Я познаю мир. Авиация и воздухоплавание - Станислав Зигуненко

Сирано де Бержерак, впрочем, и сам быстро понял недостатки такой конструкции. Первый полет его героя завершился неудачей, и в следующих главах тяжелые бутылки были заменены гораздо более легкими пузырями. И наполняли их не росой, не паром, а горячим дымом от костра.

Сегодня мы знаем: таким образом до Луны не долетишь. Но в воздух подняться действительно можно! Ведь писатель довольно точно обрисовал схему воздушного шара, который несколько десятилетий спустя на самом деле взлетел.

Костер в саду

До сих пор точно неизвестно, читали ли братья Жозеф и Этьен Монгольфье книгу Сирано де Бержерака или сами заново придумали всю конструкцию... Скорее всего, читали — ведь они были сыновьями бумажного фабриканта, а бумага в то время, как и сейчас, использовалась в основном для печатания книг.

Во всяком случае, в своих первых опытах братья, подобно литературному герою, использовали водяной пар. И конечно, потерпели неудачу. Подъемная сила пара мала, он не может поднять в воздух что-либо, кроме самого себя. Лишь когда братья наполнили склеенную из бумаги и полотна оболочку дымом от разведенного в саду костра, шар взлетел.

Воздушный шар братьев Монгольфье

Так в мае 1783 года люди начали покорение Пятого океана Земли — воздушного. Впрочем, на первом монгольфьере — братья обессмертили фамилию в своем изобретении — полетели вовсе не они. Первыми аэронавтами стали... баран, утка и петух. Полет кончился благополучно — пассажиры остались живы. Однако вскоре выяснилось, что у петуха сломано крыло, что тут же послужило основой слуха: в воздухе людям делать нечего — вон даже кости полетов не выдерживают. И лишь после тщательного разбирательства удалось выяснить, что причиной травмы стал не воздух, а баран, по нечаянности придавивший петуха к стенке клетки.

Первые аэронавты

Теперь очередь лететь была за людьми. И такие смельчаки нашлись. Осенью того же года в воздух поднялись Пилатр де Розье и Арланд. На этот раз аэростат продержался в воздухе рекордное время — 25 минут. Но полет чуть не кончился трагически: от подвешенного на цепи под оболочкой очага, в котором сжигали шерсть и солому, чтобы подогревать воздух в шаре и во время полета, начала тлеть и сама корзина, в которой помещались воздухоплаватели. Им с большим трудом удалось погасить огонь.

И наконец, в декабре все того же, 1783 года в Париже состоялся полет воздушного шара другой конструкции. Профессор Жак Шарль сделал его оболочку из шелка, пропитанного сырой резиной — каучуком, а наполнил ее не дымом, а легким газом — водородом. По имени профессора такие шары стали называть шарльерами.

Первый шарльер

Аэростат, в корзине которого находился сам изобретатель вместе со своим другом Робером, продержался в воздухе больше 2 часов и опустился в 40 км от места старта. Шарльер летал дольше потому, что водород обеспечил большую подъемную силу: ведь этот газ в 3,5 раза легче воздуха.

Шарль внес усовершенствования и в конструкцию самого аэростата. В оболочку был встроен клапан — пружинная «калитка», с помощью которой часть газа можно выпустить из оболочки, когда придет пора снижаться. Догадался изобретатель запастись и балластом — песком в мешочках. Если аэростат опускается, а аэронавт намерен продолжить полет, он высыпает часть песка за борт, шар становится легче, и полет продолжается. Гондола — прочная корзина, сплетенная из ивовых прутьев, — была подвешена не к нижней части шара, как в монгольфьере, а к специальной сетке, охватывавшей всю оболочку. А значит, меньшей была опасность, что гондола оторвется при резком рывке, порыве ветра. В гондоле имелся и якорь-гайдроп — длинный канат, который выбрасывали за борт при посадке. Он волочился по земле и тормозил аэростат, гонимый ветром.

Таким образом, Шарль предусмотрел практически все приспособления, которыми воздухоплаватели пользуются и по сей день.

Полеты продолжаются

Удачные полеты в Париже ободрили воздухоплавателей других стран. Первые аэростаты появились также в Германии, Англии, Испании... В ноябре 1783 года состоялся такой полет и в России.

Во Франции тем временем воздушные путешествия становятся все более популярными. Один из знаменитейших людей Парижа и его окрестностей, Феликс Турнашон, по прозвищу Надар — художник и писатель, фотограф и изобретатель — был занят сооружением огромного воздушного шара, который так и назывался — «Гигант». Его двойная оболочка, имевшая 90 м в окружности, должна была нести гондолу, построенную в виде шале — двухэтажного дачного домика с террасой; в нем предполагалось разместить 12 пассажиров, не считая самого пилота!

Надар, кстати, подсказал своему приятелю, начинающему писателю Жюлю Верну, тему для его первого романа и даже консультировал его в затруднительных случаях. Так во Франции одновременно готовились к полету два воздушных шара — один на самом деле, другой — на страницах романа.

Первый розьер

Жюль Верн придумал замечательный аэростат. Описанная им «Виктория» имела температурное управление. Это значит, что специальное приспособление для нагрева газа позволяло аэронавтам подниматься и опускаться, не сбрасывая балласта и не выпуская газа из оболочки. (В скобках заметим, что эта идея воплощена в наши дни на розьерах — третьем типе воздушных шаров, соединяющих в себе преимущества монгольфьеров и шарльеров. Название этот тип шаров получил в честь уже известного нам первого аэронавта Пилатра де Розье.)

"Летучая вода" Льва Толстого

Первые полеты заинтересовали многих людей на земном шаре. Но далеко не все могли понять, почему воздушные шары летают. Этого толком не знали даже сами братья Монгольфье, полагавшие, что шар обязательно должен быть наполнен дымом, а вовсе не теплым воздухом.

Логика рассуждений такова. Все мы видим, как по небу плавают облака и тучи. Из них часто льет дождь и сверкают молнии. А коли так, значит, полету может способствовать электризация воздуха...

В общем, чтобы шар полетел, полагали братья, нужно наполнить его «облакоподобным веществом» — паром или дымом. Тогда произойдет эта самая электризация и монгольфьер взлетит.

Кипящая вода

На самом деле все, конечно, не так. Лучше других, пожалуй, объяснил суть происходящих процессов знаменитый наш писатель JLН. Толстой, весьма живо интересовавшийся вопросами воздухоплавания. Он писал:

«Если взять надутый пузырь и опустить его в воду, а потом пустить, то пузырь выскочит на верх воды и станет по ней плавать. Точно так же если кипятить чугун воды, то на дне, над огнем, вода делается летучею, газом; и как соберется пар, немножко водяного газа, он сейчас пузырем выскочит наверх. Сперва выскочит один пузырь, потом другой, а как нагреется вся вода, то пузыри выскакивают, не переставая; тогда вода кипит. Так же, как из воды выскакивают наверх пузыри, надутые летучей водою, потому что они легче воды, — так из воздуха выскочит на самый верх пузырь, надутый газом — водородом, или горячим воздухом, потому что горячий газ легче холодного воздуха, а водород легче всех газов...»

Хитрость Архимеда

Современный ученый, впрочем, наверное, пояснил бы суть дела немного по-другому. «Всем известно, — сказал бы он, — если бросить в воду деревянную дощечку, она поплывет. А вот стальной гвоздь сразу утонет. Это происходит потому, что у дерева меньший удельный вес, чем у воды, а у стали — больший...»

Удельный вес — это вес кубика любого вещества со стороной, равной 1 см. Если мы мысленно вырежем такой кубик из дерева — он будет весить меньше 1 г, а из стали — больше. Вес же кубика воды как раз равен 1 г. Вот и получается: дерево плавает, потому что оно легче воды, а сталь тонет, поскольку тяжелее.

«Но ведь по морям и океанам плавают большие корабли, — возможно, вспомните вы. — Они сделаны из стали и все-таки не тонут...»

А не тонут они потому, что в данном случае инженеры пошли на хитрость. Суть ее заключается в следующем. Если мы сделаем из стали не сплошной кубик, а полый, заполненный воздухом внутри, то он будет плавать. Ему не позволит утонуть воздух, заключенный внутри. Примерно так же плавают и стальные суда — ведь внутри они тоже полые. Даже если заполним часть объема судна грузами и механизмами, все равно места для воздуха остается еще достаточно.

Существует даже специальный физический закон, объясняющий это явление.

«На тело, погруженное в жидкость, — гласит он, — действует выталкивающая сила, направленная вертикально вверх и равная весу жидкости, вытесненной им».