Американские ученые и изобретатели - Митчел Уилсон

Вернувшись в 1901 году в Дейтон, Райты решили проверить все прежние расчеты, касающиеся кривизны крыла и аэродинамики. Они построили аэродинамическую трубу, использовав старый ящик из-под крахмала. Октав Чэнют[33]пригласил Уилбура Райта прочесть лекцию о планеризме в Западном обществе инженеров. Прежде чем выступить с лекцией, Уилбур и Орвил в своей трубе испытали воздействие давления ветра на двести с лишним миниатюрных моделей крыльев. Они доказали, что передний кран крыла не должен быть острым, как принято было считать раньше, что сильно изогнутые крылья не эффективны, что если летающая машина не сможет парить без двигателя, она никогда не будет устойчива в полете с мотором. Лекция Уилбура была перепечатана в «Годовом отчете Смитсонианского института».

После экспериментов с аэродинамической трубой Райты в третий раз отправились в Китти Хок. Новый планер резко отличался от предыдущих моделей. Размах крыльев был на 10 футов больше. Хорда крыла была равна всего одной шестой размаха крыльев; в старых моделях она составляла одну треть. Новый планер имел хвост из вертикальных планок. Райты еще раньше имели дело со штопором на хвост, и Орвил решил, что хвост должен быть подвижен, чтобы противодействовать повороту машины вокруг вертикальной оси. Модель была удачной и подтвердила правильность системы управления, разработанной Райтами.

В, марте 1903 года они подали заявку на патент, а осенью привезли в Китти Хок новую машину — на этот раз имевшую двигатель.

Теперь они были готовы к настоящему полету.

Покорение воздуха

Простые принципы, благодаря которым бескрылое двуногое — человек смог осуществить полет в земной атмосфере, были открыты спустя каких-нибудь десять миллионов лет после того, как отступил ледниковый покров, и это двуногое выползло из пещеры.

Людей, которые провозгласили эти новые принципы, звали Орвил и Уилбур Райт. Их революционизирующие открытия впервые были поведаны миру в длинном, подробном и высокопарном письме, адресованном соответствующему Бюро американского правительства. Это бюро изучало содержание письма в течение трех лет, а потом оповестило человечество о нем с помощью мало кем читаемой газетки, которую издавало все то же бюро. Сообщение было напечатано под заметкой, в которой описывался новый тип сноповязалки. 22 мая 1906 года великие принципы были изложены в следующей форме:

821 393. Летающая машина. Орвил Райт и Уилбур Райт. Дейтон, Огайо. Поступило 23 марта 1903 года. Серийный номер 149220.

«Доводим до сведения всех, кого это может касаться, что мы, Орвил Райт и Уилбур Райт, граждане Соединенных Штатов, проживающие в городе Дейтоне, округ Монгомери, штат Огайо, произвели некоторые оригинальные и полезные усовершенствования летающих машин, которые описываются ниже».

Человечество уже до них пыталось взлететь в воздух с помощью четырех видов аппаратов: 1) баллонов с газом легче воздуха, которые могли подниматься, но были лишены управления, и люди в гондолах воздушных шаров летели по ветру, подобно пушинкам; 2) машин, имитирующих взмахи птичьих крыльев — орнитоптеров; 3) геликоптеров, способных парить на месте без движения вперед; 4) разновидностей воздушного змея, в которых изогнутая рама, обтянутая полотном, — аэроплан наполнялась восходящим током воздуха, и которые получили название «планера», когда на них начали летать люди. В них человек мог слетать с верхушки холма в парящем полете. Большинство этих попыток чаще всего кончалось гибелью экспериментатора.

Тем не менее, братья Райт писали:

«Наше изобретение относится к тому виду летающих машин, в которых вес поддерживается благодаря реакции, возникающей, когда один или несколько аэропланов с помощью машинной энергии или использования силы земного притяжения движутся в воздухе боком, с небольшим углом атаки».

Братья Райт понимали, что для полета человека необходимо соблюдение трех самых важных условий: 1) легкий двигатель; 2) гладкая округлая форма поверхности аппарата, легко обтекаемая воздухом, который уравновешивал бы вес двигателя и человека; и, наконец, 3) система управления движением такой машины в воздухе. По их мнению, неудачи Ленгли и Максима доказывали, что первые два условия легко выполнимы, но отсутствие надежного управления было причиной всех катастроф. Для них главное заключалось в управлении. Они писали:

«Цель нашего изобретения — создать способ и средства для поддерживания и восстановления равновесия, или бокового баланса аппарата, чтобы обеспечить вертикальное и горизонтальное управление аппаратом и создать машину, сочетающую мощь и легкость».

Они пристально изучали поведение птиц в парящем полете и заметили, что сарычи и чайки могли находиться в воздухе очень долгое время.

Братья отметили: «Птицы не могут парить в тихую погоду. Они парят только „лежа на ветре“, или же „зарывшись в ветер“. Воздух, устремляясь вдоль верхней и нижней плоскости изогнутого крыла, создает подъемную силу, действующую на нижнюю поверхность крыла».

Итак, они установили, что:

«Относительное движение воздуха и аэроплана вызывается движением воздуха в виде ветра, дующего в направлении, противоположном тому, в котором движется летательный аппарат, или комбинированным движением аппарата вперед и вниз при взлете с высокого места, или путем комбинации обоих условий. В любом случае аппарат будет находиться в планирующем полете в то время, как сила двигателя, толкающая аппарат вперед, заставит воздух поддерживать его в том же положении».

Для безопасного полета человек должен иметь способ восстанавливать равновесие своей летательной машины. Братья Райт заметили, что птицы изгибают кончики крыльев и таким образом меняют угол наклона крыла по отношению к воздушной струе. Райты хотели вооружить человека таким же управлением, чтобы он мог приспособиться к изменяющимся условиям ветра. От люльки авиатора к краю крыльев были натянуты веревки так, чтобы можно было изогнуть крыло, по желанию опуская одну сторону и поднимая другую.

«При помощи рассматриваемой конструкции можно перемещать передний угол горизонтальных кромок каждого крыла выше или ниже нормального положения плоскости крыла. При этом происходит одновременное обратное движение передних углов горизонтальных кромок другого крыла».

Но братья Райт понимали, что возможны и другие способы изменять форму крыла. Поэтому, чтобы застраховать себя от подражателей, они сделали следующее заявление:

«Однако мы желаем отметить, что наше открытие не ограничивается одной лишь этой конструкцией, ибо любая конструкция, посредством которой можно изменять в различных направлениях угол отклонения горизонтальных кромок крыльев относительно плоскости крыла, предусматривается нашим изобретением».

Такого рода управление дало им возможность поворачивать летающую машину в воздухе. Если одно крыло изгибалось таким образом, что его подъемная сила увеличивалась, летающая машина стремилась накрениться и летала по кругу. Однако при большей подъемной силе крыла возникало большее лобовое сопротивление, поворачивающее машину в противоположную сторону. Братья понимали, что функция воздушного руля заключалась не в том чтобы повернуть машину, как поворачивают корабль, а в том, чтобы просто удерживать ее в горизонтальном положении, когда наклоняются крылья.

«В этой связи следует отметить, что по конструкции стойка руля всегда повернута таким образом, что его плоскость находится на той стороне машины, с которой горизонтальные кромки крыльев имеют меньший угол атаки. Смысл такой конструкции в том, что при отклонении горизонтальных кромок на различный угол описанным выше способом сторона машины с большим углом атаки хотя и подвергается воздействию подъемной силы, в то же время встречается с увеличивающимся противодействием ее поступательному движению. В это же время другая сторона машины с меньшим углом атаки встречает меньшее противодействие поступательному движению и имеет тенденцию двигаться вперед быстрее, чем другая сторона. Машина в результате поворачивается вокруг вертикальной оси.

Описанное выше движение рулевой стойки противодействует этому, так как она притормаживает ту сторону машины, которая устремляется вперед слишком быстро, и удерживает машину нужным образом по отношению к центральной продольной оси».

Эти способы управления оказались абсолютно успешными во всех экспериментах братьев Райт и их последователей. Даже те усовершенствованные рули, которые предложили А. Г. Белл и Глен Кэртис, построившие машину с твердыми крыльями и элеронами, были предсказаны Райтами.

«Мы хотим заявить, что не ограничиваем себя точными деталями конструкции, описанной выше и изображенной на чертежах, ибо очевидно, что эти детали легко модифицировать».