Но все же аэростаты не отвечали главной цели во здухоплавания — служить средством сообщения они не могли. Для этого необходим был управляемый аэростат, или дирижабль. Уже после первого полета Пилатра де Розье братья Монгольфье занялись изучением возможности управления аэростатом. Проанализировав все известные в то время технические средства, Жозеф Монгольфье пришел к выводу о нереальности динамического способа управления. Он, в частности, писал своему брату Этьену: «Я не вижу действительной возможности управлять шаром, кроме знания воздушных течений, изучением которых следует заняться; редкие из них не меняют направления с высотой».
Попытки управления полетом аэростата с помощью весел и парусов, как это было с кораблями на морских просторах, успеха не принесли.
Первую серьезную попытку в этой области предпринял 2 марта 1784 года Бланшар, который в гондоле своего аэростата установил два весла. 25 апреля 1784 года состоялся подъем физика из Дижона Гюйтона де Морво, который снабдил свой аэростат помимо весел парусами. Альбан и Валье попробовали управлять аэростатом с помощью четырехлопастных, подобных крыльям ветряных мельниц, винтов. Тестю-Брисси применил многолопастные гребные мельничные колеса и т. д.
Но все эти эксперименты еще раз подтвердили, что мускульная сила человека очень слаба и что главным препятствием управляемого воздухоплавания является уровень развития техники того времени. Тем не менее во время этой череды неудач были найдены сопутствующие блестящие технические решения, которые предвосхитили ряд основных идей будущего дирижаблестроения. Витиеватый путь истории освоения воздушного пространства имеет множество парадоксальных примеров, когда гении-самоучки своими устремлениями и изысканиями, создавая вполне совершенные, с современной точки зрения, конструкции машин, намного опережали технические возможности своего времени. Вот некоторые из них. Французский генерал Менье в 1783-1785 годах разработал проект управляемого аэростата, в котором было 2 оболочки: внешняя, изготовленная из прочного холста и подкрепленная веревочной сетью, и внутренняя, газонепроницаемая, в которой находился водород. Пространство между оболочками было наполнено сжатым воздухом и играло роль баллонета, основным назначением которого являлось поддержание неизменной формы оболочки. Кроме того, баллонет мог использоваться для управления высотой полета. При закачивании в него воздуха затяжелениый аэростат начинал снижаться и наоборот. Воздух предлагалось нагнетать мощными мехами. В отличие от других, оболочка этого аэростата имела удлиненную удобообтекаемую форму. С целью повышения надежности подвески и равномерности нагружения оболочки гондола крепилась с помощью нашитого по периметру оболочки пояса.
Для поступательного движения Менье предлагал использовать воздушные течения соответствующего направления при вертикальных перемещениях аэростата. Кроме того, с помощью трех винтов, расположенных между оболочкой и гондолой и приводимых в движение мускульной силой членов команды, Менье надеялся перемещать аэростат в направлении, перпендикулярном направлению ветра.
Еще один пример. Весной 1812 года немецкий механик Франц Леппих обратился к русскому посланнику в Штутгарте с предложением построить для русского правительства управляемый воздушный шар. Как сообщал посланник императору Александру I: «...воздушный корабль может вмещать в себе 40 человек и поднимать 12 000 фунтов». Царь дал свое согласие на постройку управляемого воздушного корабля.
Это изобретение, по мнению генерал-губернатора, должно было «сделать бесполезными войны, освободить человечество от адского разрушения».
Первая «дирижабельная верфь» под началом Леппиха была построена в селе Воронцово под Москвой. В помощь немцу дали кузнецов и слесарей, доставленных из Петербурга. В 1812 году, когда Наполеон со своей армией приближался к Москве, граф Ф. В. Растопчин заявлял о дирижабле в одной из своих знаменитых афиш: «Он сделан к вреду и погибели злодея».
Леппих уверял, что с этого шара можно будет бросать взрывчатые вещества на неприятельскую армию. В предприятии Леппиха принял участие и всесильный в то время военный министр граф А. А. Аракчеев: поэтому в финансировании отказа не было. Растопчин 13 августа 1812 года в письме к Александру I сообщил, что Леппиху уже выдано 163 000 рублей — огромная по тем временам сумма.
По сохранившимся архивным и литературным записям, «воздушный корабль» имел матерчатую оболочку хорошо обтекаемой каплевидной формы. Но постройку первого в мире дирижабля не успели окончить, так как войска Наполеона приблизились к Москве. Часть материалов было решено срочно эвакуировать, а остальные — уничтожить. Мастерскую Леппиха сперва перевезли в Нижний Новгород, а оттуда в Ораниенбаум, где под наблюдением любимца царя А. А. Аракчеева пытались продолжить строительство корабля, но работы затянулись, и дело, к сожалению, не было доведено до конца.
Главная причина неудачи постройки дирижабля заключалась в несовершенстве техники в то время.
Изучив сохранившиеся документы об изобретении «адской машины Леппиха», советский авиаконструктор и историк авиации В. Б. Шавров писал: «Это своеобразный прототип дирижабля полужесткого типа, применяемого и сейчас. Естественно, что в качестве движущих устройств оставались те же крыльчатые весла, управляемые мускульной силой людей. Хотя они себя и не оправдали, надежда на них еще не была. потеряна. Леппих был способным увлекающимся изобретателем, а не шарлатаном. Он построил дирижабль как мог в тех условиях, производил опыты с малыми шарами для проб. В донесении генерала Д. Ф. Вындомского говорилось, что дирижабль поднимался на воздух «на привязях», но его крылья оказались недостаточными для полета «противу ветра». Значит, дирижабль все же был построен и испытывался в воздухе. И если при тогдашнем состоянии технологии он не мог показать лучших результатов, в этом изобретатель неповинен. Вот и выходит, что волею обстоятельств в России впервые сооружался дирижабль полужесткого типа».
Вопросами управляемого воздухоплавания впервые в России занимался в 1805-1807 годах адъюнкт кафедры химии Московского университета А. Х. Чеботарев. В середине XIX века ряд проектов управляемых аэростатов предложили А. Снегирев, Н. Архангельский, М. И. Иванин, Д. Черносвитов. В 1849 году оригинальный проект выдвинул военный инженер Третесский. Дирижабль должен был передвигаться посредством реактивной силы струи газа, вытекавшего из отверстия в кормовой части оболочки. Для повышения надежности последняя делалась секционированной.
В 1856 году проект управляемого аэростата разработал капитан первого ранга Н. М. Соковнин. Длина, ширина и высота этого аппарата составляли соответственно 50, 25 и 42 м. С целью повышения безопасности оболочку предполагалось наполнять негорючим аммиаком. Для передвижения аэростата Соковнин спроектировал своего рода реактивный двигатель. Воздух, находившийся в баллонах под большим давлением, подавался в специальные трубы, из которых истекал наружу. Трубы предлагалось выполнить поворотными, что позволило бы, по утверждению автора, управлять аппаратом без помощи аэродинамических рулей. По сути, Соковнин впервые предложил струйную систему управления дирижаблем.
Однако наиболее законченный проект был создан в 1880 году капитаном О. С. Костовичем. Его управляемый аэростат, названный «Россия», дорабатывался в течение нескольких лет. В окончательном варианте его основой служил жесткий цилиндрический каркас с коническими законцовками, выполненный из легкого и достаточно прочного материала «арборита» (типа фанеры), технологию изготовления которого разработал сам Костович. Каркас обтягивался шелковой материей, пропитанной для уменьшения газопроницаемости специальным составом. По бокам аэростата имелись несущие поверхности. По его оси проходила горизонтальная балка, в кормовой части которой был установлен четырехлопастный воздушный винт. Спереди к балке крепился руль направления. Для управления дирижаблем в вертикальной плоскости служил подвешенный снизу подвижный груз. В миделевом сечении оболочки размещалась вертикальная труба, к ее нижней части присоединялась гондола. Объем оболочки составлял около 5000 куб. м, длина — около 60 м, а максимальный диаметр — 12 м.
Для своего дирижабля Костович спроектировал удивительно легкий для того времени восьмицилиндровый двигатель внутреннего сгорания. При мощности 80 л. с. его масса составляла лишь 240 кг. В 1889 году практически все детали аэростата, в том числе и двигатель, были изготовлены. Однако из-за отсутствия субсидий со стороны правительства его так и не удалось собрать. И все же этот проект дирижабля жесткой системы стал серьезным шагом вперед на пути развития управляемого воздухоплавания, сделанным почти на два десятилетия раньше появления аппаратов Шварца и Цеппелина.
В 1880 году русское военное ведомство заказало дирижабль в Париже Габриелю Иону, но конструкция оказалась неудачной — воздушный корабль, имевший очень небольшую подъемную силу и большой вес, не смог оторваться от земли. В 1892 году Давид Шварц построил в Петербурге за казенный счет дирижабль с алюминиевой оболочкой, но его не удалось наполнить водородом, так как оболочка пропускала газ.
Совершенно особняком стоят работы К. Э. Циолковского, который еще в 90-х годах XIX столетия развил идею жесткой оболочки с расширяющимся объемом. Эта оболочка должна была изготавливаться из гофрированного металла, расширяющегося и сжимающегося благодаря шарнирным соединениям боковых панелей с верхним и нижним поясом.
Следует отметить также работы доктора медицины К. Данилевского из Харькова, построившего в 1897-1898 годах несколько небольших аэростатов, снабженных специальной системой поворотных плоскостей. Передвижение аппаратов в вертикальной плоскости осуществлялось посредством горизонтально расположенных винтов, приводившихся в движение мускульной силой человека с помощью педалей. Горизонтальное перемещение обеспечивалось в процессе подъема и спуска поворотом плоскостей в ту или иную сторону. Реального применения такие аэростаты найти не могли, однако техническая идея управления полетом была оригинальной.
Неудачи первых опытов управляемого воздухоплавания не расхолодили изобретателей. На протяжении многих лет выдвигались самые необыкновенные проекты. Аббат Миолан предлагал воспользоваться реакцией струи горячего воздуха, выходящей из бокового отверстия оболочки, но эта попытка закончилась пожаром. Австриец Кайзерер додумался до идеи запрячь в аэростат дрессированных орлов и даже написал по этому поводу трактат.
Подобных фантастических проектов было множество. Только в 1850 году удачный опыт парижского часовщика Жюльена с большой моделью аэростата, снабженного парой воздушных винтов, приводящихся в действие часовой пружиной, заинтересовал изобретателей и поставил в неловкое положение Парижскую академию наук, приравнявшую ранее проблему управляемого воздухоплавания к проблеме перпетуум мобиле.
Этот эксперимент подтолкнул талантливого французского инженера-механика Анри Жиффара к осуществлению реального проекта по созданию управляемого аэростата. 24 сентября 1852 года в Париже был совершен первый полет. Аэростат имел веретенообразную оболочку объемом 2500 куб. м, оснащен созданным в 1851 году Жиффаром паровым двигателем, который весил вместе с котлом 150 кг, имел мощность 3 л. с. и развивал скорость около 10 км/ч, Оболочка охватывалась сетью с подвешенным к ней деревянным брусом длиной 20 м. К нему сзади крепился треугольный руль, а снизу подвешивалась деревянная гондола, в которой был установлен двигатель, приводивший в движение трехлопастный воздушный винт диаметром 3,4 м. Частота вращения винта составляла 110 об/мин. На оболочке размещался клапан для выпуска газа, им управляли из гондолы с помощью троса.
Паровые машины тех лет имели малую мощность при большой массе и были непригодны для практического использования на воздушных судах. В первом полете Жиффар не смог даже вернуться к месту старта. Сила ветра превышала скромные возможности его двигателя. Однако изобретателю удавалось разворачивать аэростат и перемещаться в направлении, перпендикулярном ветру. Максимальная высота подъема составила 1800 м.
В 1855 году Жиффар построил еще один управляемый аэростат, который во время испытательного полета был потерян. Некоторое время корабль, на борту которого находились Жиффар и Габриэль Ион, успешно противостоял небольшому встречному ветру. Однако при спуске оболочка сморщилась и газ собрался в одном ее конце. Вследствие этого сетка с прикрепленной к ней гондолой соскользнула с оболочки и устремилась вниз, а облегченная оболочка, поднявшись с большой скоростью, исчезла в облаках. Благодаря тому что авария произошла вблизи земли, находившиеся в гондоле аэронавты практически не пострадали. Недостатком этого управляемого аэростата Жиффара так же, как и предыдущего, являлось отсутствие баллонета, в результате чего при выпуске части газа и его сжатии сетка становилась слишком просторной для оболочки. Кроме того, способ подвески гондолы был менее надежным, чем на первом корабле, где она подвешивалась непосредственно к сетке.
С технической точки зрения управляемые аэростаты Жиффара были весьма несовершенными. Они не имели никаких стабилизирующих устройств, в оболочке отсутствовал баллонет. Тем не менее это стало первой, по-настоящему удачной попыткой постройки управляемого аэростата, способного по воле воздухоплавателя перемещаться в заданном направлении. С управляемого аэростата Жиффара, который с полным правом можно называть дирижаблем, начинается новый этап в истории воздухоплавания — этап применения механических двигателей и отработки соответствующих конструкций оболочек.
Во время франко-прусской войны из осажденного Парижа в провинцию было совершено много полетов на воздушных шарах, которые летали туда, куда их нес ветер. Необходимость создания дирижабля в то время чувствовалась особенно остро.
В 1872 году в осажденном городе известный кораблестроитель Дюпюи де Лом построил дирижабль объемом 3500 куб. м. Он имел баллонет и прогрессивную диагональную подвеску гондолы к так называемому катенарному поясу, пришитому к оболочке. Такая подвеска предотвращала продольное перемещение гондолы относительно оболочки и повышала устойчивость дирижабля. Длина последнего составляла 36,1 м, максимальный диаметр — 14,8 м. Но конструктор вернулся к использованию мускульной силы вместо механического двигателя. Двухлопастный винт диаметром 9 м приводился в движение восемью членами экипажа, при этом частота вращения винта составляла 21 об/мин. Дирижабль мог развивать скорость лишь 8 км/ч. Катенарная подвеска, предложенная Дюпюи де Ломом и усовершенствованная с течением времени, применяется в современных мягких аэростатах и дирижаблях.
В 1872 году в Брюнне немецкий техник Генлейн испытал управляемый аэростат с оболочкой из прорезиненной ткани. Двигателем был газовый мотор Ленуара, работавший на светильном газе (который наполнял оболочку аэростата) и развивавший мощность 3,6 л. с. Для поддержания исходной формы оболочки при убыли из нее газа использовался воздушный баллонет, куда воздух нагнетался вентилятором. Особенностью дирижабля выступала жесткая рама длиной 30 м и шириной 4 м, подвешенная на тросах к сети, охватывавшей оболочку. Снизу к раме крепилась гондола. Такой способ подвески существенно повышал жесткость дирижабля в целом. На этом аппарате впервые были установлены автоматические предохранительные клапаны (их было два), которые открывались при критическом перепаде давления в оболочке. Первый полет дирижабля состоялся 13 декабря 1872 года, достигнутая скорость составляла около 19 км/ч. Недостаток средств заставил изобретателя отказаться от продолжения работ.
Во Франции братья Тиссандье построили дирижабль по типу дирижабля Дюпюи де Лома и установили в гондоле динамомашину Сименса мощностью 2 л. с. Оболочка объемом 1060 куб. м имела длину 28 м и диаметр 9,2 м. Ток для двигателя производили 4 аккумуляторные батареи, весившие 200 кг. 8 октября 1883 года дирижабль Тиссандье совершил первый полет, во время которого достиг скорости 4 м/с.
Наконец, значительного успеха добились в 1884 году военные воздухоплаватели инженер Шарль Ренар и Артур Кребс, которым удалось построить дирижабль с электрическим мотором мощностью 9 л. с. и способностью держаться на месте при скорости ветра 6,2 м/с.
Конфигурация оболочки их дирижабля «Франция» была асимметричной, так называемой «рыбообразной» формы, отличающейся меньшим лобовым сопротивлением и большей устойчивостью, чем симметричные веретенообразные оболочки. В ней находился баллонет объемом 438 куб. м, разделенный вертикальными перегородками на 3 части с целью уменьшения перетекания воздуха. Длинная гондола более равномерно распределяла нагрузку на оболочку, а впервые установленные горизонтальные рули позволяли динамически управлять высотой. Еще одним новым техническим решением стала установка перемещаемого вдоль гондолы груза, посредством которого изменялся дифферент дирижабля. Строительство этого летательного аппарата продолжалось более года, а выжидание безветренной погоды для полета — более трех месяцев. 9 августа 1884 года дирижабль впервые совершил круговой полет, т. е. вернулся к месту старта. Достигнутая скорость в 23 км/ч позволяла успешно бороться со слабым ветром, поэтому из выполненных семи полетов воздушный корабль пять раз возвращался к месту старта. Результаты, достигнутые Ренаром и Кребсом, получили высокую оценку военного министерства, и дирижаблями типа «Франция» начали оснащать воздухоплавательные части французской армии.
После опытов Ренара до конца XIX века проводились многочисленные испытания различных конструкций, но все они успеха не имели. В Германии Вельферт в продолжение многих лет, с 1883 по 1896 год, испытывал ряд небольших аэростатов с электрическими двигателями и впервые применил бензиновый, мощностью 8 л. с., созданный Даймлером. Дирижабль, названный «Германия», поднялся в воздух 31 мая 1897 года. В гондоле находился Вельферт вместе со своим помощником Кнаббе. Вначале полет протекал нормально. Дирижабль хорошо противостоял небольшому ветру. Однако на этапе набора высоты наблюдавшие за полетом с земли заметили, что из гондолы к оболочке тянутся языки пламени. Раздался сильный треск, и охваченный пламенем воздушный корабль рухнул на землю. Оба аэронавта погибли... Причиной катастрофы явилось воспламенение газа, выпускавшегося через газовые клапаны, который соприкасался с горячими элементами двигателя. Этому способствовало слишком близкое расположение двигателя относительно оболочки. Кроме того, в оболочке отсутствовал баллонет, так что при выпуске части газа она могла провиснуть и вплотную приблизиться к гондоле и двигателю.
Начиная 1898 года с дирижаблями много экспериментировал богатый бразильский спортсмен Альберто Сантос-Дюмон. Воздухоплавание его привлекало только как спорт. В течение нескольких лет он построил более десяти дирижаблей и потерпел множество аварий. 18 сентября 1898 года его первый дирижабль при подъеме (из-за ошибки пилотирования) зацепился за деревья, и оболочка получила повреждения. Аэронавт не пострадал. 20 сентября того же года после ремонта оболочки Сантос-Дюмон выполнил еще один полет. Дирижабль поднялся на высоту 300 м. Однако при спуске водород в оболочке сжимался быстрее, чем маломощный вентилятор наполнял баллонет воздухом. В результате этого оболочка, удлинение которой было достаточно велико, перегнулась посередине и дирижабль начал быстро падать. В момент касания гайдропом земли он был подхвачен людьми, наблюдавшими за полетом. Все закончилось благополучно.
11 мая 1899 года Сантос-Дюмон вылетел на своем втором дирижабле, который имел несколько больший объем оболочки. Внезапно пошел дождь, газ стал быстро охлаждаться, в результате чего оболочка перегнулась и дирижабль начал падать. Пилот вновь остался жив.
Следующее происшествие случилось с пятым дирижаблем. 13 июля 1901 года во время спуска Сантос-Дюмон не смог удержать его против ветра, оболочка зацепилась за деревья и получила повреждения. 8 августа того же года во время полета пружины одного из автоматических газовых клапанов ослабли, в результате чего из оболочки вышло большое количество газа. Дирижабль стал быстро снижаться и, пролетая над высокими городскими зданиями, зацепился за одну из крыш. Его обломки упали в проем между строениями, а пилоту удалось выпрыгнуть в небольшую нишу в стене здания и спастись.
Но отважный аэронавт не отчаивался, а построил дирижабль № 6, который 6 и 15 сентября 1901 года потерпел аварии при столкновении с различными препятствиями. Однако в конце концов Сантос-Дюмон достиг своей цели. 19 октября 1901 года на отремонтированной шестой модели дирижабля он обогнул Эйфелеву башню и выиграл приз в 100 000 франков, который учредил Деш де ла Мерт.
14 февраля 1902 года состоялся полет дирижабля над Средиземным морем. Качество выполнения оболочки было настолько низким, что объем баллонета оказался недостаточным для поддержания ее формы. Оболочка деформировалась, газ скопился в ее передней части, в результате резко возрос положительный дифферент дирижабля. Проволочные стропы подвески передней части гондолы получили чрезмерную нагрузку и лопнули. При этом они намотались на винт. Двигатель остановился. Неуправляемый аэростат с едва державшейся гондолой был подхвачен ветром. Сантоса-Дюмона спас подоспевший катер.
И все-таки нужно констатировать, что кипучая деятельность бразильца не дала ничего нового воздухоплаванию. Все его аппараты отличались плохой устойчивостью и управляемостью. В 1902 году Сантос-Дюмон реализовал на своем седьмом дирижабле идею секционирования мягкой оболочки с целью уменьшения перетекания газа вдоль нее. Двумя мягкими вертикальными перегородками оболочка была разделена на три отсека.
Эти на первый взгляд скромные достижения, которые продемонстрировали талантливые ученые, инженеры, конструкторы и просто увлеченные идеей полета люди, были более чем убедительным свидетельством возможности практической реализации «управляемого воздухоплавания». Воздушный шар, аэростат или дирижабль открыли дорогу человеку в небо. Герои и романтики после долгих веков ожидания наконец обрели самое вдохновляющее пространство для своих сумасшедших поступков, обескураживая смелостью затей и авантюрных начинаний, порой приводивших к славе и смерти одновременно.
Эпоха воздушного неуправляемого шара заканчивалась. Прогресс науки и техники к концу XIX века ускорился. Происходили коренные изменения и в технике воздухоплавания. На смену аэростату рвался дирижабль, восторженно принятый современниками. Газеты пестрели заголовками: «Пассажирские воздушные корабли!», «Наконец многовековая мечта человечества — воздушный корабль легенд и сказок — осуществлена!».
<< Назад
Вперёд>>
