичный" моноплан Блерио, предшественник его знаменитого "Блерио- 11". Самолет имел прямоугольное верхнерасположенное крыло, длинный фюзеляж прямоугольного сечения и хвостовое оперение с горизонтальным стабилизатором и размещенными по бокам рулями высоты. Имелся также цельно-поворотный руль направления. Размах крыла составлял 11м, площадь - 22 м2, длина фюзеляжа - 10 м. Расположенный в носовой части двигатель приводил в движение четырехлопастный винт. Самолет был снабжен трехколесным шасси с хвостовым колесом. Правильный выбор центровки и большое плечо горизонтального стабилизатора обеспечивали удовлетворительную устойчивость аппарата. Летом 1908 г. Блерио удалось выполнить на нем ряд удачных полетов. Вслед за Фарманом Блерио освоил полеты по кругу, и 6 июля продержался в воздухе более 8 мин при ветре 5-6 м/с.
Самолеты Блерио были первыми монопланами, снабженными подвижными поверхностями для поперечного управления. Самолет № 6 имел поворотные законцовки крыла, № 7 - дифференциально отклоняемые рули на хвостовом оперении, на № 8 снова были применены элероны в виде поворотных законцовок крыла (1). Наличие средств поперечного управления способствовало тому, что Блерио стал первым пилотом, освоившим маневрирование на самолете-моноплане.
Постепенно идея самолета-моноплана стала получать все большее распространение во Франции. Над созданием монопланов помимо Л. Блерио начинают работать Р. Эсно-Пельтри, Л. Левавассер, А. Сантос-Дюмон и другие. Общее количество построенных в 1907 г. монопланов превысило число бипланов.
Самолеты, построенные отмеченными выше конструкторами в 1907 - начале 1908 гг., оставались еще на стадии пробных образцов. Дальность их полетов измерялась метрами, продолжительность - секундами. Испытания часто сопровождались авариями. Тем не менее все они представляют интерес, так как отличались оригинальными конструктивными решениями, многие из которых получили затем распространение в самолетостроении.
Рис. 7.10. Самолет "РЭП-1"
(1) На модификации "8-бис" (июль 1908 г.) Блерио установил элероны на задней кромке крыла. Это местоположение органов поперечного управления являлось наиболее удачным и стало затем общепризнанным, но конструктор, к сожалению, в то время не оценил его преимуществ и вновь вернулся к применению менее совершенных элеронов концевого типа.
Самолеты Р. Эсно-Пельтри РЭП-1 (1907 г.) (рис. 7.10) и РЭП-2 (1908 г.) имели хорошо обтекаемый закрытый фюзеляж с килеобразной задней частью, колесное шасси велосипедной схемы с воздушно-масляной амортизацией, конструкцию из стальных труб. Управление осуществлялось с помощью хвостовых рулей и перекашивания крыла (в отличие от самолетов братьев Райт концы крыла отклонялись только вниз). С 1908 г. Эсно-Пельтри ввел в тяги к рулям "смесительный" механизм, в связи с чем продольное и поперечное управление стало возможно осуществлять с помощью одного рычага (1).
Благодаря хорошим аэродинамическим формам самолеты РЭП обладали рекордной для своего времени скоростью - до 80 км/ч. Однако неустойчивость, вызванная отсутствием вертикального оперения (на РЭП-1), отрицательным поперечным V крыла (2) и малым плечом горизонтального оперения, а также нестабильная работа двигателя конструкции Эсно-Пельтри сильно затрудняли пилотирование. Поэтому дальность полетов не превышала нескольких сотен метров. 8 июня 1908 г. РЭП-2 в одном из полетов потерпел аварию.
Рис. 7.11. Профили крыльев первых самолетов
Самолет "Гастамбид-Менгин-1", построенный фирмой "Антуанетт" в начале 1908г., отличался большим удлинением фюзеляжа (также полностью закрытого) и весьма совершенным по тем временам профилем крыла с большой относительной толщиной и различной кривизной верхней и нижней поверхностей (рис. 7.11). При виде в плане крыло имело трапециевидную форму с сужением к концам. В модифицированном варианте ("Гастамбид-Менгин-2") на самолете были установлены отдельные подвижные и неподвижные поверхности на хвосте, что являлось первым в авиации случаем разделения стабилизирующих и управляющих функций оперения (3). Он был снабжен также элеронами на задней части крыла. До середины 1908 г. на самолете удавались только подлеты.
Оригинальный тип самолета-моноплана был создан в конце 1907 г. А. Сантос-Дюмоном. Аппарат (№ 19) имел очень маленькие размеры и являлся первым в мире самолетом-авиэткой. Конструкция его была выполнена в основном из бамбука. "Сантос-Дюмон- 19" имел верхнерасположенное крыло, крестообразное хвостовое оперение, трехколесное шасси (рис. 7.12). Конструктор ошибочно разместил вертикальный и горизонтальный рули вблизи центра масс. Это наряду с отсутствием поперечного управления обусловило плохую управляемость. Во время третьей попытки полета аппарат потерпел аварию. В 1909 г. на его основе был сделан удачно летавший легкий самолет "Сантос-Дюмон-20"("Демуазель").
(1) До этого на самолетах с трехканальным управлением летчику приходилось надевать специальную "упряжь", с помощью которой отклонение тела передавалось на рули поперечной балансировки (А. Сантос-Дюмон и др.).
(2) Применение отрицательного поперечного V объясняется желанием уменьшить крен при движении по земле с опорой на боковое вспомогательное колесо.
(3) Ранее на всех самолетах применялось цельноповоротное вертикальное и горизонтальное оперение
Рис. 7.12. Самолет "Сантос-Дюмон-19"
Осенью 1907 г. ветеран французской авиации В. Татен сконструировал для известного воздухоплавателя А. де ля Во моноплан с двумя толкающими винтами. Они приводились от расположенного в фюзеляже двигателя. Самолет отличался большими размерами, имел закрытый фюзеляж с заостренной носовой частью, верхне- расположенное крыло. Конструкция оказалась недостаточно прочной и самолет разрушился при второй попытке взлета. Эта машина интересна как первый опыт создания самолета с полностью закрытой кабиной пилота.
Многочисленные аварии, сопровождавшие испытания первых монопланов, породили мнение, что и при наличии стабилизирующих поверхностей моноплан является крайне неустойчивым типом летательного аппарата [32, 1907, с. 34 ]. В связи с этим велся поиск такой формы крыла, которая могла бы обеспечить балансировку самолета без горизонтального оперения (1). Как это уже неоднократно случалось, "подсказка" была найдена из наблюдения за движением в воздухе природных "летунов". Немецкий исследователь Ф. Альборн обратил внимание на отличные планирующие свойства крылатого семени тропического растения занония (семейство тыквенных), которое имеет серповидную форму с отрицательной круткой на концах. Альборн пришел к выводу, что данная форма может быть использована при проектировании крыла летательного аппарата [140]. Эту идею реализовал в 1906 г. австриец И. Этрих, который при участии инженера Ф. Велса построил балансирный планер в форме семени занонии.
Аппарат Этриха и Велса представлял собой "летающее крыло" из бамбука и полотна размахом 12 м и площадью 36 м2. На нем Велсу удалось выполнить несколько планирующих полетов, дальность некоторых превышала 200 м. При взлете планер двигался под уклон по деревянным рельсам. Эти испытания явились первыми в истории авиации успешными полетами человека на аппарате схемы "бесхвостка".
Попытка превращения планера в самолет (1908 г.) успеха не имела. При работе двигателя индуцированный винтом поток деформировал гибкое крыло, что лишало аппарат устойчивости. Поэтому конструкторы были вынуждены применить хвостовое оперение.
(1) Как отмечалось, основные типы самобалансирующегося крыла были разработаны в XIX в. А. Пено, . В. Кетовым, С. С. Неждановским. Однако эти исследования не нашли отражения в первых работах по
После успешных полетов планера Этриха-Вельса некоторые конструкторы других стран также решили использовать самобалансирующееся крыло. Поверхность в форме семени занония была использована на моноплане-утке "Блерио-5" (1907 г.) и планерах Д. Вейса (Англия, 1908-1909 гг.). Несколько другую форму самобалансирующегося крыла имели летательные аппараты английского конструктора Д. Данна.
Данн придал крылу заметную стреловидность (30 ) и прямолинейные очертания, сохранив в то же время основной принцип балансировки - отрицательную крутку поверхности вдоль размаха. После экспериментов с планером-монопланом схемы "бесхвостка" (1907 г.) конструктор создал ряд самолетов аналогичной схемы, но с бипланным крылом. В первых образцах этих самолетов мощности двигателя оказалось недостаточно для полета (1). Цель была достигнута только в 1910 г., когда вариант D-5 пролетел расстояние более 3 км. Это был первый полет на самолете типа "бесхвостка".
Подводя итоги развития самолетостроения в Европе в начале XX в. можно констатировать, что к середине 1908 г. из всего многообразия типов построенных летательных аппаратов только два - коробчатый биплан Вуазена и моноплан "Блерио-8" - были способны выполнять более или менее продолжительные полеты. Однако и их еще нельзя было отнести к разряду полностью удачных самолетов: из-за недостаточной управляемости полеты выполнялись только в безветрие и на минимальной высоте над аэродромом; повороты выполнялись почти без крена, по очень большому радиусу.
Таким образом, несмотря на интенсивную деятельность многих конструкторов, учреждение специальных поощрительных призов за полеты, появление легких и мощных бензиновых двигателей и наличие многолетней "школы" самолетостроения, развитие самолета в Европе происходило медленнее, чем можно было бы ожидать. Основные причины этого следующие:
Необходимо, однако, отметить, что, несмотря на ряд сдерживающих развитие факторов, лучшие образцы французских самолетов обладали к началу 1908 г. рядом важных потенциальных преимуществ перед "флайерами" братьев Райт. Благодаря хорошим двигателям и колесному шасси европейские самолеты были способны к автономному взлету (без помощи катапульты); статическая устойчивость аппаратов, сидячее положение летчика и более простая система управления облегчали пилотирование.
(1) Отрицательная крутка крыла уменьшает его подъемную силу и скорость отрыва должна быть больше, чем обычно.
К числу других перспективных нововведений, появившихся на самолете в результате деятельности европейских авиаконструкторов в 1904-1903 гг. следует отнести создание работоспособной конструкции моноплана с тянущим винтом, начало использования элеронов и применения смесительного устройства в приводе системы управления.
Итак, в начале XX в. в развитии мирового самолетостроения имелись два основных направления. Представителями одного из них были братья Райт, другого -европейские авиаконструкторы (Вуазен, Блерио, Фербер и др.). Самолеты и той, и другой школы имели свои преимущества и недостатки (табл. 7.2). В связи с тем, что достоинства аппаратов одного опыта обоих направлений могло бы явиться последним шагом в создании практического самолета. Этот шаг был сделан во второй половине 1908 г., когда У. Райт начал демонстрационные полеты на своем самолете во Франции.
|
Достоинства и
недостатки |
Самолеты братьев Райт
|
"Европейский тип" самолета
|
|
Достоинства
|
Высокая маневренность
Возможность полетов в ветер |
Способность к автономному
взлету. Устойчивость в полете |
|
Недостатки
|
Применение катапульты при
взлете. Неустойчивость в полете |
Недостаточная эффективность
бокового управления, малая маневренность |
После окончания испытаний самолета "Флайер-3" У. и О. Райт полагали, что в ближайшие несколько лет они могут не опасаться конкуренции со стороны других авиаконструкторов. В октябре 1906 г. в ответ на предложение О. Шанюта снизить цену для скорейшей продажи изобретения У. Райт писал: "Мы убеждены, что в ближайшие 5 лет никто не сможет создать практический самолет" [327, с. 729 ]. Однако полеты появившихся вскоре самолетов Г. Вуазена и других европейских конструкторов поколебали их уверенность.
Определенные опасения вызывала также активизация работ их соотечественников по созданию самолета. В 1907 г. в США под руководством известного изобретателя А. Белла была основана "Ассоциация экспериментальной авиации" (АЕА). В нее вошли Г. Кертисс, Ф. Болдуин, Т. Селфридж и ряд других энтузиастов динамического полета. В 1908 г. члены АЕА построили четыре самолета. Все они были бипланы, несколько напоминавшие самолеты Вуазена, но без вертикальных перегородок и с элеронами по типу поворотных законцовок Блерио. В марте 1908 г. Болдуин на самолете "Ред Уинг" преодолел по воздуху 100 м, в мае "Уайт Уинг" совершил полет дальностью 300 м, в начале июля Кертисс на самолете "Джон Баг" пролетел по прямой 1550 м, выиграв приз журнала "Scientific American" за первый в США публичный полет более 1 км (1).
Таким образом, для братьев Райт сложилась реальная угроза утраты новизны их изобретения. Самолет успешно развивался независимо от них и в скором времени по своим характеристикам мог превзойти "Флайер". Это заставило изобретателей срочно продемонстрировать свой аппарат миру. По значительно сниженным ценам были заключены контракты с промышленными кругами Франции и правительством США (2) и начата подготовка к демонстрационным полетам.
В конструкцию самолета были внесены некоторые изменения. В соответствии с требованиями контрактов он был переделан в двухместный, увеличена емкость топливного бака, летчик и пассажир располагались сидя на нижнем крыле. Отказ от горизонтального расположения пилота заставил изменить размещение органов управления: управляющие креном салазки были заменены комбинированной рукояткой, действующей независимо на руль направления и концы крыла. Самолет был снабжен новым, более мощным двигателем ("Райт", 30 л.с.). Модифицированный аппарат получил обозначение "Райт А".
Предварительные испытания самолета проходили в Китти-Хоук весной 1908 г. 14 мая впервые в истории авиации были выполнены полеты с пассажиром на борту [327, с. 877-878 ]. У. Райт и его помощник, Ч. Фернас, находились в воздухе 29 с, полет под управлением О. Райта продолжался 3 мин 40 с (3).
В августе 1908 г. начались демонстрационные полеты У. Райта во Франции. Всего до конца года было выполнено 104 полета, во время которых был установлен ряд новых рекордов (табл. 7.3). Общее время нахождения в воздухе составило более 25ч.
Большое впечатление на европейских пионеров авиации произвела маневренность самолета братьев Райт. Уилбур совершал полеты с креном до 25 выполнял резкие повороты, восьмерки, причем виражи осуществлялись не с помощью руля направления, как на самолетах европейских конструкторов, а за счет совместного действия органов путевого и поперечного управления. Впервые была продемонстрирована возможность использования средств поперечного управления не только для устранения случайных кренов, но и для маневров.
Пример самолета братьев Райт убеждал также в преимуществах винтов с трансмиссией. Благодаря небольшой скорости вращения пропеллера (480 об/мин) Райты имели возможность применять деревянные винты большого диаметра. Это позволяло достичь хорошего по тем временам КПД пропеллера (примерно 0,7), и в результате самолет "Райт А" уверенно держался в воздухе при вдвое меньшей энерговооруженности, чем аппараты Сантос-Дюмона, Вуазена, Блерио, Левавассера, снабженные примитивными металлическими винтами с прямым переводом и n = 1100-1400 об/мин.
Европейские авиаконструкторы быстро извлекли уроки из увиденного. С 1909 г. подавляющее большинство самолетов стало снабжаться эффективными средствами поперечного управления - системой перекашивания крыла или крыльевыми элеронами увеличенной площади. Получила распространение трансмиссия для уменьшения скорости вращения винта. На смену несовершенным металлическим пропеллерам "ложечного типа" пришел гладкий деревянный винт Шавьера со значительно большим КПД.
(1) Напомним, что братья Райт в 1903-1905 гг. не осуществили публичных демонстрационных полетов
(2) Изобретение братьев Райт было продано Франции за 500000 франков вместо 1 млн. запрашиваемого Райтами в 1905г. Правительству США самолет был предложен всего за 25000 долларов [113с. 94-109].
(3) Двумя неделями позже А. Фарман выполнил первый в Европе полет на самолете с пассажиром (Э. Аршдекон). Это доказывает близкий уровень развития самолетостроения в США и во Франции.
|
Дата
|
Самолет
|
Летчик
|
Дальность, км
|
Продолжительность
|
|
11.04.1908
|
"Вуазен-Делагранж-2"
|
Л. Делагранж
|
3,9
|
6,5 мин
|
|
23.04.1908
|
"Вуазен-Делагранж-3"
|
Л. Делагранж
|
14,3
|
18,5 мин
|
|
6.07.1908
|
"Вуазен-Фарман-1 бис"
|
А. Фарман
|
20
|
20 мин
|
|
12.09.1908
|
"Райт А"
|
О.Райт
|
80
|
1 ч 20 мин
|
|
18.12.1908
|
"Райт А"
|
У. Райт
|
100
|
1 ч 55 мин
|
|
31.12.1908
|
"Райт А"
|
У. Райт
|
125
|
2 ч 20 мин
|
|
25.08.1909
|
"Фарман-3"
|
Л. Полан
|
140
|
2 ч 43 мин
|
|
26.08.1909
|
"Антуанетт"
|
Г. Латам
|
155
|
2ч 13 мин
|
|
27.08.1909
|
"Фарман-3"
|
А. Фарман
|
180
|
3 ч 15 мин
|
|
3.11.1909
|
"Фарман-3"
|
А. Фарман
|
223
|
4 ч 18 мин
|
Эти усовершенствования, а также ряд других новшеств (1) привели к тому, что в 1909 г. самолеты французских конструкторов уже не только не уступали аппаратам братьев Райт, но во многих отношениях превосходили их. Лучшие образцы - "Блерио-11" (рис. 7.13), "Фарман-3" (рис. 7.14), "Антуанетт-4" (рис. 7.15) обладали удачным сочетанием характеристик устойчивости и управляемости, удобной системой управления, запасом мощности для маневров. Возможность автономного старта позволяла осуществлять внеаэродромные полеты (2). Не случайно, что все рекорды 1909 г. были установлены на самолетах французской конструкции (см. табл. 7.3).
Рис. 7.13. Самолет "Блерио-11"
(1) К ним, в первую очередь, относится разработка А. Фарманом в 1909 г. однорычажного управления с педалями для отклонения руля направления. Это новшество позволило освободить руку пилота для управления двигателем.
(2) Первый такой перелет между городами Шалон и Реймс (27км) ВЫПОЛНИЛА. Фарман 30 октября 1908 г. на самолете "Фарман-1 бис".
Рис. 7.14. Самолет "Фарман-3"
1909 г. стал годом всеобщего триумфа самолета. Перспективность нового технического средства доказывали постоянно улучшающиеся рекорды дальности, высоты и скорости, дальние внеаэродромные полеты, перелет Л. Блерио на самолете "Блерио-11" из Франции в Англию через пролив Ла-Манш. В состоявшихся в конце августа первых авиационных состязаниях в Реймсе (Франция) приняли участие 38 самолетов, на которых были выполнены 87 полетов дальностью более 5 км, 7 - более 100 км. Демонстрационные полеты французских и американских летчиков происходили также в Австрии, Англии, Германии, Италии, Португалии, России, Румынии, Турции, Швеции. С 1909 г. началось серийное производство самолетов, во Франции открылись первые школы по подготовке полетов.
Рис. 7.15. Самолет "Антуанетт-4"
Под влиянием публичных полетов самолетов братьев Райт и французских конструкторов получило развитие самолетостроение в других странах. Осознав, что самолет может сыграть в скором времени большую роль в военном деле и других сферах практической деятельности, правительства России, Германии, Англии, США стали, наконец, выделять некоторые средства на развитие авиации. Активизировалась деятельность изобретателей. В 1908-1909 гг. строят самолеты: в Англии - Д. Данн, С.Коди, А. Рой, Ж. Де Хевилленд; в Германии - Г. Граде, Г. Дорнье, К. Ято; в США ряд удачных конструкций создал Г. Кертисс. Большинство этих машин представляли собой варианты получивших широкую известность самолетов Блерио, Вуазена, братьев Райт, Фармана и Сантос-Дюмона.
В России практическое развитие авиации задержалось из-за ориентации правительства на создание воздухоплавательных летательных аппаратов. Основываясь на примере Германии, русское военное руководство делало ставку на развитие дирижаблей и аэростатов для армии и не оценило своевременно потенциальные возможности нового изобретения - самолета.
Свою отрицательную роль в отношении летательных аппаратов тяжелее воздуха сыграла и история с "Аэромобилем" В. В. Татаринова. В 1909 г. изобретатель получил 50 тысяч рублей от Военного министерства для постройки вертолета. Кроме того, было много пожертвований от частных лиц. Те, кто не мог помочь деньгами, предлагали бесплатно свой труд для воплощения замысла изобретателя. Россия возлагала большие надежды на это отечественное изобретение. Но затея закончилась полным провалом. Опыт и знания Татаринова не соответствовали сложности поставленной задачи, и большие деньги были выброшены на ветер. Этот случай отрицательно повлиял на судьбы многих интересных авиационных проектов - русские изобретатели не могли больше добиться государственных субсидий.
Рис. 7.16 "Кудашев-1" - первый летавший самолет, построенный в России.
Несмотря на это под влиянием сенсационных сообщений из Франции число энтузиастов авиации в России увеличивалось. В 1908 г. начались полеты на планерах. Первыми русскими планеристами стали А. В. Шиуков и Б. И. Россинский. Полеты осуществлялись на балансирных планерах типа биплана Шанюта-Херринга. Студенты Императорского технического училища в Москве испытали планер Лилиенталя, купленный по инициативе профессора Н. Е. Жуковского еще в 1896 г. С планеризма начали свою карьеру в авиации такие известные авиаконструкторы, как А. Н. Туполев, Б. Н. Юрьев.
После появления в печати сообщений об успешных демонстрационных полетах братьев Райт во Франции и о дальних перелетах А. Фармана и Л. Блерио стало очевидным, что планеризм является уже пройденным этапом в развитии авиации. В 1909 г. в России появились первые самодельные самолеты. Задача создания самолета осложнялась тем, что отечественная промышленность не производила пригодных для применения на самолете двигателей. Поэтому изобретатели часто были вынуждены самостоятельно конструировать и самолет, и двигатель к нему. Так, например, летом 1909 г. механик-самоучка А. Г. Уфимцев самостоятельно построил двухтактный ротативный авиационный двигатель и самолет с оригинальным круглым крылом и необычным для тех лет шасси с носовым колесом. Тем же путем шел и инженер из Харькова С. В. Гризодубов. Его самолет строился по образцу биплана братьев Райт. Не имея чертежей и описания американской машины, Гризодубов изготовил их сам. используя для этого куски кинопленки с кадрами о полетах самолета братьев Райт. Московский изобретатель Ю. Кремп сделал легкий самолет-моноплан, на котором вместо обычного шасси установил деревянные лыжи для взлета со снега. Несовершенство двигателей не позволило самодеятельным конструкторам поднять свои аппараты в воздух.
В том же 1909 г. русское правительство наконец проявило интерес к самолетам. Было решено отклонить предложение братьев Райт о покупке их изобретения и строить самолеты своими силами [2, вып. 1 ]. Конструировать самолеты поручили офицерам-воздухоплавателям М.А. Агапову, Б. В. Голубеву, Б. Ф. Гебауеру и А. И. Шабскому. Решили строить трехместные самолеты различных типов, чтобы потом выбрать наиболее удачный. Никто из проектировщиков не только не летал на самолетах, но даже не видел их в натуре. Поэтому не приходится удивляться, что самолеты терпели аварию еще во время пробежек по земле.
Первые успехи русской авиации датируются 1910 г. 4 июня профессор Киевского политехнического института князь А. С. Кудашев пролетел несколько десятков метров на самолете-Биплане собственной конструкции (рис. 7.16), 16 июня молодой киевский авиаконструктор И. И. Сикорский впервые поднял свой самолет в воздух, а еще через три дня состоялся полет самолета инженера Я. М. Гаккеля необычной для того времени схемы биплан с фюзеляжем (бимоноплан). Вскоре завод первого Российского товарищества воздухоплавания в Петербурге начал серийный выпуск самолетов по образцу французских "Фарман-3" и "Блерио-11".
Итак, к концу первого десятилетия XX в. самолет стал не фантазией или "чудачеством", а реальностью. На смену неуправляемым "прыгунам" появились аппараты, способные к продолжительным полетам и маневрированию в воздухе. Этап создания самолета закончился, начался этап развития в условиях практического применения и серийного производства.
|
