Беспорядочные очерки

Что же касается авиации… Основы гидро- и аэродинамики заложил еще в XVIII в. Даниил Бернулли. Помните закон Бернулли из школьного курса физики? Теоретическая возможность полета в атмосфере с помощью несущих поверхностей стала ясна ученым уже в первой трети XIX в, но, поскольку механических двигателей с необходимыми характеристиками тогда не было и в проекте, до поры, до времени усилия энтузиастов ограничивались постройкой безмоторных летательных аппаратов – планёров, чаще всего становившихся погребальной кучей обломков над бездыханным телом своего создателя. Наибольших успехов добился во второй половине XIX в. немец Отто Лилиенталь. Ему удавалось, поймав восходящий воздушный поток над склоном холма, парить по несколько минут, но и он в конце концов пал жертвой своего детища. Кстати, современные спортивные планеры могут находиться в воздухе практически неограниченное время – продолжительность полета определяется только выносливостью пилота. Лилиенталь оставил после себя аэродинамические таблицы, предназначенные для расчета подъемной силы крыла.

Технический прогресс между тем не стоял на месте, и в середине 80–х годов того же XIX в. капитан (впоследствии – адмирал) русского флота А. Ф. Можайский предпринял попытку создания летательного аппарата с паросиловой установкой, но, не имея в своем распоряжении достаточно проработанной аэродинамической теории, получил неверное (слишком малое) удлинение крыла и, как следствие, многократно заниженную потребную мощность мотора; винты же рассчитывались по корабельной методике, без учета специфических свойств воздушной среды, и имели низкий КПД. По ряду причин аппарат Можайского так и не был доведен до состояния готовности к испытаниям, но его уменьшенный безмоторный вариант, влекомый на буксире несущимися во весь опор лошадьми, устойчиво парил и слушался рулей.

Десятилетие спустя попытки создания аэропланов (так их стали теперь называть) приняли массовый характер. Среди авторов – такие именитые, как Томас Альва Эдисон, изобретатель пулемета Хайрем Максим, д–р Александр Дж. Белл – изобретатель телефона, и многие другие. Дальше всех продвинулся директор Смитсоновского института Сэмюэл Лэнгли – некоторым из его моделей удавалось на короткое время оторваться от земли. Но все эти конструкции имели общие недостатки – слишком слабые двигатели и крыло неправильной конфигурации и без должной профилировки, так что при малейшем возмущении воздушной среды (или при эволюциях самого аппарата) происходил срыв потока, о какой–либо управляемости не было и речи, да и сам взлет был делом скорее удачного стечения обстоятельств, чем заранее проделанного расчета. Так что Райтам пришлось начинать практически с нуля.

Рис.4

Прежде всего, для опытов требовались деньги, и немалые. Сначала братья, призаняв деньжат, открыли маленькую типографию, но, убедившись, что подняться как следует в этой отрасли вряд ли возможно за короткое время, переключились на велосипед. Открыли в Дейтоне, штат Огайо, мастерскую по ремонту велосипедов, а попутно усовершенствовали и собственно машину. Правильно рассчитав изгиб вилки переднего колеса, а также расположение центра тяжести седока и центра руля относительно осей машины, они получили конструкцию, отличавшуюся повышенным комфортом и безопасностью езды – именно на таких мы по сей день и катаемся – и наладили производство. Райтовские «байсайклы», впоследствии ставшие просто «байками», хорошо раскупались; лицензию на их производство приобрели несколько крупных компаний, братья стали, наконец, состоятельными людьми и могли полностью отдаться сжигавшей их страсти – аэронавтике.

Из ящика из–под карбида они соорудили аэродинамическую трубу (Рис.4) и с ее помощью:

— установили, что аэродинамические таблицы Лилиеталя неверны, и составили свои собственные, правильные;

— определили, что удлинение крыла должно быть в несколько раз больше, а угол атаки соответственно меньше, чем принималось ранее;

— доказали, что, поскольку воздух обладает пусть малыми, но конечными значениями вязкости и плотности, то передняя кромка крыла должна быть закругленной, а его верхняя и нижняя поверхности должны иметь разную кривизну, и разработали первый аэродинамически корректный профиль крыла;

— показали, что абсолютно устойчивый летательный аппарат невозможен, а если бы и был создан, то оказался бы неуправляемым;

— вывели правильное соотношение между устойчивостью аэроплана и его управляемостью и на его основе рассчитали площадь, конфигурацию и расположение рулей;

— определили скорость полета, минимально необходимую для полета в реальной воздушной среде, рассчитали аэродинамическое сопротивление аппарата и потребную мощность мотора;

— разработали основы теории управления летательным аппаратом и рекомендации пилоту, как действовать рулями в той или иной ситуации.