Самолети
Самолети. Мечти за полет. Орнитоптери и самолети
Идеята за създаване на машина, която ще помогне на човек да се издигне във въздуха, буквално преследва Леонардо през целия му живот. В продължение на много часове той наблюдава полета на птиците, изучава тяхната анатомия. Като механик Учителят се опита да измисли механизъм, който човек трябваше да управлява с помощта на ръце и крака, задвижвайки размахващи крила. Повечето от летящите механизми на Учителя са орнитоптери, тоест машини, които биха помогнали на човек да стане като птица. Човекът трябваше да се издигне във въздуха, размахвайки криле като голям орел.
Леонардо да Винчи. Чертеж на вертикален орнитоптер. Писалка, мастило. Тук човек седи в кола и задвижва педалите. Механизмът беше поставен вътре в корпуса под формата на топка. По-скоро прилича на фантазия за летене, отколкото на истинска рисунка на кола.
Леонардо построи тестово легло с крило, опитвайки се да разбере как да вдигне човек във въздуха. Моделите на орнитоптери, пресъздадени по рисунките на Леонардо, не могат да летят - но възпроизвеждат движенията на птичи крила в най-малкия детайл.
Механизми, при които човек движи крилата с движенията на ръцете и краката, могат да бъдат намерени в бележките на Леонардо в различни версии. Понякога е един чифт крила, понякога две. Един от проектите е рисунка на самолет, в който човек трябваше да лежи с крака, вплетени в устройства, наподобяващи стремена - единият крак повдига крилото, другият го спуска. По-лесно е да се каже: човек, който лежи, върти педалите, а задвижването с помощта на кабели и лостове кара крилата да се движат. Това е като дирижабъл, седейки на който, човек ще гребе във въздуха, сякаш през вода.
Да Винчи има друга версия на орнитоптера - когато две двойкиКрилата се задвижват с ръце и крака. В същото време човек повдига крилата с ръцете си с помощта на барабан и ги спуска с краката си. Човекът отново лежи в апарата. Но Леонардо скоро осъзна, че човек просто няма достатъчно мускулна сила, за да задвижи крилата си със скорост, достатъчна да го издигне във въздуха. Наистина, парадоксът се крие във факта, че доста прости изчисления показват, че само тежка категория може да размаха такива крила, но в същото време усилията му са достатъчни само за да вдигнат крехко дете във въздуха. Тоест, ако един човек можеше да маха за друг, тогава човекът отдавна би летял като птица. Но не можете да излъжете физиката, за разлика от учителя по физика, когато ученикът преписва копирано решение за свое.
След като стигна до такива разочароващи заключения (което означава - липсата на мускулна сила), Учителят започна да търси механизми, които биха могли да помогнат на човек в това. В една от рисунките се появи механизъм, който използва пружини. Самата схема, изобретена от Леонардо, от гледна точка на механиката беше оригинална, но отново нямаше практическо приложение.
В крайна сметка Леонардо изостави идеята за махащо крило и започна да мисли за плъзгащо се крило. На една страница с неговите бележки е изобразен планов лист, а до него е изображение на неподвижно крило. Така във фантазиите му се появи механизъм, наподобяващ модерен делтапланер. За управление на планера са използвани балансиращ механизъм и подвижно крило. Запазена е рисунка, на която човек е разположен в колан, донякъде напомнящ сегашния колан за делтапланер. Вярно е, че пилотът е изобразен вертикално. Майсторът прегледа баланса на планера - трябваше да е направен от бамбук и да има въжета от сурова коприна или кожа. Човекът се намираше много под тази равнина, коятоза балансиране на структурата.
Реконструкция на орнитоптера на Леонардо, наречен "Голямата птица". Уикипедия. В този дизайн Леонардо внимателно имитира движенията на птичи крила.
Вече в наше време в Обединеното кралство, от материалите от времето на Леонардо, е построен "делтапланер" според неговите чертежи и устройството е успешно тествано върху тебеширените скали на Англия.
Без съмнение Леонардо си поставя задача, която не може да бъде решена с технологията на 15-ти век, с която разполага. Разработвайки дизайна на своя самолет, да Винчи разчиташе само на човешката сила, опитвайки се да използва максимално мускулите на пилота, принуждавайки го да работи с ръцете, краката и дори главата си. Не в смисъла на мислене, а по директен начин - да използваш главата като част от задвижването. Но колкото и да се опитваше Леонардо, по негово време полетът беше невъзможен - великият Учител не разполагаше с двигател и необходимите леки материали, за да създаде самолет. Леонардо възнамеряваше да изгради своите модели от дърво и плат. Въпреки че планерът, може би, е възможно да се създаде.
Първият човек извършва полети с балони три века след Леонардо. През 1783 г. излита първо балонът на братя Монголфие, пълен с нагрят въздух, а след това през същата година и балонът, пълен с водород от Жак Александър Сезар Шарл. И въпреки че беше възможно да се контролира балонът по някакъв начин (например с помощта на баластни торби и котва), това все още беше полет по заповед на въздушните течения - балонът летеше там, където вятърът го караше, а не там, където човекът планираше да го насочи. По-скоро би могло да се превърне в забавление, във възторг от летенето като такова, отколкото да има практическо значение.
Едва през 1852 г. е създаден апарат, който можеуправление, - така се появи дирижабълът, самолет с формата на пура с витло, което задвижва парната машина.
През 80-те години на XIX век започва "битката за небето". Учените, състезаващи се помежду си, създават самолети един по-прекрасни от друг. Успоредно с това започва развитието на теорията. По това време се появяват планери, годни за летене[48].
Както разбирате, самият планер не може да излети - той трябва да бъде разпръснат с лебедка или избутан от наветрената страна на планината. Първият модерен планер, който издига човек във въздуха, е проектиран от английския учен и изобретател Джордж Кейли през 1853 г.
През 1882 г. Александър Можайски създава и тества моноплан с две парни машини. Не е точно известно дали този дизайн е успял да излезе от земята. Тестовете завършиха катастрофално. За съжаление нямаше пари за продължаване на изследванията.
Първите авиационни двигатели са били обемисти и тежки парни машини. Проектът на първия самолет с двигател от този тип принадлежи на германеца Фридрих Матис. В центъра на ромбовидното крило на самолета Матис смяташе да постави тежък двигател. Дизайнът му останал на хартия и скоро бил забравен. Учен от Обединеното кралство, Уилям Хенсън, подходи към своя случай по-внимателно. Това устройство имаше парен двигател с мощност около 30 конски сили, като двигателят задвижваше витла с диаметър малко над три метра. За да се намали теглото на машината, англичанинът предлага да се замени конвенционалния котел със система от конични съдове и да се използва въздушен кондензатор. През 1844–1847 г. Хенсън прави няколко теста на своите самолети. Но всички те завършиха с провал. Слава на създателя на първия самолет, който се откъсна отземя, собственост на британеца Джон Стрингфелоу. Такава машина обаче все още не можеше наистина да завладее небето. В края на 19 век "кралят на оръдията" Хирам Максим се интересува от създаването на самолети с парни двигатели. Той решава да не губи време в експерименти и веднага започва да строи самолета. Апаратът му беше оборудван с парен двигател с мощност 360 конски сили, а размерите на неговото "чудовище" бяха като двуетажна къща. Самолетът тежеше три тона и половина! В резултат на това този труп, който за момент се откъсна от земята, веднага се срина и се превърна в отломки. Имаше много такива ловци, които да излетят, без да губят време за инженерни проучвания. Френският инженер Клемент Адер решава да вземе количеството и построява няколко самолета наведнъж, които в крайна сметка не могат да летят. Когато най-доброто от потомството му, Avion-3, се разби в присъствието на държавната комисия, нещастният инженер изгори всичките си самолетни чертежи и премина към автомобили. В резултат на това до края на 19 век изобретателите и дизайнерите осъзнават, че поради техния размер и маса парните двигатели не могат да се използват в самолетостроенето. Въпреки че това се подозираше преди, опитвайки се да адаптира електрически мотор към самолет.
Дирижаблите бяха първите самолети, които започнаха да извършват редовни полети.
За да може самолетът не само да излети от земята, но и да лети, беше необходимо да се решат два основни проблема - да се създаде двигател, способен да вдигне във въздуха конструкция, по-тежка от въздуха, и да се намери начин за управление на устройството във въздуха. Братята Райт създадоха необходимия двигател и решиха проблема с управлението с помощта на "изкривяване на крилата". Този принцип не е използван дълго, скоро са изобретени елерони. Но самолетите не успяха веднага да завладеят напълно небето. Състезанието продължи дълго време, кой щецаруват в небето - дирижабъл или самолет.
Дирижабълът е самолет, по-лек от въздуха, той "плува" в атмосферата поради силата на плаваемост, така че газът в обвивката трябва да е лек, по-малък от плътността на атмосферата. Обикновено обвивката на дирижабъла е пълна с водород или хелий. Водородът обаче е силно запалим. Хелият е инертен газ и следователно безопасен, но е рядък и скъп газ, в началото на 20-ти век запасите му са били главно в Съединените американски щати, така че Европа трябваше да се задоволи с водород. Пожарната безопасност трябваше да се спазва много внимателно: при качване на борда на дирижабъла пътниците предаваха кибрит и запалки.
Пътуването с дирижабъл в началото на 20-ти век беше много по-добро по комфорт дори от днешните самолети, да не говорим за ранните проекти в стила на братята Райт. Пътническият дирижабъл разполагаше с ресторант с кухня и салон за почивка. Известният цепелин Хинденбург е оборудван с малък, лек роял, специално изработен за дирижабъла.
И въпреки че дирижаблите дълго време успешно се състезаваха със самолетите, тъй като по това време те можеха да носят много по-големи товари от самолетите, все пак превозните средства, по-тежки от въздуха, спечелиха битката за въздуха.
Смята се, че ерата на дирижаблите приключи, когато германският пътнически дирижабъл Хинденбург изгоря по време на кацане в Лейкхърст (САЩ). Вечерта на 3 май 1937 г. „Хинденбург“ напуска Германия и се отправя на запад. Той прекоси Атлантическия океан и още на 6 май пътниците му видяха Манхатън. В желанието си да угоди на пътниците и в същото време да покаже цепелина на американците, капитанът направи кръг над града. След това дирижабълът се насочи към базата Лейкхърст. Кацането беше усложнено от приближаването на фронта на гръмотевична буря. По време на кацане е избухнал пожар.за 15 секунди огънят се разпространи из целия дирижабъл и избухна експлозия, след още 15 секунди Хинденбург се срина на земята до швартовата мачта. При катастрофата загинаха 36 души. Независимо от причините за пожара, катастрофата в Хинденбург доведе до спиране на строителството на пътнически дирижабли. Отсега нататък небето принадлежи изцяло на самолета. Хелиевите дирижабли са използвани само за разузнаване по време на войната.
Между световните войни е имало огромен напредък в авиационната технология. Първите самолети са построени от дърво и плат, но сега дизайнерите са преминали към почти изцяло алуминиев фюзелаж. Всеки знае, че алуминият е много мек материал, алуминиева лъжица или вилица може да се огъне на ръка без много усилия, а чистият алуминий не е подходящ за корпус на самолет. Но немските инженери измислиха сплав от алуминий с мед и манган, такава сплав след термична обработка придобива свойствата, необходими за конструирането на самолети. Това е дуралуминий (разговорно дуралуминий), кръстен на град Дюрен, където е установено производството му. От тази сплав през 1917 г. немската компания Junkers построи изцяло метален моноплан.
Развитието на самолетните двигатели също протича с бързи темпове. Многобройните награди за рекорди за скорост и обхват изиграха важна роля в развитието на самолетостроенето.
И така, виждаме, че за да се решат проблемите, с които се е борил Леонардо, са били нужни години непрекъсната работа на учени и инженери, създаване на нови теории, нови дизайни, нови двигатели и нови материали. Нищо от това не е било на разположение на Учителя през 15 век. Индустриалната революция даде всичко това, както и непрекъснатостта на знанието, когато един изследовател или дизайнер може да продължи работата си там, където е спрялдруг.
Леонардо обаче ни е оставил нещо, което е може би не по-малко важно от постижението на всички индустриални революции – вярата в безграничните възможности на човека.