Знаете ли вы, как выглядят парусные самолёты?
Летать человек не умел, но очень хотел, что незамедлительно нашло отражение во всевозможных эпосах и сказаниях, где боги и потусторонние существа бороздили воздух на морских средствах передвижения. Так, в египетской мифологии по утрам верховный бог Амон Ра выплывал на солнечной лодке и в течение дня передвигался на ней по небу. В норвежском эпосе имелся корабль Скидбладнир, на котором асы, высшие боги, путешествовали по морю, земле и воздуху. А паруса его всегда были наполнены попутным ветром.
Человечество пересказывало эпосы о полетах вплоть до XVIII века, когда, наконец, поднялись в воздух первые монгольфьеры. Однако летать на подобном летательном аппарате можно было лишь по велению ветра, что было довольно неудобно. Решение родилось само собой: нужно оснастить воздушные шары парусами. Эта идея была немедленно воплощена в десятке проектов, причем одним из первых стал концепт «летающей барки» монаха иезуитского ордена Франческо Лана де Терци, предложенный им еще в 1670 году. Лана описывает вполне обычное судно с одним прямым парусом. Поддерживать его на лету были призваны четыре тонкостенные сферы, из которых выкачан воздух. В качестве материала для сфер монах предполагал использовать медную фольгу. Лана совершил немало ошибок при расчете своего судна (в том числе он не учитывал наружное давление, должное смять сферы по мере выкачивания воздуха), но его извиняет недостаточная теоретическая подготовка. Кроме того, монах не собирался строить свое судно «в дереве»: он искренне считал, что Бог не позволит человеку создавать воздушные корабли, чтобы использовать их для разрушения. Наивный, наивный Лана.
Чудеса на виражах
С течением времени такелаж облегчался и совершенствовался; технологии XVIII—XIX вв.еков уже позволяли управлять воздушным шаром с помощью парусов. Впрочем, панацеей для воздухоплавателей это не стало. Вот, например, как изображает шведский писатель Пер Улоф Сундман полет парусного воздушного шара, на котором инженер Соломон Андре в 1897 году отправился к Северному полюсу: «Орел‘ начал вращаться вокруг своей оси, и парус вдруг очутился с наветренной стороны. Аэростат быстро пошел вниз. Паруса размещались так, чтобы тянуть шар вверх, — пока они находились под ветром. Но шар сделал пол-оборота, и паруса потянули его к воде. Стриндберг что-то крикнул, Андре переводил растерянный взгляд с гайдропов на шар. Убрать паруса было труднее, чем поднять. Не дожидаясь приказа, я полез на снасти выше стропового кольца. Через несколько секунд гондола ударилась о поверхность воды».
Но это было еще полбеды. Когда путешественникам удалось-таки вновь взмыть в воздух, оказалось, что слишком высокий полет на парусах так же опасен, как и слишком низкий: «...Через четверть часа мы вышли из облака на солнцепек. Шар реагировал почти молниеносно. Водород расширился, подъемная сила возросла, гайдропы оторвались от воды и перестали тормозить, наша скорость сравнялась со скоростью ветра, и на борту снова воцарились штиль и полная тишина, парус и флаги повисли...»
«Орел», (Швеция, 1897). В 1897 году шведский инженер и естествоиспытатель Соломон Андре отправился к Северному полюсу на воздушном шаре «Орел», оснащенном парусами для создания толкающей силы. Экспедиция была широко разрекламирована, были выпущены даже игры с фишками по ее тематике (на фото), но на острове Белый недалеко от Шпицбергена экспедиция потерпела крушение. Андре погиб.
Воздушные клиперы
Вскоре конструкторы поняли, что с прямыми парусами ни на воздушных шарах, ни на свежеизобретенных дирижаблях каши не сваришь. Для рационального использования силы ветра нужно было ставить на летательные средства не прямые паруса поперек судна, а косые — стаксели, кливеры и гафельные паруса.
После первых экспериментов стало ясно, что летательный аппарат не корабль и идти переменными галсами курсом бейдевинд в воздухе не удастся даже на косых парусах. Поэтому последние переквалифицировали из главного движителя в некое подобие руля. Английский ученый и изобретатель Джордж Кейли в статье «О воздушной навигации» (1810) так обосновывал эту метаморфозу: «Чтобы сделать машину совершенно устойчивой, а также дать возможность подниматься и опускаться во время полета, необходимо добавить руль, аналогичный хвосту птицы. Если силы, действующие на машину, будут предварительно уравновешены и если наименьшее давление будет создаваться потоком или на верхней, или на нижней поверхности руля, в соответствии с волей аэронавта машина будет подниматься или опускаться. Подъем и спуск машины — это единственная цель, для которой предназначен руль. Этот придаток должен снабжаться вертикальным парусом и иметь возможность вращаться из стороны в сторону в дополнение к его движениям, таким образом обеспечивая полное управление аппаратом».
Парусный гидросамолет (Дания, 1925). Когда самолет находился в воздухе, парус был свернут. При посадке на воду поднималась мачта и летательный аппарат превращался в парусник. Таким образом конструкторы планировали сэкономить топливо.
Косой парус в качестве подруливающего устройства впервые был реализован в проекте дирижабля французского инженера Станислава Шарля Дюпю и де Лома. Треугольное полотнище высотой 5 м было установлено на мачте между ладьей и шаром аэростата. 2 февраля 1872 года дирижабль впервые поднялся в воздух и даже показал неплохие полетные качества: в том случае, если ветер имел скорость ниже скорости воздушного судна (которое приводилось в движение винтом), руль исправно работал.
Удача Дюпюи де Лома породила большое количество концептов парусных дирижаблей. Проекты были самые разнообразные: так, американец Джон Крамер в 1906 году предложил «Аэродром» велосипедного типа, где воздухоплаватель должен был крутить педали, приводя в действие два винта (вертикальный и горизонтальный). Для поддержания аппарата в воздухе служил цилиндрообразный баллон, а рулить предлагалось большим парусом, установленным в хвосте. Другой американец, Питер Саморски, в 1902 году сконструировал дирижабль, где винт вращался от двигателя внутреннего сгорания. Позади кабины располагалось рулевое перо, а мачта с косым парусом наверху помогала двигать судно в воздухе и даже в случае посадки на воду.
Парусный глайдер (США, 1930). Cтал первым успешным проектом. Планер поднимался в воздух и даже удостоился чести попасть на обложку журнала Popular Mechanics за август 1930 года. Правда, его паруса использовались только для управления.
Еще один американец, Сэмьюэл Уилер, не стал ограничивать себя одной или двумя мачтами и в 1909 году запатентовал летающий трехмачтовик. Судно поддерживали три воздушных шара, а вертикальное движение обеспечивалось мотором с винтом. Паруса, как и в парусно-паровом морском флоте, служили лишь дополнительным движителем. Наконец, житель Нью-Йорка Чарлз Спилка в 1912 году изобрел машину, которая и сегодня могла бы стать востребованной в каком-либо фантастическом фильме. Восемь ракетообразных баллонов поддерживали обнесенную решеткой площадку, на которой стоял, крепко взявшись за морской штурвал, воздухоплаватель. Перед ним мерно вращался тянущий винт дирижабля, а на самом верху наполнялись ветром два небольших паруса, скопированные с бизани любого морского судна.
Летучий француз
Громадные неповоротливые дирижабли, успевшие застать эпоху парусных судов, вполне закономерно обзавелись мачтами и полотнищами парусов. Другое дело — самолеты, которым подобные устройства совершенно, казалось бы, ни к чему. Однако так считали не все изобретатели. В 1925 году датчане представили удивленной общественности шеститонную летающую лодку с неплохими характеристиками: максимальной скоростью 200 км/ч и потолком почти в 4 км. Однако на воде легким движением руки самолет превращался... в двухмачтовую шхуну! Два косых паруса были призваны наслаждаться морской прогулкой и экономить топливо.
1909, проект Сэмьюэла Уилера (США). Начало XX века породило «патентный бум». Огромное количество изобретателей создавали свои варианты парусных летательных средств. Житель Чикаго Сэмьюэл Уилер спроектировал, к примеру, странный аппарат, подозрительно напоминающий летающую барку итальянского иезуита Ланы. По идее Уилера, подъемную силу создают наполненные водородом баллоны, а движение вперед происходит благодаря комбинации толкающего пропеллера и трех парусов. Последние также принимают участие в управлении аппаратом.
Если у датчан паруса работали только на воде, то на сконструированном в 1930 году неким американцем планере они призваны были служить основным движителем! Изобретателю понадобился год экспериментов, чтобы оторвать свое детище от земли и взлететь. Правда, полет на парусном планере был весьма небезопасен: порыв бокового ветра запросто мог перевернуть машину днищем вверх. Планер летал: в журнале Popular Mechanics за август 1930 года есть даже фотографии полета парусного аппарата, но больше ничего об этом курьезе не известно.
Понадобилось еще семьдесят с лишним лет, чтобы подобные машины вновь заинтересовали изобретателей. В 2007 году американец Джон Наттингер получил патент на гидросамолет, крылья которого в вертикальном положении служат парусами! При этом каждое крыло может еще и поворачиваться вокруг своей оси, «ловя» ветер.
Наконец, в 2010 году французский дизайнер Елкен Октури, работающий в концерне Airbus, представил на суд публики два концепта гибридов яхты и самолета. Первая четырехместная модель (длина — 15,1 м, высота мачт — 16,7, площадь парусов- 118 м², размах крыльев — 37,7 м) заказана неким Сильваном Мариачи, который планирует кататься на летающей яхте вдоль венесуэльского побережья. Движение яхты-самолета обеспечивает двигатель Recchia & Husser с приводом на толкающий винт. Емкости топливных баков хватает для полета на 450 км. Второй концепт представляет собой четырехмачтовый тримаран (длина — 46,2 м, ширина- 27, высота мачт — 40,6, площадь парусов — 1302 м², размах крыльев — 90,4м), разработанный для корпоративных руководителей компании Masqat Airways. Двухпалубный тримаран летает благодаря четырем 5400-сильным двигателям Nissen & Brasseur (максимальная скорость 390 км/ч), которые вращают восемь винтов. Ну что же, может выйти и рекорд — самая быстрая парусная яхта в мире...
2010, парусный самолет Елкена Октури (Франция). Тулузский дизайнер Елкен Октури разработал два концепта самолета-яхты. О более крупной модели Flying yacht мы писали в рубрике «Техношоу» октябрьского номера журнала, а «младшая» разновидность, Sailing aircraft, перед вами. В режиме самолета крылья расположены горизонтально, при посадке на воду они поднимаются и превращаются в паруса.
Трансформер в небе
Как видно, история знает немало случаев, когда судно превращалось в самолет. Однако известны и обратные примеры — когда самолет превращался в корабль.
Одна из таких историй повествует о том, как во время Великой Отечественной войны наш самолет стал самым настоящим парусником. Дело было так: в ночь с 30 июня на 1 июля 1942 года группа гидросамолетов ВВС Черноморского флота прибыла для эвакуации людей с аэродрома на мысе Херсонес. Гидросамолет ГСТ-9 в составе группы принял на борт 16 раненых, медицинских работников и военнослужащих. На обратном пути у «девятки» заклинило один из двигателей, и командир экипажа был вынужден совершить посадку прямо в открытом море, примерно в 50 милях от берега южнее Феодосии. Ветер нес самолет к берегу, занятому немецкими войсками, поэтому в ход срочно пошла русская смекалка и парашют, который превратился в парус. Летающая лодка, набирая ход, легла на правильный курс, но вскоре над ней показалась пара «Хейнкелей».
Опознав в «паруснике» советский самолет, немцы провели сеанс бомбометания (неудачный) и зашли для штурмовки с бреющего полета. Однако парусник внезапно огрызнулся: наперерез самолетам с крестами на крыльях потянулись длинные очереди пулеметных установок, имеющихся на ГСТ-9. «Хейнкели» удалось отогнать, как и прилетевшую на смену вторую пару самолетов. Однако досталось и летающей лодке: крылья и хвостовое оперение были изрядно продырявлены, из отверстий в фюзеляже била вода. Наскоро заделав пробоины крупнокалиберными патронами, завернутыми во фланель, экипаж советского «парусника» приготовился к самому худшему. Но худшее было позади: 2 июля 1942 года самолет, идущий под парусами, был замечен с советского тральщика, который и принял на борт всех находившихся на борту ГСТ-9...
Летающая барка Франческо Лана (Италия, 1670). Первый в истории проект парусного летательного средства. Подъемная сила создается тонкостенными медными сферами, из которых выкачан воздух, толкающая сила – прямым парусом. Ошибки в расчетах в любом случае не позволили бы барке Ланы взлететь.