Повітряні велосипедисти, Телеграф, Навколо Світу
Понад сто років тому людина навчилася літати за допомогою двигуна. Але він досі хоче підніматися в небо, спираючись лише на власні сили
Завдяки цьому досягненню інженер і пілот не тільки увійшли в історію, але й отримали за ефективну співпрацю інтелекту та мускулатури 100 тисяч фунтів стерлінгів - премію, засновану Британським Королівським товариством аеронавтики (The Royal Aeronautical Society) на гроші промисловця Генрі Кремер у сфері польотів на м'язовій тязі. І приз за переліт через Ла Манш не єдиний. Двома роками раніше Браян Аллен отримав премію за політ на попередній моделі «Альбатроса» за маршрутом у вигляді вісімки, довівши тим самим, що м'язи здатні маневрувати в повітрі.
Літати, як птах
Історія спроб людства зрівнятися з птахами сягає корінням у часи настільки давні, що сплітається з міфами. Першим попередником інженера Маккріді був Дедал, який виготовив з пташиного пір'я та воску крила для себе та для свого сина Ікара, щоб вибратися з критського лабіринту. Немолодий Дедал успішно впорався з випробуванням першого м'язу. Ікар від надлишку юнацьких сил перевищив допустиму стелю, за що і поплатився життям. Поплатився життям, хоч і з інших причин, також якийсь холоп Микита, який намагався злетіти з дзвіниці Олександрівської слободи, столиці опричнини, використавши махолет аналогічної конструкції.
Приблизно в той же час, коли в нас панувала опричнина, титани італійського Відродження намагалися вирішити цю проблему, використовуючи не вульгаризовану біоніку, а наукові досягнення свого часу. Деякі корисні міркування щодо пристрою літального апарату,приведеного в рух м'язової силою, були у Маріано ді Якопо Такколи (Mariano di Jacopo Taccola, 1381-1458). Леонардо да Вінчі (1452–1519) розвивав цю ідею починаючи з 1475 року і до смерті, присвятивши їй безліч своїх малюнків. На них ми знаходимо і результати спостережень за польотом птахів, і різноманітні конструкції літальних апаратів — і гелікоптерів, що махають крилами, і орнітоптерів, які трохи схожі на сучасні вертольоти, тільки з архімедовим гвинтом замість пропелера, і з вертикальним положенням «пілота», і з горизонтальним , І з ручним приводом, і з ножним. Лише реалізувати свої ідеї «у матеріалі» великий Леонардо так і не зумів.
Через триста років «кишенькову» модель гелікоптера, нічого, природно, не знаючи про інженерну спадщину Леонардо, створили французи Лонуа (Launoy) та Б'єнвеню (Bienvenu). Їхнє дітище, оснащене чотирилопатевим гвинтом, з легкістю піднімалося в повітря за рахунок розкручування пружини з китового вуса. Згодом прообраз сучасного вертольота почали рухати паровиками і електромоторами, у зв'язку з чим говорити про прагнення парити в небесах, використовуючи силу мускулатури ніг і рук, не доводиться.
Спроби піднятися в повітря лише за рахунок підйомної сили крил при значній швидкості розгону, не маючи гвинта, що тягне або штовхає, незважаючи на їхню безперспективність, продовжилися. І 1921 року відбулося диво. Габріель Пулен (Gabriel Poulain, 1884–1953), прикріпивши до 17-кілограмового велосипеда два великі крила, зміг розігнатися до швидкості в 40 км/год. В результаті йому вдалося пролетіти на імпровізованому планері 12,3 м.
Незважаючи на те, що Mufli не був здатний здійснити класичний цикл (зліт, політ та посадка) автономно, стало зрозуміло, що згодом буде вирішена іпроблема зльоту. "Арифметика" тут така. В умовному «мінімальному варіанті» пілотові м'язів, що важить 75 кг, достатньо розвивати потужність в 1 к.с. протягом хвилини відірватися від землі. Під час спортивних змагань деякі спортсмени здатні розвивати потужність до 2,5 к.с., утримуючи рівень навантаження до 5 хв. Коли необхідна висота польоту вже набрано, «м'язольотчику» достатньо 0,3 к.с. Таке навантаження багато хто здатний витримувати більше години.
Однак ці оцінки не враховують ваги машини та наявності сил тертя у механізмі. І одним з основних факторів, що гальмують розвиток м'язів у той час, була відсутність легких і міцних матеріалів. Тільки післявоєнний період у зв'язку з появою легких і міцних синтетичних полімерів ця перешкода була усунена.
Моделі та рекорди
Gossamer Albatross Пола Маккріді, яка підкорила Ла-Манш, є унікальною машиною. Її вага становить лише 30 кг. Всі інші моделі, кількість яких вже перевалила за дві сотні, як мінімум на 5 кг важча. Унікально вирішена й аеродинаміка м'язів — «хвостове» оперення у нього знаходиться попереду. Конструктори інших моделей застосовують класичну літакову схему.
В основному вся повітряна армада м'язів нібито зійшла з одного конвеєра. І це при тому, що мускулети літакового типу роблять у низці країн: в Австралії, Новій Зеландії, Греції, Німеччині, Австрії, Великобританії, США, Канаді, Сінгапурі, Південній Африці, Японії. Їхні технічні параметри також розташовані у дуже вузькому коридорі.
Розмах крил - 28-34 м. Площа крила - 38-44 кв.м. Крила, виготовлені з легких матеріалів і мають найтонше покриття, дуже крихкі та гнучкі. У зв'язку з цим при зльоті та приземленні м'язів помічники пілота притримують крила, щобвони не торкалися землі. За рахунок використання дорогих сучасних матеріалів вага м'язів не перевищує 45 кг.
Тягне, тобто розташований попереду гвинт має діаметр від 1,5 до 2 м. Пілот в режимі рівномірного польоту обертає педалі з частотою 90 об/хв. Через ланцюгову передачу обертання передається на гвинт, частота обертання якого 160-180 об/хв. Втрати енергії під час передачі не перевищують 5%. Швидкість польоту за відсутності вітру 20-45 км/год. Пілот знаходиться всередині повністю закритої кабіни, що дозволяє знизити опір повітря.
Рекорд дальності польоту в 1988 на машині Daedalus-88, спроектованої студентами і випускниками Массачусетського технологічного інституту (Massachusetts Institute of Technology), встановив грек Канеллос Канеллопулос (Kanellos Kanellopoulos). За маршрутом Дедала - з острова Кріт на материк - він пролетів за 3 год. 54 хв. 59 с., подолавши 115 км 110 м. Роком раніше американець Глен Треммл (Glenn Tremml) на машині Light Eagle здійснив проліт по замкнутому колу завдовжки 58 км 660 м. У тому ж році на тому самому мускулеті його співвітчизниця Луїза Маккалін (Lo ), перша жінка-пілот, подолала 15 км за 37 хв.
Нині мускулолітники вже не так борються за рекорди (хоча, звичайно, не без цього), як змагаються один з одним. Щороку на всіх континентах, за винятком Антарктиди, проводяться національні відкриті чемпіонати, в яких беруть участь десятки сучасних машин. Це дуже видовищні заходи, що викликають пильну увагу телевізійників.
Очікування, що тривало
Існує ще два історичні типи м'язів — «Леонардівський» і «Дедаливський». Особливість обох полягає в тому, що вони практично не літають.
Ентузіасти Леонардо да Вінчіце, як правило, студенти з палаючими очима, які прагнуть втілити в життя проект першого гелікоптера. Додатково їх стимулює Американське вертолітне товариство (American Helicopter Society), яке заснувало в 1980 році премію імені Ігоря Сікорського в розмірі 20 тисяч доларів, яку вручать творцям такого вертольота, який зможе здійснити політ тривалістю в одну хвилину на висоті 3 м. Пройшло вже більше чверті Але приз, як то кажуть, і нині там — у сейфі American Helicopter Society.
Якщо на Заході вертольори будують студенти, то у нас це прерогатива самородків. «Навколо Світу» вже писав про донського пенсіонера, який конструює аероплан на кінський тязі. А ось Альберт Попов із Кривого Рогу зробив ранцевий вертоліт із двома гвинтами, що важить лише 8 кг. Він дозволяє підніматися над землею на 40 см та зависати на півтори секунди. Щоправда, не зовсім зрозуміло, чим такий «політ» відрізняється від звичайних підстрибувань.
Творцям м'язів вертолітного типу доводиться вирішувати безліч проблем, які відсутні при конструюванні м'язів літакового типу. Літаку, що розганяється на старті, допомагає піднятися в повітря крило солідних розмірів. У м'язових гелікоптерах, що не мають крил, стартовий розбіг малоефективний. Гвинт, що використовується, діаметр якого коливається в різних моделях від 4 до 10 м, відчуває серйозні динамічні навантаження, і його необхідно робити з міцного матеріалу. А це ускладнює конструкцію і створює великий момент імпульсу, який доводиться компенсувати другим гвинтом, що обертається на протилежний бік. Через це вага машини ще більше зростає, а аеродинамічні властивості погіршуються.
Проте всі ці об'єктивні труднощі бойовий запал «леонардівців» не охолоджують. Після чергової невдачівони повторюють, як заклинання, висловлювання великого Жуковського: той рушій, який відкидає великі маси повітря з малою швидкістю, ефективніше, ніж який відкидає малі маси повітря, але з великою швидкістю. І продовжують самовіддано відкидати дуже великі маси повітря з дуже малою швидкістю.
Що ж до «дедалівців», то їхня завзятість у створенні працездатного махолету на м'язовій тязі мало чим відрізняється від цілеспрямованості винахідників вічного двигуна. Про серйозність їхніх намірів ощасливити не лише людей, а й гуманоїдів свідчить, наприклад, така програмна заява групи ентузіастів махолетобудування: «Розвиток крила, що махає, дозволить забезпечити енергією народне господарство на Землі та інших планетах, де є атмосфера».
Серйозні люди, озброївшись математичним апаратом та враховуючи фундаментальні фізичні закони, вважали, що для підняття у повітря махолету з людиною на борту необхідно махати крилом площею 12–16 кв. м. із частотою 1 Гц. Для цього тих двох з половиною кінських сил, про які йшлося вище, виразно не вистачить. Тому серйозні люди намагаються будувати махолети із двигунами. Але й у цьому випадку літають лише невеликі моделі. Жоден пілотований махолет із двигуном жодного разу самостійно не піднявся у повітря.
Читайте також у журналі «Навколо Світу»: