Инженер Н. В. Баженов из Москвы просит рассказать о мускулолетах, об истории развития этой отрасли воздухоплавания.
Как приятно выйти после работы на улицу, удобно устроиться в седле собственного... ну, скажем, «автолета», сделать несколько энергичных движений и взмыть в небеса. А тем более приятно, проведя в воздухе несколько радостных минут и насладившись свободным парением, приземлиться возле собственного дома, ощущая приятную усталость после легкой физической нагрузки...
— Постойте! — скажет читатель. — Очевидно, речь идет о фантастике, причем фантастике довольно незатейливой. Кому нужны в будущем такие «автолеты», коли вполне реальным кажется теперь появление в массовом количестве индивидуальных реактивных средств передвижения, а там, может статься, и до антигравитационных устройств рукой подать?!
Согласимся на том, что до победы над тяготением еще далеко, и попросим читателя не торопиться. Нам хотелось бы начать разговор не о будущем, а о настоящем. И для начала обратимся к... истории литературы. Она дает нам немало примеров самых разнообразных устремлений человека по славной стезе обживания собственной планеты. Герои великих книг в неутомимой жажде познания опускались на дно океана, вгрызались в недра земли, путешествовали по горам и долам, искали способы покорения воздушной стихии. И в этой последней области деятельности человека фантастических и технических ухищрений насчитывается более всего.
Герой Аристофана Тригей поднимался в небо, оседлав навозного жука. Доминго Гонзалеса, вышедшего из-под пера шотландского епископа Ф. Годуина, увлекала в заоблачные выси стая диких лебедей. Сирано де Бержерак воспользовался и вовсе уж невероятным средством — склянками с росой. Впрочем, эти примеры — в тесном соседстве со сказкой, не более чем забавная игра ума. Если же взять примеры трезвого технического мышления и предвидения, то здесь «литературный ряд» теряется в бесконечности: воздушные шары, винтокрылые и винтовые машины, наподобие воздушного корабля жюль-верновского Робура, ракеты, начавшие свое торжественное шествие по книгам во времена все того же неунывающего Сирано.
Давайте еще сузим поле выбора и остановимся на тех, кто поднимался в воздух, используя только собственную мускульную силу. Вот тут-то и обнаруживается, что таких персонажей можно пересчитать по пальцам. Вне всякого сомнения и в полном смысле слова «наш герой» — Икар. Менипп у Лукиана, который в отличие от Икара вместо перьев, слепленных воском, использовал натуральные крылья орла и, коршуна. Пророк Илия у щедрого на выдумки де Бержерака летал, сидя на металлической платформе и с силой подбрасывая вверх магнитный шар, к которому означенная платформа и притягивалась. Конечно, летал Мюнхгаузен. Как известно, барон запросто взлетал с места, дернув себя за волосы. Может, найдутся еще один-два малоизвестных литературных примера, и на этом круг наших поисков замкнется.
В чем же дело? Очевидно, писатели прошлого, осознав, что человек, напрягая свои не очень-то мощные мускулы, далеко не улетит, а скорее всего вообще не полетит, переключались на разработку моторных летательных средств.
По иному пути пошла инженерная мысль. Суть вопроса заключается в том, что полет на аппаратах, использующих мускульную энергию (предмет нашего разговора — именно такие безмоторные летательные устройства, а воздушные шары, планеры, дельтапланы, крылья типа «лилиенталевых», то есть немашущие, остаются за рамками данного очерка), имеет ряд достоинств, которые уважаемые литераторы отринули слишком поспешно. Едва ли не главное из них — возможность полного повиновения аппарата человеку, не зависящая от скорости.
На самом деле: самолет или планер способен взлететь, сделать разворот, набрать высоту или спуститься, только обладая скоростью. Без набегающего потока воздуха их элероны, рули поворота и высоты, закрылки бессильны. Оторваться от земли аэроплан не способен, если не возьмет разбег, а о планерах и говорить нечего: прежде чем «воспарить», они долго маются за буксировщиком на тросе. А вертолеты? А конвертопланы? Им и разбега не нужно, и в воздухе остановиться они могут, и повернуть в любую сторону, и скорость какая! Все так. Но без жидкого топлива вертолеты и конвертопланы останутся металлическими конструкциями, хитроумными, но... недвижимыми. Другое дело птицы. Несколько взмахов крыльями — и земля уже далеко внизу. Принцип крыла — вот решение вопроса! Видимо, на протяжении всей своей истории человек исподволь завидовал их полной власти над воздушной стихией, и остановить его в поисках своих крыльев не могло ничто. Потому и бьются даже в наше «летательное» время инженеры многих стран мира, продолжая исследования, начатые — в истинно научном смысле — еще великим Леонардо . Именно он первым из ученых стал разрабатывать системы привода от мускулов рук и ног к механическому крылу.
Птице не нужен «бензин-керосин» — взяла и полетела. Простота этой формулы — «взять и полететь» — вековечный предмет зависти homo apteros — «человека бескрылого». Вот и стремится он к «безмоторной и бестопливной» власти над воздухом уже не одну сотню лет, и, хотя много было попыток сравняться с птицами, большинство окончилось неудачей.
В чем же основная трудность создания «мускулолета»? Соотношение «вес тела — мощность мускулов» работает не в пользу человека. То, на что без труда способен стриж, — подолгу носиться с большой скоростью в воздухе и показывать мастерство пилотажа, не под силу более крупным птицам, как глухари или альбатросы: чем больше вес, тем большие усилия необходимо прилагать для отрыва от земли и независимого поведения в полете. Человек же с его относительно слабыми мускулами, даже если прикрепит к рукам крылья, может в лучшем случае уподобиться петуху, взлетающему на плетень.
Многие инженерные расчеты, произведенные за рубежом в первой трети нашего века (а систематически этим стал заниматься лишь с 1936—1937 годов издатель немецкого журнала «Флюгспорт» Оскар Урсин), показывали, что победить упомянутое соотношение вряд ли удастся, и с тех пор голоса пессимистов, твердивших, будто рожденный ползать (ходить, бегать, бродить, гулять и т. д.) летать не может, уверенно заглушали доводы энтузиастов мускульного полета.
Конечно, не все ученые согласились с подобного рода арифметикой. Они предложили отталкиваться не от средней мощности живых организмов, которая служила основанием для безысходного низведения человека в разряд «абсолютно нелетающих» существ, равно как для отказа в крылатости всем животным с весом более 16 килограммов, но от максимальной мощности, развиваемой непродолжительное время. Впервые, и весьма основательно, эти доводы подтвердил англичанин Дуглас Уилки. Из построенной им диаграммы следует, что кратковременная мощность, на которую способен организм, достаточна для полетов целого ряда живых существ, и совершенно неважно, обладают они крыльями или нет. Пределом для этого ряда служит вес. Причем такой, который на целый порядок превышает вес даже самых крупных летающих птиц, — 170 килограммов. Да-да, именно 170! А вот за этим рубежом живое существо действительно не полетит, снабди его хоть самыми распрекрасными крыльями. У слона, скажем, участь совсем печальная. Не увидит бедняга земли с птичьего полета. Расшибется, а не увидит; вес не позволит это сделать даже в теории. Зато все организмы в весовой категории от 16 до 170 килограммов теоретически могут подниматься в воздух, только это им, так сказать, невыгодно: потребуется слишком много сил. Этот вывод — «человек (даже весьма тучный) может летать», безусловно, важен.
Как же обстояли дела не в теории, а на практике?
Один из дошедших до нас ранних проектов мускулолетов принадлежит французу Ле Безньеру. Этот конструктор еще в 1768 году, то есть за пятнадцать лет до братьев Монгольфье, предложил устройство, которое, по его словам, позволяло человеку, обладающему сильными руками и ногами, подняться в воздух (фото 1). Мы не знаем, чем закончились попытки Ле Безньера. Скорее всего неудачей: аппарат его не внушает особого доверия, но опыт француза заслуживает внимания хотя бы потому, что это была первая проба создать махолет, который не являлся бы копией птичьего крыла. Известны бесплодные усилия Жакоба Дегена. Неудачи с машущими крыльями в Вене в 1806— 1811 годах и Париже в 1812 году сломили дух испытателя.
В 1871 году сделал свою заявку изобретатель Де Груф. Его машина очень походила на птицу, а крылья приводились в движение пилотом, стоящим на маленькой платформе (фото 2). Правда, в определенном смысле аппарат Де Груфа был изобретением «некорректным»: его поднимали на воздушном шаре, и только после несамостоятельного набора высоты махолет мог уподобиться птице. Ошибка в расчетах привела к катастрофе: во время испытания машина рухнула на землю, погребя под собой конструктора.
Любопытное сообщение об интересующих нас летательных аппаратах опубликовал журнал «Вокруг света» в 1890 году со ссылкой на «Курский листок». Приведем ее, так сказать, «в первозданном виде».
«...Один из обывателей города (Золочева. — Прям, ред.) долгое время трудился над устройством снаряда для того, чтобы летать. Наконец ему удалось сделать крылья, которые он привязал к рукам, и, управляя ими, действительно поднялся в воздух и полетел, к удивлению и ужасу толпы, собравшейся посмотреть на нового Икара. А золочевский Икар благополучно прилетел в деревню Ореховку, находящуюся в трех верстах от Золочева, и на крыльях же возвратился домой. Полет произвел такое впечатление на золочевцев, что они стали изобретателя воздухоплавания считать антихристом, а мать потребовала, чтобы он уничтожил свой снаряд, грозя проклятием. Тогда бедный изобретатель со слезами сжег собственноручно сделанные им крылья; долго горевал он после того и ушел в монастырь. Как ни странен факт полета, но, по словам газеты, он совершился в действительности. В Золочеве много очевидцев этого факта, людей, заслуживающих полного доверия». Дальнейшая судьба курского изобретателя нам неизвестна, но важен сам факт попытки полететь на крыльях. Чем ближе к нашему времени, тем больше становилось подобных попыток.
В 1890 годах в английском журнале «Пикчер мэгэзин» появился эскиз педального вертолета (фото 3). Автор его, вероятно, не был инженером, скорее это карикатурист, пожелавший высмеять жалкие потуги «человека бескрылого». Если это и так, его рисунок все-таки является важным косвенным свидетельством движения технической мысли в конце XIX века.
С начала нынешнего столетия поиски конструкции жизнеспособного мускулолета несколько отклонились от намеченного уже было пути. Видимо, не последнюю роль в этом сыграл ряд катастроф, постигших изобретателей безмоторных летательных устройств, и среди прочих — гибель Отто Лилиенталя (фото 6, кадр из фильма). Теперь конструкторы мускулолетов надолго отказались от попыток стартовать, не сходя с места (то, что отличает истинный птицеподобный махолет), и сосредоточили усилия на реализации возможности оторваться от земли любой ценой. А «цена» эта сводилась к долгому разбегу и бешеной работе мускулов. Аппараты же представляли собой нечто среднее между велосипедом и планером, и усовершенствование их двигалось по одному-единственному пути: по пути увеличения размаха крыла.
Без особой натяжки можно сказать, что год, когда это произошло, стал началом новой эры в истории мускулолетов, которую можно назвать «эрой удачных экспериментов». В 1913 году авиационный механик Смуров, работавший под руководством Н. Жуковского, приделал к легкой раме три велосипедных колеса, снабдил устройство крохотным пропеллером и размашистыми, чуть ли не невесомыми крыльями и опробовал его на Ходынке.
«Велосипедолет» Поля Дидьера, или «авиетка», как он его называл, оторвался от земли сантиметров на тридцать. Впрочем, это были лишь первые шаги мускулолета.
В 1919 году известный французский велогонщик Пулен сделал попытку завоевать приз фирмы «Пежо», вознамерившись оторваться от земли на построенном им собственноручно «велосипеде-аэроплане» (фото 4). Приз, поясним, мог достаться тому, кто, взяв старт без чьей-либо помощи, пролетит на мускулолете более десяти метров. Затея удалась только через два года. Пулен «прыгнул» на целых одиннадцать (!) метров и получил обещанные 10 тысяч франков.
Слава Дидьера и Пулена несколько десятилетий не давала покоя прочим энтузиастам. В их числе оказались и. немцы Хасслер и Виллингер, пролетевшие через пятнадцать лет после Дулена 712 (!) метров на мускулолете «Муфли» во Франкфурте. Правда, стартовать самостоятельно им не удалось. В то же время итальянцы Босси и Бономи построили мускулолет «Педалианте». В 1961 году студенты университета в Саутгемптоне заставили подняться в воздух мускулолет «Сумпак».
Более подробного упоминания заслуживает англичанин Дж. Уимпенни, хотя бы потому, что стал первым человеком, пролетевшим на велосипедолете «Паффин» более полумили (около 900 метров). Яростное верчение педалями позволило ему лететь со скоростью 30,5 километра в час: таким образом, он пробыл в воздухе чуть более... полутора минут. Своеобразный рекорд оказался слишком дорогим. И самые крупные расходы Уимпенни понес, когда добивался снижения веса аппарата. В итоге размашистый, двадцатипятиметровый «Паффин» весил чуть больше полусотни килограммов.
Аппарат изобретателя Лесли Хесса, построенный в 1968 году, был еще более легок, но размахом крыльев похвастать не мог — всего около пяти метров. Четыре года члены «Группы по созданию самолетов на мускульной тяге» Королевского авиационного общества (Великобритания) бились над снижением веса аппаратов и увеличением размаха крыла. Изо всех сил налегая на педали, испытатели поднимали легчайшие, словно пушинки, мускулолеты в воздух, одолевали почти километр в горизонтальном полете, а затем, дав отдых ногам, плавно планировали на землю. Максимальное достижение принадлежит лейтенанту Джону Поттеру — в июне 1972 года на своем педальном аэроплане «Юпитер» (фото 7) он пролетел более километра, развив скорость 33 километра в час.
Пожалуй, это предел. Большее навряд ли дано человеку с его «человеческой силой». Чтобы пролететь не километр, а полтора, нужно еще больше увеличить размах крыльев, а у Поттера он был немалый — такой же, как у Уимпенни. Самым же большим размахом крыльев замечателен английский мускулолет «Вейбридж» — почти 37 метров! Очевидно, дальнейшее наращивание несущих плоскостей бессмысленно. Это отразится на весе, вес — на скорости, тяге, подъемной силе и т. д. (Для того чтобы получить предельно легкий аппарат, Поттеру пришлось сооружать мускулолет из бальсовых реек, обтянутых фольгой.)
Что же, правы все-таки оказались приверженцы известной истины «рожденный ползать...»?
Не совсем. Во-первых, кто сказал, что тягу можно создавать, только вращая педалями? Есть ведь и другие способы: крутить рукоять, наподобие заводной, грести — точнее, повторять движения гребца... А во-вторых, зачем уподобляться самолету или планеру, зачем разбегаться, набирать скорость и только после этого, вернее именно за счет этого, взлетать? Не пора ли вернуться к машущему крылу, тому самому, испытывая которое, погиб Де Груф? Все больше изобретателей обращаются именно к этому полузабытому направлению в поиске, и некоторые эксперименты уже сулят очевидный успех. Для поощрения их в 1959 году был учрежден даже особый международный приз, так называемый «приз Генри Кремера». Сумма его за последние пятнадцать лет была поднята дважды: с 5000 фунтов стерлингов до 10 000 (в 1967 году), а затем — до 50 тысяч. Этот приз сам по себе говорит о важности ожидаемых результатов. Присуждается приз тому, кто оторвется от земли и пролетит, описав восьмерку, значительное расстояние, не используя никаких источников или аккумуляторов энергии.
Итак, полеты на педальных аэропланах исчерпали себя. Не спас даже пропеллер, установленный в аппарате Генри Поттера. Были перепробованы и автожир, и горизонтальный несущий винт (педальный геликоптер, самонадеянно высмеянный 80 лет назад), и в конце концов инженеры обратились к нетрадиционным средствам полета. В одном из трудов по конструированию мускулолетов задача так и ставится: искать «новые методы и странные сочетания» механизмов. «Новые», конечно, лишь в том смысле, что они хорошо забытые старые. Еще в 1929 году немецкий изобретатель Александр Липпиш (не говоря уже о Хандли Пейдже, ставившем эксперименты с машущим крылом в начале нынешнего века) опробовал необычную летательную машину. Пилот орудовал рычагами, похожими на весла, а машина... парила, взмахивая крыльями. Правда, приз Генри Кремера, если бы он тогда существовал, не мог быть присужден изобретателю: все-таки взлетал он с помощью катапульты. Свой аппарат Липпиш назвал орнитоптером. «Птерон» — крыло, «орнитос» — птицы. Именно орнитоптер и способен обеспечить то овладение воздушной стихией, ту автономность, которая не свойственна ни самолету, ни планеру, ни геликоптеру, ни аэростату. Да и подъемная сила машущего крыла, как это было доказано
Н. Жуковским 77 лет назад, во много раз больше, чем у крыла традиционного — закрепленного жестко.
Словом, изобретатели вернулись к Икару и прозрениям Леонардо . Одна беда: сложности механики такого полета в наш просвещенный век ничуть не меньше, чем во времена да Винчи. Их никак не удавалось преодолеть, и до последних лет «Швингуин» (1 Интересна этимология этого названия. Оно составлено из двух немецких слов: «Schwingung» — качание, колебание и «Pinguin» — пингвин, — и обозначает, таким образом, «раскачивающийся пингвин» или «качегвин».) Липпиша оставался, пожалуй, единственным махолетом, который и впрямь летал.
Лишь новейшие эксперименты австралийских авиаторов проливают на будущее орнитоптера свет надежды. Как сообщал недавно «Журнал Королевского авиационного общества», им удалось построить модель махолета, в которой используются не движения ног (педальный привод) или рук («весельный» привод), а работа всего тела.
Человек, сидящий в седле этого орнитоптера, начинает раскачиваться, перемещая центр тяжести своего тела и всего сооружения. Рама аппарата, опора для ног и крылья соединены системой эластичных тяжей. В этом-то и заключается «хитрость». Упругие растяжки, поясняют конструкторы, позволяют «сбалансировать общий полетный вес», а усилия человека, направленные на изменение точек опоры и таким образом выводящие машину из равновесия, заставляют ее взмахивать крыльями и подниматься в воздух. В целом же конструкция напоминает нечто среднее между дельтопланом и... деревянной лошадкой.
Кстати, никакого противоречия между австралийским орнитоптером и условиями приза Кремера нет, хотя на первый взгляд использование эластичных соединений плохо согласуется с правилом, запрещающим применение каких бы то ни было аккумуляторов энергии. Как заявил один из экспертов, в орнитоплане используется не энергия, «заключенная» в резиновых растяжках (она одна и та же и на старте, и после приземления), но их упругие свойства. Что касается энергии, то она здесь одна — мускульная...
Помимо явной необычности, новая конструкция махолета интересна еще и вот чем. В ней разрубаются сразу три гордиевых узла. Первый: трение в движущихся частях сведено к минимуму. Просто-напросто трущихся частей — раз, два, и обчелся. Второй: несущего винта нет, а следовательно, нет и недостатков, с ним связанных. Наконец, третий: пилот имеет возможность время от времени отдыхать в полете, то есть практически не перенапрягается.
Для того чтобы понять, насколько важен этот последний «узел», вернемся немного назад. Ведь в изнурительности усилий человеческих мускулов — величайшая загвоздка, непреодолимое препятствие на пути создания экономичных (правильнее было бы сказать — экономных) мускулолетов. Человек-то весит хоть и не 170 килограммов, но зато и не 16, а 60—80. И чтобы держаться в воздухе, он должен развивать, повторим, максимальную мощность, проще говоря, работать на износ. Надолго ли его хватит? При предельной натренированности — на три минуты. И все! Далее следуют потеря сознания и неизбежное бесконтрольное падение. Как раз это и не позволяет «мускулолетанию» выйти за рамки спорта.
Теперь становится ясным, как необходим пилоту отдых, хотя бы и кратковременный. Сделал несколько качании, откинулся на спинку сиденья, в очередной раз перенеся центр тяжести, — можно перевести дух: аппарат пока балансирует в воздухе, парит. Некоторая потеря высоты? Не беда — снова несколько качаний, — и опять расслабиться. Так — вверх-вниз, вверх-вниз — можно преодолеть большое расстояние...
Опыты австралийцев продолжаются. В других странах также проводятся эксперименты над летательными машинами, приводимыми в действие колебательными движениями человеческого тела. В поисках оптимального варианта инженеры выдвигают самые разнообразные идеи. Предполагается, что если кромке машущего крыла придать гибкость, то нагрузка на мускулы снизится, и орнитоптер наконец станет доступен не только спортсменам, но и любому человеку среднего физического развития.
Так что, может быть, фантастическое допущение, с которого началась эта статья, не такое уж примитивное? Может быть, из «эры удачных экспериментов» мы вступаем в «эру мускулолетов»?
И действительно, может быть, недалек тот день, когда, выйдя после работы на улицу, мы оседлаем небольшой индивидуальный орнитоптер и, раскачавшись как следует, плавно воспарим в небеса, веря, что рожденный шагать... летать обязан!
В. Бабенко
