Леонардо да Винчи. Настоящая история гения - Марианна Алферова

Для того чтобы самолет не только оторвался от земли, но и полетел, необходимо было решить две важнейшие проблемы – создать двигатель, способный поднять в воздух конструкцию тяжелее воздуха, и найти способ управлять аппаратом в воздухе. Братья Райт создали необходимый двигатель и решили вопрос управления с помощью «перекоса крыла». Этот принцип использовался недолго, вскоре были изобретены элероны. Но самолеты не сразу безраздельно покорили небо. Еще долго продолжалось соревнование, кто же будет царить в небе – дирижабль или самолет.

Дирижабль – летательный аппарат легче воздуха, он «плавает» в атмосфере за счет выталкивающей силы, так что газ в оболочке должен быть легким, по плотности меньше плотности атмосферы. Обычно оболочка дирижабля наполняется водородом или гелием. Однако водород легко воспламеняется. Гелий – инертный газ и потому безопасен, но это редкий и дорогой газ, в начале XX века его запасами располагали, в основном, Соединенные Штаты Америки, так что Европе приходилось довольствоваться водородом. Приходилось очень тщательно соблюдать технику пожарной безопасности: при посадке на дирижабль пассажиры сдавали спички и зажигалки.

Путешествие в дирижабле в начале XX века по комфортабельности значительно превосходило даже нынешние самолеты, не говоря о первых конструкциях в стиле братьев Райт. На пассажирском дирижабле имелись ресторан с кухней и салон для отдыха. Знаменитый цеппелин[49] «Гинденбург» был оборудован небольшим, специально изготовленным для дирижабля облегченным роялем.

И хотя дирижабли долгое время успешно конкурировали с самолетами, поскольку в то время могли переносить куда большие грузы, нежели самолеты, все равно аппараты тяжелее воздуха выиграли битву за воздух.

Считается, что эпоха дирижаблей закончилась, когда при посадке в Лейкхерсте (США) сгорел немецкий пассажирский дирижабль «Гинденбург». Вечером 3 мая 1937 года «Гинденбург» вылетел из Германии и взял курс на запад. Он пересек Атлантический океан, и уже 6 мая его пассажиры увидели Манхэттен. Желая угодить пассажирам, а заодно похвастаться цеппелином перед американцами, капитан сделал круг над городом. После этого дирижабль направился в сторону базы Лейкхерст. Посадку осложнило приближение грозового фронта. Во время посадки произошло возгорание, за 15 секунд огонь распространился по дирижаблю, и произошел взрыв, еще через 15 секунд «Гинденбург» рухнул на землю рядом со швартовочной мачтой. При крушении погибли 36 человек. Независимо от того, что послужило причиной возгорания, катастрофа «Гинденбурга» привела к прекращению строительства пассажирских дирижаблей. Отныне небо всецело принадлежало самолетам. Дирижабли на гелии использовались только для разведки во время войны.

За время между Мировыми войнами в технологии самолетостроения произошел огромный прогресс. Первые самолеты строились из древесины и ткани, но теперь конструкторы перешли к почти полностью алюминиевому фюзеляжу. Все знают, что алюминий – очень мягкий материал, алюминиевую ложку или вилку можно согнуть руками без особых усилий, и для корпуса самолета чистый алюминий не подходит. Но немецкие инженеры придумали сплав алюминия с медью и марганцем, такой сплав после термической обработки приобретает свойства, необходимые для авиастроения. Это – дюралюминий (дюраль в просторечии), по названию города Дюрен, где было налажено его производство. Из этого сплава в 1917 году немецкая фирма «Юнкерс» построила цельнометаллический моноплан.

Развитие двигателей для самолетов также шло быстрыми темпами. Движущей силой в развитии самолетостроения не последнюю роль играли многочисленные призы за рекорды скорости и дальности.

Итак, мы видим, что для решения тех проблем, над которыми бился Леонардо, понадобились годы непрерывного труда ученых и инженеров, создание новых теорий, новых конструкций, новых двигателей и новых материалов. Ничего этого не было в распоряжении Мастера в XV веке. Промышленная революция дала все это, а также – преемственность знаний, когда один исследователь или конструктор может продолжить работу там, где ее закончил другой.

Однако Леонардо оставил нам то, что, быть может, не менее важно, чем достижение всех промышленных революций, – веру в безграничные возможности человека.

А может ли летать мускулолет?

Итак, в веке двадцатом самолеты покорили небо. Но люди по-прежнему задавались вопросом: а способен ли человек взлететь только при помощи силы мускулов? Может ли в принципе полететь мускулолет?

Оказывается, да, может. И уже существует, и летает. На вид – это очень легкий самолет с большими крыльями и изящной кабиной. Движитель – педальный механизм, как и предлагал Леонардо. То есть можно сказать, что перед нами некое сочетание велосипеда и планера. Однако человек сам по себе существо слабое. Максимальная мощность, которую могут развить самые тренированные и сильные люди – и то очень ненадолго, – 1 лошадиная сила, или 735,5 Вт. А в течение продолжительного времени мощность, которую может выдать человек, в среднем будет около 0,3 лошадиной силы. В этом отношении человеку с двигателем внутреннего сгорания не тягаться.

Мускулолет создали сравнительно недавно – просто потому, что не было достаточно легких и одновременно прочных материалов, чтобы поднять в воздух конструкцию, которую смог бы приводить в действие человек. Лишь когда появились такие материалы, как карбон, кевлар и углеволоконные трубки, полеты на мускулолетах стали возможны. Обычно сам аппарат весит не более 30 килограммов. Однако конструкция обладает одним серьезным недостатком – она слишком хрупка, легко ломается – особенно при взлете и посадке. Сами посудите: аппарат имеет размах крыльев 35 метров, площадь крыла около 40 квадратный метров, машина снабжена винтом в два метра диаметром, на земле она неуклюжа, и требуется завидное мастерство, чтобы поднять ее в воздух или посадить. При взлете, чтобы крылья не повредились и не касались земли, их приходится поддерживать с двух сторон. Зато, если мускулолет поднялся в воздух, человек ощущает себя настоящей птицей, потому что летит в этом аппарате сам, за счет своей силы, вращая педали. Через цепную передачу вращательное усилие передается на винт. При попутном ветре такой мускулолет может мчаться со скоростью 90 километров час. В июне 1979 года мускулолет «Паутиновый альбатрос» (вся конструкция для придания жесткости была окутана прочным тросом) совершил перелет через пролив Ла-Манш, дальностью 37 километров. В 1987 году американец Глен Треммл на аппарате «Сияющий орел» пролетел по замкнутому кругу 58 километров 660 метров. Год спустя был установлен новый рекорд дальности полета на аппарате под названием «Дедал-88». Этот мускулолет создали в Массачусетском технологическом институте, а пилотом стал грек Канеллос Канеллопулос. Протяженность перелета по маршруту Дедала с острова Крит на материк оказалась немногим более 115 километров. Полет длился почти четыре часа.

Современный вид мускулолета. Мускулолет «Дедал»

Сейчас полеты на мускулолетах – экзотический вид спорта. Поднять в воздух и пролететь небольшое расстояние может практически любой человек, находящийся в хорошей физической форме, но машина дорога и непрактична. По сравнению с легким и удобным дельтапланом мускулолет явно проигрывает. Однако создатели этой конструкции все же доказали: человек может подняться в воздух только за счет своих собственных сил.

Жаль, что Леонардо не довелось увидеть, как подобная большая птица начинает свой полет.

Что касается орнитоптеров, то есть машин, машущих крыльями, то попытки их построить продолжаются до сих пор. Наибольшую известность получили два проекта. Американский конструктор Пол Маккриди, известный тем, что сконструировал мускулолет, перелетевший в 1979 году Ла-Манш, построил в 1986-м модель птерозавра (то есть крылатого ящера). Запускалась она с помощью катапульты, затем планировала, включались машущие крылья, но так, чтобы их медленные движения не мешали планировать. Это была лишь внешняя имитация машущего полета. Второй проект разрабатывался американо-канадской группой, возглавляемой профессором Торонтского университета Джеймсом Делоуриером. В сентябре 1991 года они продемонстрировали полет радиоуправляемой модели весом 3,36 кг. Затем в 2010 году их орнитоптер сумел пролететь 145 метров. Но опять же его подняли в воздух, разгоняя с помощью автомобиля.

Так что у орнитоптеров все еще впереди.

Вертолет Леонардо да Винчи и создание современного вертолета

Среди архивов Леонардо особой популярностью пользуются записи касательно вертолета, или так называемого воздушного винта.

Механизм Леонардо – дальний предок современного вертолета, в воздух он должен был подняться за счет вращательного движения. Радиус винта – около 4,8 метра. Несущая поверхность винта сделана из полотна с металлической окантовкой. Предполагалось, что в нижней части механизма находятся люди, они движутся по кругу и толкают рычаги, как это делалось когда-то на древних мельницах. Можно было запустить винт также и с помощью троса под осью.