Когда я знакомился с теорией полета самолета, то ознакомился и с кое-какими фактами о братьях Райт.
Недавно мне захотелось вновь вернутся к этим гениальным изобретателям. Я хотел понять, что же они сделали революционного.
Эти люди действительно заслуживают большого уважения, так как кое — что гениальное они действительно придумали.
Как пишут биографы братьев Райт, идея полета на аппарате тяжелее воздуха витала в воздухе на рубеже 19-20 веков. Кто-то должен был воплотить ее в жизнь и взлететь. Но просто написать, а вот попробуйте взлететь на собственной оригинальной конструкции, этот шаг требует недюжинной смелости. Даже совершая свой первый полет в наши дни, после долгого обучения на надежном современном самолете, курсант сильно волнуется. И для этого есть основания. Небо есть небо. Это среда не очень понятная для человека и не всегда полностью предсказуемая.
Вот пожалуйста, недавний факт. На нашем аэродроме курсант выполнял свой первый самостоятельный полет на автожире (по управлению этот летательный аппарат близок к самолету). Ему надо было взлететь, сделать круг, и приземлиться обратно на полосу. На приземлении он так разволновался, что после касания допустил ряд ошибок, зацепил ротором за землю, ну и расколотил дорогущий немецкий автожир. Хорошо, что сам не пострадал. До этого человек долго учился, сотни раз повторял полет по кругу с инструктором, и вот…
Летчик работает не только с воздухом, не только с самолетом (ну или с другим летательным аппаратом), но и собой. Психологическая подготовка очень важна. Недаром говорят, что каждый инструктор - психолог.
Так вот, возвращаясь к нашей теме, мне кажется, что полет братьев Райт можно смело ставить в ряд с плаванием Колумба. Это был прыжок в неизвестное. Но это далеко не все. У Колумба были суда, которые использовали его коллеги мореплаватели, да и он сам. Сюрпризов ожидать не приходилось. Другое дело с самолетом.
И на этом вопросе я бы хотел остановиться поподробнее.
Напомню кое-какие исторические факты из жизни семьи Райт. Семья была большая. У Уилбера и Орвилла было еще пять братьев и сестер. Уилбер родился в 1867 году, Орвилл в 1871.
В 1892 году братья открыли магазин велосипедов и мастерскую по их ремонту. Это дало им возможность неплохо зарабатывать. Америка переживала велосипедный бум. Так что братья были трудолюбивыми способными предпринимателями, правда без высшего образования.
Недостаток образования они возместили острым умом и трудолюбием.
На первом этапе Уилбер и Орвилл разрабатывали и совершенствовали планеры (1899-1902 годы). Начали они с планера, построенного по принципам Отто Лилиенталя, который уже проводил эксперименты с полетами.
Отвлечемся на минуту от истории и займемся немного физикой.
Я хотел бы четко выделить основные изобретения, которые позволили человечеству в лице братьев Райт оторваться от земли. и совершить успешный полет на аппарате тяжелее воздуха.
Для того, чтобы лететь на самолете, необходимы три главных условия:
Хорошая аэродинамика
Достаточная тяга двигателя
Хорошая управляемость
Что же такое хорошая аэродинамика? Есть такое понятие, как аэродинамическое качество. Если объяснять просто, то если запустить планер без мотора с горки высотой один километр, то планер с качеством 10 пролетит десять километров, с качеством 5 - 5 километров. Современные планеры имеют аэродинамическое качество более 50 за счет выверенной геометрии и высокого качества обработки поверхностей. Мне удалось полетать на таком в Европе. Потрясающе! Чувствуешь себя властелином воздуха. Можно быстро перемещаться на большие расстояния практически без потери высоты, набирать в восходящем потоке, потом опять лететь…
Так вот. Если аэродинамика хорошая, потери на трение о воздух малы, а подъемная сила крыла велика, и не надо много энергии, чтобы держаться в воздухе и пролетать большие расстояния.
Теперь о тяге и о мощности двигателя. Есть простая формула. Тяга двигателя, необходимая для обеспечения горизонтального полета равна массе летательного аппарата, деленной на аэродинамическое качество.
Т=М/К. Как мы и говорили выше, чем лучше аэродинамика, тем меньше потребная тяга. Летательный аппарат тоже не должен быть тяжелым, как утюг. Это с одной стороны. А с другой стороны двигатель, который должен быть легким, мощным, и должен обеспечить необходимую тягу.
Здесь возникает еще один очень важный элемент - воздушный винт. Тягу создает он, вращаясь под действием мотора. Чтобы тяги было достаточно, винт должен быть аэродинамически совершенным, чтобы не рассеивать зря драгоценную мощность двигателя. То есть пара мотор-воздушный винт должна обеспечивать необходимую тягу.
Теперь вспомним школьный курс физики. Самые основы. N=F/V. Мощность равна силе (в нашем случае силе тяги) деленной на скорость.
Мало того, что нам нужна тяга (а для ее создания нужен хороший винт большого диаметра, который будет захватывать большой объем воздуха), кроме этого мотор должен быть достаточно мощным, чтобы обеспечивать тягу во всем диапазоне скоростей. И винт должен быть таким, чтобы обеспечивать тягу на разных скоростях и на разных оборотах вращения. А это непростая задача.
Теперь об управляемости. Самолет, как и другой летательный аппарат, должен быть устойчивым и управляемым, иначе как на нем лететь? Он должен быть послушен воле пилота, позволять парировать порывы ветра, осуществлять взлет и посадку.
Что же конкретно изобрели братья Уилбер и Орвилл Райт, что заставило их планеры и самолет «Флаер-1» подняться в воздух?
Сперва они экспериментировали с планером построенным по мотивам Отто Лилиенталя (1900г). Но летел он плохо, не хватало подъемной силы. Несмотря на то, что испытания проводились в долине Китти-Хоук (Северная Каролина), в специально выбранной местности на берегу Атлантического океана с сильными и ровными ветрами. Планер запускали на веревке, как змей, но поднять он ничего не мог.
У второго планера (1901г) братья увеличили площадь крыла вдвое, но это дало ограниченный эффект.
И вот тогда!!! чтобы решить вопрос с увеличением подъемной силы они построили нехитрую аэродинамическую трубу (деревянный ящик с воронкой, стеклом сверху и примитивными весами). В этой трубе они продули 200 различных крыльев и измерили подъемную силу. И совершили открытие! Аэродинамичное крыло должно быть длинным и узким (иметь большое удлинение). Свой третий планер (1902г) они построили именно с таким крылом. Не увеличивая площади (около 28 кв.м.), они увеличили размах с 6,6 до 9,6м. Аэродинамическое качество выросло с 3 до 6,5 и планер полетел! На нем Райт совершили более 1000 полетов с холма.
Теперь второе гениальное изобретение. На протяжении трех лет в процессе испытаний планеров братья Райт добились хорошей управляемости планера. Впереди был установлен руль высоты (схема утка), креном можно было управлять перекосом крыла (изменением угла атаки одной из консолей - сейчас за это отвечают элероны), а рысканьем управлял установленный сзади руль поворота. Уилбер и Орвилл добились управления самолетом по трем осям, сделали его послушным пилоту. Эта схема управления используется и по сей день.
Таким образом изобретатели подошли к следующему этапу в создании самолета - к полету с двигателем. Но подходящего мотора, легкого и мощного тогда еще не было! И они создали его, изготовили у себя в мастерской за шесть недель с помощью их штатного механика Чарли Тэйлора. Мощность мотора была 9 киловатт, весил он 77 кг.
(Для сравнения двигатель Ротакс 912 ULS, которым оснащен мой самолет «Кинетик» () имеет мощность 73,5 кВт при том же весе. Грузоподъемность и скорость самолета конечно выше, но аэродинамика ушла недалеко. Мало того, Райт сконструировали и изготовили деревянные воздушные винты с высоким КПД. Два толкающих пропеллера диаметром 2,6м вращались сзади (толкающая схема) в разные стороны для компенсации реактивного момента.
17 декабря 1903 года Орвилл Райт совершил первый полет на «Флаере-1». Он пролетел 36,5 метров за 12 секунд.
Потом было еще много полетов, много самолетов, триумф в Америке и в Европе патентные войны, долгая жизнь Орвилла и не очень долгая Уилбера (он умер от брюшного тифа в 1912 году в возрасте 45 лет. Много чего было. Но по моему мнению главные изобретения братьев были сделаны на рубеже веков и это:
Выбор аэродинамически правильного крыла в результате продувки в аэродинамической трубе
Создание и воплощение системы управления самолета по трем осям
Создание легкого и мощного двигателя и подходящего воздушного винта
И конечно полет первого самолета не был бы возможен без кропотливой многолетней работы, без самоотверженности и храбрости братьев Райт, и без их беззаветной любви к деньгам. Свои изобретения они хранили в тайне, водили за нос корреспондентов, все тщательно патентовали, а всю вторую часть жизни уже не изобретали и не летали, а провели в судах. Тем не менее, они гении, изобретатели, храбрецы, те кто продвигает человечество вперед.
Испытать творение Уилбера и Орвилла, поуправлять самолетом самостоятельно приглашаю на аэродром Гостилицы, звоните. Все программы полетов представлены на соответствующей странице сайта .
Почему люди не летают, как птицы? Этот вопрос отражает давнюю мечту человека о небе, о полете. Чтобы ее осуществить, люди делали себе крылья и пытались взлететь, взмахивая ими. Чаще всего такие опыты заканчивались гибелью смельчаков. Вспомним только античную легенду об Икаре...
Вопрос о полетах очень интересовал и гениального художника и изобретателя Леонардо да Винчи, который изучал строение птиц, их крыльев. Он пытался установить особенности их полета. Он даже составил чертежи летательного аппарата - прообраза современного вертолета.
Из истории покорения неба
Сначала человеку удалось подняться к облакам на воздушном шаре. Это произошло 21 ноября 1783 года. Воздушный шар-аэростат, изобретенный братьями Монгольфье, поднял двух человек на высоту около 1 км, а почти через полчаса они благополучно приземлились на расстоянии 9 км.
В 1853 году Д. Кейли построил первый простой планер, который сумел поднять человека в воздух. С тех пор конструкции планеров постоянно улучшались. Вместе с тем дальность и продолжительность полетов увеличивались. Это было большое достижение, ведь планер тяжелее воздуха. Но мечта о свободном, независимом от воли ветров, управляемом самим человеком полете еще не осуществилась.
Этого добиться смогли только братья Райт (1903 г.), создав свой первый самолет. Их победа была определена многими факторами, в том числе и личностными качествами.
Братья Райт: биография
Братья Уилбур и Орвилл Райт родились в США в семье священнослужителя. Ценности протестантской церкви, ставившей во главе любого успеха упорный труд, были привиты им с детства. Именно работоспособность помогла им добиться своей цели и построить первый в мире с двигателем. Вскоре за этим последовал и звездный момент - первый полет братьев Райт. А ведь у них не было не только высшего образования, даже среднюю школу им закончить не удалось в силу жизненных обстоятельств. Уилбур получил травму и не смог поступить в Йельский университет. Ему пришлось работать в издательском бизнесе Орвилла. Тогда и появилось первое изобретение братьев Райт - печатный пресс собственной конструкции.
В 1892 году братья открыли магазин по торговле велосипедами, через короткое время создали мастерскую по ремонту, а впоследствии наладили и их выпуск. Но все свое свободное время они посвятили полетам. В конце концов именно доходы от продажи велосипедов и дали им средства для многочисленных опытов по созданию первого самолета.
Подготовка первого полета: гениальные техники
Братья очень серьезно заинтересовались идеей воздухоплавания. Они изучили всю имеющуюся на тот момент литературу о полетах, много экспериментировали. Построили несколько планеров и летали на них, добившись прекрасных результатов. Для того чтобы увеличить крыла, проводили бесконечные опыты в собственноручно созданной аэродинамической трубе. Испытывали разные конфигурации крыла и лопастей пропеллера.
В результате ими были внесены уточнения в формулу для определения подъемной силы.
И, наконец, более легкий бензиновый двигатель мощностью 12 лошадиных сил для аэроплана тоже изготовили сами братья Райт. Как при этом опять не вспомнить великого Леонардо, опередившего свое время!
Первый самолет братьев Райт
За четыре года, прошедших со времени начала опытов с воздушными змеями и планерами, братья созрели для строительства управляемого летательного аппарата. Первый аэроплан братьев Райт назывался "Флайер". Каркас самолета был из ели, пропеллер также был вырезан из дерева. При весе 283 кг размах крыльев аппарата составлял 12 м.
С учетом двигателя, весившего 77 кг и превосходившего по КПД имеющиеся в то время аналоги, первый самолет обошелся своим создателям менее чем в 1000 долларов!
Первый полет братьев Райт
Испытание принципиально нового летательного аппарата было назначено на декабрь 1903 года. Обоим братьям, естественно, хотелось стать первыми. Эту проблему они решили очень просто - подбросили монетку. Быть первым в мире пилотом выпало Уилбуру. Но ему не повезло. Аэроплан не смог совершить полет, так как сразу после взлета упал и был поврежден.
Следующую попытку сделал уже Орвилл. 17 декабря при встречном ветре в 43 км/ч ему удалось поднять аппарат в воздух на высоту примерно 3 м и продержаться 12 секунд. Преодоленное в полете расстояние составило 36,5 м.
В этот день братья по очереди совершили 4 полета. Последний из них, когда аэроплан пилотировал Уилбур, длился почти минуту. А расстояние составило более 250 м.
Как ни странно, первый полет братьев Райт не привлек внимания общественности, хотя свидетелями его были пять человек.
А был ли полет?
На следующий день после полета всего в нескольких газетах появились небольшие сообщения о нем, грешившие неточностями и прошедшие незамеченными. А в Дейтоне, родном городке первых авиаторов, это сенсационное по сути событие вообще осталось незамеченным.
Но труднее объяснить то, что никто не обратил внимания, что на аэроплане "Флайер II" в течение следующего года было совершено уже 105 полетов! Третий "Флайер", на котором братья также летали в окрестностях Дейтона, опять не удостоился внимания широких масс.
Это стало последней каплей, которая привела к решению продемонстрировать всему миру возможность управляемых полетов на аппарате, который тяжелее воздуха. И в 1908 году аэроплан братьев Райт был перевезен через Атлантический океан. Они устроили показательные полеты: Уилбур - в Париже, а Орвилл - в США.
Братья даже организовали мероприятия по продаже своего изобретения, оказавшиеся довольно успешными. Кроме славы пионеров воздухоплавания, они получили и материальное удовлетворение. Первый полет братьев Райт на публике оказался настолько убедительным, что правительство США подписало с ними контракт, по которому в бюджет страны на 1909 год была включена статья о поставке самолетов для военных нужд. Предусматривалось производство нескольких десятков аэропланов.
Первая авиакатастрофа
К сожалению, первые публичные демонстрации полетов на самолете ознаменованы и первой в катастрофой.
Это случилось в сентябре 1908 года. Орвилл Райт на "Флайере III", на котором было установлено дополнительное сиденье, поднялся в воздух с военной базы Форт-Майер. В результате отказа правого двигателя самолет ушел в пике, выровнять его не удалось. Пассажир - лейтенант Томас Селфридж - погиб в результате травмы черепа, полученной при ударе о землю. Сам Орвилл отделался переломами бедра и ребер.
Несмотря на это, контракт с военными был заключен. И к чести братьев Райт нужно отметить, что это единственная серьезная авария, которая с ними случилась за все годы.
Однако в 1909 году при пробном полете в пригороде Парижа в катастрофе погибает французский летчик Лефевр, ученик братьев Райт. Это стало причиной, по которой Россия, уже готовая также подписать контракт на поставку самолетов, отказалась от них.
Развитие авиации
Как и многие главные открытия человечества, самолеты сначала использовались в военных целях. Впервые авиацию начали применять в виде воздушной разведки в Первую мировую войну. В ходе ее стало понятно, что самолеты превращаются в грозную силу, если имеют на себе оружие и бомбы.
Первый воздушный таран также был произведен во время I мировой войны Петром Нестеровым.
После войны аэропланы начали применять для перевозки срочных грузов, в первую очередь почты. Впоследствии появились пассажирские самолеты. Окончание Второй мировой войны и более спокойная обстановка в мире привели к появлению авиарейсов для путешествующих.
В конце концов совершенствование лишило работы многие морские и железнодорожные линии. Главным преимуществом авиации стала скорость, особенно с появлением сверхзвуковых самолетов.
Орвилл Райт, умерший в возрасте 77 лет в 1948 году, смог увидеть, как авиация получает широкое применение в мире. Уилбур Райт же стал жертвой тифа в 1912 году.
Первый самолет братьев Райт сейчас занимает почетное место в Национальном США. Он более известен не как "Флайер I", а как "Китти Хок" - по названию места, где он впервые поднялся в воздух и тем самым открыл эпоху покорения воздушного океана.
Первый полет на самолете был осуществлен двумя братьями Райт – Орвиллом и Уилбуром в декабре 1903 года. Изобретатели смогли реализовать давнюю мечту человечества – покорить небесные просторы и осмотреть красоты Земли с высоты птичьего полета.
Разумеется, первый полет братьев Райт длился не слишком долго, а сам транспорт не сильно напоминал современный авиалайнер. Но несмотря на это, братья смогли поднять в небо управляемый авиатранспорт и на нем парить в небесном пространстве, словно птицы, за счет использования энергии теплового воздушного потока.
До этого события человек смог научиться поднимать в небесную высь лишь планеры, которые не были укомплектованы моторами.
Изобретатели первого летательного аппарата
Почему же именно братьям-изобретателям удалось поднять в небо тяжелый вид транспорта, несмотря на то, что многие ученые так и не смогли добиться успеха в этом начинании? Успеху способствовало несколько причин:
- Братья работали всегда вместе, каждый шаг тщательно обсуждая между собой.
- Перед тем как начинать строить самолет братьев Райт, эти ученые приняли верное решение – научиться парить в небесном пространстве.
- Изобретатели перед строительством авиатранспорта получили немало опыта полетов на воздушном планере, что также помогло им в конструировании самолета.
В первую очередь братья решили научиться парить в небесном пространстве, а уж после пытаться поднимать в небесную высь тяжелый транспорт. Но как же это можно было сделать? Ученые смогли и тут найти выход из сложной ситуации. Для того чтобы «научиться летать», братья использовали планеры и бумажных змеев, которые собирали самостоятельно.
Такой планер обладал достаточными размерами, чтобы выдержать вес человека. Однако первое изобретение оказалось неудачным по многим причинам, поэтому братья принялись за создание второй и третьей моделей. И только последняя смогла в полном объеме удовлетворить гениальные умы, в результате первый самолет братьев Райт устремился в воздушную высь в 1903 году, пилотируемый уже опытными летчиками-планеристами. Конструируя несколько моделей планеров, братья получали огромный опыт в этом направлении, что, конечно, помогло им добиться небывалого успеха.
Важные нюансы
Для братьев Райт были важны в первую очередь именно контроль механизма и стабильность полета. Наверное, поэтому они стремились найти эффективные способы, помогающие контролировать воздушный транспорт, что им и удалось сполна. В ходе многочисленных опытов ученые нашли действенный трехступенчатый способ контроля , который помог им добиться замечательной маневренности и полностью контролировать самолет.
Ученые пересмотрели немало информации о конструкции крыльев прежних воздушных транспортных средств, которые так и не удалось поднять в небо, и решили внести некоторые изменения в конструкцию. Братья разработали уникальную форму аэродинамической трубы и провели над ней более 100 опытов , пока не смогли подобрать идеальную форму крыла для самолета.
Самолет братьев Райт
Сколько длился первый полет?
Первый полет братьев Райт был невероятно коротким по современным меркам – всего 12 секунд . Но в этот же день исследователи подняли в небо свое изобретение еще два раза. Самым продолжительным оказался последний полет, который длился 55 секунды. За это время планер успешно пролетел расстояние в 255 метров. Учтя все недочеты, Райт смогли внести многочисленные усовершенствования в свою гениальную конструкцию.
На усовершенствование первой модели братья потратили более 5-ти лет, и только в 1908 году они представили самолет, собранный собственноручно для Европы. Разумеется, европейская публика была потрясена увиденным, тем более, что, как выяснилось, такое изобретение смогли создать два обычных человека без специального образования.
Как управлялся первый самолет?
Первый самолет братьев Райт был назван «Флайер-1 », а основные приемы управления им, с незначительными усовершенствованиями, и сегодня используются в мировой авиации:
- Кабрирование – выполнение поперечного поворота у самолета братьев Райт осуществлялось при помощи изменения угла переднего руля, регулирующего высоту полета. В современных авиалайнерах, руль, контролирующий высоту, также применяется в самолетах, однако, он располагается в хвостовой части.
- Чтобы первый самолет мог осуществлять продольный разворот, использовался специальный механизм. Для его управления применялись ноги пилота. При помощи ножного механизма летчик мог как изгибать, так и наклонять крылья планера.
- Для осуществления вертикального поворота использовался задний руль.
Современным пилотам, совершающим вышеперечисленные маневры, также нужно контролировать скорость, координировать наклон воздушного судна и угол полета. Если не брать во внимание эти моменты, то сила подъема будет недостаточной, так как крылья авиалайнера утратят нужную обтекаемость. В итоге самолет войдет в так называемый штопор, а выйти из этой сложной ситуации сможет только пилот с огромным опытом, который не потеряет самообладание в критический момент.
Один из чертежей братьев Райт
Использование первого планера в военных целях
Самолет братьев Райт не смог не заинтересовать военных, которые очень быстро смогли оценить уникальные возможности аэроплана. Чтобы создать как можно больше таких машин, был построен огромный завод. Именно на этих самолетах сбрасывались первые бомбы на землю, а в воздушном пространстве происходили настоящие сражения.
После окончания войны аэропланы не были забыты, они превратились в удобный и быстрый вид транспорта, который доставлял по городам и странам различные грузы. Часто использовался аэроплан для доставки почты и корреспонденции, особенно в наиболее отдаленные места и населенные пункты.
Пассажирские перевозки начались с середины 20-х годов прошлого столетия и были доступны только для состоятельных людей. Спустя несколько лет, получив немало усовершенствований, аэроплан смог преодолеть очень большое расстояние – перелететь воды Атлантического океана.
Вконтакте
Американские механики-самоучки Уилбер (1867-1912) и Орвилл (1871-1948) Райты (Orville & Wilbur Wright) заинтересовались авиацией в последние годы позапрошлого (девятнадцатого) века. Это было время стремительного технического прогресса. Однако до осуществления одной из самых дерзновенных идей человека — построить машину для полета по воздуху — было, как казалось тогда, ещё очень далеко. Неудачей закончились испытания самолетов с паровыми двигателями, построенных Александром Фёдоровичем Можайским (1825-1890) в России , Клементом Адером (Clément Agnès Ader , 1841-1925) во Франции , Хайрамом Максимом (Sir Hiram Stevens Maxim , 1840-1916) в Англии . Трагическими оказались эксперименты первых планеристов: в 1896 г. в Германии разбился насмерть во время полета на самодельном планере Отто Лилиенталь (Otto Lilienthal , 1848-1896), три года спустя та же судьба постигла его английского последователя Перси Пильчера (Percy Sinclair Pilcher , 1866-1899)…
К счастью, прогресс основан на том, что отдельные неудачи не могут окончательно остановить развитие перспективной идеи и, в конце концов, она побеждает. Именно гибель Отто Лилиенталя (точнее, сообщения об этом событии в прессе) зародила в братьях Райт интерес к авиации. Первое время Уилбер и Орвилл Райты, жившие в небольшом городе Дейтоне, штат Огайо, и работавшие механиками в собственной велосипедной мастерской, просто читали об авиации все, что им удавалось достать. А потом подолгу обсуждали, какой должна быть будущая «летательная машина» и как избежать ошибок их предшественников.
Наконец, в 1900 году братья Райт занялись конструированием летательных аппаратов. Тогда их замыслы не распространялись далее планерных полетов. Крыло своего будущего планера они решили сделать по образцу американского планера-биплана Октава Шанюта (Octave Chanute , 1832-1910), но на этом сходство между аппаратами заканчивалось. Планер братьев Райт не имел хвостового оперения, пилот располагался лежа на нижнем крыле, принципиально иным был метод управления.
Выступая в 1901 году на заседании Западного общества инженеров в Чикаго, Уилбер Райт так объяснял эти нововведения: «После долгих размышлений мы в конце концов пришли к выводу, что хвостовое оперение скорее является источником неприятностей, нежели помогает, и решили поэтому совсем отказаться от его применения. Логично предположить, что при горизонтальном — а не вертикальном, как на аппаратах Лилиенталя, Пильчера и Шанюта — расположении планериста во время полета аэродинамическое сопротивление было бы заметно меньше… Кроме того, используемый Лилиенталем метод управления, который заключался в перемещении тела летчика, казался нам недостаточно быстрым и эффективным; поэтому после длительных обсуждений мы придумали комбинацию, состоящую из двух больших поверхностей, как на планере Шанюта, и меньшей поверхности, размещенной на небольшом расстоянии впереди в таком положении, что действие ветра на нее будет компенсировать влияние перемещения центра давления основных поверхностей».
Однако важнейшим новшеством в конструкции летательного аппарата, о котором Уилбер не упомянул в докладе, была система поперечного управления за счет перекашивания крыла. Увеличение угла атаки на одном конце крыла и одновременное его уменьшение на другом создавало момент сил, необходимый для выравнивания кренов и для маневрирования в полете. Это был прообраз элеронов — стандартного органа управления современных самолетов. Этот способ управления планером братья Райт «подсмотрели» у птиц.
 Как и Леонардо да Винчи, братья Райт проводили много времени, наблюдая за птицами, чтобы понять, как они изменяют направление движения в полете. Уилбер Райт писал в своем дневнике, что, теряя равновесие из-за порыва ветра, птица восстанавливает его, разворачивая концы крыльев в противоположных направлениях: «Если задняя кромка конца правого крыла закручивается вверх, а левая — вниз, птица становится как бы живой мельницей и сразу же начинает поворачиваться вокруг продольной оси». Фото (Creative Commons license): Jim Clark |
Свой первый планер братья Райт построили летом 1900 года и уже осенью провели испытания. Для этого они выбрали уединенное местечко Китти-Хок на побережье Атлантического океана. Мягкая песчаная почва и постоянно дующие ветры делали его очень удобным для полетов. Аппарат 22 кг массой, с размахом крыла чуть более пяти метров и с человеком на борту должен был запускаться на привязи, как воздушный змей. Благодаря такому методу испытаний братья Райт надеялись получить хорошую практику в управлении, не подвергая себя большой опасности.
Однако этим планам не дано было осуществиться. Подъемная сила крыла оказалась значительно меньше, чем ожидалось, и силы ветра было недостаточно, чтобы поднять человека в воздух. Поэтому аппарат испытывался почти всегда без человека, управляемый с земли. Непродолжительные полеты с человеком удавались только при планирующих спусках с возвышенностей после предварительного разбега навстречу ветру. Так как пилот лежал на крыле и поэтому не мог участвовать в разбеге, планер разгоняли до скорости взлета два ассистента, поддерживающие аппарат за крыло.
К следующему лету Райты построили новый планер, бóльших размеров. Система управления осталась такой же, только перекашивание крыла достигалось теперь не отклонением ручки, а перемещением вбок деревянной рамки, управляемой движением бедер лежавшего на крыле человека.
Испытания нового планера начались в Китти-Хок в июле 1901 года. Поочередно пилотируя планер, братья Райт выполнили несколько сотен полетов. Максимальная дальность планирования составила 118 м. Однако изобретатели считали, что они ещё далеки от окончательного успеха.
Первый по-настоящему удачный планер был создан братьями ещё через год. Его постройке предшествовали исследования профиля и формы крыла в сконструированной ими же аэродинамической трубе. Это позволило сделать ряд усовершенствований, повысивших аэродинамическое совершенство летательного аппарата. Важнейшим из них было применение крыла большего размаха, а также изменение профиля крыла. Большое значение имело и усовершенствование системы бокового управления. Убедившись в невозможности контролировать направление полета только с помощью перекашивания крыла, Райты установили на новом планере за крылом вертикальное оперение. Оно было связано с системой перекашивания крыла так, что автоматически поворачивалось в нужную сторону. Благодаря этому компенсировалась разница в сопротивлении опущенного и поднятого крыла и появилась возможность совершать правильные развороты с креном.
На этом планере Райты в 1902 году выполнили около тысячи полетов. Общее время нахождения в воздухе составило 4 часа. Лучший полет имел дальность 190 м и продолжался 22 секунды. В следующем году рекордная продолжительность полета была увеличена до 70 секунд. Несмотря на большие размеры (размах крыла 10 м, площадь 30,5 м^2), планер надежно управлялся даже при сильном ветре.
И тогда они задумались о самолете… Это решение наложило заметный отпечаток на характер деятельности изобретателей. Если вначале Райты относились к полетам на планерах как к спорту и регулярно знакомили всех желающих со своими достижениями, то, начав работу над самолетом, они постарались засекретить сведения о его конструкции, понимая, что первенство в решении проблемы полета принесет им известность и состояние. По этой причине они уклонились от обсуждения деталей своей конструкторской деятельности с американским ученым и изобретателем Сэмюэлем Ленгли (Samuel Pierpont Langley , 1834-1906), также занимавшимся строительством самолета, отказали в визите в Китти-Хок французскому планеристу Фериднанду Ферберу (Ferdinand Ferber).
Двигатель и пропеллеры для самолета были изготовлены в Дейтоне в течение зимы и лета 1903 году. Сделанный специально на заказ четырехцилиндровый бензиновый двигатель водяного охлаждения мощностью 12 л. с. представлял собой облегченный вариант обычного автомобильного двигателя и весил 90 кг.
Самолет был сконструирован по образцу планера 1902 года, но в связи с возросшим весом аппарата размеры крыла увеличили. Увеличена была и площадь органов управления — одинарные поверхности рулей заменили сдвоенными. Под крылом установили полозья для посадки на песчаную почву.
Окончательная сборка биплана с двумя толкающими пропеллерами, вращающимися в противоположных направлениях, производилась осенью 1903 года, после прибытия к месту испытаний, в Китти-Хок. Двигатель находился на нижнем крыле, сбоку от летчика. Как на аппаратах прежних лет, человек размещался в полете лежа и управлял перекашиванием крыла боковым движением бедер. Впереди имелись две рукоятки, одна — для управления рулем высоты, вторая — для включения и выключения двигателя. Взлетный вес равнялся 340 кг, площадь крыла — 47,4 м 2 , размах — 12,3 м, длина самолета — 6,4 м, диаметр пропеллеров — 2,6 м.
Из-за большого веса самолета Райты были вынуждены отказаться от прежнего метода старта, когда добровольные помощники из числа местных жителей помогали аппарату взлететь, поддерживая его за крыло. Кроме того, этот метод мог вызвать сомнения, был ли полет осуществлен только за счет мощности двигателя. Поэтому решили, что самолет будет взлетать без какой-либо помощи со стороны. Предполагалось, что разбег будет идти по деревянному рельсу длиной 18 м, верхняя поверхность которого обшита железом. Самолет мог катиться по рельсу на маленькой тележке, отделяющейся после взлета. Для уменьшения длины разбега старт должен был производиться строго против ветра.
Новости партнёров
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.