«Мамонты» шагают в будущее

На следующий день после подписания указа, 5 апреля, Екатерина II отправила Гримму письмо с объяснением, что была вынуждена издать этот указ, запрещающий пуск монгольфьеров весной, летом и осенью, только из-за… «опасения пожаров в стране, где множество деревянных строений и крыш тесовых и соломенных».

Люди стали подниматься в воздух, успехи радовали, но не удовлетворяли их. Человек мог подняться в небо, мог опуститься, когда захочет, но не где захочет. И нес беднягу воздухоплавателя вольный ветер, и вынужден был аэронавт садиться то на крышу дома, то в болото, то на озеро, то в непролазную чащу.

А в небе летали птицы, они летали туда, куда хотели, и мечта о крыльях вновь и вновь овладевала человеком.

Еще 4 февраля 1754 года, почти за 30 лет до первого полета братьев Монгольфье, основатель наук российских Михаил Васильевич Ломоносов доложил конференции петербургской Академии наук о машине, могущей поднимать в верхние слои атмосферы различные приборы для метеорологических наблюдений. В протоколах от 1 июля 1754 года было записано:

«… Советник Ломоносов показал машину, названную им аэродромной, выдуманную им и имеющую назначением при помощи крыльев, приводимых в движение горизонтально в разные стороны заведенной часовой пружиной, сжимать воздух и подниматься в верхние слои атмосферы…»

Вчитайтесь внимательно в эти строки, и вы увидите всем хорошо знакомый вертолет. Но тогда наш гениальный предок сделал сразу три изобретения. Он изобрел воздушный винт — пропеллер, открыл принцип геликоптера или вертолета и предложил прибор для исследования верхних слоев атмосферы, более совершенный, чем воздушные шары-зонды и воздушные змеи.

В середине XIX века было установлено, что подобные идеи высказывались великим ученым, художником и мыслителем эпохи Возрождения Леонардо да Винчи еще в XVI веке, о чем Ломоносов знать не мог.

В те времена было очень трудно открытия или идеи отдельных ученых сделать достоянием всех людей. Почти три столетия оставались неизвестными идеи Леонардо да Винчи, да и аэродромная машина Ломоносова после его смерти была предана забвению.

А люди поднимались в воздух, они искали пути, как сделать свой полет управляемым. Ученые шаг за шагом изучали среду, в которой мы живем, которой дышим и в которой научились плавать.

Еще Гераклит, живший за пять веков до нашей эры, утверждал, что мир развивается беспрерывно и основой его является вечно живой огонь. «Мир единый из всего, не создан никем из богов и никем из людей, а был, есть и будет вечно живым огнем, закономерно воспламеняющимся и закономерно угасающим».

За 300 лет до начала нашей эры Аристотель теоретически изучал взаимодействие твердого тела и жидкости. Он доказал, что при полете тел не существует пустоты.

Леонардо да Винчи в XVI веке занимался теорией и практикой полета в воздухе. «Воздух под ударами крыльев сжимается, приобретая таким образом свойства твердого тела, благодаря которым птица поддерживает себя в воздухе и скользит, как по наклонной плоскости». Кроме того, он занимался решением проблемы геликоптера или вертолета.

Галилео Галилей в XVII веке впервые сформулировал закон инерции, являющийся основным законом механики. На основании экспериментов он доказал, что сопротивление воздуха пропорционально скорости движения.

Блэз Паскаль, живший немного позже Галилея, установил законы давления жидкостей и газов, которые и поныне входят во все школьные учебники физики.

Исаак Ньютон — основоположник теоретической механики — обнаружил, что сопротивление зависит от плотности среды, скорости и формы движущегося тела.

Соратник Ломоносова, Даниил Бернулли, открыл зависимость между давлением и скоростью движущейся среды. И теперь в основе многих аэродинамических или гидродинамических расчетов лежит известное уравнение Бернулли.

За два месяца до первого полета на воздушном шаре братьев Монгольфье 18 сентября 1783 года в Петербурге перестал «вычислять и жить» великий Леонард Эйлер. На его грифельной доске остались последние расчеты, посвященные исследованию подъемной силы аэростатов.

Так, еще два века назад на нашей родине трудами Ломоносова, Бернулли и Эйлера — действительных членов петербургской Академии наук — были заложены незыблемые по сей день основы аэродинамики, на которых покоится все развитие современной авиации и воздухоплавания.

А люди следили за птицами и сами хотели летать, как они. Люди строили крылья, беспомощно махали ими и оставались на земле. Все их попытки заканчивались неудачей только потому, что люди рассчитывали на свою физическую силу. Пройдет много-много лет — и отец русской авиации Николай Егорович Жуковский убежденно скажет, что человек полетит не силой своих мускулов, а силой своего разума.

Но тогда об этом не знали. В 1794 году в Москве была издана книга «Искусство летать по-птичьему»; автор ее, Меервейн, мечтал… «ездить по ефирным долинам, соображая свой полет с птичьим». Он описал изобретенный им аппарат с крыльями, приводимыми в движение самим человеком…

И поныне изобретатели у нас и за рубежом пока еще безуспешно бьются над созданием индивидуального летательного аппарата с машущими крыльями — орнитоптера или махолета.

Задача эта неимоверно трудная, потому что человек как двигатель очень тяжел.

Основным показателем применимости того или иного двигателя на любом виде транспорта, тем более воздушном, является его удельный вес.

Удельный вес человека почти в 1000 раз больше, чем у авиационного мотора. Вот попробуй и полети силой своих мускулов. Кстати, лошадь развивает мощность в одну лошадиную силу и имеет вес 400–500 килограммов, то есть ее удельный вес близок весу человека. На лошади тоже не полетишь.

Даже самые первые, самые примитивные паровые машины с их громоздкими неуклюжими котлами, бронзовыми цилиндрами, чугунными поршнями, с тяжелыми маховиками и станинами имели удельный вес меньше, чем человек или лошадь.

Мы привыкли часто иронически вспоминать об изобретениях и технических усилиях наших предков. До чего как будто все у них было громоздким, примитивным и неуклюжим, забывая о том, что они прокладывали нам дорогу. И если вглядываться внимательнее в проекты наших предшественников, то вызывают изумление и уважение их смелые и дерзкие замыслы.

Не так давно группа авиационных конструкторов и ученых в результате подробных расчетов выяснила, при каком удельном весе двигателя самолет любой конструкции сможет держаться в воздухе. Получилась цифра 8,3 килограмма на лошадиную силу. При таком удельном весе двигателя самолет может лететь только горизонтально, но набрать высоту, а следовательно, и взлететь, он не может.

Трудно определить, каким путем к этой цифре и к мысли о том, что человек полетит силой своего разума, почти сто лет назад пришел моряк Александр Федорович Можайский, создавая свой первый в мире самолет. Он сумел построить паровую машину с удельным весом 8 килограммов на лошадиную силу! Паровые двигатели с таким удельным весом и в наши дни являются технической проблемой. Еще тогда Можайский, понимая, что двигатель тяжел и не способен поднимать самолет, построил специальное стартовое сооружение, конструкция которого до сих пор не ясна. И вот над полем возле Красного Села, недалеко от Петербурга, полетел по воздуху первый в истории человечества самолет. Но двигатель его все-таки был тяжел и самолет не имел запаса мощности для подъема, при любой попытке набора высоты самолет обязательно должен был «зависнуть», потерять скорость и валиться, что и случилось при втором полете самолета Можайского.

Вот поэтому все предшествующие попытки человека оторваться от земли силой своих мускулов не увенчались успехом, а строить легкие двигатели люди еще не умели. Но у человека была главная его сила — разум. И он нашел реальный для того времени путь в небо — на воздушном шаре.

Горячий воздух, которым наполнялись первые аэростаты, был очень невыгоден. Подъемная сила его, при той температуре, до которой можно было нагревать воздух, очень мала, и приходилось делать шар большим, чтоб поднять хотя бы одного человека. Повышать температуру воздуха было опасно. Ведь оболочки шара изготовлялись из бумаги, шелка или другой ткани. Они могли вспыхнуть от жары и аэронавту грозила неминуемая гибель.