Самолетом принято называть воздушное судно, которое предназначено для осуществления полетов в Земной атмосфере за счет силовой установки, предающей тягу аппарату. В состав агрегата входят неподвижные части, такие как крылья и сам фюзеляж. Основным отличием от аэростата и дирижабля является использование аэродинамики, а не аэростатики, которая создает подъемную силу в процессе полета.
Впервые термин «самолет» был применен в 1857 году капитаном Н.М. Соковниным. Он данное слово применил для управляемого аэростата. Также в 1863 году журналист А.В. Эвальд использовал слово «самолет» в своей статье «Воздухоплавание». В статье было первое предложение создания подобного летательного аппарата с названием «самолет».
История
Кто придумал самолет?
Первые исторические упоминания о летательных аппаратах были еще в древнеиндийской литературе. В ней описаны гипотетические летательные машины – виманы. В фольклоре практически всех народов существует упоминание о летательных аппаратах, таких как ковер-самолет или ступа, в которой летала Баба Яга.
Первым испытателем, который предложил полноценную концепцию летательного агрегата с отдельным двигателем и фиксированным крылом, стал англичанин Джордж Кейли. Его труды датируются концом XVIII века.
Труды Дж. Кейли в авиационной области
Наработки Кейли начал осуществлять с 1796 года, когда начал активно изучать полет птиц. В 1799 году был изготовлен серебряный диск, на который был нанесен придуманный им летательный аппарат, а на обратной стороне диска была нанесена диаграмма сил, которая позволяет осуществить полет. Нанесенное на диск устройство было очень похоже на лодку, но все же оно имело основные детали самолета. В силу этого можно сказать, что Дж. Кейли может считаться человеком, который продумал все основные детали самолетов.
С 1804 года исследователь проводит ряд экспериментов, связанных с аэродинамическими свойствами. За счет этого им была создана новая ротативная установка для исследований поверхностей. С помощью этой установки удалось измерять силу подъема предметов в зависимости от углов атаки. Нужно отметить, что данные были достаточно точными. В итоге после экспериментов был создан им первый планер, который мог пролететь до 27 метров, при этом площадь крыла составляла почти 1 кв. м.
К 1808 году был создан еще один планер с большой площадью крыла и искривленным профилем. Агрегат испытывали на привязи и в свободном полете. За счет полученных данных Кейли опубликовал первые в истории статьи про авиацию. В статьях идет речь о возможности создания конвертоплана с дискообразными несущими поверхностями и полиплана. Данные диски разбиты на 4 сегмента, которые вращаются, за счет этого создается подъемная сила.
Еще одно творение данного конструктора было зафиксировано в статье журнала Mechanics Magazine. В ней шла речь об управляемом парашюте, который оснащен горизонтальными плоскостями.
Все же наибольшими достижениями Кейли является создание летательных аппаратов в полную величину. Первая машина была построена в 1809 году. Машина была оснащена неподвижными крыльями и имела вырез для посадки пилота. Подъем должен осуществляться с помощью машущих крыльев, но в итоге агрегат так и не полетел. Второй аппарат был изготовлен в 1894 году по тому же принципу, что и предшественник. Основным отличием стало наличие колесного шасси и фюзеляжа в виде лодки. В качестве силовой установки выступал сам пилот, а точнее его мышцы. В итоге проведенные испытания показали, что при разгоне с уклона была возможность отрыва от земли, но только с небольшим грузом. Поднять взрослого человека не удалось.
Конструктор занимался проектированием других летательных аппаратов, таких как дирижабли, но дальше разработок дело не пошло.
Кто изобрел самолет?
Разработки Уильяма Хенсона
Данное изобретение можно приписать английскому конструктору Уильяму Хенсону, который в 1849 году получил патент на разработку проекта самолета.
Летательный аппарат Хенсона также обозначали как «паровой воздушный экипаж». Крыло агрегата имело в своем строении лонжероны, нервюры и стойки, все это получило дальнейшее развитие в самолетостроении. Обшивка крыла была двухсторонней, поскольку нервюры имели разную кривизну обводов. Для облегчения конструкции были использованы продольные балки, это позволило сделать крыло пустотелым и более легким.
Крыло крепилось к верхней части фюзеляжа. В самом корпусе был установлен двигатель, который приводил в движение два винта толкающего типа. Также фюзеляж имел место для пассажиров и экипажа.
Хвостовое оперение крепилось к задней части корпуса. Оно имело подвижные детали, а именно рули направления, что касается киля, то он был неподвижный. Конструкция аппарата не имела элеронов, в силу чего мог возникать крен, но конструктор решал данную проблему за счет изменения оборотов винтов. Все это творение имело трехосное шасси с передним колесом.
Разработки Николая Афанасьевича Телешова
Что касается Российской Империи, то первый летательный аппарат был предложен конструктором Н.А. Телешовым еще в 1864 году. Проект конструктора имел название «система воздухоплавания», которая по первоначальному замыслу должна иметь возможность перевозки 120 пассажиров на борту. Данный самолет проектировался как цельнометаллический моноплан с крылом, расположенным на верхней части корпуса. Прямоугольное сечение внутренней части фюзеляжа должно было иметь две пассажирские палубы.
Н.А. Телешов - самолет (проект)
Нужно отметить, что предлагаемое крыло имело малое удлинение при больших геометрических параметрах самого фюзеляжа. Крылья имели немного изогнутый профиль и заострения к концам. Двойная обшивка позволила увеличить их прочность при снижении общего веса. За счет ферменной конструкции и системы расчалок крылья должны были выдерживать большие перегрузки.
Управление аппаратом осуществлялось за счет системы рулей направления и высоты. Всю конструкцию в воздух должен был поднять паровой двигатель, который вращал один винт толкающего типа. Нужно отметить, что сама силовая установка была размещена в средней части корпуса, а с винтом ее соединял большой вал. Для смещения центра тяжести в полете машина должна оснащаться дополнительным грузом, который нужно было перемещать с носовой части в хвостовую или наоборот. Самолет не имел собственной системы шасси, поэтому разбег осуществлялся с применением шасси-тележки. Конечно же, все это так и не было воплощено в реальность.
Разработки самолета Александром Федоровичем Можайским
Морской офицер А.Ф. Можайский в конце XIX века активно начал работы по созданию летательного аппарата, который в дальнейшем был изготовлен в натуральную величину. К сожалению, подробные данные об испытаниях сохранить не удалось. Все же некоторые источники утверждают, что полноценный полет так и не состоялся. Максимальным достижением был кратковременный отрыв аппарата с пилотом. В качестве силовой установки использовался паровой двигатель с недостаточной мощностью.
Это далеко не все мировые разработки летательных аппаратов, которые использовали паровые двигатели в качестве силовых установок. Все же основной проблемой неудач была недостаточная база наработок в области аэродинамики и конструирования аппаратов для полета.
Кто создал самолет?
Первый самолет в мире, который смог осуществить отрыв и полет. Разработки братьев Райт.
Первый удачный опыт конструирования самолета, который смог взлететь, принадлежит братьям Райт. Уилбур и Орвил Райты окрестили свое детище как «Флайер-1». Первый полет данного летательного средства состоялся 17. 12.1903 года. После отрыва от Земли машина пробыла в воздухе 59 секунд, за которые удалось пролететь 260 метров. На этом конструкторы не остановились, доработанная модель в 1904 году смогла впервые выполнить полет по кругу. Еще через год, в 1905 году, был выполнен дальний полет на 39 километров по замкнутой траектории.
Первый самолет
Самолет оснастили бензиновым двигателем и винтом из дерева, все это было установлено на деревянном каркасе из ели. Размах крыльев в аппарате был равен 12 метрам, а масса 283 килограмма. Нужно отметить, что сама силовая установка, которая выдавала 9 кВт, весила 77 килограмм. На постройку всей машины братья потратили порядка тысячи долларов. Полноценного шасси самолет Райтов не имел, для запуска использовали стартовую катапульту с деревянным рейсом направления.
Начало авиастроения в России
Нужно отметить, что создание самолетов немного отставало от мировых наработок, поскольку большую ставку делали на создание дирижаблей, которые планировали использовать в военных целях. Также больше предпочитали создание вертолетов. Ярким примером является «Аэромобиль» конструктора В.В. Татаринова, которому в 1909 году было выделено на постройку 50 тысяч рублей. Кроме этого, было много пожертвований и всевозможной помощи от спонсоров. В итоге на проект потрачены колоссальные деньги, а результат нулевой. После провала данного проектирования практически ни один конструктор не мог получить субсидии на развитие собственных проектов, среди которых было много перспективных.
Все же после удачи братьев Райт правительство России решило обзавестись собственными летательными машинами. При этом покупать самолет «Флайер-1» не стали. Решено создать аппарат собственными силами, только была одна проблема – конструкторы России никогда не видели самолет и незнакомы с особенностями его создания. В силу этого было отмечено множество неудач и аварий еще при разбеге агрегатов.
Первой успешной летательной машиной, которая смогла пролететь несколько десятков метров без аварии, стал самолет Кудашева. Профессор политехнического института Киева Александр Кудашев в июне 1910 года смог пролететь на аппарате собственной конструкции.
Разработки Игоря Сикорского
Наиболее известной разработкой И. Сикорского, конечно же, является самолет «Илья Муромец », который был изготовлен на основе аппарата «Русский витязь». Нужно отметить, что машина принципиально новая и значительно отличалась от первого аппарата. Было изменено все, кроме общей схемы конструкции. Над созданием трудилась группа лучших конструкторов страны во главе с Игорем Сикорским.
«Муромец» был оснащен четырьмя двигателями типа «Аргус» с мощностью в 100 лошадиных сил. Это позволило аппарату обладать весьма большой подъемной силой. С 1915 года некоторые модели оснащались двигателем типа Р-БВ3, он имел 6 цилиндров и оснащался водным радиатором охлаждения. Данный летательный аппарат поистине может считаться первым в мире самолетом для пассажирских перевозок, поскольку имел отдельный от кабины экипажа салон, спальные комнаты и даже туалет с ванной. Также на борту аппарата имелось электрическое освещение и отопление от двигателя. Большим толчком в развитии авиастроения послужило начало Первой мировой войны.
Первый самолет «Илья Муромец» был изготовлен осенью 1913 года. Еще на испытаниях машины удалось установить несколько мировых рекордов. Первый рекорд по грузоподъемности был зафиксирован 12.12.1913 года, когда удалось совершить полет с 1.1 тонны полезного груза на борту. Ровно через месяц был установлен рекорд с 16 человеками и одной собакой на борту агрегата, при этом общая масса достигла 1,2 тонны. Управление самолетом осуществлял сам конструктор Сикорский.
В 1914 году на базе «Муромца» был изготовлен гидроплан с более мощными двигателями, это был самый большой гидроплан в мире до начала 1917 года.
Данной машине принадлежит первый полет по дальности, когда был осуществлен перелет из Петербурга в Киев всего с одной посадкой. При полете была достигнута и максимальная высота полета в 2 километра, при этом на борту было 10 человек. Все это состоялось 05.06.1914 года. Маршрут полета удалось пройти за 6,5 часов.
Все эти достижения и наработки послужили дальнейшему развитию авиационной отрасли как в России, так и во всем мире.
В 1904 г. братья Райт построили «Флайер-2» и оборудовали аэродром на пастбище в 13 км к северо-востоку от Дейтона, которое президент банка Торренс Хаффман предоставил им без арендной платы. Они пригласили на попытку полета репортеров с условием, что те не будут фотографировать. Неисправности двигателя и слабый ветер не дали возможности поднять самолет в воздух. Несколькими днями позже Райты смогли совершить только очень короткий перелет в присутствии гораздо меньшего числа репортеров. Есть предположение, что Райты специально саботировали эти полеты, чтобы у журналистов пропал к ним интерес. Неизвестно, верно ли это, однако после их неудачных показательных полетов местные газеты игнорировали авиаторов около полутора лет. В октябре 1905 года самолет загнали в ангар, и два с половиной года братья Райт не летали. Братья Райт были довольны тем, что освободились от внимания репортёров. Отсутствие журналистов также уменьшало шансы их конкурентов для изучения их методов. После полётов с двигателем в Китти-Хоук Райт приняли решение начинать сворачивать велосипедный бизнес, чтобы они могли посвятить себя созданию и продвижению на рынке пригодного к эксплуатации самолёта.
Третий самолёт братьев Райт оказался самым удачным. Начиная с 1905 года братья Райт вели переговоры с военным департаментом США и даже рядом европейских правительств, пытаясь найти клиента, чтобы заключить контракт на создание коммерческого самолета. Американские военные отнеслись к сообщению владельцев велосипедного магазина с большим недоверием. Военное министерство только что потратило огромные деньги – 50 тысяч долларов – на создание пилотируемого самолёта конструкции профессора Лэнгли. Попытка надводного взлёта с баржи с помощью катапульты привела к тому, что самолёт просто развалился. Пилот чуть не погиб. Неужели два велосипедных механика умнее одного профессора?! С ещё большей опаской к сообщениям о самолёте братьев Райт отнеслись в Европе. Французские газеты сочли эту информацию блефом, а братьев Райт называли не «flyers» - «летуны», а созвучным английским словом «liars», то есть «лжецы». После двух лет безуспешных попыток привлечь внимание к своему самолёту Уилбер и Орвилл Райты поняли, что исправить положение может только его публичная демонстрация. Уилбер отправился с самолётом во Францию, а Орвилл начал готовить другой аппарат для полётов в Вирджинии. Патент на свое изобретение братья Райт получили 22 мая 1906 года.
Восьмого августа 1908 года при большом скоплении заинтересованной, но скептически настроенной публики Уилбер совершил полёт недалеко от Парижа. Европейцы были потрясены. Пилот продемонстрировал отличную управляемость самолёта в полётах по кругу и по «восьмёрке». Скептики были посрамлены и принесли извинения. На следующий день братья Райт проснулись знаменитыми.
Демонстрационные полёты Орвилла Райта в Америке начались 3 сентября 1908 года в штате Вирджиния. Сигнальный корпус армии США поставил условие: контракт на производство и продажу самолетов будет подписан, если аппарат сможет продержаться в воздухе около часа, причем на борту должен быть пассажир. 17 сентября Орвилл взял на борт лейтенанта американской армии Томаса Селфриджа (хотя создатель мотора Чарли Тейлор очень хотел, чтобы пассажиром был он). На высоте 30 м пропеллер самолёта раскололся, и аппарат рухнул на землю. Чарли первый прибежал на место трагедии и вытащил из-под обломков самолета Орвилла и его пассажира. Томас Селфридж погиб, став первой жертвой авиакатастрофы. Пострадавшего Орвилла увезли в больницу, а потрясённый Чарли рыдал как ребёнок и успокоился лишь тогда, когда доктор заверил его, что жизнь Орвилла вне опасности. Орвилл получил серьёзные травмы, он сломал левую ногу и четыре ребра. Сестра Уилбера и Орвилла – Кэтрин, школьный учитель – приехала из Дейтона в Вашингтон и оставалась с Орвиллом многие недели, пока он был в госпитале.
После выздоровления Орвилл Райт с сестрой Кэтрин присоединились к Уилберу, и все вместе отправились в турне по южной Франции и Италии. Уилбер совершал многочисленные демонстрационные полёты и в качестве пассажиров брал на борт журналистов, политиков, кинооператоров. На выступлениях братьев Райт побывали короли Испании, Англии и Италии. Это был триумф талантливых конструкторов.
Возвратившихся в Америку братьев Райт и их сестру пригласили в Белый дом. Президент США Уильям Говард Тафт вручил им награды. Летом 1909 года Орвилл закончил демонстрацию аппарата военным, и они купили самолёт за 30 тысяч долларов – огромные по тем временам деньги. В начале октября Уилбер на глазах миллиона ньюйоркцев совершил получасовой полёт над Манхэттеном, облетев вокруг статуи Свободы. Стать более знаменитыми было просто невозможно.
«Компания братьев Райт» была зарегистрирована 22 ноября 1909 г. Братья продали свои патенты компании за 100 000 долларов, а также получили одну треть акций при выпуске пакета акций стоимостью в один миллион долларов и 10-процентный патентный платеж за каждый проданный самолет. С Уилбером в президентском кресле и Орвиллом в роли вице-президента компания заложила авиазавод в Дейтоне и аэродром для испытаний и обучения пилотов в прерии Хаффмана; штаб-квартира компании находилась в Нью-Йорке.
В середине 1910 г. братья Райт внесли изменения в модель своего самолета, переместив горизонтальный элеватор в заднюю часть и поставив колеса. К этому времени стало очевидно, что хвостовой элеватор сделает самолет более легким в управлении, тем более что скорость самолетов все более увеличивалась. Этот самолет получил название «Модель-В».
С 1910 по 1915 год «Райт компани» сконструировала 12 разных типов самолетов. По оценке Орвилла, их завод произвел примерно 100 машин. Однако поначалу дела шли неважно, поэтому пришлось искать другие пути зарабатывать деньги. Братья организовали летную школу для всех желающих, а также начали готовить французских и американских военных летчиков. Между 1910 и 1916 гг. в летной школе «Компании братьев Райт» прошли обучение 115 пилотов. Несколько стажеров стали знаменитыми, в том числе Генри Арнольд, будущий генерал, командующий ВВС США во Второй мировой войне, возглавивший ВВС США при их создании; Калбрэйт Перри Роджерс, совершивший первый полет от одного побережья до другого в 1911 г.
Параллельно они решили создать группу пилотов, которые должны были выступать с демонстрационными полетами. Уилбер и Орвилл надеялись, что продажа билетов на зрелища, которые можно устраивать по всей стране, принесет хорошие барыши. Однако этот бизнес продолжался всего два года: от него пришлось отказаться, когда двое из шести пилотов группы погибли в катастрофах.
С момента создания компании братья начали сталкиваться с острой конкурентной борьбой, в том числе со стороны европейских самолетостроителей. Уилбур и Орвилл возбудили многочисленные иски против американских и иностранных конструкторов и летчиков, которые, по их мнению, нарушали их авторские права, защищенные целым рядом патентов. Теперь пришло время для братьев заняться международным правом, в чем они не очень преуспели. Так, в Германии суды приняли решение не в пользу Райтов. Во Франции дело тянулось вплоть до 1917 года, когда срок патентов братьев истек.
В США у братьев начались патентные споры с их основным конкурентом – Гленном Кёртиссом, выпустившим в годы Первой мировой войны 10 тысяч самолётов. В 1917 году правительство волевым решением выкупило патенты у спорщиков, передав их в общее распоряжение Ассоциации производителей самолётов. По иронии судьбы в 1929 году компания, основанная братьями Райт, объединилась с авиакомпанией их основного конкурента Кёртисса, образовав «Curtiss-Write Corporation», существующую до сих пор.
Братья Райт остались холостяками. Уилбер однажды заметил, что «не смог бы одновременно прокормить жену и летательную машину». Во время поездки в Бостон в апреле 1912 г. он заболел брюшным тифом и умер в возрасте 45 лет 30 мая 1912 г.
В 1915 году Орвилл продал «Компанию братьев Райт». Свой последний полет в качестве пилота он совершил в 1918 г. Позже он стал авиационным чиновником, входя в различные официальные правления и комитеты, участвуя в Национальном консультативном комитете по аэронавтике (NACA), предшественнике Национального управления по воздухоплаванию и исследованию космического пространства (NASA).
Двигатель
Братьям Райт для своего самолёта также требовался двигатель. Они написали нескольким изготовителям двигателей, но ни один из них не смог удовлетворить их требования к весу авиационного двигателя. Они обратились к механику их магазина, Чарли Тэйлору , который построил двигатель через шесть недель при постоянных консультациях с братьями. Чтобы вес двигателя был достаточно низким, его основные части были сделаны из алюминия, что было редкостью в то время. Двигатель Райт-Тэйлора был примитивным вариантом современных инжекторных систем , он не имел ни карбюратора , ни топливного насоса . Бензин стекал под своим весом в картер через резиновую трубку из топливного бака, установленного на распорке крыла.
Полёты
Первую попытку взлёта на самолёте совершил Уилбер 14 декабря 1903 года , выиграв в орлянку право первым взлететь, однако самолёт упал сразу после взлёта, «Флайер-1» при этом незначительно пострадал. В письме к семье Уилбер писал, что испытание принесло «только частичный успех», констатируя, что «мощности вполне достаточно, и если бы не пустяковая ошибка и не недостаток опыта с этой машиной и этим методом старта, машина несомненно полетела бы красиво» . После ремонта братья Райт наконец поднялись в воздух 17 декабря , совершив два полёта, каждый от уровня земли при встречном ветре скоростью 43 км/час. Первый полёт совершил Орвилл, он пролетел 36.5 метров за 12 секунд, этот полёт был зарегистрирован на известной фотографии. Следующий полёт совершил Уилбер , пробыв в воздухе 13 секунд, и преодолев расстояние в 53 метра. Третий полёт имел продолжительность 15 секунд и дальность 60,5 метра. Высота этих полётов была около 3 метров над уровнем земли . Запись Орвилла Райта о последнем полёте в этот день:
Сразу же после полудня Уилл отправился в четвёртый, и последний, полёт. Машина делала скачки вверх и вниз, как прежде, но к моменту, когда она пролетела 300 футов, Уилл почувствовал, что она управляется намного лучше и движется замечательно ровно. Это происходило до тех пор, пока аппарат не достиг небольшого пригорка, находившегося на расстоянии около 800 футов от места старта. В это время вновь началась килевая качка, и в один из моментов пикирования машина врезалась в землю. Пройденное расстояние в этом полёте составило 852 фута, время полёта - 59 секунд. Рама переднего руля была сильно повреждена, но главная рама не пострадала совсем. Мы оценили, что машина может быть приведена в удовлетворительное состояние для полётов снова через день или два.
Оригинальный текст (англ.)
Wilbur started the fourth and last flight at just about 12 o"clock. The first few hundred feet were up and down, as before, but by the time three hundred feet had been covered, the machine was under much better control. The course for the next four or five hundred feet had but little undulation. However, when out about eight hundred feet the machine began pitching again, and, in one of its darts downward, struck the ground. The distance over the ground was measured to be 852 ft; the time of the flight was 59 seconds. The frame supporting the front rudder was badly broken, but the main part of the machine was not injured at all. We estimated that the machine could be put in condition for flight again in about a day or two.
Свидетелями полётов были пять человек: Адам Этэридж, Джон Дэниелс и Уилл Дуг из береговой команды спасателей; бизнесмен области У. С. Бринкли; и Джонни Мур, деревенский мальчик, что позволяет считать эти полёты первыми публичными полётами. Оператор телеграфа, передававший телеграмму их отцу, стал источником утечки информации против желания братьев, и весьма неточные сообщения появились в нескольких газетах на следующий день .
После того, как мужчины отбуксировали Флайер обратно после его четвёртого рейса, мощный порыв ветра переворачивал его несколько раз, несмотря на попытки предотвратить это. Сильно повреждённый, самолёт больше не поднимался в воздух.
Публикации в прессе привлекли внимание известных бизнесменов братьев Годфри и Сэмюэла Каботов. Годфри Кабот послал братьям Райт поздравление и попросил подробно описать машину. Получив ответ, Годфри отправил сообщение своему дальнему родственнику, сенатору от шт. Массачусетс Генри Каботу Лоджу , близкому другу президента Теодора Рузвельта . Лодж, в свою очередь, передал сведения о машине Райтов в министерство обороны, но результата это не возымело .
Судьба самолёта
В данный момент самолёт выставлен в Национальном музее авиации и космонавтики . Однако этому предшествовали споры и судебные разбирательства между Братьями Райт и Смитсоновским институтом из-за отказа последнего признать приоритет первого полёта за Братьями Райт.
Тактико-технические характеристики
Телеграмма отцу от Орвилла Райта из Китти-Хоук, штат Северная Каролина, с сообщением о четырех успешно совершенных полетах, 17 декабря 1903 г.
Технические характеристики Лётные характеристики
- Максимальная скорость: 48 км/ч
Братья Уилбер и Оливер Райт осуществили первый полёт на самолёте. Характерно, что их успеху способствовала длительная и вдумчивая подготовка.
«Оба мальчика обладали техническим даром и оба интересовались управляемыми полётами. В 1892 году они открыли мастерскую, где продавали, чинили и изготавливали велосипеды. Эта работа давала им средства для занятия интересующим их делом - аэронавтическими исследованиями. Они запоем читали работы других энтузиастов в области аэронавтики - Отто Лилиенталя , Октава Чанюта и Сэмюэла П. Лэнгли. В 1899 году они сами начали работать над проблемами полётов. В декабре 1903 года, после четырёх с лишним лет работы, их усилия увенчались успехом.
Может возникнуть, вопрос, почему братья Райты смогли добиться успеха там, где другие терпели неудачу. Для их успеха было несколько причин .
Прежде всего, одна голова - хорошо, а две лучше. Братья Райты всегда работали вместе и прекрасно ладили друг с другом. Во-вторых, они приняли мудрое решение, что сначала следует научиться летать, а потом уж пытаться построить аэроплан с двигателем. Это звучит немного парадоксально: как можно научиться летать, если у Вас нет аэроплана? Братья Райты учились летать при помощи планера. Они стали работать с бумажными змеями и планерами в 1899 году. В следующем году они привезли свой первый планер, собранный в натуральную величину (достаточно большой, чтобы перевезти человека), для испытания в Китти Хок в штате Северная Каролина. Планер их не вполне устроил. Они построили и испытали второй планер в 1901 году и третий - в 1902 году. (Некоторые из полученных ими в 1903 году основных патентов были связаны с конструированием планера, а не их первого самолёта с двигателем внутреннего сгорания.) На третьем планере они совершили более тысячи успешных полётов. Братья Райты были уже самыми искусными и опытными в мире пилотами-планеристами, прежде чем они начали строить самолёт с двигателем.
Опыт с полётами на планере был их третьим ключом к успеху. Большинство людей, которые раньше пытались построить самолёт, заботились прежде всего о том, как оторвать свою конструкцию от земли. Братья Райты совершенно справедливо решили, что их важнейшей проблемой будет контроль за самолётом в воздухе. Поэтому они потратили большую часть своего времени и усилий на то, чтобы изобрести способы поддержания стабильности самолёта во время полёта и контроля за ним. Им удалось найти способ для трёхступенчатого контроля за и самолётом, и это дало им возможность добиться полной манёвренности.
Братья Райты сделали также важный вклад в конструирование крыла. Они скоро поняли, что все опубликованные прежде сведения по этому вопросу были ненадёжными . Поэтому они построили свою собственную аэродинамическую трубу и испытали в ней более двухсот профилей крыла разной формы. В основе этих опытов они получили возможность построить свою собственную таблицу, описывающую, как давление воздуха на крыло влияет на форму крыла. Эту информацию они впоследствии использовали для конструирования крыльев своего самолёта.
Несмотря на все эти достижения, братья Райты не смогли бы добиться успеха, если бы они не появились в нужный момент истории. Попытки предпринять полёт на самолёте с двигателем в первой половине девятнадцатого столетия были бы неминуемо обречены на неудачу. Паровые машины были просто слишком тяжелы по отношению к мощности, которую они производили. Когда появились братья Райты, мощные двигатели внутреннего сгорания были уже изобретены. Однако эти двигатели внутреннего сгорания при обычном использовании имели слишком большой коэффициент соотношения между весом и мощностью, чтобы их можно было использовать для летательного аппарата. Поскольку ни один производитель не мог сконструировать двигатель с довольно низким коэффициентом соотношения между весом и мощностью, братья Райты с помощью механика создали свой двигатель. Их гениальность проявилась в том, что, затратив сравнительно немного времени на проектирование мотора, они всё же сумели создать двигатель, превосходивший все остальные современные им двигатели. К тому же братьям Райтам пришлось также сконструировать собственный пропеллер. Тот пропеллер, которые они применили в 1903 году, имел коэффициент использования, равный 66%.
Первый полёт произошёл 17 декабря 1903 года в Килл Дейвил Хилл, недалеко от Китти Хок, в штате Северная Каролина. В этот день каждый из братьев совершил по два полёта. Во время первого полёта, совершенного Орвиллом Райтом, самолёт пролетел 12 секунд и покрыл расстояние в 120 футов. Последний полёт, в котором участвовал Уилбур Райт, длился 59 секунд. Было преодолено расстояние в 852 фута. Их самолёт, который они назвали «Флайер I» (сегодня его обычно называют «Китти Хок»), стоил им около тысячи долларов. Размах его крыльев составлял около 40 футов, и весил он 750 фунтов. Мощность двигателя составляла 12 лошадиных сил, а весил он всего 170 фунтов. Оригинал этого первого самолёта можно сегодня увидеть в Национальном музее авиации и космонавтики в Вашингтоне.
Хотя этот полёт наблюдали пять очевидцев, только несколько газет сообщили о нём на следующий день, да и эти сообщения были не вполне точны. Газета, выходящая в их родном городе Дейтоне, вообще проигнорировала событие. Фактически только спустя пять лет весь мир узнал, что свершился управляемый человеком полёт.
После полёта в Китти Хок братья вернулись в Дейтон, где они построили второй самолёт – «Флайер II». На этом самолёте в 1904 году они совершили 105 полётов, однако и эти полёты остались незамеченными. «Флайер III», усовершенствованная и очень практичная модель, был построен в 1905 году. Даже после того, как они совершили много полётов в районе Дейтона, большинство людей так и не поняло, что был изобретён самолёт. Например, в 1906 году парижское издание газеты «Геральд трибюн» поместило статью о братьях Райтах под заголовком «Флайер или Лайер?» («Летун или лгун?»).
Однако в 1908, году братья Райт положили конец этому публичному недоверию. Уилбур Райт привёз один из этих самолётов в Париж, где провел серию его публичных демонстраций и организовал компанию для продажи изобретения. Тем временем в Соединенных Штатах Орвилл Райт также устраивал подобные демонстрации. К несчастью, 17 сентября 1908 года самолёт, которым он управлял, попал в катастрофу. Это был единственный серьёзный инцидент, с которым им когда-либо пришлось столкнуться. Пассажир погиб, а Орвилл сломал ногу и два ребра, но остался жив. Тем не менее, его успешные полёты убедили правительство Соединенных Штатов подписать с братьями контракт на поставку самолётов для военного министерства США, и в 1909 году федеральный бюджет включал в себя статью о поставках самолётов для нужд армии на сумму 30 000 долларов».
Майкл Харт, 100 великих людей, М., «Вече», 1998 г., с. 157-160.
Детство
Уилбур Райт, около 1877
Братья Райт были двумя из семи детей, родившихся у Милтона Райта (1828-1917) и Сьюзен Кэтрин Коернер (1831-1889). Уилбер Райт родился недалеко от Миллвилла, Индиана в 1867; Орвилл в Дейтоне, Огайо в 1871. Братья никогда не женились. Других родных братьев Райт звали Рейхлин (1861-1920), Лорин (1862-1939), Катрина (1874-1929), и близнецы Отис и Ида (1870, умерли в младенчестве). В начальной школе Орвилл совершил проступок, за который был из неё исключён. В 1878 их отец, который был епископом евангелической церкви (en:Church of the United Brethren in Christ) и много путешествовал, купил игрушку-«вертолёт» своим младшим детям. Устройство игрушки было основано на изобретении француза, пионера авиации Альфонса Пено . Сделанный из бумаги, бамбука и пробки с круглой резинкой, которая вращала мотор, он был всего около фута (30 см) длиной. Уилбер и Орвилл играли с ним, пока он не сломался, а затем построили свой собственный. В поздние годы они говорили, что их игры с этой игрушкой зажгли искру интереса к полётам.
Начало карьеры и ранние опыты
Дом, где жили братья Райт на Хауторн стрит, 7 в Дейтоне около 1900. Уилбер и Орвилл построили круговую веранду в 1890-е.
Оба брата посещали среднюю школу, но не получили дипломы об окончании. Неожиданный переезд семьи в 1884 из Ричмонда в Дейтон (где семья жила в 1870-е), помешал Уилберу получить диплом по окончании четырёх классов средней школы.
Зимой 1885-86 Уилбер случайно получил травму лица во время игры в хоккей с друзьями, что привело к потере его передних зубов . До этого момента он был энергичным и спортивным юношей, и хотя его травма не казалась особенно серьёзной, он стал замкнутым, кроме того, не стал поступать в Йельский университет , как это планировалось ранее. Если бы он поступил в университет, его карьера, возможно, была совершенно иной, однако судьба сложилась так, что он стал работать вместе с Орвиллом. Вместо университета он провёл следующие несколько лет по большей части дома, заботясь о своей матери, которая к этому времени была неизлечимо больна туберкулезом и читая книги в библиотеке отца . Он помогал своему отцу во время внутреннего конфликта в его церкви , но при этом ему не были присущи собственные амбиции.
Орвилл оставил среднюю школу после окончания первого года обучения в 1889, чтобы начать издательский бизнес, разработав и построив свой собственный печатный пресс с помощью Уилбера. Депрессия Уилбера, вызванная несчастным случаем, прошла, и он стал работать в этом бизнесе вместе с братом, выполняя работу редактора, в то время как Орвилл был издателем еженедельной газеты «Новости Вестсайда», последовавшей за ежедневной «Вечерние События». Воспользовавшись велосипедным бумом, братья открыли мастерскую по ремонту и магазин велосипедов в 1892 (он носил название Wright Cycle Exchange , позднее - Wright Cycle Company ), а затем и начали производство велосипедов под собственной торговой маркой в 1896. Братья использовали средства, заработанные на своём предприятии для финансирования своих авиационных опытов. В начале или в середине 1890-х братьям попали в руки газетные или журнальные статьи, и, вероятно, фотографии планёров Отто Лилиенталя . В 1896 году произошло три важных события в мировой авиации. В мае Секретарь Самуэль Пирпонт Лэнгли совершил успешный запуск беспилотного самолёта с паровым двигателем . Летом инженер из Чикаго и известный авиатор Октав Шанют нанял несколько молодых людей, которые испытывали различные типы планёров над песчаными дюнами по берегу озера Мичиган . В августе Отто Лилиенталь погиб при крушении своего планёра. Эти события произвели большое впечатление на братьев. В мае 1899 Уилбер написал письмо в Смитсоновский институт, в котором запрашивал информацию и публикации о авиации и получил несколько брошюр и список рекомендуемой литературы. Увлечённые работами сэра Джорджа Кэйли , Октава Шанюта , Отто Лилиенталя, Леонардо да Винчи и Самуэля Лэнгли они начали свои первые эксперименты уже в этом же году.
Братья Райт всегда являлись для общества единым образом, совместно обладая правами на свои изобретения. Тем не менее, биографы обращают внимание, что Уилбер в - был инициатором авиационных проектов, писал о «своей» машине и «своих» планах до того, как Орвилл стал принимать серьёзное участие в проектах брата; только после появляются слова «мы» и «наш». Автор Джеймс Тобин утверждает, что «невозможно представить Орвилла более ярким, чем он был, представляющим собой ту движущую силу, которая начала их работу и поддерживала её от дальней комнаты магазина в Огайо до встреч с олигархами, президентами и королями. Уилл сделал это. Он был лидером, от начала до конца.»
Идея об управлении
Несмотря на трагическую судьбу Отто Лилиенталя , братья Райт приняли его стратегию: эксперименты с планирующим полётом , в которых испытывались системы управления полётом, до осуществления первого полёта с двигателем. Гибель британского авиатора Перси Пилчера при крушении планёра в 1899 только укрепило их мнение, что надёжный метод практического управления - ключ к успешному и безопасному полёту. В начале своих экспериментов они определили управление как нерешённую третью часть «проблемы полёта». Они полагали, что накоплены уже достаточные знания и опыт для решения других двух проблем - подъёмной силы и двигателей. Братья Райт таким образом резко отличались от более опытных современных им авиаторов, особенно Адера , Максима и Лэнгли , которые строили мощные двигатели, прикрепляли их к корпусам летательных аппаратов, оборудованными неапробированными средствами управления, и пытались подняться в воздух без предварительных лётных испытаний. При согласии с идеей Отто Лилиенталя относительно стратегии исследований, братья Райт обнаружили, что его метод баланса и управления путём перемещения веса тела пилота был катастрофически ненадёжен. Они были настроены найти лучшее решение.
Воздушный змей братьев Райт 1899 года: виды спереди и сбоку, видны средства управления. Перекос крыла виден на нижнем рисунке. (рисунок братьев Райт в Библиотеке Конгресса)
Основываясь на наблюдениях, Уилбер заключил, что птицы изменяют угол окончаний своих крыльев, чтобы заставить своё тело повернуть вправо или влево. Братья решили, что это также будет хорошим способом для летающего аппарата для поворотов - создать «крен» или «наклон» в сторону поворота, точно так же как это делают птицы - и точно так же, как велосипедисты: с таким опытом братья были хорошо знакомы. Кроме того, очень важно, как они рассчитывали, что этот метод позволит восстановить равновесие, если боковой ветер наклонит летательный аппарат в одну сторону (боковой баланс). Они долго ломали голову, как достигнуть того же самого эффекта с искусственными крыльями и в конечном счете изобрели метод - перекос крыла.
Другие пионеры авиации считали, что полёт не отличался с точки зрения управления от перемещения по поверхности земли, кроме того факта, что транспортное средство находилось над поверхностью земли. Они представляли, что управление полётом возможно штурвалом вроде корабельного, будто бы летательный аппарат всё время находился в воздухе на одной высоте, как поезд, автомобиль или судно на земной поверхности. Идея о медленном наклонении или вращении с одной стороны в другую рассматривалась как нежелательная или не рассматривалась вообще. Некоторые из этих других экспериментаторов, включая Лэнгли и Шанюта, искали неуловимый идеал «неотъемлемой стабильности», полагая, что пилот летательного аппарата не будет способен реагировать достаточно быстро на порывы ветра, чтобы фактически применять механическое управление полётом. Братья Райт же хотели, чтобы пилот имел абсолютный контроль над своим аппаратом. По этой причине в их ранних проектах нет никаких стремлений к стабильности самой конструкции (вроде крыла с положительным углом). Они осознанно разработали их в 1903, применив сначала крылья с отрицательным углом, которым свойственна нестабильность, но меньшая восприимчивость к опрокидыванию порывистыми боковыми ветрами.
Полёты
Перед полётами
В июле 1899 Уилбер испытывает перекос крыла, построив и подняв полутораметровый воздушный змей формы, близкой к биплану. В результате перекоса крыльев или их искривления одна сторона крыла получает большую подъёмную силу и поднимается, начиная поворот в направлении более низкого конца. Перекос осуществлялся четырьмя тросами, прикреплёнными к воздушному змею. Тросы прикреплялись к двум палочкам, которые держал человек, запускающий змея, и который вытягивал их в противоположных направлениях, чтобы крылья поворачивались, а змей соответственно поворачивал вправо или влево.
В 1900 братья приехали в долину Китти-Хоук , Северная Каролина , чтобы начать свои эксперименты с управляемыми планёрами. Они выбрали место по совету Октава Шанюта (в ответ на письмо Уилбера), который предложил песчаное побережье, где есть регулярные ветры и мягкая поверхность для посадки. Они выбрали Китти Хоук после тщательного исследования метеорологических данных Национальной службы погоды, письма в метеорологическую службу . Это место, хотя и отдалённое, было ближе к Дэйтону, чем другие предложенные Шанютом места, в числе которых были Калифорния и Флорида. Отдалённость места также дала им возможность избежать интереса репортёров, которые в 1896 описали эксперименты Шанюта на озере Мичиган как нечто вроде циркового представления. Необходимо было путешествовать поездом из Дэйтона в Цинциннати; пересесть на ночной поезд в Олд поинт Комфорт, Вирджиния (около Ньюпорт-Ньюс); далее на пароме в Норфолк; поездом в Элизабет Сити, Северная Каролина; и морским путём в Китти Хоук, расположенном на так называемых Внешних Берегах в Северной Каролине.
Планёры
Основная статья: Планёр Райт
В основе проекта первого полноразмерного планёра братьев Райт лежали работы их предшественников: планёр-биплан Шанюта-Херринга, который совершал успешные полёты в 1896 году около Чикаго; данные о подъёмной силе , опубликованные Лилиенталем. Стойки между крыльями их планёра были окружены тросами в их собственной модификации «Пратт Трусс» Шанюта, похожий на мост проект, которое был использован в планёре 1896 года. Братья Райт установили горизонтальный элеватор перед крыльями, а не позади их, эта особенность была сделана для того, чтобы избежать падения и крушения, аналогичных тому, что погубило Лилиенталя. (Позднее, когда Сантос-Дюмон совершал полёты на своём 14-бис в Париже в , французы прозвали такое расположение горизонтального стабилизатора «утка » из-за схожести с уткой в полёте.) Согласно некоторым биографам Райт, Уилбер, вероятно, совершал все полёты до , возможно, это связано с его харизмой и стремлением защитить младшего брата от риска.
* (Такое крыло создало проблемы с носовым креном; братья Райт изменили изгиб на месте.)
Планёр 1900 года
Планёр 1900 года. Фотографий с пилотом не существует.
Братья совершали полёты на планёре только в течение нескольких дней в начале осени 1900 в Китти Хоук. На первых испытаниях, вероятно 3 октября, пилотом был Уилбер, в это время как планёр летел как бумажный змей невысоко над поверхностью земли, постоянно удерживаемый тросами. Большая часть испытаний планёра была без пилота, использовались мешки с песком, цепи и даже местный мальчик в качестве балласта. Испытывалось управление с помощью перекоса крыла с управлением с земли. Уилбер (но не Орвилл) совершил около дюжины свободных полётов, все они были совершены в один день. Для этих испытаний братья переехали на 6 километров на юг к Килл Дэвил Хиллс, группе песчаных дюн высотой до 30 м (в этом месте они разбивали лагерь в последующие три года). Хотя подъёмная сила планёра оказалась меньше, чем ожидалось (что было причиной того, что большая часть испытаний была беспилотной), братья были удовлетворены, так как элеватор работал хорошо, и не произошло ни одного падения. Тем не менее, небольшое количество полётов не могло дать возможность по-настоящему испытать перекос крыла.
Пилот должен был лежать на нижнем крыле, что позволяло уменьшать аэродинамическое сопротивление. Они совершили все свои полёты в таком положении в последующие пять лет.
Планёр 1901 года
Орвилл в Китти Хоук с планёром 1901 года, нос аппарата направлен вверх; он не имел хвоста.
Надеясь увеличить подъёмную силу, они построили планёр 1901 года с намного большей площадью крыла и совершили 50 - 100 полётов в июле и августе на расстояния от 6 до 118 м. Планёр несколько раз терял скорость, но эффект парашюта от элеватора позволил Уилберу совершать безопасные приземления, вместо падения. Эти инциденты заставили братьев Райт обратиться к схеме «утка», которую они использовали вплоть до 1910 года . Планёр, тем не менее, оставил две большие нерешённые проблемы. Во-первых, он смог обеспечить только приблизительно одну треть расчётной подъёмной силы, а во-вторых не всегда мог должным образом отреагировать на перекос крыла, поворачивая в противоположном направлении - это было вызвано аномальным перемещением центра давления крыла сильно изогнутого профиля на малых углах атаки.
Слабая подъёмная сила, действующая на планёры, привела Райт к тому, чтобы подвергнуть сомнению точность данных Лилиенталя, а также «коэффициент Смитона» для давления воздуха, который использовался в течение более чем 100 лет и был частью принятого уравнения для подъёмной силы.
Формула для расчёта, которой пользовались братья Райт (а ранее Лилиенталь) позволяла рассчитывать подъёмную силу для крыльев разной формы. На основании данных, полученных при запусках воздушных змеев и планёров, Уилбер определил (и это подтвердили последующие испытания), что число Смитона составляет около 0.0033, а не 0.0054, как было общепринято и что приводило к ошибке в расчётах.
Вернувшись домой, братья установили на велосипед миниатюрное крыло Лилиенталя и противодействующую пластину на третье, горизонтальное свободновращающееся колесо велосипеда перед рулём . Результаты, основанные на времени поворота третьего колеса, подтверждали их подозрения относительно расчёта подъёмной силы, однако были недостаточно надёжны и требовали усовершенствования прибора. Братья Райт также сделали вывод о том, что эмпирические исследования с крыльями различной формы на полноразмерных планёрах слишком дороги и отнимали много времени. Отложив свой велосипед с третьим колесом, они создали аэродинамическую трубу и стали проводить систематические испытания на миниатюрных крыльях с октября по декабрь 1901 года. Изобретённые ими «весы» для удерживания крыльев в туннеле, были сделаны из велосипедных спиц и металлолома и выглядели весьма неэстетично, однако были настолько же важны для окончательного успеха, как и и их планёры. Устройство братьев Райт для измерения подъёмной силы позволило сделать расчёт коэффициентов для каждого типа крыла. Также они могли наблюдать работу крыльев через стекло в верхней части аэродинамической трубы.
Планёр 1902 года
Большое усовершенствование
Слева - планёр 1901 года, управляемый Уилбером (слева) и Орвиллом. Справа - планёр 1902 года, управляемый Уилбером (справа) и Дэном Тэйтом, помощником.
Усовершенствования видны при сравнении. Планёр 1901 года летит с крутым углом атаки из-за слабой подъёмной силы и высокого лобового сопротивления. Планёр же 1902 года летит под плоским углом и держится на тросах практически горизонтально, что демонстрирует гораздо лучшее аэродинамическое качество летательного аппарата.
Лилиенталь совершал испытания «вращающейся руки» только на крыльях нескольких форм, и Райт ошибочно предполагали, что его расчёты были корректны и к их крыльям, которые имели другую форму. Братья Райт совершили огромный шаг вперёд и произвели основные испытания в аэродинамической трубе на 200 крыльях различных форм и профилей , которые сопровождались глубоким тестированием 38 из них. Испытания, согласно их биографу Говарду, «были самыми важными и успешными авиационными экспериментами, когда-либо проводимыми в столь короткое время с таким небольшим количеством материалов и с таким скромным бюджетом». Ключевым открытием была эффективность более длинных и более узких крыльев: они имели лучшее аэродинамическое качество . Такие формы обеспечивали намного лучшее аэродинамическое качество, чем более широкие крылья, которые братья применяли до того.
Получив новые знания и рассчитав более точное значения числа Смитона, Райт разработали свой планёр 1902 года. Получив данные испытаний в аэродинамической трубе, они сделали профиль более плоским, уменьшив изгиб крыла. Крылья планёра 1901 года имели значительно больший изгиб, это весьма неудачная особенность аппарата Райт была скопирована непосредственно с чертежей Лилиенталя. Получив новые результаты испытаний в аэродинамической трубе, Райт отказались от использования данных Лилиенталя, используя теперь только собственные расчёты в своих проектах.
Как и ранее, первые полёты планёр братьев Райт 1902 года совершал как непилотируемый воздушный змей. Работа с аэродинамической трубой оказалась весьма полезной: подъёмная сила планёра соответствовала расчётной. Новый планёр также имел новую особенность: жёсткий вертикальный руль, который должен был устранить ряд возникавших ранее проблем.
К 1902 году братья поняли, что перекос крыла приводил к различному лобовому сопротивлению окончаний крыльев. Большая подъёмная сила на одном конце крыла также приводила к увеличению лобового сопротивления, что не давало аппарату повернуть в сторону опущенного конца крыла. Так вёл себя бесхвостый планёр 1901 года.
Усовершенствованная форма крыла позволила совершать более далёкие перелёты, а задний руль предотвращал нежелательное отклонение от курса, причём настолько эффективно, что это создавало новую проблему. Иногда, когда пилот пытался выровнять аппарат после поворота, планёр не отвечал на корректирующий перекос крыла и продолжал поворот. Планёр скользил в сторону более низкого окончания крыла, что приводило к снижению с вращением вокруг вертикальной оси. Райт назвали это явление «хорошее рытьё»; современные авиаторы называют его «резкий разворот на землю».
Орвилл не мог не видеть, что жёстко зафиксированный руль создаёт сопротивление эффекту корректирующего перекоса крыла при попытке выровнять планёр после поворота. Он записал в своём дневнике ночью 2 октября : «я изучал новый вертикальный руль». Братья тогда приняли решение сделать задний руль подвижным, чтобы решить эту проблему. Они прикрепили на петлях руль и соединили его с механизмом перекоса крыла, в результате чего одним движением пилот одновременно управлял и отклонением руля, и перекосом крыла. Испытания показали, что подвижный руль должен отклоняться в обратном направлении от того крыла, которое имеет большее лобовое сопротивление (и подъёмную силу) при перекосе крыла. Противодействующая сила, создаваемая повёрнутым крылом, позволила корректирующему перекосу крыла надёжно восстанавливать положение после поворота или волнения ветра. Кроме того, когда планёр разворачивался с креном, давление руля преодолевало эффект разницы в лобовых сопротивлениях, и нос аппарата выравнивался в направлении поворота, устраняя неблагоприятное отклонение от курса.
Таким образом братья Райт открыли истинное предназначение подвижного вертикального руля. Его роль состояла не в изменении направления полёта, а скорее в выравнивании аппарата во время поворотов с креном и в выравнивании в случае крена и порывов ветра. Фактически поворот - изменение направления - совершался с помощью контроля горизонтального вращения перекосом крыла. Принципы остались теми же самыми, когда перекос крыла заменили элероны.
С помощью нового метода управления Райт впервые достигли истинного контроля своим аппаратом, это произошло 8 октября и стало важнейшим изобретением в истории авиации. В сентябре и октябре они совершили от 700 до 1 000 полётов, самый длительный из которых продолжался 26 секунд, а его дальность составила 190 м. Сотни хорошо управляемых полётов после установки убедили братьев начать строить летающий аппарат тяжелее воздуха с двигателем.
Таким образом, братья Райт смогли контролировать планёр по трём осям : перекосом крыла - крен (продольная ось), носовым элеватором - тангаж (поперечная ось) и хвостовым рулём - рыскание (вертикальная ось). 23 марта братья Райт подали заявку на свой знаменитый патент для «летающей машины», основанную на полётах их успешного планёра 1902 года. Некоторые историки авиации полагают, что создание системы управления полётом по трём осям на планёре 1902 года было так же, а возможно ещё более существенно, чем установка двигателей на Флайер 1903 года. Петер Якаб из смитсоновского института полагает, что усовершенствование планёра 1902 года по сути является изобретением самолёта.
С двигателем
В 1903 году братья Райт построили оснащённый двигателем Флайер-1 , материалом которому послужил обычный для аппаратов Райт конструкционный материал - ель , крепкое и лёгкое дерево. Они также разработали и изготовили деревянные пропеллеры, а также бензиновый двигатель, изготовленный в их магазине велосипедов. Они полагали, что модель пропеллера будет простым вопросом и планировали использовать расчёты для корабельных винтов. Однако их библиотечные исследования не привели к нахождению каких-либо базовых формул для морских или воздушных винтов, и они оказались без отправной точки в этом вопросе. Они обсуждали и долго спорили по этому поводу, пока не пришли к выводу, что пропеллер - по сути то же крыло, только вращающееся в вертикальной плоскости. На этом основании они для проектирования пропеллеров воспользовались данными большего количества испытаний в аэродинамической трубе. В окончательном варианте диаметр пропеллера составил 2,6 м, лопасти были сделаны из трёх склеенных кусков ели. Братья Райт выбрали двойной «толкающий» пропеллер (противовращающийся, чтобы гасить вращающий момент), который должен действовать на больший объём воздуха, чем одинарный относительно медленный пропеллер, и не будет влиять на поток воздуха по передней кромке крыльев.
Уилбер сделал в марте 1903 запись в своей записной книжке о том, что пропеллер опытного образца имел КПД 66 %. Современные испытания в аэродинамической трубе пропеллеров образца 1903 года показали, что они имели КПД более 75 % в условиях первых полётов, а фактически имели максимальный КПД 82 %. Это очень большое достижение, учитывая, что современные деревянные пропеллеры имеют максимальный КПД 85 %.
Ранние двигатели, использованные братьями Райт, как считается, до наших дней не сохранились, более поздний экземпляр, серийный номер 17 1910 года, находится в экспозиции Музее авиации Новой Англии в Виндзор Локс (Коннектикут).
Братья Райт написали нескольким изготовителям двигателей, но ни один из них не смог удовлетворить их требования к весу авиационного двигателя. Они обратились к механику их магазина, Чарли Тэйлору, который построил двигатель через шесть недель при постоянных консультациях с братьями. Чтобы вес двигателя был достаточно низким, его основные части были сделаны из алюминия, что было редкостью в то время. Двигатель Райт-Тэйлора был примитивным вариантом современных инжекторных систем , он не имел ни карбюратора , ни топливного насоса . Бензин стекал под своим весом в картер через резиновую трубку из топливного бака, установленного на распорке крыла.
Свидетелями полётов были пять человек: Адам Этэридж, Джон Дэниелс и Уилл Дуг из береговой команды спасателей; бизнесмен области У. С. Бринкли; и Джонни Мур, деревенский мальчик, что позволяет считать эти полёты первыми публичными полётами. Оператор телеграфа, передававший телеграмму их отцу, стал источником утечки информации против желания братьев, и весьма неточные сообщения появились в нескольких газетах на следующий день.
После того, как мужчины отбуксировали Флайер обратно после его четвёртого рейса, мощный порыв ветра переворачивал его несколько раз, несмотря на попытки предотвратить это. Сильно повреждённый, самолёт больше не поднимался в воздух. Братья отправили его домой, и годы спустя Орвилл восстановил его, передавая его для показа в США, а затем и Британскому музею (см. спор со Смитсоновским институтом ниже), пока наконец он не был установлен в в Вашингтоне, округ Колумбия в 1948.
Последующие самолёты братьев Райт
Братья Райт, безусловно, принимали меры для того, чтобы внимание к их полётам было минимальным. Опасаясь, что конкуренты воспользуются их идеями, и все ещё не оформив патент, они летали только однажды после 5 октября . С этого времени они отказались совершать полёты до заключения обязательного контракта на продажу самолёта. Они писали в правительство США , а затем Великобритании, Франции и Германии с предложением продать летающую машину, но отказывались от показательных полётов, настаивая на предварительном подписании контракта. Они не хотели даже показывать фотографии своего Флайера. Вооруженные силы США, которые потратили 50 000 $ на Аэродром Лэнгли , передовой летательный аппарат своего времени, только для того, чтобы дважды увидеть его падение в Потомак , были особенно невосприимчивы к просьбам двух неизвестных изготовителей велосипедов из штата Огайо. Таким образом, непризнанные и гонимые, братья Райт продолжали свою работу, оставаясь в полной неизвестности, в то время как другие пионеры авиации, такие как бразилец Альберто Сантос-Дюмон и американец Гленн Кёртисс находились в центре внимания.
Братья Райт не совершали полётов в 1906 и , осуществляя в этот период переговоры с американскими и европейскими правительствами. После окончательного подписания контрактов с французской компанией и армией США, они возвратились в Китти Хоук в мае с Флайером 1905 года, в котором были переделаны места для пилота и пассажира, и начали готовиться к важным для их контрактов показательным полётам. По контрактам самолёты должны были быть способны нести пассажира. Вслед за предварительными испытаниями, при которых на пассажирском месте размещались мешки с песком, Чарли Фёрнас, помощник из Дейтона, стал первым пассажиром самолёта, поучаствовав в нескольких коротких полётах 14 мая . С целью безопасности и в связи с обещанием, данным их отцу, Уилбер и Орвилл никогда не летали вместе. Позднее в этот день после одиночного семиминутного полёта Уилбер пережил своё худшее крушение, когда, всё ещё не хорошо освоив работу с двумя вертикальными рычагами управления, он, по всей видимости, повернул один из них неправильным образом и уронил Флайер в песок на скорости от 75 до 90 километров в час. Он получил лёгкие травмы и сломал нос, однако этот несчастный случай прекратил полёты.
Патент
Заявка на патент 1903 года, которую братья составили собственноручно, была отклонена. В начале 1904 года они наняли известного в Огайо юриста, специализировавшегося на патентах, Гарри Тоулмина, и 22 мая 1906 года получили патент США № 821393 на «Летающую машину» .
Заявка на патент. Из архива патентного бюро.
Патент основывался на полётах планёра 1902 года (без двигателя).
Важность патента заключалась в регистрации нового и весьма полезного метода управления летающей машиной, вне зависимости от наличия двигателя. В тексте описана техника перекоса крыла, но притом отдельно подчёркивается возможность использования иных методов регулирования внешних частей крыльев машины к различным углам с левой и с правой стороны в целях контроля крена. Концепция изменения углов законцовок крыла любым подходящим для этого способом является центральной идеей патента. Патент позволил братьям Райт выиграть судебные процессы против Гленн Кёртисс и других пионеров авиации, которые для управления креном использовали элероны - способ, похожий на описанный в патенте и демонстрируемый братьями Райт в их показательных полётах в 1908 году. Американские суды решили, что элероны также подпадают под формулировки патента, но европейские решения суда были менее категоричными (см. ниже). Патент также описывает управляемый хвостовой вертикальный руль и его инновационное использование в комбинации с перекосом крыла, позволяющее самолёту делать скоординированный поворот , технику, которая препятствует неблагоприятному рысканию , обусловившему риск переворота планёра 1901 года при полётах Уилбера. Кроме того, патент описывает передний элеватор, используемый для подъёма и снижения.
Показательные полёты
Контракты братьев с армией США и французской частной компанией зависели от успешных показательных полётов, которые являлись их условием. Братья Райт должны были разделить усилия. Уилбер отплыл в Европу; Орвилл должен был проводить полёты недалеко от Вашингтона.
Сталкиваясь с сильным скептицизмом во французском авиационном сообществе и прямым недоверием некоторых газет, которые назвали братьев «bluffeur» (фр. обманщиками, блефующими ), Уилбер начал официальные показательные полёты 8 августа на ипподроме около города Ле-Ман , Франция . Его первый полёт продолжался только одну минуту 45 секунд, но его способность легко совершать повороты и летать по кругу поразили и ошеломили зрителей, в том числе нескольких лётчиков - французских пионеров авиации, таких как Луи Блерио . В последующие дни Уилбер сделал ряд технически сложных полётов, включая полёт по траектории восьмёрки, демонстрируя свои навыки пилота и потенциал машины, превосходящий достижения остальных пионеров авиации того времени.
Французская общественность была взволнована подвигами Уилбера, на его полёты собрались тысячи людей. На следующее утро братья Райт проснулись всемирно знаменитыми. Прежние скептики принесли извинения и поздравили Уилбера с успешными полётами. Редактор «L’Aérophile» Джордж Безансон писал, что полёты «..полностью рассеяли все сомнения. Никто из прежних хулителей братьев Райт не смеет сомневаться сегодня в предыдущих экспериментах этих людей, действительно впервые осуществивших настоящий полёт…» Известный французский энтузиаст авиации Эрнест Арчдикон писал: «В течение длительного времени братья Райт обвинялись в Европе в обмане… Сегодня их чествуют во Франции, и я чувствую огромное удовольствие… …восстанавливая справедливость.»
Орвилл проводит показательный полёт для представителей армии США, Форт Мер, Вирджиния, сентябрь 1908. Фотограф C.H. Claudy.
Орвилл развил успех брата, продемонстрировав второй почти идентичный Флайер представителям Армии США в Форт Мер, Вирджиния, начиная с 3 сентября 1908 года . 9 сентября он сделал первый часовой полёт, пробыв в воздухе 62 минуты и 15 секунд.
Крушение в Форт Мере. Фотограф C.H. Claudy
Патентные войны
В 1908 братья отправили предупреждение Гленну Кёртиссу о нарушении их патентных прав, поскольку тот продавал свои самолёты, которые были оборудованы элеронами . Кёртисс отказал в уплате патентных платежей Райт и продал свой самолёт Нью-Йоркскому Обществу Аэронавтики в 1909 году. Райт начали судебный процесс, который продолжался год. Также были предъявлены иски к иностранным авиаторам, которые совершали показательные полёты в США, включая известного французского авиатора Луи Полана. Европейские компании, имевшие лицензии братьев Райт, предъявили иски к авиастроителям в своих странах. Судебные процессы в Европе принесли только частичный успех. Несмотря на поддержку правительства Франции, судебное разбирательство затянулось, пока срок патента не истёк в 1917 году . Немецкий суд признал патент недействительным в связи с тем, что его суть была раскрыта в речах Уилбера Райта в 1901 году и Октава Шанюта в 1903. В США братья Райт подписали соглашение с Американским Аэроклубом о лицензировании авиашоу, которое проводил клуб, освободив участвовавших пилотов от угрозы судебного преследования. Организаторы шоу заплатили братьям Райт отступные. Братья Райт выиграли своё первое судебное дело против Кёртисса в феврале 1913 года , однако была подана апелляция.
Первый известный коммерческий рейс Wright Company по перевозке груза состоялся 7 ноября 1910 года , при этом два рулона шёлка были доставлены из Дейтона в Колумбус, Огайо (105 км), для крупного магазина Муренхаус-Мартен, а оплата составила 5 000 долл. Пилотом этого рейса, представлявшего собой по сути дела рекламный полёт, стал Фил Пармели. Расстояние было покрыто за один час и шесть минут. Шёлк был порезан на маленькие кусочки и продан на сувениры.
Между 1910 и 1916 годами лётная школа Wright Company в Прерии Хаффмана прошли обучение 115 пилотов, которых обучали Орвилл и его помощники. Несколько стажеров стали знаменитыми, в том числе Генри «Хэп» Арнольд , будущий пятизвёздный генерал, командующий ВВС США во Второй мировой войне, возглавивший ВВС США при их создании; Калбрэйт Перри Роджерс, совершивший первый полёт от одного побережья до другого в 1911 (с неоднократными остановками и авариями) на самолёте Райт Модель ЕХ, который назывался «Vin Fiz» по названию спонсора - производителя напитков; и Эдди Стинсон, основатель Stinson Aircraft Company.
Споры со Смитсоновским институтом
Орвилл неоднократно указывал на то, что Аэродром был совсем не таким, каким он был у Лэнгли, но смитсоновцы были непреклонны. Орвилл ответил тем, что передал восстановленный Флайер 1903 года Лондонскому научному музею в 1928, отказываясь передавать его в экспозицию Смитсоновского института, так как считал, что институт «извратил» историю летающих машин. Чарльз Линдберг пытался стать посредником в споре, но не преуспел. В 1942, после многих лет спора, портившего имидж заведения, Институт наконец впервые издал список усовершенствований Аэродрома и отказался от вводящих в заблуждение заявлений, которые были сделаны после испытаний 1914 года. Орвилл в частном порядке обратился к Британскому музею с просьбой возвратить Флайер, но самолёт оставался на хранении до конца Второй мировой войны и прибыл в США уже после смерти Орвилла.
Орвилл Райт
Орвилл унаследовал пост президента Wright company после смерти Уилбера. Разделяя отвращение Уилбера к бизнесу, но не его деловую хватку, Орвилл продал компанию в 1915. Он, Кэтрин и их отец Милтон переехали в особняк в Хауторн Хилл, Оквуд, штат Огайо, который был незадолго до того построен богатой семьёй. Милтон умер во сне в 1917. Орвилл совершил свой последний полёт в качестве пилота в 1918 году. Он вышел из бизнеса и стал авиационным чиновником, входя в различные официальные правления и комитеты, участвуя в том числе в Национальном консультативном комитете по аэронавтике, предшественнике НАСА . Кэтрин вышла замуж за бывшего одноклассника в 1926, Орвилл к этому браку относился отрицательно. Он отказался от приглашения на свадьбу и перестал общаться с нею. Он встретился с ней, вероятно, по настойчивой просьбе Лорина, непосредственно перед её смертью от пневмонии в 1929 году.
Наследие
Кинематограф
История братьев Райт несколько раз экранизировалась. Кроме того, братья появляются в некоторых фильмах, как второстепенные персонажи, существуют документальные, анимационные и образовательные фильмы об авиаторах, их изобретениях и полётах.
В двух кинокартинах роли братьев Райт исполняют также родные братья. Так, в историческом фильме Wilbur and Orville: The First to Fly () снялись Стэйси и Джеймс Кич, а в семейной комедии Вокруг света за 80 дней () Оуэн и Люк Уилсоны.
В телефильме 1976 года The Winds of Kitty Hawk роли братьев исполняют Майкл Мориарти и Дэвид Хаффмэн.
Как герои второго плана братья появляются также в фильмах Conquest of the Air (), Young Einstein () и некоторых других.
Литература
На русском языке
- Зенкевич М. А. Братья Райт (Серия: Жизнь замечательных людей). - М .: Журнально-газетное объединение, 1933. - С. 200. (электронная версия)
- Уилсон М. Американские учёные и изобретатели / Пер. с англ. В. Рамзеса ; под ред. Н. Тренёвой. - М .: Знание , 1975. - С. 99-110. - 136 с. - 100 000 экз.
На английском языке
- Anderson, John D. Inventing Flight: The Wright Brothers and Their Predecessors . Baltimore, Maryland: Johns Hopkins University Press, 2004. ISBN 0-8018-6875-0 .
- Ash, Russell. The Wright Brothers . London: Wayland, 1974. ISBN 978-0-85340-342-5 .
- Combs, Harry, with Caidin, Martin. Kill Devil Hill: Discovering the Secret of the Wright Brothers . Denver, CO: Ternstyle Press Ltd, 1979. ISBN 0-940053-01-2 .
- Crouch, Tom D. The Bishop’s Boys: A Life of Wilbur and Orville Wright . New York: W. W. Norton & Company, 2003. ISBN 0-393-30695-X .
- Howard, Fred, Wilbur And Orville: A Biography of the Wright Brothers . New York: Ballantine Books, 1988. ISBN 0-345-35393-5 .
- Jakab, Peter L. Visions of a Flying Machine: The Wright Brothers and the Process of Invention (Smithsonian History of Aviation and Spaceflight Series). Washington, DC: Smithsonian, 1997. ISBN 1-56098-748-0 .
- Kelly, Fred C., ed. Miracle At Kitty Hawk, The Letters of Wilbur & Orville Wright . New York: Da Capo Press, 2002. ISBN 0-306-81203-7 .
- Kelly, Fred C. The Wright Brothers: A Biography Authorized by Orville Wright . Mineola, NY: Dover Publications, originally published in 1943, 1989. ISBN 0-486-26056-9 .
- Langewiesche, Woflgang. Stick and Rudder: An Explanation of the Art of Flying . New York: McGraw-Hill, Copyright 1944 and 1972. ISBN 0-07-036240-8 .
- McFarland, Marvin W., ed. The Papers of Wilbur and Orville Wright: Including the Chanute-Wright Letters and the Papers of Octave Chanute . New York: McGraw-Hill, 2001, originally published in 1953. ISBN 0-306-80671-1 .
- Tobin, James. To Conquer The Air: The Wright Brothers and the Great Race for Flight . New York: Simon & Schuster, 2004. ISBN 0-7432-5536-4 .
- Wallechinsky, David and Wallace, Amy. The New Book of Lists . Edinburgh: Canongate, 2005. ISBN 1-84195-719-4 .
- Wright, Orville. How We Invented the Airplane . Mineola, NY: Dover Publications, 1988. ISBN 0-486-25662-6 .
- Walsh, John E. One Day at Kitty Hawk: The Untold Story of the Wright Brothers . New York: Ty Crowell Co, 1975. ISBN 0-690-00103-7 .
- Winchester, Jim, ed. «Wright Flyer.» Biplanes, Triplanes and Seaplanes (The Aviation Factfile). Rochester, Kent, UK: Grange Books plc, 2004.
