Google+
8BIT ГРЕГ СТЭЙПЛЗ, ХУДОЖНИК Вселенная The Elder Scrolls Тёмное фэнтези
Версия для печатиЕсли бы: Если бы. Запоздавшие открытия в области авиации
Кратко о статье: Люди всегда стремились к небу, откровенно завидуя птицам. Заоблачная высь манила своей недосягаемостью и неизвестностью. Но могли ли простейшие летательные аппараты появиться раньше XVIII—XIX веков?

Дотянуться до неба

Запоздавшие открытия в области воздухоплавания и авиации

И я видел: и вот бурный ветер шёл от севера, великое облако и клубящийся огонь, и сияние вокруг него, а из середины его как бы свет пламени из середины огня.
Книга пророка Иезекииля 1:5

Со временем трудно бегать наперегонки. Рассматривая чертежи Леонардо да Винчи, можно подумать, что гений позволяет заглянуть за горизонт, выхватив картинку из далёкого будущего... Но много ли проку от картинки, если не переместить вместе с ней весь инструментарий, позволяющий изготовить то, что нарисовано?

 

Профессор Шарль не угнался за Монгольфье, так как производил газ на месте, и заправка шара занимала трое суток. Водород утекал через оболочку почти так же быстро, как подавался.

Идеи витают в воздухе, но воплощать их в металле приходится на грешной земле. Для того чтобы построить подводную лодку, недостаточно одной лишь общей концепции. Потребуются ещё дизельный генератор, электромотор, перископ, поглотитель углекислоты (а значит, познания в химии и медицине, позволяющие определить, из-за чего именно наступает удушье в замкнутом пространстве). Понадобятся самодвижущиеся торпеды. Не так уж трудно представить себе подводный корабль без любого из этих элементов, но возможности субмарины окажутся настолько ограниченными, что её строительство потеряет смысл.

Если же переносить сотни, тысячи связанных между собой технологий, то времени на это потребуется так много, что... будущее наступит естественным порядком. В реальности всё именно так и происходит. Открытия, обогнавшие время, остаются на бумаге, а затем в свой срок, когда назревают предпосылки, делаются снова.

Но существуют исключения. Некоторые изобретения, внедрение которых не потребовало бы больших затрат, не были сделаны лишь потому, что нужная мысль не пришла в нужную голову.

ВОЗДУШНЫЙ ШАР

Важнейшим из удовольствий, которых человечество долгое время было лишено не в силу объективных причин, а только по лености ума, был полёт. Изобретение братьев Монгольфье могло быть сделано намного раньше 1783 года. Технические предпосылки, необходимые для создания воздушного шара, минимальны. Первый полетевший шар был изготовлен из прутьев, верёвок, бумаги и шёлка. Но последние две позиции необязательны. Инки, например, умели столь искусно ткать хлопок, что покрывала оказывались почти непроницаемыми для воздуха.

С научными предпосылками ещё проще. Братья-воздухоплаватели продемонстрировали, что даже самые элементарные знания в области физики не требуются для открытия эры аэронавтики. Они никогда не слышали об Архимеде и руководствовались в своих расчётах лишь общефилософскими соображениями. Приняв способность дыма к полёту как данность, изобретатели просто поймали его в мешок.

Некоторые места из книги пророка Иезекииля, по мнению уфологов, являющиеся свидетельством наблюдения НЛО в древности, с таким же успехом могут быть и описанием монгольфьера.

В своих рассуждениях Монгольфье всё-таки допустили ошибку. Братья полагали, что «стремлением к небу» обладает дым, а не горячий воздух. Причём разные дымы, по их наблюдениям, обеспечивали неодинаковую подъёмную силу. Для наполнения шара они разработали секретную смесь шерсти и соломы, производящую при сгорании «электрический пар». Что называется словом «электричество», братья не знали.

Несмотря на полное отсутствие теоретической базы, Монгольфье выиграли гонку за приоритет у профессора Шарля, знавшего об Архимеде всё и работавшего над созданием «шарльера» — аэростата, наполненного водородом. В неожиданной победе братьев, впрочем, можно усмотреть определённую логику. Водород, конечно, лёгкий газ. Но «электрический пар» вообще не существует. А значит, ничего не весит и должен обеспечивать ещё большую подъёмную силу.

В истории можно отыскать отдельные, не слишком достоверные указания на то, что «оседлать дым» люди пытались раньше XVIII века. В принципе, построить монгольфьер было по силам и жителям древнего Египта. Если бы этой идеей загорелся человек умный, храбрый и достаточно состоятельный, чтобы профинансировать эксперименты, первый в истории человечества полёт мог бы произойти задолго до новой эры.

Пожалуй, наиболее полезным шар был бы как инструмент воздействия на умы. Огромные, цветные, беззвучно парящие в воздухе пузыри производят сильное впечатление даже в наши дни. В Средние же века одно появление аэростата могло бы вызвать панику и рассеять целую армию. Далеко не факт, что власти и духовенство одобрили бы смахивающее на предерзостный вызов небу начинание. Но греков и римлян, с богами церемониться не привыкших, подобные соображения не смутили бы. А среди народов, относящихся к волшебству благосклонно, изобретатель и сам мог бы получить божественный статус.

Один же из первых шарльеров, опустившийся на поле во Франции, был принят крестьянами за упавшую Луну и безжалостно «убит» косами и вилами. За какие именно провинности землеробы обошлись с ночным светилом столь сурово, выяснить так и не удалось. Но в XVIII-XIX столетиях суеверия были уделом невежественных селян. Жители Парижа хоть и подозревали, что без колдовства здесь не обошлось, но шара не боялись и приветствовали его взлёт, бросая в воздух чепчики.

Обычный риск при полёте на монгольфьере — поджечь оболочку при старте либо порвать её при посадке. И то, и другое — не смертельно. В отличие от пожара в воздухе.

Бумажный пакет, немного проволоки, кусочек пакли — и монгольфьер готов.

Практическую выгоду воздухоплавание приносит небольшую. В качестве средства передвижения неуправляемый воздушный шар не выдерживает критики. Невелика и дальность полёта: она зависит от запаса топлива (монгольфьер летит лишь до тех пор, пока горит огонь в жаровне) и скорости ветра, но редко может превысить несколько десятков километров. Для побега из окружённой крепости этого достаточно, но для путешествий — маловато.

Невелика и грузоподъёмность. Отношение подъёмной силы к объёму у монгольфьера три- пять раз хуже, чем у шарльера. Бомбардировка Венеции, однажды произведённая австрийскими воздухоплавателями, вошла в историю скорее как курьёз. Единственная область, в которой аэростат доказал свою безусловную полезность, это разведка. Хотя первое время, несмотря на огромный соблазн увидеть вражеские позиции с высоты птичьего полёта, полководцев и здесь терзали сомнения. После похода в Египет Наполеон расформировал отряд воздухоплавателей. Увесистые металлические гильзы с донесениями наблюдатели сбрасывали в расположение штаба слишком метко.

Альтернатива водороду

Доступной заменой «неуловимому» водороду мог бы стать метан. Рецепт получения «светильного газа», заключающийся в нагревании дерева или угля в закрытом объёме, очень несложен.

С точки зрения аэронавтики, метан — не лучший выбор. Он обеспечивает вдвое меньшую подъёмную силу, чем водород. Поэтому «светильные» аэростаты распространения не получили. Но по сравнению с горячим воздухом в оболочке монгольфьера метан однозначно лучше. К тому же его применение не требует прорезиненной оболочки и снимает ограничения на продолжительность полёта, связанные с запасом топлива.

О том, что метан легче воздуха и склонен собираться под сводами подземелий, в старину было особенно хорошо известно шахтёрам.

Любопытно, что, несмотря на кажущуюся хрупкость и уязвимость воздушных шаров, задача их уничтожения была решена только с появлением самолётов-истребителей. С точки зрения артиллерии, летящий аэростат представлял собой цель одновременно малоразмерную (по таким нужно долго пристреливаться) и подвижную (а значит, пристреляться по ней нельзя). Даже если шар был привязан, определить на глаз, как далеко от него лопается шрапнель, было трудно. К тому же выяснилось, что матерчатая оболочка отлично противостоит выпущенным с большой дистанции пулям. По тем же причинам, по которым развевающийся за плечами плащ в старину служил хорошей защитой от стрел.

ПЛАНЕР

Подняться в воздух без использования мотора можно при помощи планера. И этот способ также доступен практически при любом уровне развития технологий.

Официально первый планирующий полёт был совершён на аппарате Джорджа Кейли в 1853 году. Но сохранились чертежи Сведеборга (1714 год) и Леонардо да Винчи (1487 год). Реконструкция показала, что планер да Винчи, хоть и очень плохо, недалеко, почти неуправляемо, в общем, как говорят, «с крыши на чердак», но полетел бы. Таким образом, было подтверждено, что создание почти жизнеспособной планирующей конструкции из дерева и ткани не требует теоретической базы. Достаточно здравого смысла, наблюдений за птицами и экспериментов с ручными моделями.

«Почти летающий» и «почти управляемый» планер да Винчи, конечно же, никому не был бы нужен. Но довести идею до ума, добившись удовлетворительной устойчивости и управляемости, оказалось не так уж сложно. В реальности Отто Лилиенталь, Октав Шанют, Вильбур и Орвиль Райт смогли проделать это всего лишь за десять лет. Причём погиб только Лилиенталь, прочие же отделались лёгким испугом.

Трудно сказать, проводились ли такие эксперименты в древности. Миф об Икаре, предания об отважных экспериментаторах, карабкающихся на колокольни с самодельными крыльями, наводят на мысль, что попытки покорить воздушное пространство время от времени предпринимались. Но без организации и систематического подхода они были обречены на провал. Неудачливых авиаторов хоронили, инцидент надолго предавался забвению, и последователи, даже не зная о предшественниках, совершали те же ошибки.

Только в XIX веке опыт стал накапливаться. Когда Лилиенталь в очередной раз прыгал с холма, зрители уже не только рукоплескали — они делали пометки в блокнотах. Каждый перелом, каждый новый ушиб давали бесценную информацию о том, как не надо строить планеры. Постепенно, методом исключения, правильные решения, позволяющие перейти от вертикальных полётов сначала к наклонным, а позже — к горизонтальным, обозначились сами собой.

Лилиенталь первым решил отказаться от слепого подражания птицам. В частности, ввёл двухплоскостную систему, не имеющую аналогов в природе.

Змей Горыныч

Типичной ошибкой первых конструкторов летательных аппаратов была попытка подражания птицам, в то время как оригинальные решения сулили больший успех. Воздушный змей, изобретённый во II веке до новой эры в Китае, вполне способен поднять человека. В годы Первой мировой змей с артиллерийским наблюдателем был явлением столь же обычным, как и аэростат.

Не исключено, что подобный способ разведки применялся и в более ранние эпохи. Наш Змей Горыныч во многом подходит под описание воздушного змея. Учитывая же, что змей почти наверняка был сделан в Китае (некоторые вещи не меняются со временем), «драконий» дизайн представляется вполне вероятным.

Былины содержат и ещё один прозрачный намёк на природу летающих бестий. Некий антигерой Тугарин Змеевич — явный татарин, а может быть, ещё и монгол, — владеет крылатым конём. Но не пегасом, а какой-то другой породы — с бумажными крыльями. Сказания подчёркивают, что в дождь Тугарин взлететь не мог.

Но планеристов конца XIX столетия завораживала мысль вовсе не о планирующем, а об активном полёте. Они изобретали самолёт, двигатель для которого уже существовал. В более отдалённом прошлом изобретателей сдерживала сомнительность практической ценности планера. Именно по этой причине никто так долго не интересовался чертежами да Винчи и Сведеборга. Сделанный из современных материалов, аэродинамически совершенный, поднятый буксировщиком на большую высоту планер может преодолеть свыше трёх тысяч километров. Но в начале прошлого века и три сотни метров считались отличным результатом. Планер же да Винчи, разогнанный до скорости предельной, с точки зрения прочности его конструкции, пролетел всего шестьдесят метров. Едва ли можно себе представить ситуацию, в которой от такого «блошиного прыжка» была бы выгода.

Тем не менее, не всё так безнадёжно. Старт с высокого обрыва и восходящие потоки воздуха способны продлить полёт. Даже на основании самых примитивных технологий конструкцию можно было бы усовершенствовать, сделав её более прочной либо более «летучей».

Обтекаемые, плоские, жёсткие, относительно небольшие по площади крылья позволили бы запускать планер с помощью катапульты. То есть независимо от рельефа. Даже на основе требюше можно создать эффективный и мощный механизм, «выстреливающий» планер по направляющим за счёт энергии падающего груза. Пороховые ракеты, прикреплённые к крыльям, если и не увеличат дальность полёта, то уж точно сделают самоубийство ярким и запоминающимся.

Лучшие результаты дало бы облегчение аппарата. Простейшие, не имеющие рулей дельтапланы и парапланы одновременно практичны и сравнительно безопасны в эксплуатации. Взлетать можно как с возвышенностей, так и со спины скачущей лошади. Полёт такие средства позволяют совершать довольно продолжительный, хотя управляемый лишь отчасти. Планировать со снижением легко в любом направлении, но для того чтобы сохранять и набирать высоту, приходится охотиться за восходящими потоками.

Современные материалы позволяют сделать дельтаплан очень лёгким — не больше 30 килограммов. Простейший планер, изготовленный по средневековым технологиям, не всякий человек смог бы самостоятельно взвалить на плечи.

Дальность полёта современных дельтапланов достигает 700, а парапланов — 400 километров. Аналоги из «природных» материалов, конечно, имели бы худшие характеристики. Но, тем не менее, при подходящей погоде планериста можно было бы отправить с депешей или на разведку в глубокие (по меркам эры господства природных материалов) тылы врага.

Заброска диверсантов во вражескую крепость по воздуху также не была исключена, хотя не имела бы больших шансов на успех. Но сам по себе пролёт над позициями противника, не располагающего ещё дальнобойными винтовками и пулемётами, происходил бы без риска. Хотя, конечно же, степень опасности сильно зависит от особенностей мира. У Джорджа Мартина в «Вестеросском» цикле стрелы взлетают на 200 метров вверх, попадают в цель да ещё и вонзаются (то есть это не верхняя точка их траектории!). В эпических вселенных, где дальнобойность боевого лука достигает 1000 метров, лучше не опускаться ниже 500. В гиперреалистических же мирах даже на высоте 100 метров летун будет так же недосягаем для лучников и арбалетчиков, как если бы находился на Луне. С другой стороны, в условиях, столь суровых к стрелкам, и планеристам будет нелегко. Если ветер, удача и навыки подведут, запросто можно свалиться прямо в неприятельский лагерь.

ДИРИЖАБЛЬ

Монгольфьер — простой, интересный, красивый, но очень уж несовершенный летательный аппарат. Если хочется чего-то большего, нежели просто взлёт и посадка, шар придётся надувать водородом.

Самый лёгкий газ периодической таблицы был открыт лишь в XVIII веке, то есть уже в эпоху господства рациональной науки. Но для его получения не нужно было оборудование, которым не располагали бы средневековые алхимики. Необходимо было лишь подавать в керамический сосуд, наполненный железными опилками, серную кислоту (известную ещё арабским алхимикам IX века), а затем пропускать образующийся пар через водяной фильтр. Теоретически изобретение могло свершиться и раньше, хотя, скорее всего, экспериментатор не понял бы его ценности. Потребовалась бы воистину чудесная цепь совпадений для того, чтобы повышенная «летучесть» водорода была обнаружена случайно.

Чтобы от водорода был прок, требуется ещё и каучук. Ведь ни бумага, ни сверхплотное плетение инкских тканей этот газ удержать не могло (даже через прорезиненный брезент он утекает с пугающей скоростью). «Управу» на лёгкий газ нашёл только граф Цеппелин. Помимо алюминия, сдержать водород надолго оказалась способной «золотая кожа»: особым образом выделанная плёнка из коровьих кишок.

О достижении предельной высоты полёта первых аэронавтов извещал характерный треск, с которым шарльеры лопались из-за разницы между внешним и внутренним давлением. Позже были придуман клапан для выпуска газа, а затем и растяжимая оболочка.

В отличие от монгольфьера, шарльер может оставаться в небе сутками и покрыть огромное расстояние. Но стоит ли пускаться в дальние странствия, не зная, куда занесёт ветер? Практически дальность полёта очень редко превышала сотню километров.

Свободу передвижения обеспечивает только дирижабль. Но, как известно, попытки строительства «воздушных кораблей» с мускульными и даже паровыми двигателями успехом не увенчались. Карбюраторный же мотор очень сложен в производстве.

Идея «гребного» дирижабля действительно безнадёжна. Огромное лобовое сопротивление не позволит разогнать его до 60 километров в час даже на короткое время — такова характерная скорость ветра на высоте: не достигнув её, корабль останется игрушкой стихии. Другое дело — пар. Да, паролёт не построили, но ведь «не больно-то и хотелось». К тому времени, когда разработкой дирижаблей занялись плотно, двигатель внутреннего сгорания уже существовал.

Паровая машина, по меркам авиации, весит слишком много. Но в 1888 году француз Серполле открыл принцип мгновенного образования пара: вода подавалась в узкую раскалённую трубку. Освобождённые от громоздкого котла паромобили до 30-х годов прошлого века брали призы на гонках. Это изобретение могло быть сделано и раньше.

Таким образом, дело стояло за паровой машиной. Могла ли она появиться «досрочно»? Несомненно, могла, поскольку в реальности именно это и произошло. Изобретение оказалось преждевременным. Сконструировав свою машину, Джеймс Уатт с ужасом обнаружил, что его современники не способны изготовить столь сложный механизм. Но в Англии — самой в то время развитой стране мира — проблема решилась в течение двух десятилетий: как только появился спрос, необходимые для вытачивания цилиндров и поршней технологии были разработаны.

Предел фантазии паровых самолётов положила ограниченная прочность доступных в XIX и начале XX столетия материалов. Этажерка с площадью крыла, достаточной для того, чтобы компенсировать малую удельную мощность, просто разваливалась при разбеге.

В России Ползунову, как известно, повезло меньше. Кое-как сделанный двигатель проработал недолго, а чинить его, подгоняя по месту детали сложной формы, никто уже не взялся. Именно такая судьба постигла машины, построенные в XVI-XVII веках Аль-Диноме, Джованни Бранко, Аянсом де Бомонт, Сомерсетом и Попеном. Никто не мог и не пытался их воспроизвести, так как грохочущие, брызжущие маслом, но почти неспособные совершать полезную работу чудовища сами себе были худшей антирекламой.

Но уже к середине XIX века паровые двигатели достигли совершенства, и переделать их в «капиллярный» вариант не составляло труда. Поднять в воздух дирижабль теоретически стало возможным одновременно с появлением первых броненосцев. То есть на несколько десятилетий раньше, чем это было сделано.

Проблема заключалась в масштабе. Паровая машина даже без котла менее эффективна, чем карбюраторный мотор. Только очень большой воздушный корабль обладал бы приемлемым отношением мощности к лобовому сопротивлению и развил бы нужную скорость. Остальные препятствия устранимы. Алюминиевые каркас и обшивку можно заменить деревом и брезентом. Немцы во время войны так делали: цеппелин летал, хоть и с меньшей полезной нагрузкой. Низкий КПД паровых двигателей сократил бы дальность полёта, и о трансокеанских рейсах пришлось бы забыть, но по меркам Европы и 500-800 километров — очень много. При всех своих недостатках дирижабль наводил бы ужас, потому что средства противодействия атакам с воздуха появились бы ещё не скоро.

Небесный парус

Воздушный змей — конструкция, на первый взгляд, простая, но не спешащая раскрывать свой истинный потенциал. Более двух тысяч лет назад было известно, что при порывах ветра даже небольшой змей так сильно натягивает леер, что его трудно удержать в руках. Но лишь в конце прошлого века люди догадались использовать летающую плоскость в качестве двигателя.

Опыт, накопленный спортсменами-кайтингистами, позволяет заключить, что при равной площади змей в несколько раз эффективнее обычного паруса. Ведь он поднимается на большую высоту, где ветер намного сильнее. Дополнительным преимуществом «змеехода» в сравнении с парусником является увеличенная полезная нагрузка, так как не требуются тяжёлые мачты с массой такелажа и уравновешивающий их балласт в трюме. Парафойлы (матерчатые змеи без жёсткого каркаса) удобно хранить и запускать с гладкой палубы.

Но всё имеет оборотные стороны. «Змейковый поезд» нельзя поднять, если ветер на уровне моря слишком слаб. И заменить эта оснастка способна лишь прямые паруса. Ни галсами против ветра, ни даже под большим углом к нему судно идти не сможет. Так что мореходам древности «ручной палубный дракон» был бы полезен как двигатель вспомогательный. Наряду с вёслами или косыми парусами.

***

Люди всегда стремились в небо, но долго полагали, что оно слишком высоко. Развитию воздухоплавания и планеризма в древности препятствовало не столько отсутствие нужных технологий, сколько традиционный — «созерцательный» — склад мышления. Человек видел, как взлетают птицы и падают камни, и брал на заметку, что таковы «естественные свойства» данных объектов. Сам он, по первому впечатлению, естественным свойством летать не обладал. И когда некто на его глазах делал крылья из пергамента, прыгал с башни и разбивался в лепёшку, это воспринималось как экспериментальное доказательство вывода.

Лишь в XVII веке эмпирический подход сменился рациональным. Люди стали догадываться, что все физические тела — камни на земле и облака в небе — подчиняются одним и тем же законам. И эти универсальные принципы мироздания можно изучить и поставить себе на службу.

У братьев Райт всё-таки было огромное преимущество над предшественниками: они кое-что знали об аэродинамике. Пусть только две вещи — что эта наука существует и что, согласно её законам, самолёт должен летать. Но уверенность в принципиальной осуществимости замысла — это уже очень много.

Что почитать?
  • Николай Бронников «Страницы истории техники»
  • Кир Булычёв «Посёлок»
  • Жюль Верн «Пять недель на воздушном шаре»
  • Джордж Мартин «Пир воронов»
Что посмотреть?
  • «Убить дракона» (1988)
  • «Вокруг света за 80 дней» (2004)
  • «Как приручить дракона» (2010)
Во что поиграть?
  • Populous: The Beginning (1998)
  • Prince of Persia (2008)
Комментарии к статье
Для написания комментария к статье необходимо зарегистрироваться и авторизоваться на форуме, после чего - перейти на сайт
РАССЫЛКА
Новости МФ
Подписаться
Статьи МФ
Подписаться
Новый номер
В ПРОДАЖЕ С
24 ноября 2015
ноябрь октябрь
МФ Опрос
[последний опрос] Что вы делаете на этом старом сайте?
наши издания

Mobi.ru - экспертный сайт о цифровой технике
www.Mobi.ru

Сайт журнала «Мир фантастики» — крупнейшего периодического издания в России, посвященного фэнтези и фантастике во всех проявлениях.

© 1997-2013 ООО «Игромедиа».
Воспроизведение материалов с данного сайта возможно с разрешения редакции Сайт оптимизирован под разрешение 1024х768.
Поиск Войти Зарегистрироваться