Авиация и время 2003 06

На рубеже веков в Российской империи также велись работы по созданию безмоторных ЛА. К наиболее успешным можно отнести летающие модели планеров С.С.Неждановского, построенные по схеме «утка» Он также на опытах с преобразуемыми в планер змеями доказал возможность устойчивого полета аппарата без горизонтального оперения в случае применения на нем стреловидного крыла с отрицатепьной круткой вдоль его размаха. Впоследствии это решение нашло широкое применение на планерах и самолетах схемы «бесхвостка». Сторонниками балансирного планеризма были профессор Киевского политехнического института Н.Б.Делоне и самоучка Г.С.Теверко с Черкасчины. построившие в 1909 г. свои ЛА типа аппаратов Шанюта.

Планер «Хоук» П.Пильчера, 1896 г.

Второй планер Ле Бри на стартовой тележке, 1867 г.

Отто Лилиенталь со своим первым планером, 1891 г.

Планер-биплан Лилиенталя, 1895 г.

Новый этап развития авиации связан с именами Уилбура и Орвилла Райт из США. Еще в детстве их отец (протестантский священник) подарил братьям летающую игрушку – стартующий с палочки пропеллер, который так увлек их, что они стали мастерить новые модели. Повзрослев, Райты открыли велосипедную мастерскую. где также строили летающие модели. Интерес к планеризму у Уилбура и Орвилла появился под влиянием сообщений о полетах Лилиенталя. Однако критически изучив его работы, они решили взять в качестве прототипа своих будущих ЛА планер Шанюта-Херринга, внеся в его конструкцию ряд изменений. В первую очередь Райты отказались от балансирного способа управления аппаратом, предложив использовать для этих целей аэродинамические поверхности. Такой принцип поперечного управления был «подсмотрен» ими у птиц. «Мои наблюдения за полетом сарычей (хищная птица семейства ястребиных, широкие крылья и хвост которой позволяют ей долго парить – Авт.), – писал Уилбур, – привели меня к убеждению, что они восстанавливают боковое равновесие в случае, если порыв ветра нарушает его. с помощью концов крыльев. Если задняя кромка правого крыла закручивается вверх, а левого – вниз, птица становится как бы живой ветряной мельницей и сразу же начинает поворачиваться вокруг оси, представляющей собой линию от ее головы к хвосту». Вначале Райты предполагали обеспечивать поперечную управляемость путем одновременного изменения в разные стороны угла установки консолей крыла, но вскоре пришли к заключению, что более удобным способом является перекашивание концов крыла при неподвижных корневых сечениях (гоширование). Степень деформации крыла зависела от прикладываемых усилий к ручке управления.

Для практической проверки такого способа управления они летом 1899 г. сделали воздушный змей-биплан с размахом крыла 1,5 м. Его крылья шарнирно соединялись со связывающими их вертикальными стойками. Экспериментатор, находясь на земле, мог с помощью нитей перемещать одно крыло относительно другого, а также выполнять гоширование. Испытания показали работоспособность этой системы управления. Через год Райты построили свой первый планер, бипланная коробка крыльев которого напоминала конструкцию Шанюта-Херринга, а в остальном он существенно отличался от предыдущих ЛА. Помимо системы гоширования, для планера №1 было характерно отсутствие хвостового оперения. Братья считали, что «хвостовое оперение скорее является источником неприятностей, нежели помощи…» Кроме того, «если экспериментатора расположить в полете горизонтально, а не вертикально, как на аппаратах Лилиенталя, Пильчера и Шанюта, то аэродинамическое сопротивление может быть очень заметно уменьшено, т.к. в потоке будет находиться только один квадратный фуг вместо пяти». Поэтому на планере №1 пилот лежал на нижнем крыле. Руль высоты аппарата размещался впереди коробки крыльев. Гоширование обеспечивалось с помощью тросовой проводки, позволявшей изменять кривизну концевых сечений крыла без продольного его перемещения.

Местом летных испытаний Райты по совету синоптиков выбрали пустынное местечко Китти-Хок на атлантическом побережье шт. Сев.Каролина. Если быть более точным, то это место носило зловещее название Kill Devil Hills (Холмы убитого дьявола). Песчаные дюны и постоянно дующие в одном направлении ветра должны были облегчить опыты. Испытания показали, что подъемная сила планера №1 значительно меньше ожидаемой, и он не может поднять человека в воздух. Поэтому в 1901 г. Уилбур и Орвилл построили планер №2, в полтора раза больший, чем №1.

Испытания нового аппарата выявили ряд серьезных недостатков конструкции, в т.ч. малую эффективность и иногда возникающий реверс руля высоты. Райты также столкнулись с явлением обратной реакции планера на гоширование: он не хотел поворачивать в сторону накрененного к земле полукрыла. Это объяснялось тем. что на противоположном полукрыле местные углы атаки увеличивались и возникало дополнительное аэродинамическое сопротивление, стремящееся развернуть планер в обратном направлении. Несмотря на меры, принятые для улучшения управляемости и уменьшения сопротивления, аппарат №2 не обладал заметными преимуществами перед балансирными планерами.

Учтя накопленный опыт и проведя исследования крыльев различной формы в плане и профилировки в построенной собственными руками аэродинамической трубе, Райты в 1902 г. создали планер №3, который имел ряд усовершенствований. Важнейшими из них стал переход к значительно большему относительному удлинению крыла (6,4 вместо 3 на первых двух аппаратах) и замена его профиля. В результате аэродинамическое качество планера возросло примерно в полтора раза и достигло 7. Убедившись в невозможности контролировать направление полета только с помощью гоширования, братья установили позади нового аппарата вертикальное оперение. Первоначально оно было неподвижным, но потом стало управляемым, кинематически связанным с системой перекашивания крыла. Благодаря этому появилась возможность совершать координированные развороты.

На планере №3 Райты в 1902 г. выполнили около тысячи полетов общей продолжительностью 4 часа. Самым высоким достижением стала дальность 190 м и время 22 с. На следующий год в одном из полетов был установлен рекорд продолжительности – 70 с. Даже при скорости ветра 16 м/с планер хорошо слушался рулей. Аэродинамическая система управления доказала свою работоспособность. Эти полеты послужили Райтам хорошей школой. Они исследовали достоинства и недостатки различных форм и конструктивно-силовых схем стабилизатора, освоили методы взлета и посадки. Все это облегчило очередной шаг – преобразовать планер в самолет.