Читать книгу: «Удивительная история аэронавтики от дымного шара до паровой ракеты», страница 2

И прожил сей парадокс в науке весь XIX век. В лучшем случае возможность полёта понимали через упомянутую ньютоновскую механику: крыло это парус, на который дует ветер, а парус ветер отклоняет и потому сдвигается сам вверх, согласно сложению векторов. Да вот же взгляните на воздушный змей – его полёт отлично объясняется одной лишь ньютоновской механикой. А как гласит ещё один незыблемый постулат логики, а именно Бритва Оккама:

– Не множь сущности без нужды.

Если явление отлично объясняется, то и ни к чему выдумывать новые объяснения.

И ведь не поспоришь. Крыло всегда имеет к набегающему на него потоку какой-то угол. Его называют углом атаки.

Угол атаки есть всегда. Он есть у планёров, раскинувших свои крылья очень широко. И есть у крылатых ракет, крылышки которых кажутся слишком малыми. Но даже они, благодаря углу атаки и скорости полёта, обеспечивают подъёмную силу в полном соответствии со сложением векторов по ньютоновской механике.

И если взять абсолютно симметричный профиль, который, и тут мы полностью согласны с д"Аламбером, никакой подъёмной силы создать не может – но поставив его к набегающему потоку под углом атаки, подъёмную силу получим.

И если взять несимметричный профиль, самый лучший аэродинамический профиль крыла, обеспечивающий набольшую подъёмную силу одной лишь своей формой – то построив его усреднённый вектор увидим, что этот профиль уже скрывает внутри себя некоторый угол атаки.

Потому объяснить полёт через угол атаки и ньютоновскую механику можно было легко.

И парадокс д'Аламбера для всякого образованного человека выглядел неоспоримой истиной.

Парадокс Д'Аламбера прекрасный пример научного парадокса, который на своём этапе развития научного познания выглядит правдоподобным настолько, что не вызывает сомнений – однако позже оказывается чистой воды недоразумением. Таких парадоксов наука знала уже немало. И вполне возможно, что и иные из современных теорий, выглядящих ныне незыблемыми истинами, в будущем будут опровергнуты. Кто знает, быть может эта судьба постигнет теорию относительности Эйнштейна или им же выдвинутую гипотезу о тёмной материи (кстати последняя уже пошатнулась под открытиями, сделанными российским космическим аппаратом Спектр-РГ).

А когда же наука опровергла парадокс д'Аламбера?

Если и не основной, то точно немалый вклад в это внёс Николай Егорович Жуковский, живший в 1847—1921 годах. Он создал ЦАГИ, построил первую отечественную аэродинамическую трубу. И не маленькую, какие строили ранее, а достаточно большую для продувки больших моделей. Что и дало возможность практически убедиться, как форма крыла влияет на подъёмную силу, вопреки чисто умозрительным предположениями д'Аламбера. Не будем судить последнего строго, ведь в его распоряжении вообще никакой аэродинамической трубы ещё не было, и проверить свои выводы он никак не мог. Наконец Жуковский разработал теорию крыла – создав математическую модель, которая для обычного человека выглядит непостижимо хитрой, а для математика изумительно изящной.

Но это уже был XX век.

А почти весь XIX век аэродинамики по сути ещё не было, подлинного понимания природы полёта не было. И даже насчёт природы воздухоплавания царили весьма парадоксальные заблуждения. Кстати тут самое время вспомнить о воздухоплавателях, ведь они поднялись в небо на век раньше авиаторов.

Плывущие в облаках

Перенесёмся в последнюю четверть XVIII века. Все знают, что первыми взлетели на воздушном шаре братья Монгольфье (Montgolfier). Только это не верно. Да и взлетел их воздушный шар по ошибке. А было дело так.

Зимой 1782 года Жозеф-Мишель и Жак-Этьен грелись у камина в своём доме. Они владели шпалерной мануфактурой, то есть были фабрикантами обоев. И дела их шли неплохо. Так что они могли предаваться отвлечённым размышлениям, наблюдая за горящим в камине пламенем.

Тут надобно понимать, что такое камин. Настоящий хороший камин ничем не отличается от доисторического очага с костром. Разве что устроен этот очаг не посреди юрты кочевника, а у стены комнаты в крепком доме, что гораздо практичнее во всех отношениях. Но суть-то та же самая – в камине разжигают костёр. И греет он пламенем своим. Открытым пламенем. А как же тогда спастись от дыма? А только один вариант остаётся – над костром надо устроить просторную трубу, в которую будет вытягивать дым. Кстати вместе с большей частью тепла. Но в Западной Европе климат мягкий, потому братья у своего камина не замерзали. А любовались пламенем. Когда их внимание привлекли искры.

А ведь искорка это что? Это уголёк. Маленький уголёк, который горит, поднимаясь от костра вверх вместе с дымом.

Но ведь уголь тяжелее воздуха. Уголь должен падать вниз. Какая же сила увлекает искры вверх?

Братья настолько озадачились этим, что провели эксперимент с попавшимся под руку мешочком из тончайшего шёлка. И тот, будучи наполненным дымом от очага, взмыл под потолок комнаты!

Как образованные люди своего времени, братья разумеется были наслышаны об электричестве. Электричеством тогда пытались объяснить всё в мире, и даже существовала популярная в ту пору теория животного магнетизма, врачи пытались лечить пациентов магнитами, и в самой первом в мире научно-фантастическом романе «Франкенштейн» оживление монстра свершается силой молний. То есть опять-таки электричеством.

Братья тут же пришли к выводу, что конечно же полёт явление электрическое. Дым насыщается электрическим зарядом, благодаря чему отталкивается от Земли. А лучший эффект, очевидно, даст сжигание шерсти и соломы – собери их дым в мешок-оболочку и лети! Кстати, оболочку не обязательно делать из дорогого китайского шёлка, вполне подойдёт и бумага с их семейной обойной мануфактуры.

Сперва они экспериментировали у себя дома. Их первый шар был весьма скромных размеров и целиком бумажным.

А первый публичный запуск шара – 4 июня 1783 года в городе Аннонэ. Это была всего лишь пустая оболочка без какого-либо полезного груза. Правда оболочка уже довольно большая, 11.5 м в поперечнике. Объём 790 куб. м, в 27 раз больше первого шара братьев. При таких размера пришлось наклеивать бумагу на холст, в итоге вес шара составил аж 200 кг. Пустого шара.

И несмотря на ошибочное толкование причин полёта, шар воспарил. Но пустой.

Ещё никто не взлетел.

В том же самом 1783 году, там же во Франции, но однако ничего не зная об опытах братьев, профессор Жак Александр Сезар Шарль (Jacques Alexandre Cesar Charles) считал, что лучший источник подъёмной силы это водород. Он взял лёгкую шёлковую ткань и смочил её раствором каучука в скипидаре – получилась прорезиненная оболочка, которая хорошо удерживала летучий газ.

Публичный запуск шара профессора 27 августа 1783 года с Марсова поля в Париже. Шар привлёк толпу в 300 тысяч зевак, при том что был весьма скромных размеров, всего 25 кубометров объёмом. И это был полёт без груза.

Ещё никто не взлетел.

Но не стоит думать, что в это время братья Монгольфье сидели сложа руки. Нет, они так же видели свой путь к успеху через Париж. Однако так же им было понятно, что Париж не удивишь пустым шаром с дымом внутри. Нужно делать шар, способный поднять в воздух человека.

Большой шар.

Очень большой.

Такой шар будет стоить денег.

Тут в долю с братьями вошёл другой шпалерный мануфактурщик Жан-Батист Ревельон (Jean-Baptiste Reveillon). А владел он мануфактурой, находившейся в престижном парижском предместье Сент-Антуан.

С такими связями, 19 сентября всё того же 1783 года Монгольфье демонстрируют полёт шара уже самому королю Людовику XVI и королеве Марии-Антуанетте. Шар взлетел от Версальского дворца, и за 8 минут полёта преодолел 15 километров.

Но полетел на шаре не человек.

К шару была привязана клетка с животными. Баран, петух и утка стали первыми воздухоплавателями. Кстати едва не погибнув в этом опыте, поскольку на высоте шар порвался. Но спустился на землю достаточно плавно, чтоб живые пассажиры в клетке не пострадали. Так было научно установлено, что подъём в воздух на воздушном шаре безопасен для живых организмов.

Однако и после этого оставались сомнения, насколько безопасен такой полёт для человека. Животные ведь скотина неразумная. А братья-то настаивали, что секрет полёта в электрическом газе. А какое действие на человека окажет такой заряд электричества? На его разум, а самое жуткое – на его бессмертную душу? Не будем забывать о странных для нас религиозных суевериях, коим были подвержены даже умнейшие из людей тех времён. Так знаменитый кардинал Ришельё (Armand Jean du Plessis de Richelieu) всю жизнь проспал в специально сделанной на заказ очень неудобной кровати короче его роста. Ибо по поверью, смерть приходит во сне, а потому надо сделать сон максимально неудобным, чтоб ненароком во сне не умереть.

Людовик XVI (Louis XVI) предложил отправить на воздушном шаре осуждённых на вечную каторгу. Авось за обещание амнистии согласятся рискнуть своей душой. А коли потеряют её, так невелика беда, таким негодяям и без божьего суда только адские муки уготованы.

Но предложение короля было отвергнуто. Ибо негоже отдавать честь первого полёта преступникам. Но кто же из добрых христиан решится рискнуть своей бесценной душой?

Смельчаки нашлись.

И 21 ноября всё того же 1783 года в Париже, на воздушном шаре братьев Монгольфье, впервые в воздух поднялись люди – учёный Жан Франсуа Пилатр-де-Розье (Jean-Francois Pilatre de Rozier) и маркиз Франсуа д’Арланд (Francois Laurent le Vieux d’Arlandes). Из опасений, чтоб отважных смельчаков не унесло невесть куда, их шар был на привязи длиной 324 фута – вот на такую высоту они и поднялись. А когда воздух внутри оболочки остыл, то опустились практически туда же, откуда взлетели. Невелико путешествие, но оно открыло полёты по небесам для всей нашей цивилизации.

Как видите, сами братья Монгольфье не удостоились чести стать первыми воздухоплавателями человечества.

Зато с тех самых пор шары, поднимаемые силой нагретого воздуха, называются монгольфьерами.

Тут самое время возмутиться китайцам, поскольку воздушный шар поднимаемый силой тёплого воздуха это их Фонарь Чжуге Ляна – был такой знаменитый полководец эпохи Троецарствия, он запускал подобные фонари тысячами чтоб смутить врагов, которые верили, что хитрый даос подсматривает за ними с неба. Но и он не изобретал бумажный фонарь с подвешенной к нему снизу лампадкой, такие игрушки были известны в Китае за века до него. Вот только в варварской Европе об этом понятия не имели и изобретали всё сами, причём как мы видим, исходя из абсолютно ошибочных предпосылок.

Что ж, порой и ошибки бывают к счастью!

А всего через 10 дней после успеха Монгольфье, 1 декабря 1783 года полёт людей на аэростате Шарля. С тех пор шары, поднимаемые силой летучего газа, называются шарльерами. И между прочим, Шарль взлетел на нём сам.

Однако на этом соревнование воздухоплавателей в том году не закончилось. Спустя месяц после своего первого подъёма в небо, маркиз д’Арланд, решается на свободный полёт. Взмыв из Булонского леса в предместье Парижа, он летит по воздуху в течении 25 минут, на высоте около 100 метров.

Итак, год 1783 завершился успешными полётами людей на двух принципиально разных воздушных шарах. И даже небольшим соревнованием. В котором, к слову сказать, могли принять участие и русские.

Ведь мы говорим про просвещённый XVIII век, научные новости распространяются между академиями молниеносно. И в том же 1783 году действительный член Петербургской академии наук Леонард Эйлер провёл первые научные расчёты по высоте подъёма воздушного шара. Теоретическая база была подведена, можно было переходить к практике. Тем паче что смастерить шар, будь он монгольфьер или шарльер, оказалось не столь уж технически сложной задачей.

На деле же, первый в России полёт воздушного шара произошёл только 20 лет спустя, в 1803 году в Москве.

Потому вернёмся во Францию, где как раз закончился 1783 год.

А уже 24 сентября 1784 года, впервые в небо поднялась женщина. В присутствии шведского короля Густава III, госпожа Тибль взлетела на монгольфьере в Лионе, поднялась на высоту 2700 метров и оставалась в воздухе 142 минуты. И скажу вам, это был только начало. Очень быстро женщины освоились в небе не хуже мужчин.

Но меня удивляет не это. Не полёт женщины на диковинном по тем временам аэростате. И не то, что Монгольфье ошибались, но их шар успешно полетел. И даже не то, что Шарль сразу верно определил природу парения.

Для меня удивительно, что два независимых исследования начаты почти одновременно, и так же независимо закончены успешно, и по сути опять же одновременно. Вот часто ли такие совпадения бывают в истории?

Люди, ничего не знавшие друг о друге, внезапно загораются одной и той же идеей. Которая не сулит выгоды, а скорее сулит расходы и риск, возможно даже смертельный. Эти люди идут разными путями. Но с упорством достигают цели. Хотя их подходы различаются максимально. Но успех и тут и там. И всё это за один год.

Что внезапно сделало этих людей – одержимыми жаждой полёта?

Вероятного Гумилёв объяснил бы такое совпадение всплеском пассионарности. Я не могу об этом судить.

Но продолжим наш рассказ.

Если вы думали, что всё удивительное уже закончилось…

Ну в самом деле, ведь вполне может быть простым совпадением, чтоб сразу два исследования одновременно и независимо друг от друга шли и завершились успешно. Всего-то два! Да конечно это просто совпадение…

Но что вы скажите на тот факт, что этих независимых исследований велось сразу три! Третьим был Бланшар.

Жан Пьер Франсуа Бланшар (Jean Pierre Francois Blanchard) сперва хотел построить махолёт.

Ну знаете, махолёт. Такой летательный аппарат бывает имитирующим полёт либо птицы либо какого-либо насекомого. Насекомые летают очень интересно, вертикально взлетают, у них изумительная манёвренность, но – всё это хорошо работает только при очень малых размерах. Потому птицы летают иначе. Но тоже интересно летают. Умеют взлетать без разбега. Вот хорошо бы такой самолёт сделать, чтоб как птица без аэродрома обходился… Да вот незадача, опять размер имеет значение. В размере самолёта птичий полёт выходит очень энергозатратным, а главное требует такой прочности от материалов крыльев, каковая пока даже теоретически недостижима.

Кстати это подтверждают и сами большие птицы, активно использующие не столько машущий полёт, сколько парение. Как планёр. А вот планёр уже под силу построить и человеку.

Но по совершенно необъяснимой причине поначалу никто и не думал строить сперва просто планёр – который и проще, и полетел бы гарантированно. Вот уж точно удивительно, однако исторический факт. Мы лёгких путей не ищем. Планёр нам не интересен. А вот за тот же махолёт брались с энтузиазмом.

И в 1781 г – то есть за пару лет до взлёта воздушных шаров – у Бланшара махолёт почти получился. Ну как почти? Конечно сил Бланшара не хватало на настоящий машущий полёт. Но он закреплял свой махолёт на длинном рычаге с противовесом, компенсировавшим вес аппарата, а при таких условиях сил человека хватало чтоб взмахами крыльев поднимать себя над землёй.

Справедливости ради замечу, что уже в наше время используя самые лёгкие пластики удалось сделать махолёт на человеческой силе. Его крылья при ходе вверх складываются, уменьшая свою площадь, а при ходе вниз распрямляются, и площадь опоры на воздух увеличивается. Но даже со всеми хитростями получаются только пробежки с подскоками от земли. Впрочем, первый и столь восхваляемый полёт братьев Райт был не шибко лучше. Но об этом мы ещё подробно поговорим позже.

А сейчас, спустя чуть больше года от первых взлётов воздушных шаров, 7 января 1785 г Бланшар на своём аэростате-шарльере успешно перелетает Ла-Манш. Летел он не один, а в компании с американцем доктором Джоном Джеффрисом (John Jeffries), которого во французской историографии порой именуют Джеффри, читая американскую фамилию на французский манер. На перелёт им потребовалось 2.5 часа, что было быстрее плавания на самом быстром паруснике, ведь тот ещё должен будет совершать манёвры для выхода из порта, а потом для захода в порт. А шар летит по воздуху куда угодно. При удаче хоть перед городской ратушей может приземлиться.

Но самое интересное для нас не факт перелёта, а как был устроен шар Бланшара.

Готовясь к перелёту, он приспособил к гондоле шара крылья или лучше сказать полотняные вёсла. Ими он собирался грести по воздуху в случае безветрия. Идейка выглядит сомнительной, однако так или иначе Бланшар изобрёл воздушные рули для аэростата, которые позже оказались жизненно необходимы для дирижаблей.

Удивительное дело, но Бланшар успел испытать эти свои воздушные вёсла ещё в предыдущем году! Пусть он не был первым воздухоплавателем, но 2 марта 1784 г именно Бланшар поднялся в воздух на аэростате, в гондоле коего были установлены два весла. И тут первенство за Бланшаром неоспоримое. Хотя пользы от гребли по воздуху не было никакой. Ну разве только в качестве воздушных рулей.

Однако уже в следующем месяце, 25 апреля 1784 г полёт Гюйтона де Морво (Louis Bernard Guyton de Morveau), физика из Дижона, на шаре с парусами-рулями. Пара парусов работала как рули направления, а ещё пара, по задумке де Морво, должна была служить вертикальными рулями. Впрочем, от вёсел физик не отказался.

Вот казалось бы, только под конец 1783 г удалось человеку впервые подняться в воздух – а чуть больше чем через год перелёт через Ла-Манш. Но самое удивительное это то, что между этими двумя событиями на протяжении 1784 года летать по воздуху принялись кажется все, кто мог себе это позволить. И многие из них пытались грести вёслам по воздуху.

15 июля и 19 сентября 1784 г два полета на аэростате, оборудованном рулем и веслами, выполнили братья Робер (Robert). Анн-Жан и Николя-Луи с самого начала строили шары для профессора Шарля. Нам известно, что оболочка их собственного аэростата имела форму цилиндра с полусферами на концах. Длина составляла 17 м, диаметр 10 м, объем 850 куб. м.

Разумеется, всё это были шарльеры. Для которых был нужен водород. Но разве не проще просто нагреть воздух для полёта на монгольфьере?

За 4 дня до первого полёта братьев Робер, 11 июля 1784 г, в Париже, аббат Миолан (Miolan) и Жанинэ (Janninet) задумали взлететь на реактивном дирижабле. Я не шучу, по замыслу их аэростат должен был двигаться в воздухе под действием реактивной силы, которую сообщал вырывающийся из специального отверстия в середине оболочки горячий воздух. К сожалению, они не учли, что для создания должной силы придётся нагревать воздух в оболочке очень сильно. Их аэростат сгорел.

Можно сказать, то был момент, когда шарльеры обскакали монгольфьеры. Причём практически навсегда.

Но монгольфьеры не сдались сразу. Тот самый Пилатр-де-Розье, один из двух первых аэронавтов человечества, в 1785 году планировал перелететь Ла-Манш на монгольфьере. Спустя полгода после успеха Бланшра, а именно 15 июня 1785 года, он взлетел в компании механика Ромена. Но в полёте оболочка шара загорелась, оба аэронавта погибли – став первыми жертвами воздухоплавания.

За всеми этими рекордами, победами и бедами, от внимания широкой публики ускользнул здоровый рационализм других изобретателей. А таковые были.

Версаль 17 сентября 1785 г. Албан и Балле поднимаются в воздух на самом обычном воздушном шаре, но снабженном парой четырех-лопастных винтов большого диаметра, похожими на крылья ветряных мельниц. Винты вращались мускульной силой, и это был первый случай их практического использования в воздухоплавании. Но случай не последний. В том же 1785 г, парой многолопастных винтов был снабжен также аэростат Пьера Тетю-Брисси (Pierre Testu-Brissy).

И вот это воистину удивительно. Ветряные мельницы ы Европе повсюду. Рядом с Францией страна ветряных мельниц Голландия, само существование которой без этих мельниц было бы невозможно. Исправно работающие воздушные винты у человека тех времён всегда перед глазами.

Но даже учёный муж Гюйтон де Морво пытается грести по воздуху вёслами!

Я не знаю, как объяснить эту странную приверженность вёслам, которые не способны помочь двигаться сквозь воздух – когда вот же каждый день человек видел уже готовое решение в виде исправно крутившихся крыльев ветряных мельниц. Что за странное наваждение обрушилось на массу талантливых людей? Тут что-то удивительное для меня. Но если никого больше это не удивляет – тогда двигаемся дальше!