Я познаю мир. Авиация и воздухоплавание - Станислав Зигуненко

Ранцевые орнитоптеры привлекают возможностью транспортировки и малым весом. Однако у них свои минусы — ноги с их мощными мускулами оказываются не задействованы. Любопытную подсказку дает искусница природа. К полету, как известно, способны не только птицы, комары, бабочки, но и такие млекопитающие, как летучие мыши. А в мезозойскую эру летали архозавры, птеродактили, археоптериксы. На спине у них, по свидетельству исследователей, могли бы уместиться несколько слонов. Стало быть, появляется робкая надежда — уж если такие гиганты поднимались в воздух, то тем более это должно быть доступно человеку: ведь в расчете на единицу мышечной массы он куда сильнее того же архозавра. В чем же состоит секрет летающих гигантов?

В полете — современный мускулолет

Если всмотреться в рисунки-реконструкции, полистать зоологическую литературу, станет ясно, что их крылья, как, кстати, и крылья летучих мышей, имеют особое строение. Все четыре конечности связаны между собой соединительной тканью — перепонкой — и почти на равных участвуют в передвижении крыльев. Таким образом, каждый мускул тут в действии. Вот и в ранцевом орнитоптере следует включить в работу ноги.

Махолет «Золотой орел» на испытаниях

«Итогом моих размышлений, — продолжает свой рассказ Денис, — а также труда в мастерской стал такой летательный аппарат, насколько мне известно, первый и единственный, в котором для махов крыльями используются практически все мускулы пилота. Вот что представляет собой эта «птичка». Ее крылья имеют площадь в полностью раскрытом виде 7,2 кв. м, а при отогнутой кромке — 4,8 кв.м; при размахе расстояние между крайними точками составляет 7,5 м. Материал остова — дюралевые трубы.

Ранец, который я назвал «доспехами» и которым крылья прикрепляются к пилоту, — своеобразный фюзеляж. Он плотно и удобно облегает торс, талию и плечи летчика. Рама «доспехов» выполнена из дюралюминия, а особенно ответственные узлы — из нержавеющей стали.

Ножной привод крыльев выглядит как площадка с креплениями для ступней; от нее идут шнуры к несущей основе крыльев — ни дать ни взять когти. Весит «Золотой орел» около 20 кг. Но я думаю, если поменять дюраль на легкие композиты, то снизить массу можно как минимум вдвое. Когда пилот стоит, полностью выпрямившись, шнуры «когтей» подтягивают оба крыла вниз, почти до касания с землей. Сгибая ноги в коленях, чуть присев, летчик дает слабину шнурам, и крылья поднимаются вверх. Этому помогают и резиновые жгуты, одним концом закрепленные на мачте, отходящей от фюзеляжа. В работу включены и руки, для чего в основании крыльев предусмотрены специальные ручки, являющиеся одновременно и органами управления. Одно из крыльев можно придерживать, немного наклонять, разворачивая таким образом аппарат в нужную сторону.

Зная, что недостатки конструкции всплывают только на испытаниях, решил испытать ее в школьном спортзале. Вот одеты «доспехи» с заранее подсоединенными крыльями. «Когти» пока лежат в стороне. Руками двигать крылья удобно, легко, даже слишком. Значит, их площадь можно и нужно увеличить как минимум в полтора раза. Правое крыло под сильную руку я сделал несколько больше левого. Может быть, это хитрость и излишняя. Вертикальная тяга составляет 9—12 кг, или около 100 Н. Это составляет примерно 1/7 полетного веса. Горизонтальная составляющая толкает в спину и куда-то вбок.

Пробую ножной привод. После пристегивания «когтей» сразу же теряется устойчивость «Орла». Да, надо было бы отвести от фюзеляжа хвостовое оперение-стабилизатор. А пока — первое падение. Потеряв равновесие, опрокидываюсь навзничь. Наверное, такое чувство испытывал рыцарь в тяжелых доспехах, которого на всем скаку сдергивали с коня...

Мне помогают освободиться от «Золотого орла». Встаю, чешу затылок... Что мы имеем в итоге? Драгоценный опыт. Теперь ясно: схема перспективна, но нуждается в определенной доработке. Кое-что надо изменить, что-то добавить».

Человек-стрекоза

В 1987 году на авиационном празднике в Москве Владимир Топоров демонстрировал «Истину» — полноразмерный махолет с мотоциклетным двигателем. Машина разгонялась по бетонке Тушинского аэродрома, задирала нос... но так и не взлетела. Конструктор обещал исправить ее недостатки и в следующий раз полететь по-стрекозиному.

Через два года Владимир привез в Ригу на очередной слет солидную модель махолета. Семикилограммовая стрекоза с игрушечным моторчиком взлетала с рук, поднималась на 50-метровую высоту и порхала до тех пор, пока был бензин. Она по всем параметрам превосходила модели, о которых шумела западная пресса. Зарегистрирован почти пятиминутный полет махолета.

И наконец, в 1993 году Топорову все-таки удалось взлететь самому. Вот как это было...

Воткинск, где живет Владимир Топоров, — небольшой зеленый городок с сапфировым озером посередине. Это родина Петра Ильича Чайковского. Здесь, казалось бы, не махолеты придумывать, а сочинять музыку да стихи.

Махолет Топорова в полете

Впрочем, теперь уже все знают, что именно здесь расположен завод, выпускающий самые совершенные ракетные комплексы средней дальности — предмет черной зависти западных инженеров. Клуб «Алые паруса», которым руководит Топоров, до недавних пор действовал при этом заводе. Да и сам Владимир работал на нем конструктором и расчетчиком.

На лето клуб переехал за город. На опушке берендеевского леса Топоров и 12 его юных помощников разбили лагерь, построили ангар.

Жили, сочетая приятное с полезным, но главным занятием оставался махолет. Прогоны по тихому шоссе, ставшему взлетно-посадочной полосой, доработки, снова прогоны...

Потом в тихое солнечное утро машину вывели из ангара, донесли до шоссе, покатили на соседнее поле. Пилотировал махолет сам конструктор, а разгоняли всей командой с помощью лебедки. Взявшись за пропущенный через нее трос, ребята помчались по полю. Пилот пустил в ход крылья. Скорость возросла, и после короткого разбега машина взмыла в воздух. Топоров начал яростно махать крыльями, и гигантская стрекоза какое-то время набирала высоту. Она летела сто, двести метров, но силы пилота небеспредельны. Махолет снизился и плавно сел на край поля. Конечно, победа, но Топоров не очень доволен. Подлеты, считает он, только начало.

«Я чувствую, что махолет можно поднимать с земли без буксировки, и даже знаю направление поиска. Надо работать еще...»

Потомки Дедала

Впрочем, не надо думать, что Топоров и его команда — единственные в своем роде. Работы над орнитоптерами и махолетами ведут и другие конструкторы.

Началось все еще со времен Леонардо да Винчи, в архивах которого обнаружены довольно подробные чертежи орнитоптера — летательного аппарата с машущими крыльями, С тех пор, если не раньше, человеческая мысль бьется над решением этой технической задачи. Модели птиц-парителей строили и изучали пионеры авиации А.Ф. Можайский, О. Лилиенталь, Н.Е. Жуковский. Еще в прошлом веке лейтенант В. Спицын замерял подъемную силу построенной им машущей модели с пружинным приводом. В 1908 году русский летчик А. Лиуков испытывал в Тифлисе мускулолет своей конструкции с ножным приводом, а спустя 25 лет совместно с В. Андреевым построил моторный орнитоптер АШ-1. Но машущее крыло не помогло поднять машину в воздух. Поэтому на несколько десятилетий в этой области авиации наступило затишье. Но с середины 50-х годов у махолетчиков начался новый бум. Инженер А. Монацков подрессорил крылья планера А-9. И в итоге аппарат, названный «Кашук», летал в Тушине на параде, качая крыльями с амплитудой 4 м.

Стали строить орнитоптеры и в Германии, Франции, но более всего — в США. Инженер-исследователь Мемориального института в городе Колумбусе, штат Огайо, Т. Харрис и преподаватель авиакосмического машиностроения Принстонского университета Д. Деларье создали двухметровую радиоуправляемую модель, но каких-либо выдающихся результатов не добились. Потом они попробовали построить пилотируемый аппарат с размахом крыла 18 м, однако проект так и не был реализован.

В конце концов Деларье заявил, что изучение аэродинамики малых скоростей, характерных для махолетов, может само по себе дать богатую информацию по целому ряду дисциплин, но в коммерческое применение орнитоптеров он не верит.

Параллельно над проблемой машущего полета работал руководитель летно-исследовательской лаборатории имени Распета при университете штата Миссисипи Д. Беннет. Он испытывал радиоуправляемые орнитоптеры, поднимавшиеся на тросе за автомобилем. Беннет также пришел к невеселому выводу: «Должно быть, существует веская причина, объясняющая, почему братья Райт не построили махолет». Уже в наше время за дело взялись профессионалы из британских ВВС во главе с Роем Андервудом. Используя лучшие материалы и технологии, воссоздали птицу Леонардо, но она так и не полетела. Идею машущего полета пыталась реализовать группа американских инженеров под руководством Д. Фицпатрика. После очередной неудачи он подвел печальный итог: истрачено полмиллиона долларов, а итоги — кот наплакал.