Французы Альбан и Валле в сентябре 1785 года сделали первую попытку управлять в полете построенным ими аэростатом с помощью двух четырёхлопастных винтов, приводимых в движение людьми, находившимися в гондоле.
Появилась необходимость создания легкого двигателя, который мог обеспечить длительный и безопасный полет, и об этом будет представлена информация в следующих разделах. Осваивая воздушные шары, человечество не оставляло желание осуществить парящий полет как птицы.
Среди многочисленных покорителей воздушного пространства на аппарате тяжелее воздуха следует назвать Карла Вильгельма Отто Ли́лиенталя, немецкого инженера, одного из пионеров авиации. Он родился 23 мая 1848 г. в городе Анклам, Германия. Опыты предшественников Лилиенталя показали насколько важно было выяснить проблему устойчивости аэроплана, «наиболее существенной и трудной из всех проблем, оставшихся еще нерешенными».
Отто Лилиенталь
Заслуга Отто Лилиенталя состояла в том, что он первым разрешил проблему устойчивого полета планера. После целого ряда экспериментов со змеями Лилиенталь пришел к выводу, что «парение возможно не для одних птиц, что, по меньшей мере, и для человека существует возможность произвести искусственным путем подобный полет, который требует только ловкого управления и не вызывает усиленной работы крыльями».
Свои выводы из наблюдений над полетом птиц и результаты своих аэродинамических опытов он изложил в 1889 г. в своей книге «Полет птиц, как основа искусства летать». Эта книга была издана в России в 1905 году – перевод Е. С. Федорова.
Титульный лист книги Лилиенталя
В этой замечательной книге были даны основные принципы полета птиц. Подчеркивалось огромное значение, которое имеет вогнутый профиль крыла у птиц, причем стрела этой вогнутости у летательного аппарата с наибольшей подъемной силой, по мнению Лилиенталя, должна была «составлять, приблизительно, 1/12 ширины крыла в соответственных местах поперечного сечения». Лилиенталь также правильно указал на наличие восходящих потоков воздуха, которыми пользуются птицы.
Начиная с 1891 по 1896 г., Лилиенталь на своих планерах, напоминавших вначале крылья летучей мыши, совершил около 2000 планирующих спусков. Полеты проводились с холма высотой в 30 м, имевшего пологий спуск. В процессе этих полетов он усовершенствовал планер, придал ему хвостовое оперение с вертикальной и горизонтальной плоскостями, что обеспечивало значительную устойчивость полета. Стремясь увеличить площадь крыльев планера, он строит биплан, показанный на рисунке 10.
Полет планера-биплана ЛилиенталяВ 1896 г. Лилиенталь, оттолкнувшись с высоты 80 м, пролетел расстояние до 300 метров.
Продолжая свои скользящие полеты, Лилиенталь трагически погиб 10 августа 1896 г. Его планер небольших размеров не обладал достаточной жесткостью. Говорят, умирая, Лилиенталь сказал: «Мне не хватило чутья птицы, чтобы вовремя предугадать действие ветра и сделать нужный маневр».
В литературе можно встретить утверждение, что Лилиенталь «был уже накануне того, чтобы перешагнуть во вторую стадию - к полету с двигателем». На самом же деле Лилиенталь был поборником парящего полета и категорически утверждал, что «конструкция пригодных летательных приборов ни под каким видом не должна зависеть от создания легких и сильных двигателей».
Лилиенталь не изменил своего мнения до самой смерти. Возможно, что, продолжая свои полеты, Лилиенталь постепенно пришел бы к аэроплану, тем более, что он сам по профессии был конструктором паровых машин. Опытами Лилиенталя интересовался и Н. Е. Жуковский, который, побывав у Лилиенталя, приобрел у него планер, хранящийся в настоящее время в Научно-мемориальном музее Н. Е. Жуковского (рис. 11)
Планер Лилиенталя в Научно-мемориальном музее Н. Е. Жуковского
Жуковский по поводу опытов Лилиенталя говорил: «Путь исследования с помощью скользящей летательной машины является одним из самых надежных. Проще прибавить двигатель к хорошо изученной машине (в воздухе), нежели сесть на машину, которая никогда не летала с человеком». Таким образом, Жуковский одним из первых правильно оценил значение опытов Лилиенталя для победы аэроплана.
Развитие воздухоплавания требовало создания двигательных установок, позволявших человечеству совершать продолжительные и безопасные полеты.
В XVIII столетии усилиями изобретателей и ученых удалось добиться превращения теплоты в механическое движение. В Англии в результате работ Папена, Севери, Ньюкмена и особенно Джемса Уатта была построена 18 и нашла промышленное применение паровая машина (рис. 12), как «первый прибор для превращения теплоты в действительно полезное механическое движение»
Паровая машина Уатта
Этим было положено начало развития крупной машинной индустрии и концентрации населения в городах. Паровой двигатель, отвечая нуждам промышленного производства, продолжал совершенствоваться. Растущая промышленность все меньше могла мириться с тогдашним гужевым и парусным транспортом, тормозившим ее развитие.
Изобретение паровой машины привело к созданию двигателей для автомобильного, железнодорожного и морского транспорта.
Оценка обществом работ по внедрению паровых машин на транспорте не была однозначно положительной, о чем свидетельствует карикатура того времени, представленная на рисунке.
Карикатура на распространение паровых повозок (1831 г.)
Развитие паровых машин в XVIII столетии подтолкнуло создателей летательных аппаратов к созданию легкой паровой машины, позволявшей совершать длительные и управляемые полеты.
Проблема летания не могла быть разрешена до тех пор, пока в обществе не созрела практическая потребность в сообщениях по воздуху.
В то же время необходимо отметить, что человечеству предстояло пройти долгий путь в воздухоплавании - от паровой машины до двигателей внутреннего сгорания. Дальнейшие разделы книги будут посвящены как разработчикам легких паровых машин, так и создателям первых двигателей внутреннего сгорания для наземного транспорта и воздухоплавания.