100 великих рекордов авиации и космонавтики

Истребитель ракет

Вооруженные силы США уже несколько лет проявляют интерес к летательным аппаратам легче воздуха. Все это время изучалась возможность применения дирижаблей для транспортировки крупнотоннажных грузов на значительные расстояния и для противоракетной обороны, сообщает Aviation Week.

Выглядеть это будет примерно так. Наполненный гелием дирижабль способен подняться на высоту порядка 30 км, сообщают эксперты. Этого вполне достаточно, чтобы контролировать воздушную обстановку в радиусе 560 км, в том числе и следить за запусками, продвижением как баллистических, так и низколетящих крылатых ракет. Причем данные об их продвижении могут использоваться как для наведения на цель противоракет наземной системы ПРО, так и (в некоторых экстренных случаях) для атаки бортовым оружием самого дирижабля.

В сентябре 2003 года корпорация Lockheed Martin выиграла конкурс и заключила с Пентагоном контракт на 40 миллионов долларов. Согласно договоренности фирма должна к лету 2004 года создать прототип боевого дирижабля под названием «Высотное воздушное судно» (High Altitude Airship – НАА). Другое название корабля – «Стратосферная платформенная система» (Stratospheric Platform System – SPS).

Габариты «малыша», который будет наполняться гелием, впечатляют: 152,4 м в длину, диаметр 48,7 м, а объем 1,5 млн куб. м. Максимальная скорость дирижабля составит 128,7 км/ч, а высота полета – до 21 км.

Причем управляться «малыш» будет полностью автоматически; на его борту не будет ни единой живой души. Поэтому по экипажу никто не будет скучать на земле, даже если дежурство в небе будет продолжаться, как запланировано, по 6 месяцев.

Конечно, отсутствие на борту экипажа избавляет создателей дирижабля от необходимости запасаться провиантом и водой. Однако аппаратуре все же требуется свое питание – прежде всего электричество.

Эту проблему специалисты Lockheed Martin решили следующим образом. Вся оболочка воздушного корабля будет покрыта тонкой пленкой из фотогальванических элементов. В результате преобразования солнечной энергии в электрическую конструкторы рассчитывают получить источник питания мощностью 10 киловатт. Этого, по расчетам специалистов Lockheed Martin, вполне достаточно, чтобы привести в действие четыре двигателя дирижабля, приводящие в движение двухлопастные пропеллеры, а также запитать всю электронную и прочую аппаратуру на борту.

На ночь первый опытный образец «солнечного» дирижабля будет запасать энергию в аккумуляторах. Но в дальнейшем тяжелые батареи предполагается заменить легкими топливными элементами.

Согласно сообщениям разработчиков им удалось решить и проблему утечки легкого газа из оболочки аппарата, разбив внутреннюю полость оболочки на множество герметичных отсеков. Так что опасность сдувания оболочки в результате случайного или намеренного прокола сведена к минимуму.

Уверяют, что новому дирижаблю даже не страшен обстрел ракетами «воздух – воздух». «Такие ракеты, рассчитанные на поражение металлических самолетов, нанесут лишь незначительный ущерб оболочке, и дирижабль после обстрела сможет продержаться в воздухе еще несколько недель», – уверяют создатели проекта.

Вокруг света быстрее звука?

В начале 2004 года на мысе Канаверал состоялись первые испытания и еще одной действующей модели дирижабля. Инженеры NASA утверждают, что поскольку для него был разработан «двигатель принципиально новой конструкции, который изменит представление людей о возможностях перемещения в воздухе», то дирижабль способен летать со сверхзвуковой скоростью 1,4 М (М – скорость звука в воздухе, приблизительно равная 1000 км/ч). Причем при полной загрузке новое воздушное судно может без дозаправки пролететь 5000 км.

Использовать его собираются не только в военных, но и в мирных целях. «Одна из основных особенностей нашего дирижабля, как, впрочем, всех дирижаблей в целом, – невероятная плавность полета. Разгон займет около двух недель, поэтому пассажиры не ощущают никаких перегрузок. Это действительно будет самый комфортный из существующих сегодня видов воздушного транспорта», – заявил на пресс-конференции главный разработчик проекта Питер Уивер.

Ожидается, что сверхзвуковой дирижабль станут использовать в первую очередь для длительных туристских круизов, например вокруг Земли. Не исключено, впрочем, и его военное применение.

Проект ЦАГИ

Так обстоят дела за рубежом. «Ну а что же наши конструкторы? Как всегда отстают?» – возможно, подумали вы. А вот и не скажите. Оказывается, и в этом направлении тоже кое-что делается.

Вот какой оригинальный проект был продемонстрирован на Московском авиасалоне МАКС-2007 сотрудниками ЦАГИ. По словам директора этого научного центра Владимира Каргопольцева, наш дирижабль будет отличаться от зарубежных аналогов прежде всего своей формой. Это будет не сигара и не капля, а диск, несколько смахивающий на «летающую тарелку».

Такая форма, по мнению наших специалистов, позволяет лучше противостоять капризам погоды при подъеме и спуске дирижабля в зоне сильных ветров. «Уже проведены испытания системы в термопрочностной вакуумной камере, которые показали надежность конструкции, – сказал Каргопольцев. – В настоящее время ведется разработка экспериментального образца для проверки полученных данных непосредственно в режиме летного эксперимента»…

Разработаны также наиболее эффективные конструкции винтов, системы управления и стабилизации дирижабля в заданной точке.

Аппарат будет работать в автоматическом режиме, используя энергию от фотоэлементов. Лишь для взлета и посадки понадобится расходовать топливо.

Дирижабль выходит на орбиту?

Воздушные шары, как известно, бывают двух типов. Одни надуваются теплым воздухом, другие легким газом – водородом или гелием. Каждый имеет свои достоинства и недостатки. А слышали ли вы о летательном аппарате, объединившем в себе достоинства обоих типов аэростатов?.. Тогда знакомьтесь – термоплан «Россия».

На первый взгляд он очень похож на НЛО. Но, присмотревшись, понимаешь: нет, на такой «тарелке» инопланетяне не летают. По словам Юрия Ишкова – главного конструктора проекта, разрабатываемого сотрудниками ЗАО «КБ Термоплан» при Московском авиационном институте, вовсе не «сигара», а «чечевица», или, если хотите, «летающая тарелка» диаметром от 180 до 300 м и есть оптимальная форма современного дирижабля.

При такой конфигурации сила воздействия бокового ветра уменьшается в несколько раз, а кроме того, создается дополнительная подъемная сила. Основную же подъемную силу создает легкий газ гелий, заключенный в нескольких герметичных отсеках, распределенных по объему «чечевицы».

Другие отсеки негерметичны, в них обычный воздух, который нагревают до температуры 150–200 градусов газовыми горелками – примерно такими же, что используют в современных монгольфьерах.

Комбинированная схема позволяет обходиться и без балласта. В термоплане он ни к чему. Надо взлететь – включают горелки. Суммарная подъемная сила термоплана увеличивается, он плавно поднимается вверх. А потребовалось совершить посадку, горелки гасят, воздух постепенно остывает, подъемная сила уменьшается, и аппарат плавно идет на снижение.

Если экипаж видит, что условий для мягкой посадки нет – скажем, кругом тайга, – термоплан может зависнуть на высоте, а вниз на тросах уйдут лишь грузовые платформы, выполняя роль своеобразных лифтов.

Наметили специалисты и несколько конкретных дел, за которые дирижабли смогли бы взяться в первую очередь. Например, ежегодно на север и восток страны доставлять турбины для ГЭС, химические реакторы, оборудование для разведки, добычи и переработки нефти…

Создатели термоплана придумали еще и вот какую интересную штуку. Как показали продувки в аэродинамической трубе, «летающая тарелка» имеет свойства крыла-диска. То есть, как уже говорилось, при движении с достаточно высокой скоростью к аэростатической подъемной силе добавляется еще и аэродинамическая. При этом удельная нагрузка на крыло в 15–20 раз меньше, чем, например, у всем известного «шаттла».

О «челноке» тут мы вспомнили совсем не случайно. Какая у него главная обязанность? Правильно, выводить в космос коммерческие нагрузки. Так вот маевцы подсчитали, что термоплан может быть использован и в качестве первой ступени системы, которая будет осуществлять подобные транспортные операции в 2–3 раза дешевле, чем «шаттл».

Выглядеть все это будет примерно так. Термоплан берет прямо со двора завода, КБ или иного предприятия полезную нагрузку, представляющую собой ракету-носитель вместе со спутником связи, модулем строящейся международной орбитальной станции и т. д. Все это на внешней подвеске буксируется дирижаблем в экваториальную зону, где запускать ракеты, как известно, выгоднее всего. Здесь он поднимается на высоту в 15–20 км, а то и выше, откуда и производит пуск ракеты.

Таким образом, как минимум мы экономим одну ступень ракеты-носителя. А можно в принципе и вообще обойтись без нее. Термоплан ведь вовсе не случайно напоминает «летающую тарелку». И если сделать оболочку достаточно жесткой, рассчитали Ю. Ишков и его коллеги, прикрепить к нему реактивные двигатели и ракетные ускорители, то можно добиться, что, разогнавшись, наш термоплан сам выйдет на околоземную орбиту.

«Фантастика», – скажете вы. Верно. Нет еще такого летательного аппарата в натуре. Однако фантастика, уже выполненная в чертежах, имеющая четкое физико-математическое обоснование и запатентованная. При соответствующих условиях специалисты берутся превратить мечту в действительность всего за 3–4 года.

А идея в нее заложена богатая – полезная нагрузка «летающей тарелки» может составить порядка 800 т. Такого мировая практика еще не знала.

…Комментарии, как говорится, излишни. Разве что резонен вопрос: где он, термоплан? Почему до сих пор его не видно в небе России? Объяснение простое. Все упирается в финансы. Отсутствие их ставит на грань срыва программу, согласно которой в Ульяновске должны быть завершены сооружение и испытание масштабного образца аэростатического летательного аппарата грузоподъемностью до 3,5 т.

По его результатам планируется создать один-два головных образца полномасштабного дирижабля грузоподъемностью в 600 тонн. Всего же парк термопланов мог бы насчитывать до 20–40 единиц самой различной грузоподъемности.

Часть 2
Рекорды авиации

Самый длинный путь начинается с первого шага. А еще точнее – с первой мысли о нем. Человек издавна мечтал летать. Мечта родила легенду: мы знаем волнующий миф о Дедале и Икаре – отце и сыне, которые попытались бежать из плена на острове Крит с помощью крыльев, сделанных из птичьих перьев, скрепленных воском. Дедал долетел благополучно, а его сын, увлекшись полетом, поднялся чересчур высоко, и солнце растопило воск. Икар упал в море…

Так гласит легенда. Ну а каково было начало авиации, имевшей дело с летательными аппаратами тяжелее воздуха, на самом деле?

Изобретения былых лет

Достижения «змеенавтики»

Самый древний летательный аппарат каждый из вас наверняка видел своими собственными глазами. Это… воздушный змей. Да, тот самый, который нетрудно сделать самому из реек, бумаги, ниток и мочалки для хвоста.

Говорят, самый первый воздушный змей был придуман в древнем Китае еще в IV–III веках до н. э. Как полагают историки, воздушные змеи той поры использовались не только в качестве детской игрушки, для развлечений во время праздников, но и для военной сигнализации. Ведь поднятый высоко в небо змей виден издалека. А по нити к нему всегда можно послать «почтальона», несущего на себе вымпел того или иного цвета. Ну а что может означать, скажем, красный вымпел, а что – желтый, всегда можно договориться.

Иногда древние строили огромных змеев, способных поднять человека. В китайской рукописной книге «Всеобъемлющее зеркало истории», например, говорится, что такие полеты осуществлялись, начиная с середины VI века н. э.

Справедливости ради добавим, что полеты эти считались весьма опасными, а потому в качестве «пилотов» использовали военнопленных. В частности, такой полет наблюдал в Китае знаменитый итальянский путешественник Марко Поло в XIII веке.

Из Китая воздушные змеи потом распространились по другим странам Восточной Азии, попали в Индию, Океанию, арабские государства. И лишь к XV столетию он добрался до Европы.

В XVII веке и в Европе воздушный змей – весьма распространенная игрушка. Кроме того, с его помощью проводились исследования атмосферы; самые любопытные и отважные ученые пытались даже разгадать загадки грозы. Порой это плохо кончалось – в 1753 году от разряда молнии погиб сподвижник Ломоносова – профессор Георг Рихман.

Еще 100 лет спустя воздушные змеи стали использовать для своих опытов и первые строители аэропланов.

Аэродинам Можайского

…По проселочной дороге во весь опор неслась тройка лошадей, запряженная в повозку. К повозке был привязан… огромный воздушный змей. Как только она набрала скорость, встречный воздушный поток подхватил змея и он взмыл вверх, увлекая за собой человека, который держался за привязанную к змею веревку.

Старушки из окрестных деревень, завидев такую картину, принимались неистово креститься – не иначе как нечистая сила несет человека. Мужики же, сняв картузы, задумчиво скребли в затылках: «Эге, какой отчаянный! Так ведь и шею свернуть недолго…»

Их опасения оправдались. Однажды испытатель вместе со змеем свалились на землю. Коробчатая основа змея разлеталась на куски, человек поломал ногу. Но пока нога заживала, испытатель починил змея, а потом снова стал летать.

Звали того отчаянного смельчака Александром Федоровичем Можайским. Отставной контр-адмирал флота вовсе не от скуки занялся в 50 лет своими рискованными экспериментами. Он хотел понять, почему летает змей, почему небо часами держит птиц, хотя они даже не шевелят крылами… Он хотел построить машину, которая будем сама летать. Не случайно позднее ее так и назовут – самолет.

Но в то время такого слова еще не ведали, а потому изобретатель величал свою будущую конструкцию «аэродинам».

Кстати, вопреки распространенному мнению Можайский был вовсе не первым нашим изобретателем, которому пришла в голову идея построить аэроплан с паровым двигателем.

В 1868 году князь С. Микунин, побывав в Европе, увидел на выставке в Лондоне модель самолета Дж. Стрингфеллоу. И тут же загорелся идеей обставить иноземцев, первым в мире построить настоящий самолет.

«Триплан, по расчетам конструктора, при мощности паровой машины 50 л. с., которую он намеревался заказать в Германии, с приводом на два винта, должен был поднимать трех человек», – пишет по этому поводу известный знаток истории авиации В. Н. Бычков.

Не желая сам возиться с постройкой, князь пригласил для этой цели бельгийца Дюбуа. Тот к 1878 году в основном закончил строительство, однако князь уже охладел к своей затее…

Тем не менее это была первая в нашей стране попытка создать аэроплан. Но, как полагают специалисты, она вряд ли оказалась бы удачной, даже если бы князь и довел дело до испытаний. С лету, без предварительных расчетов и экспериментов самолет не сделаешь…

Можайский это понимал и 15 лет потратил на предварительную работу по созданию своей машины. Он прочел все, что было написано к тому времени о воздухоплавании, испытал десятки вариантов конструкций отдельных частей аэродинама – крыла, пропеллера, шасси… И все надо было придумывать, конструировать, а то и делать самому – помощников у Александра Федоровича было раз-два и обчелся, а учебников для строителей самолетов в ту пору еще не существовало.

Наконец, отставной контр-адмирал поехал в Петербург показывать плоды своих трудов. Еще не самолет, а лишь модель его. Но она уже летала!

Специальная комиссия, в состав которой входил Дмитрий Иванович Менделеев, ознакомилась с конструкцией, внимательно наблюдала, как модель раз за разом поднималась под купол петербургского манежа. Оценив опыт изобретателя как положительный, комиссия выдала ему немалые по тем временам деньги – 3000 рублей – на строительство настоящей машины.

Если на предварительные исследования ушло около 15 лет, то сколько же необходимо на строительство самого аэдродинама? Можайский управился за 6 лет. Работал порой сутками, влез в долги – полученных от комиссии денег не хватило – но к началу 1883 года машина была готова, начались испытания отдельных агрегатов.

Летом того же года ее вывезли в военные лагеря неподалеку от Красного Села, что под Петербургом. Там на полигоне были построены специальные мостки, по которым машине и надлежало разогнаться перед взлетом.

По свидетельству очевидцев, выглядел аппарат Можайского весьма необычно. Сразу чувствовалось, что строил его бывший морской офицер. Сверху размещалась труба и две короткие мачты, от которых расходились многочисленные расчалки. Снизу – колеса. Посредине лодка, но паруса ее не стояли вертикально, как обычно, а положены горизонтально, то есть стали крыльями. Спереди и сзади лодки виднелись крестовины пропеллеров.

Вот из трубы повалил дымок, застучала паровая машина и крестовины стали крутиться. Все быстрее, быстрее… Лодка дрогнула и, сорвавшись с места, побежала по мосткам, набирая ход. Однако помост кончился раньше, чем машина оторвалась от него. Получился скорее не полет, а прыжок с мостков, подобный тому, как деревенские мальчишки ныряют в речку.

Потом по поводу этого прыжка было немало споров: считать ли его первым в мире полетом аэродинамического аппарата тяжелее воздуха? Одни говорили, что, конечно, это так – ведь машина оторвалась от земли… Однако другие вполне резонно заявляли, что то был не полет, а падение…

В конце концов внимательное рассмотрение архивных документов, в том числе привилегии на «воздухоплавательный снаряд», выданной А. Ф. Можайскому 2 июня 1880 года, а также заключения комиссии Военного министерства, поставили все на свои места. Самолет Можайского не мог взлететь. На то попросту не хватало мощности установленных на нем двух паровых машин.

Изобретатель согласился с выводами комиссии. На Обуховском заводе была заказана еще одна паровая машина. Заодно Можайский собирался усовершенствовать свою конструкцию. Однако довести дело до конца ему не удалось. В 1890 году, в возрасте 65 лет, он умер.

Впрочем, труды его не были напрасными. В 1971–1981 годах в Центральном гидроаэродинамическом институте были проведены специальные исследования, призванные ответить на вопрос: «Мог ли самолет Можайского вообще летать»? Аэродинамические продувки построенной модели показали: вариант с тремя паровыми машинами вполне мог подняться в небо!

Мускулолет Данилевского

Если об изобретении Можайского известно уже довольно давно, о нем можно прочесть во многих книгах, то вот сведения о следующей разработке лишь сравнительно недавно были обнаружены в архивах.

…Взору немногих случайных свидетелей, оказавшихся в октябрьское утро 1897 года на поляне близ Харькова, представилось фантастическое зрелище. Над поляной парила гигантская птица. Большой черный шар, к которому она была привязана, казалось, лишь сковывал ее движения. Взмахивая крыльями, птица совершила несколько кругов над поляной и приземлилась.

При ближайшем рассмотрении выяснилось, что «птицей» оказался симпатичный молодой человек. Ему помогли сложить крылья, выпустить водород из оболочки и поздравили с успехом. Так завершился самый первый полет человека на крыльях, которые приводились в действие его собственными мускулами.

Впрочем, большая часть поздравлений все-таки относилась не к самому человеку-птице, а к стоявшему здесь же на поляне господину средних лет – Константину Яковлевичу Данилевскому, которого многие харьковчане долгие годы знали как врача. А он, оказывается, еще и изобретатель!

К тому времени люди уже поднимались в воздух на аэростатах, испытывали первые планеры, делали попытки построить самолет… Но Данилевский хотел подняться в воздух, подобно птице, полагаясь только на силу мускулов. Его вдохновляли рассказы о полетах на крыльях российских «холопов» в Средние века…

Однако вскоре он поняли, что сил даже тренированного молодого человека оказывалось для взлета явно недостаточно. Тогда он решил снабдить аэронавта помимо крыльев еще и воздушным шаром, который бы в значительной степени уравновешивал вес аэронавта. Осуществить эту идею доктору помог добровольный помощник Петр Косяков, который затем и стал испытателем.

Первые опыты показали принципиальную осуществимость идеи. Но приводить крылья в действие руками оказалось очень трудно. Тогда изобретатель решил усовершенствовать конструкцию. Вскоре Косяков, сидя в велосипедном седле, стал крутить ногами педали. Привод от них шел опять-таки к крыльям, заставляя их расправляться. Складывались же они самостоятельно, под воздействием сильных пружин.

Развить успех изобретатель и его помощник все же не смогли. При подготовке очередного старта аппарат, вырабатывавший водород для заполнения оболочки, взорвался. Лишь по счастливой случайности никто не погиб.

Дальнейшие опыты отложили до будущих времен, а о том, что уже сделано, Данилевский доложил в августе 1898 года на X съезде врачей и естествоиспытателей в Киеве. Работа получила одобрение со стороны известных авторитетов воздухоплавания того времени – профессоров Д. И. Менделеева и Н. Е. Жуковского.

Сам же Данилевский вскоре пришел к выводу, что крылья – не самый удачный движитель. Новый аппарат, сконструированный им, выглядел уже иначе. На смену крыльям пришла вертушка с лопастями, как у современного водного велосипеда. А круглый баллон аэростата стал цилиндрическим. Такая форма, по мнению Данилевского, должна была придать летательному аппарату большую устойчивость в полете. Наконец, он добавил к своему летательному аппарату еще и парус, который представлял собой прямоугольную бамбуковую раму с подвижными пластинами – точь-в-точь современные жалюзи – и выполнял функции решетчатого крыла.

На новом аппарате Петр Косяков стал совершать продолжительные полеты, поднимаясь на высоту в несколько сотен метров. И это чуть не сгубило испытателя. Во время одного из полетов солнце стало припекать так сильно, что аппарат, перестав слушаться руля, стал стремительно набирать высоту. Баллон между тем раздувался все больше, того и гляди, грозил лопнуть… Но тут, на счастье Косякова, солнце заволокло облаками, стало прохладнее, и аэростат пошел на снижение.

Тем не менее этот случай показал, что подобные летательные аппараты не очень надежны. И как ни старался Данилевский, его детище не смогло выдержать конкуренции с набиравшей силу авиацией.

Правда, последние годы появилась надежда, что в XXI веке, возможно, подобные аппараты смогут стать средством воздушного туризма и спорта. Во всяком случае, в 80-90-е годы XX века было построено несколько летательных аппаратов по той же схеме, что использовал Данилевский.