Может ли человек летать, как птица? Без моторов, именно что своими силами? Может. Но есть ряд нюансов. Сегодня мы поговорим о тех, кто попытался — сразу проспойлерю, что у многих из них даже получилось.
Но как именно? Если поддаться соблазну и провести простую аналогию, мы получим, что раз крылья у птиц структурно размещены там же, где руки у человека, то для полёта человек должен махать руками. Логично это, однако, только на первый взгляд. Если исследовать строение организмов человека и птицы внимательнее, мы увидим, что мышцы у них распределены очень по-разному. У летающих птиц (страусов, киви и пингвинов по понятным причинам в расчёт мы не берём) грудная мускулатура, та самая, которая приводит крылья в движение, составляет в среднем около 17% от общей массы тела. У человека же, даже самого раскачанного, грудная мускулатура редко превышает 1% от массы тела. Разница в семнадцать раз! А ведь к массе человека в этих вычислениях надо будет добавить ещё и массу искусственных крыльев – это у птиц они «входят в комплект», человеку же требуется дополнительное снаряжение. В итоге соотношение получается ещё хуже.
Неудивительно, крылья летающей птицы предназначены для, собственно, полёта. Их единственная функция отрывать тело владельца от земли и поднимать его в воздух. Отсюда такое сильное развитие соответствующих мышц. У человека руки – это приспособление для тонкой манипуляции инструментами, где даже в случае с ломом или кувалдой точность обычно важнее силы. А вот что у человека умеет развивать значительную силу, так это ноги.
Хотя распространено мнение, что «человек произошёл от обезьяны», и потому наши далёкие предки должны были лучше всего уметь лазить по деревьям, на самом деле это не вполне так. У человека и обезьяны общие предки, но в остальном их пути разошлись давно. Древние люди не скакали по ветвям деревьев, они ходили по земле, причём иногда на огромные расстояния.
В общем, смысл этого длинного лирического отступления в том, что любая машина, приводимая в движение непосредственно человеком, задействует именно силу его ног. Ну, если не брать совсем лёгкие варианты типа ручной кофемолки. В том, что касается летательных аппаратов, это сообразил ещё Леонардо да Винчи в XV веке. Так что все попытки полететь, размахивая руками, мы оставим за бортом сегодняшнего рассмотрения. Все они были неудачными, и теперь вы знаете почему. Перейдём сразу к тем проектам, которые имели шансы на успех. То есть к тем, которые приводятся в движение ногами.
01. Кацура Маруока и его педальный вертолёт, 1903 год.
Этот список откроет, внезапно, Страна восходящего солнца. Японский изобретатель и поэт Кацура Маруока построил на рубеже XIX-XX веков вертолёт. Машина была оснащена двумя соосными несущими винтами, вращающимися в противоположном направлении. Их лопасти были выполнены из дерева, остальная конструкция – из стальных труб. Изначально Маруока хотел поставить на свой аппарат двигатель, но не смог найти ничего, что имело бы достаточную мощность при небольшом весе и размерах. Тогда он решил попытаться взлететь собственными силами, в прямом и переносном смысле. Попытка, осуществлённая в 1903 году, вышла неудачной, но лавры первопроходца Маруока заслужил в любом случае. Его вертолёт был первым в Азии летательным аппаратом тяжелее воздуха с вертикальным взлётом, построенным «в натуре».
Самым известным и распространённым транспортным средством, приводимым в движение самим водителем, является велосипед. Офицер торгового флота Стюарт Уинслоу, живший в американском штате Вашингтон, решил от этого и плясать. Прочитав в газетах про полёт братьев Райт, он решил построить собственный аэроплан, который и продемонстрировал публике летом 1904 года. Аппарат представлял собой велосипед с прикреплёнными крыльями и хвостом. На испытания Уинслоу позвал корреспондентов местных газет, так что событие оказалось неплохо освещено. Изобретатель планировал разогнаться, скатившись по склону холма и, набрав таким образом нужную скорость, взлететь. Никакого воздушного движителя предусмотрено не было, машина набирала скорость только за счёт колёс и, оторвавшись от земли, дальше двигалась сугубо по инерции.
02. «Летающий велосипед» Стюарта Уинслоу, 1904 год.
Испытания не увенчались успехом, при разгоне аппарат качнуло на кочке, он зацепил крылом землю и повредил его законцовку. Уинслоу объявил, что для следующей попытки построит деревянную дорожку, которая позволит избежать подобных конфузов, но в итоге сам не выполнил обещание, потеряв интерес к проекту.
Далее последовал значительный перерыв, довольно странный, если учесть, что начало XX века было эпохой настоящей «авиационной лихорадки». Летательные аппараты самых разнообразных форм и компоновок строили все кому не лень. Но приводимых в движение мускульной силой среди них было крайне немного. Очевидно, изобретатели поддались очарованию наступающей «эпохи моторов» и старались эти самые моторы использовать по максимуму. В любом случае все попытки оказались неудачными. Человек – не самый мощный двигатель. Тренированный атлет может при кручении педалей выдать мощность в целый киловатт, но исключительно рывком, в течение секунды или около того. Далее вырабатываемая мощность стремительно проседает более чем вдвое, а через 20 секунд и вовсе в пять раз. Соответственно, летательный аппарат должен быть очень лёгким, обтекаемым и с хорошей подъёмной силой. А в то время и достаточно прочных материалов небольшой плотности не имелось, и аэродинамика была не так развита.
03. Cycleplane Уильяма Герхардта, 1923 год.
В 1923 году глава кафедры авиастроения Мичиганского университета Уильям Герхардт собрал на испытательном аэродроме Маккук свой Cycleplane («Велосипед-самолёт»). Хотя аэродромом пользовались в основном представители американской армии (тогда у США не было отдельных военно-воздушных сил, только авиационные подразделения армии и флота), там испытывалось множество гражданских проектов. Аппарат Герхардта был одним из них. Это была причудливая конструкция, назвать которую, по аналогии с бипланами и трипланами, можно септопланом, машина имела семь крыльев, расположенных одно над другим. Возвышалась эта этажерка на добрых пять метров. Педальный привод вращал двухлопастный тянущий пропеллер.
Первые испытания Герхардт проводил, разгоняя «велосипед-самолёт» на буксире легкового автомобиля. Аппарат набирал скорость, достаточную, чтобы подняться в воздух, после чего отцеплялся. При такой схеме результаты полётов были неплохими. Но попытка взлететь самостоятельно, используя только силу пилота, закончилась неудачей. Наилучший результат, которого удалось достичь – это короткий (около двух метров в длину) подскок на высоту чуть больше полуметра. Кроме того, аппарат оказался невероятно хрупким, семиэтажная пирамида из крыльев при любом неосторожном движении складывалась, как карточный домик.
04. Педальный самолёт Энгельберта Зашки, 1934 год.
В 1934 году немецкий инженер Энгельберт Зашка, занимавшийся до этого разработкой вертолётов, внезапно показал педальный самолёт. Внешне он напоминал аэропланы начала века: тонкий каркас, прозрачные несущие и рулевые плоскости. За счёт этого аппарат хоть и выглядел архаично, но имел достаточно небольшой вес. Машина была испытана на лётном поле берлинского аэропорта и смогла пролететь более двадцати метров. Самым главным достижением Зашки было то, что взлёт при этом был осуществлён без всякой посторонней помощи, исключительно силой ног пилота. Увы, кроме этого достижения, весьма значимого с исторической точки зрения, но малополезного на практике, добиться ничего не удалось, и Зашка переключился на конструирование автомобилей и мотоциклов.
Куда большего успеха, на первый взгляд, добились соотечественники Зашки, инженеры фирмы Junkers Гельмут Хесслер и Франц Виллингер. В 1935 году они испытали самолёт HV-1 Mufli. Индекс HV-1 расшифровывался как «Хесслер и Виилингер, первая модель», а имя Mufli было сокращением от Muskelkraft Flugzeug, «самолёт на мускульной тяге». Выглядел он вполне современно по тогдашним меркам, по сути, это был типичный планер с внешностью и конструкцией, характерными для 1930-х годов, но дополненный пропеллером. Пропеллер располагался на конце высокой надстройки, позади кабины пилота.
05. HV-1 Mufli, 1935 год.
Проблема HV-1 была в том, что его создатели, измеряя перед началом проектирования мускульную силу человека, ошиблись ровно в два раза. Причём, так сказать, в оптимистичную сторону. В итоге, когда аппарат был построен, выяснилось, что взлетать самостоятельно он не может. Пришлось запускать его при помощи натянутого резинового троса, как это делалось, опять же, с тогдашними планерами. В итоге было совершено более сотни успешных полётов, самый дальний из которых превысил километр, но это не сильно отличалось от результатов, которые показывали планеры. Основную дальность обеспечивал старт с катапульты, а не вращающий педали пилот.
06. Pedaliante, 1936 год.
Годом позже, в 1936-м, практически то же самое повторил итальянский авиаконструктор Энеа Босси. Его аппарат так и назывался Pedaliante, «Педальный планер». Это, в полном соответствии с названием, действительно был типичный тогдашний планер, оснащённый педальным приводом. Разве что пропеллеров было два, а не один, как на HV-1. Стартовал Pedaliante тоже с резиновой катапульты и показал примерно те же результаты.
В 1937 году оба планера, немецкий и итальянский, приняли участие в конкурсе, объявленном правительством Италии. Согласно его условиям, требовалось пролететь не менее километра на аппарате, приводимом в движение мускульной силой одного человека. И HV-1, и Pedaliante успешно преодолели километровый рубеж, но жюри не засчитало результаты ни одной из машин. Причиной стал именно катапультный запуск.
07. БИЧ-18, 1937 год.
В том же 1937 году советский авиаконструктор Борис Черановский, известный своими экспериментами с необычными летательными аппаратами, испытал аппарат БИЧ-18 («Борис Иванович Черановский, восемнадцатая модель»). Это был орнитоптер-биплан с педальным приводом. Крылья в первой версии были снабжены системой шарниров, позже были сделаны целиком эластичными. БИЧ-18 испытывался сначала в режиме планера и показал неплохие характеристики. Но когда пришла пора испытывать его с мускульной тягой, выяснилось, что машущий полёт крайне неэффективен, по крайней мере, с тогдашним уровнем технологий. Черановский на стал завершать испытания восемнадцатой модели и переключился на другие аппараты.
Первый полноценный полёт на мускульной тяге был совершён сильно позже. После Второй мировой авиация продвинулась очень сильно (отчасти сама война и была этому причиной). Появились новые знания об аэродинамике и конструировании летательных аппаратов, начали производиться более лёгкие и прочные материалы, о которых авиастроители 1930-х могли только мечтать.
08. Reluctant Phoenix
Из любопытных образцов 1950-х годов стоит упомянуть конструкцию, которую разработал британский инженер Дэниел Перкинс. В годы войны он работал над заградительными аэростатами, а после её окончания решил применить накопленные знания для разработки… надувного самолёта! По его задумке это должен быть компактный лёгкий аппарат, который в сдутом виде можно уложить в багажник легкового автомобиля. Было испытано несколько вариантов конструкции, самая удачная из которых не без юмора была названа Reluctant Phoenix («Робкий Феникс»). Этот самолёт представлял собой летающее крыло с толкающим пропеллером, имеющим педальный привод. При размахе почти в десять метров, весила конструкция менее восемнадцати килограммов.
Увы, на практике «Робкий Феникс» оказался не особенно хорошим летуном. В воздухе у него получалось держаться только за счёт экранного эффекта, поднимаясь на высоту более полуметра, он резко терял подъёмную силу и падал. Всего удалось преодолеть не более 120 метров, да и то не на открытом воздухе, а в ангаре.
В 1959 году британский предприниматель Генри Кремер учредил приз для летательных аппаратов на мускульной тяге. Для его получения нужно было пролететь «восьмёркой» вокруг двух меток, расположенных на расстоянии полумили (примерно 800 м) друг от друга. Премия составляла пять тысяч фунтов стерлингов.
09. SUMPAC, 1961 год.
В 1960 году студенты Саутгемптонского университета решили побороться за приз Кремера и построили аппарат под названием SUMPAC (Southampton University Man Powered Aircraft, «Летательный аппарат Саутгемптонского университета на мускульной тяге»). Финансовую поддержку им оказало Королевское воздухоплавательное общество. Машина снова напоминала планер, только уже более продвинутой конструкции, типичной для конца 1950-х. Если каркас был выполнен из традиционных материалов: бальза, фанера и алюминиевые сплавы, то обшивка была выполнена из новомодного нейлона. Она была легче и прочнее обычной ткани, к тому же создавала несколько меньшее сопротивление воздуху.
Испытали SUMPAC осенью 1961 года. Всего было совершено сорок полётов. Во время самого удачного аппарат преодолел 594 метра, поднявшись на высоту почти в пять метров. Выполнить условия премии Кремера не удалось – поворачивала машина плохо, так что описать «восьмёрку» не представлялось реальным. Зато SUMPAC оказался первым в истории летательным аппаратом, совершившим устойчивый полёт исключительно при помощи мускульной силы человека. Никаких катапульт, никаких буксиров, разгонялся для взлёта он исключительно педалями.
Получить приз Кремера долго не удавалось никому. По прямой мускулолёты к тому моменту уже летали более-менее уверенно, но вот маневрирование им не давалось. В 1973 году Кремер, решив придать изобретателям дополнительный стимул, увеличил премию в десять раз – до пятидесяти тысяч фунтов стерлингов. Кроме того, он сделал приз международным, до этого участвовать в борьбе за него могли только британцы.
10. Gossamer Condor, 1977 год.
В 1977 году американцы Пол Макриди и Питер Лиссаман, работавшие в фирме AeroVironment, занимавшейся боевыми беспилотниками, представили на конкурс Кремера своё творение. Это был самолёт Gossamer Condor («Батистовый кондор»). На самом деле, аппаратов с таким названием была целая серия, начиная от первого прототипа, на котором проверяли работоспособность самой идеи. Второй «Кондор» получил некоторые улучшения конструкции и совершил ряд испытательных полётов, а на конкурс представили уже третью версию, допиленную по итогам испытаний первых двух. Именно третий «Альбатрос» успешно совершил полёт по «восьмёрке», став первым полноценно управляемым мускулолётом.
Кремер назначил новый приз, размером уже в сто тысяч фунтов стерлингов. Для его получения нужно было перелететь на мускульной тяге пролив Ла-Манш. За дело снова взялись Макриди с Лиссаманом. Они построили новый самолёт Gossamer Albatross («Батистовый альбатрос»). Его конструкция была целиком выполнена из углепластиков, полистирола и полиэтилена – невероятный хай-тек для тех времён. При размахе крыльев почти в 30 метров аппарат имел массу всего 32 килограмма.
11. Gossamer Albatross пересекает Ла-Манш, 12 июня 1979 года.
Пилотировал «Альбатроса» тот же планерист Брайан Аллен, который двумя годами ранее взял приз на «Кондоре». Перелёт через пролив не обошёлся без проблем. Так как аппарат старались максимально облегчить, запас воды для пилота был рассчитан «в обрез», ровно на два часа полёта. За это время «Альбатрос» должен был достичь противоположного берега при условии полного штиля. При попутном ветре получилось бы даже быстрее. Однако поднялся встречный ветер, так что полёт собирались даже прервать. Аллен, однако, решил продолжать, всего ему понадобилось 2 часа 49 минут, к концу маршрута он серьёзно страдал от обезвоживания и вызванных им судорог в мышцах ног. Тем не менее перелёт был совершён успешно.
12. Chrysalis, 1979 год.
Спустя всего неделю после рекордного полёта «Батистового альбатроса» студенты Массачусетского технологического института испытали свой педальный биплан Chrysalis («Куколка бабочки»). Он примечателен тем, что стал первым успешным мускулолётом массового пользования – всего на нём совершили полёты 44 человека, в том числе были совершены первые полёты женщин на летательном аппарате с мускульным приводом.
13. Musculair 1, 1984 год.
Первую пассажирскую перевозку на мускулолёте совершил в 1984 году немецкий учёный и конструктор Хольгер Рокельт. Успешно испытав свой аппарат Musculair 1 (сочетание слов muscular и air, что-то вроде «В небо на мускульной тяге»), он покатал на нём свою младшую сестру Катрин. Хоть она и была тогда совсем ребёнком, тем не менее, факт есть факт, до этого все мускулолёты поднимались в воздух с одним человеком на борту, теперь же взлетели двое, из которых педалями работал только один. В 1985 году тот же Рокельт, но уже на улучшенном аппарате под названием Musculair 2, поставил мировой рекорд скорости мускулолётов, разогнавшись до 44 км/ч.
14. Daedalus-88, 1988 год.
Рекорд дальности на мускулолёте был установлен в 1988 году греком Канеллосом Канеллопулосом. Он совершил полёт с острова Крит на материковую Грецию, повторив путь мифического Дедала. Протяжённость маршрута составила 115 километров 110 метров, путь занял почти четыре часа. Для полёта использовался самолёт Daedalus-88 («Дедал-88»), разработанный в уже упоминавшемся Массачусетском технологическом институте.
15. AeroVelo Atlas, 2013 год.
В 1989 году состоялся первый успешный полёт на педальном вертолёте. Аппарат под названием Da Vinci III («Да Винчи III»), созданный студентами Калифорнийского политехнического университета, сумел оторваться от земли на 20 сантиметров и продержаться в воздухе чуть больше семи секунд. Не очень-то впечатляет, да, но раньше не удавалось и этого. На этом фоне невероятно оптимистичными выглядят требования на приз имени Игоря Сикорского, учреждённого в 1980 году. Чтобы получить этот приз, педальный вертолёт должен продержаться в воздухе не менее минуты, достигнув высоты не менее трёх метров. Выполнить эти условия удалось лишь в 2013 году на аппарате AeroVelo Atlas («Воздушный велосипедный атлант»), построенном студентами Университета Торонто. Машина продержалась в воздухе 64 секунды, поднявшись на 3,3 метра. На данный момент это остаётся рекордом для педальных вертолётов.
На данный момент летательные аппараты на мускульной тяге являются достаточно распространённым снарядом для спорта и хобби. Например, в Японии проходят ежегодные слёты любителей «воздушных велосипедов», возможно, лавры Кацуры Маруоки не дают покоя. На что-то большее эти аппараты не претендуют. Стать полноценным повседневным транспортом, как это произошло с обычными велосипедами, им точно не светит, уж очень много усилий требуют для передвижения. Расслаблено покрутить педали, любуясь окружающими видами, увы, не получится. Но прогресс не стоит на месте, за какие-то несколько десятков лет мускулолёты превратились из едва отрывающихся от земли каракатиц в машины, преодолевающие десятки километров.
Кто знает, может ещё через полвека полетать на них будет не сильно утомительнее, чем прокатиться на велосипеде?
НЛО прилетело и оставило здесь промокод для читателей нашего блога:
— 15% на все тарифы VDS (кроме тарифа Прогрев) — HABRFIRSTVDS.
