«Воздушная карета» Уильяма Хенсона и Джона Стрингфеллоу
В одном из винтажных журналов нашел эту очень интересную статью.
24 марта 1843 г., за 60 лет до изобретения аэроплана и почти за целое столетие до открытия первых линий воздушного сообщения, в английский парламент был внесен билль (законопроект) об учреждении «Воздушного транспортного общества». Билль этот был встречен громким смехом присутствующих.
Смелыми инициаторами этого неосуществленного и далеко опередившего свое время замысла были Уильям Хенсон и Джон Стрингфеллоу (старое написание Вильям Генсон и Джон Стрингфелло).
До сих пор их имена в истории авиации связывались с полуфантастическими проектами огромного воздушного корабля и постройкой летательных моделей. Но работы английского исследователя Б. Деви доказали, что оба изобретателя имеют вполне реальные заслуги в разрешении проблемы полетов на аппаратах тяжелее воздуха. Их совместная работа над осуществлением этих аппаратов и последующие самостоятельные опыты Стрингфеллоу — это яркий и интересный эпизод в истории победоносного завоевания человеком воздушного океана.
Уильям Хенсон и Джон Стрингфеллоу
Патент на
«некоторые улучшения в движущихся аппаратах и машинах для перевозки по воздуху писем, товаров и пассажиров из одного места в другое»
Уильям Хенсон получил в 1843 г. Речь шла о летательной машине, получившей впоследствии название «воздушный пароход», «воздушная почтовая карета» или просто «Ариель» (воздушный). В истории авиации это был первый запатентованный летательный аппарат тяжелее воздуха.
«Главная часть моего изобретения, — говорится в патенте, — представляет собой прибор, построенный таким образом, чтобы создать весьма растянутую поверхность или плоскость легкой, но прочной конструкции. Она должна иметь ко всей машине такое же отношение, какое имеют распростертые крылья птиц к ее телу, когда птица парит. Но, вместо того чтобы поступательное движение получалось за счет движения этих плоскостей наподобие крыльев птицы, я применяю надлежащие колеса с лопастями или иные соответствующие механические двигатели (пропеллер), работающие при помощи паровой или другой достаточно легкой машины. Благодаря этому получается сила, необходимая для движения вперед распростертых поверхностей. Чтобы управлять движением машины (вверх и вниз), я пристраиваю к плоскостям хвост, который способен наклоняться и подниматься. При поднятии хвоста сопротивление, оказываемое воздухом, заставит машину подниматься в воздух. Напротив, когда хвосту придан наклон вниз, машина немедленно будет опускаться… Для того же, чтобы управлять машиной в боковом направлении я применяю вертикальный руль, или второй хвост; соответственно тому, в какую сторону он будет повернут, и машина будет направлена в ту же сторону».
Внешне «воздушный пароход» Хенсона имеет сходство с современным монопланом, т. е. самолетом, имеющим одну несущую поверхность. По проекту изобретателя размах крыльев его машины должен был достигать 45,5 м, а ширина их — 9,1 м. Это составляло 416 м² несущей поверхности, не считая хвоста, имевшего поверхность в 138 м². Столь значительная поверхность предназначалась для поддержания в воздухе всей машины, вес которой по проекту достигал 1361 кг. Эти данные значительны даже для современной авиационной техники, ибо подобного размаха крыльев и плоскости несущей поверхности достигают современные самолеты лишь весьма крупных типов.
В качестве источника движущей силы предполагалось применить единственный известный тогда двигатель — паровую машину. Впрочем, как мы видели, в патенте предусматривается использование и
«иной достаточно легкой машины».
В крайнем несоответствии с приведенными размерами «воздушной паровой кареты» находится мощность двигателя. По мнению изобретателя, было совершенно достаточно машины в 25—30 лошадиных сил. Она должна была вращать два шестилопастных пропеллера, установленных позади аппарата подобно тому, как это делается в современных самолетах с, так называемым толкающим пропеллером. Машина вместе с котлом помещалась в гондоле, расположенной под несущими плоскостями и снабженной тремя колесами. Первоначальная скорость при взлете достигалась разбегом машины по наклонной плоскости.
В патенте подробно описано устройство всех частей летательного аппарата, крыльев, рулей, двигателя, котла… По существу здесь были предусмотрены почти все основные конструктивные элементы современного самолета — неподвижно установленные несущие плоскости, мотор, воздушный винт и элементы хвостового оперения. Главное, что отсутствовало в проекте, — это механизм для сохранения поперечной устойчивости аппарата. В современных самолетах эта устойчивость достигается при помощи элеронов, а в первых аппаратах применялось перекашивание крыльев.
Чтобы правильно оценить, каким шагом вперед для своего времени был этот первый запатентованный летательный аппарат следует вспомнить некоторых предшественников Хенсона и Стрингфеллоу.
В 30—40-х гг. XIX века воздухоплавание на аппаратах легче воздуха достигло значительных успехов. Но именно к этому времени были осознаны неудобства, связанные с полетом на неуправляемом аэростате. Попытки изготовить управляемый воздухоплавательный снаряд были еще очень далеки от своего разрешения. Внимание ученых снова обратилось к проблеме механического полета.
Этот вопрос был затронут такими выдающимися умами своего времени, как Роджер Бэкон и Леонардо да-Винчи, еще за несколько веков до того, как первый шар братьев Монгольфье поднялся на воздух. Упорные попытки летать на приборах с движущимися крыльями наподобие птиц ни к чему не привели. Удалось лишь накопить некоторые научные даиные о полете птиц.
Успехи, достигнутые механикой в XVIII веке, дали новый толчок. В начале XIX века в этой области много работал английский ученый Джордж Кейлей (1774—1864). Им было произведено множество опытов с воздушными змеями, моделями летательных аппаратов и предпринято систематическое изучение полета птиц. Он первый правильно сформулировал самый принцип механическую полета, дал научно обоснованное соотношение между весом машины и размером несущих плоскостей, предложил метод управления при помощи вертикальных и горизонтальных рулей…
Сочинения Кейлея о воздушной навигации в течение XIX века долго оставались руководством для каждого занимавшегося вопросами полета на аппаратах тяжелее воздуха. Работы Кейлея для своего времени имели не меньшее значение, чем впоследствии опыты и исследования знаменитого Лилиенталя. Англичане справедливо называют Кейлея «отцом британской авиации», хотя этот талантливый и многосторонний ученый и экспериментатор умер почти за полвека до того, как первый самолет братьев Райт отделился от земли!
До сих пор отсутствуют прямые указания, в какой степени Хенсон и Стрингфеллоу воспользовались работами Кейлея. Однако многие подробности в расчете и устройстве их «воздушной паровой кареты» и моделей заставляет предположить, что оба изобретателя были знакомы с исследованиями Кейлея и основывались на его выводах.
Начало совместной работы Хенсона и Стрингфеллоу относится к 1842 г. Они выпустили объявление, в котором приглашали желающих подпиской на сумму в 100 фунтов принять участие в образовании капитала, нужного для осуществления и эксплуатации одного нового, необыкновенного изобретения. Само изобретение в этом объявлении было окружено тайной. Говорилось лишь, что ему предстоит великое будущее и что оно находится в полном соответствии с установленными наукой законами природы. Каждому, согласившемуся приобрести пай в 100 фунтов гарантировалась к 1 февраля следующего года уплата суммы в три раза большей.
«Ариэль» на рекламном плакате Ariel Transit Company
Это обращение самих изобретателей к предпринимательской инициативе своих соотечественников произвело много шума и вызвало живую полемику. Некоторые газеты и журналы серьезно обсуждали возможность полета на аппарате тяжелее воздуха, в других органах прессы появилось, множество карикатур и насмешливых заметок. Наиболее благоприятный отзыв был помещен в одном журнале, номер которого вышел как раз 1 апреля, и проект «воздушной паровой машины» был принят поэтому большинством читателей за очередную первоапрельскую шутку!
Несмотря на весь этот шум и оживленные прения в обществе и прессе, необходимого капитала собрать не удалось и от осуществления «Воздушного транспортного общества» его инициаторам Хенсону и Стрингфеллоу пришлось отказаться.
Неудача, постигшая эту попытку поставить предприятие на широкую коммерческую ногу, не обескуражила его инициаторов. Хенсон и Стрингфеллоу решили заняться опытами с большой моделью, а затем, в случае успеха, перейти к постройке настоящей машины.
Опыты обоих изобретателей с летающими моделями охватывают период с 1844 по 1847 г. Первая построенная ими модель хранится в настоящее время в реставрированном виде в лондонском Научном музее. Она по внешнему виду мало чем отличается от «воздушной паровой кареты» Хенсона, запатентованной в 1843 г.
Маленькая паровая машина, построенная Стрингфеллоу, приводила в движение два толкающих пропеллера. Модель запускалась при помощи наклонной плоскости: сбегая cо все возрастающей быстротой, она должна была приобрести ускорение, необходимое, чтобы отделиться от земли. При дальнейшем полете скорость должна была поддерживаться работой воздушных винтов.
Из-за огромного стечения назойливых любопытных, все опыты пришлось производить ночью, выбрав для этого уединенное место на окраине города Чарда, где жили оба изобретателя.
Испытание модели продолжалось несколько недель, но благоприятных результатов получить не удалось. Аппарат не мог держаться в воздухе. После взлета он
«постепенно спускался на землю».
Нужно думать, что, помимо небольшой скорости движения и конструктивных недостатков самой модели, сильно повлияли неблагоприятные условия, в которых производились опыты. Крылья аппарата покрывались росой, делались от этого влажными и тяжелыми, а воздушные течения нарушали его устойчивость. Неудачным оказался и метод запуска при помощи наклонной плоскости. Взлетая, модель должна была изменять свое направление в горизонтальной плоскости. Это требовало соответствующей работы органов управления, но манипулировать рулями движущейся модели было невозможна и их приходилось заранее закреплять в нейтральном положении.
Неудача с моделью сразу разочаровала и обескуражила Хенсона, который, по-видимому, при всей своей склонности к смелым и рискованным предприятиям, не отличался настойчивостью и выдержкой. Потеряв веру в «воздушный пароход», он решил заняться более реальным, а главное, более выгодным делом. Вскоре он уехал в Америку, где занялся коммерческими спекуляциями[1].
Покинутый компаньоном Стрингфеллоу продолжал опыты самостоятельно, и на этот раз ему удалось добиться более удачных результатов.
В построенную им новую модель были внесены некоторые изменения. Крылья имели не прямоугольную форму, а суживались к концам. Значительно были уменьшены размеры модели. Конструкция двигателя осталась почти без изменения. Общий вес модели с запасом воды и горючего достигал 2,72 кг.
В 1908 г. остатки этой модели попали в Научный музей в Лондон, а в 1926 г. на основании сохранившихся изображений она была довольно точно воспроизведена.
модель «Ариэля», 1848 год. Лондонский Научный музей
Наученный предшествующей неудачей, Стрингфеллоу, приступая к новым опытам, отказался- от испытания на открытом воздухе. Для этой цели было подыскано пустовавшее помещение заброшенной ленточной фабрики. Наклонная плоскость была заменена остроумным приспособлением, обеспечивавшим правильный запуск модели. Аппарат подвешивался на проволоке, натянутой с небольшим наклоном. После того как машина пускалась в ход, модель начинала скатываться по проволоке с некоторым ускорением. Потом она автоматически освобождалась от подвески и переходила в свободный полет. Один из этих опытов так описан сыном изобретателя:
«… машина двинулась вниз по проволоке. Достигнув места автоматической отцепки, она постепенно поднималась, пока не достигла дальнего конца комнаты, прорвав при этом дыру в парусине, натянутой для того, чтобы ее задержать. При опытах машина летала хорошо, хотя и поднималась один раз из семи».
При следующих опытах, предпринятых в Лондоне, Стрингфеллоу удалось добиться еще более значительных результатов: модель пролетела расстояние в 36,5 м, прежде чем была остановлена натянутой парусиной. Эти скромные опыты, предпринятые после шумихи, вызванной неудачным грандиозным проектом «воздушного парохода», прошли, однако, совершенно незамеченными.
Но самого изобретателя эти опыты еще более утвердили в убеждении, что полет на аппарате тяжелее воздуха вполне возможен.
По неизвестным причинам Стрингфеллоу забросил дальнейшие занятия авиацией и уехал на некоторое время в Америку. Вернувшись вскоре снова на родину, он, по-видимому, не был больше склонен заниматься опытами над механическими полетами.
Но с 1867 г., когда основанное незадолго перед тем Великобританское воздухоплавательное общество предприняло организацию первой в истории воздухоплавания и авиации выставки, вспомнили и Стрингфеллоу с его моделями. Секретарь общества обратился к престарелому изобретателю (ему было тогда 68 лет) с просьбой принять участие в выставке. Это приглашение по-видимому воскресило прежний энтузиазм Стрингфеллоу, и он снова принялся за работу.
На открывшейся в июне следующего года выставке Стрингфеллоу демонстрировал небольшую паровую машину и котел, предназначавшиеся для летательных аппаратов.
Машина и котел были исполнены настолько удачно, что при весе в 5,9 кг двигатель развивал мощность в 1 лошадиную силу, — соотношение до тех пор никем не достигнутое.
Жюри постановило выдать Стрингфеллоу за полученные им результаты премию в 100 фунтов.
В 1889 г. эта машина была приобретена американцем Ланглеем, одним из выдающихся пионеров авиации.
В настоящее время она хранится в Национальном музее в Вашингтоне.
Не меньшее внимание публики привлекла действующая модель «паровой воздушной кареты». При ее сооружении Стрингфеллоу, по-видимому, последовал мнению Френсиса Венгама, указавшего на выгодность применения вместо одной нескольких несущих плоскостей, располагаемых одна под другой.
Эта модель, построенная Стрингфеллоу для выставки 1868 г., до настоящего времени не сохранилась; уцелели лишь ее изображения и копия, хранящаяся в том же Вашингтонском музее и долго принимавшаяся за подлинник.
Аппарат имел три несущие плоскости и по внешнему виду походил на современный триплан. Поверхность, не считая хвоста, составляла 2,6 м² при общем весе около 5,4 кг, включая горючее и воду. Два пропеллера диаметром по 0,53 м приводились в движение миниатюрной паровой машиной мощностью в 1/3 лошадиной силы.
Из-за опасений пожара в выставочном помещении запретили приводить машину в действие.
Модель демонстрировалась подвешенной на натянутой проволоке, по которой она могла свободно скользить.
По многочисленным отзывам, аппарат при достаточной скорости стремился держаться в воздухе самостоятельно и даже приподнимал поддерживающую его проволоку.
Когда последняя во время одного из опытов порвалась, модель не упала сразу, а постепенно спланировала на землю.
После закрытия выставки, попытались заставить модель совершить свободный полет в освободившемся помещении, но всякий раз, отделившись от проволоки, она плавно опускалась на пол. Предположили, что, запуская с большой высоты, можно добиться горизонтального полета, и опыты были перенесены на открытый воздух. Здесь результаты оказались еще хуже.
При самом начале движения аппарата встречная струя холодного воздуха неизменно гасила спиртовую горелку под котлом машины, и последняя останавливалась.
После многочисленных неудачных испытаний опыты были оставлены, и дальнейшая судьба модели осталась неизвестной.
Стрингфеллоу, впрочем, и после этого не бросил своей работы над моделями летающих машин, хотя ему мешало ослабевшее зрение.
Он умер 13 декабря 1883 г. и, по словам знавших его, прекратил свои опыты лишь за несколько месяцев до смерти.
Как мы видели, ни Хенсону с его смелой предприимчивостью, ни Стрингфеллоу с его настойчивостью и искусством не удалось разрешить проблемы полета на аппаратах тяжелее воздуха.
История авиации показала, что это и не могло быть сделано в то время, так как, помимо отсутствия научных данных об основных законах механического полета, техника не располагала еще достаточно легким двигателем. Великая заслуга Хенсона и Стрингфеллоу в том, что они первые отказались от подражания машущим крыльям птицы, как это делали другие изобретатели, а применили неподвижные несущие плоскости. Оба они были практиками-экспериментаторами и не оставили после себя никаких научных работ. Но внимание, которое привлекли их совместные опыты, модели Стрингфеллоу, а главное, первый патент на «воздушный пароход» — все это не осталось без влияния на дальнейшее развитие авиации.
Правда, решение проблемы пошло не по линии опытов с летающими моделями, а по пути, намеченном полетами Лилиенталя на планерах; тем не менее нельзя не признать справедливыми слова сына Стрингфеллоу, написанные им в 1883 г.:
«Джон Стрингфеллоу считал, что воздушный полет может быть осуществлен, и доказательству этого он отдал много времени и средств. В грядущие годы, когда эта цель будет достигнута, а она наверное будет достигнута, его имя будет включено в почетный список».
Понадобилось много настойчивых усилий и жертв, пока наши самолеты стали
«перевозить по воздуху письма, товары и пассажиров из одного места в другое»,
как это сказано в патенте Хенсона, взятом почти сто лет тому назад.
- справедливости ради следует сказать, что в США Хенсон занимался не только финансовыми спекуляциями. Он запатентовал машину для изготовления льда, водооталкивающую ткань, устройство для чистки цистерн, а также новую модификацию бритвенного станка. К 1870 году он был уважаемым инженером. В то время он работал над орудием, заряжаемым через казенник, которое предложил для американских военно-морских сил. Те отвергли изобретение, как непрактичное. В 1871 году он выпустил книгу по астрономии, в которой отразил свои взгляды на происхождение и формирование космоса, которые весьма близки к современной астрономии. Также Уильям Хенсон упоминается в рассказе Эдгара По «История с воздушным шаром», опубликованном в 1841 году в «Нью-Йорк Миррор», в качестве одного из пассажиров шара.
источники:
- статья — З. БАРИНСКИЙ «Воздушная карета» «Техника — молодежи» 03-1935
- примечание — http://ru.wikipedia.org/wiki/%D5%E5%ED%F1%EE%ED,_%D3%E8%EB%FC%FF%EC
