Первый барьер авиации
Едва изобретя работоспособные самолёты, пионеры-покорители воздушного океана столкнулись с серьёзной проблемой: как сделать их устойчивыми? Пусть даже не полностью — неплохо разобраться хотя бы с продольной статической устойчивостью, то есть способностью возвращаться в сбалансированное состояние. Например, после того, как какой-нибудь случайный фактор (порыв ветра, смещение центра масс и другие…) потянет самолёт вверх или вниз, то есть изменит его Этот несложный принцип познали наши очень далёкие предки, придумавшие метательное оперённое копьё. Но балансироваться в каком-либо положении самолёт будет только, когда центр давления (т. е. равнодействующая самой подъёмной силы) будет проходить через центр масс,… точнее, чуть-чуть мимо, дабы скомпенсировать момент от тяги двигателя. То есть, сила должна быть приложена в одной точке, а её приращение — в другой! Авиаторы начала прошлого века постигали эти истины отнюдь не по учебникам, а на собственных сломанных костях, но решение от этого более осязаемым не становилось. Классикой стал стабилизатор — вынесенная назад дополнительная несущая поверхность. Она была уже на самолёте Можайского, но с устойчивостью вряд ли помогла бы, ибо имела недостаточную площадь и плечо. Эффективный стабилизатор и несущая его хвостовая балка будут прилично весить и создавать немалое сопротивление, поэтому многих манила идея устойчивого самолёта, не обременённого хвостом. Например, датчанин Якоб Элехаммер пытался решить проблему при помощи маятника, связанного с рулём высоты. Устройство оказалось бесполезным, да и пилоту вряд ли бы понравилось, что в роли маятника выступал он сам. Созданные австрийцем Иго Этрихом и британцем французского происхождения Жозе Вейсом гибкие крылья особой формы (как у семян занонии) проявили себя неплохо, но только на малых скоростях. Спас же бесхвостые самолёты англичанин Джон Уильям Данн. Данн родился 1878 г. в семье генерала, – прямо в полевом лагере. Отец не видел для сына иной стези кроме своей собственной, но во время войны с бурами Джон перенёс малярию, которая дала осложнения на сердце, – и службу пришлось оставить. Под влиянием Жюля Верна и Герберта Уэллса отставной лейтенант задумал построить самолёт, да не абы какой, а который действительно сможет «сам летать» без постоянного внимания пилота. В течение нескольких лет Данн занимается теоретическими изысканиями. Он много наблюдает за чайками — его сестра Мэй даже прикармливает их бутербродами, дабы они подлетали поближе. Изрядно пищи для размышлений дали бросковые планёры и резиномоторные модели. Из-за неустойчивости по курсу Данн отвергает крыло в виде семени занонии. С другими пионерами британской авиации — Хайремом Максимом и Самюэлем Коди — он много экспериментирует с трипланом, у которого крылья при виде сбоку образуют треугольник: два друг за другом и ещё одно между ними и выше. Неплохие результаты показало «биконическое» крыло — десятилетия спустя оно найдёт своё место на первых дельтапланах. А победили в итоге чайки, подсказавшие изобретателю идею крыла большой стреловидности.. Данн поступил на службу в воздухоплавательный парк британской армии, с которого началась история знаменитого аэродрома «Фарнборо». Он смог продвинуть«пробить» свои идеи, и получить деньги на постройку планёра D.1. Данн хотел делать моноплан, но военные считали, что тот окажется слишком хрупким. Пришлось заняться бипланом. Сооружение получилось минималистичным, не имевшим ни фюзеляжа, ни килей, ни нормального шасси. Роль последнего исполняли сбрасываемая стартовая тележка и посадочные полозья. Лётчик сидел на нижнем крыле. «Изюминкой» машины стала стремительная форма крыльев, имевших стреловидность аж 30°, достойную скорее реактивных истребителей, нежели этажерок «из палочек и дырочек». Управление осуществлялось врезанными в верхнее крыло элевонами — рулями, которые, отклоняясь в одну сторону, меняли угол атаки, а в разные — кренили самолёт. Летом 1907 г. закамуфлированный для пущей секретности D.1, управляемый начальником мастерских, полковником Джоном Капером, смог устойчиво продержаться в воздухе 8 секунд, после чего задел что-то крылом и упал. К середине осени планёр отремонтировали и оснастили двумя французскими двигателями «Бюше». Найти хороший мотор на заре авиации было непростой задачей, но даже тогда можно было выбрать что-нибудь поприличнее. Видимо, движки ещё и развивали разную мощность, ибо они приводили винты не напрямую, а через ременные передачи вращали общий вал, который раздавал их общие 12 «лошадей» на два пропеллера. Испытания явственно пропитывал армейский дух. Перед их началом увлечённо ловили шпионов, а на склоне холма, с коего предстояло разгоняться D.1B, построили деревянный настил. Чтобы аппарат с него не сошёл, к тележке привязали канаты, за которые, как за поводья, должны были дёргать бегущие рядом солдаты. Конец немного предсказуем: один из них упустил канат, и самолёт свалился с настила. В следующем году Данн построил планёр D.3 и куда более «цивильный», нежели предшественник, аэроплан D.4 — с килями, громоздким шасси и двигателем Робера Эсно-Пельтри с неплохими на те времена 30 л.с. Но мотор недодавал мощности и постоянно ломался, к тому же машина оказалась перетяжелённой. D.4 стал третьим летавшим британским самолётом, но в своей лучшей попытке он героически одолел лишь 36 метров. Посмотрев на эдакую фантастику, генералы решили больше изобретателю денег не давать. Уйдя на вольные хлеба, неукротимый Данн основал фирму Blair Atholl Airplane Syndicate , названную в честь поместья, близ которого испытывались его первые творения. Средства на продолжение работ удалось собрать благодаря друзьям и единомышленникам. Новый самолёт D.5 поднялся в небо в марте 1910 г., а к концу весны совершил трехкилометровый полёт. Данн воспользовался свободой от «армейского подхода» сполна, поставив более мощный мотор, усовершенствовав шасси и соорудив лётчику, коим стал он сам, какую-никакую кабину. В аэродинамической схеме и методах управления заметных изменений не случилось, но «гадкий утёнок» делал именно то, чего хотел изобретатель. В полётах и даже на предпосадочном планировании Данн поднимал руки, демонстрируя, что не управляет машиной, а она продолжала спокойно лететь — аэропланам того времени это было не под силу. Не теряя управления, пилот мог делать заметки в блокноте, т. е. D.5 отлично подходил для воздушной разведки. 20 декабря свидетелями этих чудес стал не нуждающийся в представлении Орвилл Райт и один из основателей Королевского Аэроклуба Гриффит Брюер. Они официально засвидетельствовали, что D.5 — первый в мире самолёт, обладающий собственной статической устойчивостью. Это свершение стало главным вкладом Джона Данна в авиационную науку, который очень трудно переоценить. Почти столь же важна демонстрация жизнеспособности аэродинамической схемы «бесхвостка», что полвека спустя найдёт применение в легендарных «Мираже III» и SR-71, «Конкорде» и Ту-144, «Буране» и «Спейс Шаттле». И дело тут не в одной лишь стреловидности. Пожалуй, некорректно считать Данна единоличным изобретателем геометрической крутки. Ещё в конце XIX века её эффект обнаружил русский учёный С. С. Неждановский, экспериментируя с воздушными змеями, способными отсоединяться от
Длинный разбег
Магия кручёного крыла
