Народження практичного планеризму

Історія авіації

Планер - наступник повітряного змія

Експерименти з літаючим крилом Отто Лілієнталь почав після багатогодинних спостережень за польотами птахів. Досліджуючи аеродинаміку пташиних крил, німець прийшов до висновку, що і у планера крила в поперечному перерізі повинні мати увігнутість, звернену вниз. Скелет крила виготовлявся з вербових прутів, які потім обтягувалися полотном.

На відміну від попередників Лілієнталь не кидає з першим же сконструйованим крилом з височенного обриву. У початкових дослідах він просто стояв з крилами на вітрі і намагався відчути всі аеродинамічні сили і перевірити міцність конструкції. Потім експериментатор стрибав з крилами з невеликого помосту у себе в саду. А до польотів на висотах висотою 5 # 150; 6 м він приступив лише два роки по тому. Весь цей час він удосконалював свою конструкцію і набував навик управління планером. Так, наприклад, Лілієнталь зменшив розміри крила (розмах крила ні більше 6 # 150; 7 м) і додав до нього вертикальне і горизонтальне оперення, так як без нього перші літальні апарати були в польоті не досить стійкі.

У порівнянні з сучасними апарати німця, природно, були недосконалі. Але треба віддати йому належне в розробці методики освоєння неба на планерах. Послідовники Лилиенталя вчилися на його помилках, використовували його знахідки, наприклад управління апаратом за допомогою балансування вагою, що дозволило створювати потрібні повороти щодо трьох осей.

Взагалі з 1891 по 1896 р Лілієнталь побудував п'ять планерів-монопланів і два планера-біплана. У 1891 р німецький інженер на своєму планері останньої конструкції почав здійснювати польоти до 20 м завдовжки. Конструктор не стрибав з обриву і не користувався буксиром. Він розбігався під ухил назустріч вітру. Під час польоту інженер спирався руками на крила, а керував апаратом за допомогою ніг.

Планер О. Лилиенталя

Німецький експериментатор, вивчаючи приземлення птахів, також розробив власну методику м'якої посадки: він різко відхиляв тулуб назад, кут атаки крила збільшувався, швидкість падала і далі йшла майже парашутна посадка.

Для зручності транспортування планера О. Лілієнталь передбачив можливість складання крил подібно до крил кажана. Щоб в польоті розгорнуті крила мимоволі не складалися, вони фіксувалися поздовжніми нервюрами, які, до речі, можна було міняти по довжині і таким чином змінювати кривизну профілю. Для більшої міцності крило підтримувалося розчалками, з'єднаними з двома вертикальними стійками на центроплане.

Отто Лілієнталь вніс і деякі нововведення: горизонтальний стабілізатор був пружно підвішений і міг повертатися на деякий кут вгору, долаючи силу дії пружини під дією аеродинамічних сил. Це дозволяло швидко збільшити кут атаки крила для гальмування перед посадкою. Під час польоту ж стабілізатор завжди був розташований під негативним кутом до крила, що фіксувалося обмежувачами.

На своєму моноплані Лілієнталь провадив щодо тривалі (по 20 # 150; 30 с) і далекі (до 250 м) польоти. До речі, сам винахідник до середини 1896 року вже мав за плечима колосальний досвід планеризму: понад дві тисячі польотів.

Політ О. Лилиенталя на власному планері

Іронічне ставлення до нього змінилося повагою. Лилиенталя відвідують Н. Е. Жуковський. С. Ленглі, які оцінюють зроблене німецьким конструктором як видатні досягнення в області аеронавтики. Жуковський був вражений його ідеями перетворити планеризм в спорт, подібний велосипедного.

Було виготовлено 9 літальних апаратів. Серед покупців був і професор Н. Е. Жуковський (апарат зберігся до наших днів і експонується в Науково-меморіальному музеї М. Є. Жуковського в Москві). Як вже говорилося вище, Отто Лілієнталь конструював і планери-біплани. До цієї ідеї він прийшов тому, що на своєму моноплані він міг виконувати польоти при швидкості вітру не більше 5 # 150; 6 м / с. При більш сильному вітрі виникали труднощі в управлінні апаратом через обмежені можливості переміщення центру ваги. Ці недоліки були відсутні у біпланів.

У 1895 р був побудований перший дослідний апарат, конструктивно схожий на моноплан, але замість одного крила були зроблені два. Коли Лілієнталь випробував його в польоті, він записав:

«Управління таким подвійним апаратом схоже з управлінням простими поверхнями, тому я міг, не відчуваючи нових труднощів, скористатися раніше придбаної досвідченістю. Великий вплив, який чиниться переміщенням центру ваги, і більша безпека, з якої регулювалося таким чином положення снаряда, дозволяли мені довіритися вітру, що досягають іноді 10 м швидкості. Вироблені при такій швидкості вітру досліди дали результати набагато цікавіше всіх отриманих мною до того часу. Починаючи з 6 # 150; 7-метрової швидкості вітру, я міг покинути вершину мого горбка і плавно, майже горизонтально, майоріти в повітрі. При більш значних швидкостях траєкторія польоту часто виявляє схильність до підвищення. У вершині траєкторії подібного роду апарат залишається досить довго нерухомим, так що я можу розмовляти в той час, коли перебуваю в повітрі, з особами, які бажають мене сфотографувати # 133; ».

Біплан О. Лилиенталя

Однак скоро німецький конструктор повернувся до польотів на своїй первісній конструкції моноплана. По всій видимості, він відмовився від біплана через його ваги, громіздкість і не таких уже й великих аеродинамічних переваг перед монопланом.

Більш того, існує думка, що новий апарат все ж був більш чутливий до поривів вітру. У 1880 р Отто Лілієнталь дійшов ідеї створення утолщенного центроплану з двостороннім обшивкою крила (на закінцівках він залишав тонкий профіль з односторонньою обтягуванням). До здійснення задуманого він приступив лише в 1896 р але закінчити не встиг.

Крім Лилиенталя, проблемою конструювання апаратів важче повітря займалися і в інших країнах світу. Серед них Г. Кох (його планер залишився незавершеним) Л.-П. Муйяр, Л. Харгрейв. При сильному вітрі нетривалі польоти на своєму планері з тандемним розташуванням крил здійснював чеський механік Ф. Штапенік. У США в середині 90-х рр. XIX ст. український емігрант В. П. Бутузов провів випробування свого планера, чимось конструктивно нагадує апарати Ле Брі.

Слід зазначити, що у Лилиенталя з'явилася ціла когорта послідовників в конструюванні балансирних монопланеров. Серед них англійці Д. Фіццжеральд і А. Левентааль, німці К. Ято і А. Вольфмюллер, американці А. Херринг і В. Хірст і багато інших. Як прообразу нерідко використовувалися планери, куплені у Лилиенталя або побудовані по фотографіях апаратів знаменитого німця, що з'являються у пресі.

Помітних успіхів у створенні літальних апаратів домігся англієць П. Пільчер. Він сміливо удосконалив конструкції Лилиенталя. Наприклад, перший його апарат під назвою «Бет» мав вищу поперечну стійкість, проте перед поривами бічного вітру він був поганий. Тоді конструктор вирішив нижче розташувати центр тяжіння в своєму іншому літальному апараті «Битл» (льотчик розташовувався практично під крилом), але і це не зробило планер вдалим, до того ж він був важким і важив 36 кг.

Невдачі не зупинили англійця, хоча наступна конструкція 1895 # 150; 1896 рр. «Галл» з більшою площею крила, ніж у всіх попередніх, двічі терпіла аварію. Все-таки прав виявився Лілієнталь, коли стверджував, що балансувати управління планерів буде надійним лише на апаратах невеликих розмірів. Але Пільчер домігся-таки свого в четвертій конструкції, названої «Хоук».

Одна з вдалих конструкцій П. Пільчера

П. Пільчер, на відміну від Лилиенталя, вважав за краще буксирний спосіб зльоту планера, тому свою конструкцію, майже нічим не відрізняється від монопланів німця, він забезпечив парою колісних шасі з пружинної амортизацією. На «Хоук» відбувалися польоти до 200 м (перші польоти не перевищували 90 м). Планер відрізнявся відносною маневреністю. На ньому стало можливо навіть здійснювати повороти за курсом при ковзанні при крен, бо вертикальне оперення було нерухомим.

У 1899 р П. Пільчер сконструював триплан, хоча до багатоплощинних апаратів він ставився з упередженням, пам'ятаючи про не зовсім вдалих дослідах Лилиенталя з біпланом. Підштовхнуло ж його звістка з Америки, де пройшли успішні польоти планерів з декількома несучими площинами. Але випробувати в повітрі свою конструкцію англійцю не довелося: він загинув під час польоту на «Хоук» під час дощу, впавши з десятиметрової висоти: намокла оббивка крил.

Триплан П. Пільчера

Із загибеллю П. Пільчера пішло в минуле створення птахо-подібних крил у планерів. На передній план вийшли нерухоме прямокутне обрис крила, діагональна система розчалок, як при будівництві мостів, лонжерони, стійки і нервюри. Один з перших вдалих подібних планерів побудували в 1896 р О. Шанют і А. Херринг. Їх конструктивно-силова схема крила пізніше знайде широке застосування в світовому літакобудуванні. Дійсно, апарат виявився міцним і легким (виготовлений із сосни і полотна). У його конструкції передбачалося рухливе хвостове оперення, що складається з двох пересічних поверхонь шестикутної форми на пружній підвісці. Воно конструировалось для гасіння повітряних поривів і для польотів під кутом до напрямку вітру. Льотчик розташовувався під крилом на спеціально влаштованому сидіння, тримаючись за вертикальні стійки і спираючись ліктями на горизонтальні поперечини. Переміщаючи центр тяжіння, планерист міг керувати апаратом в повітрі.

Тільки в 1896 р на цьому планері було здійснено більше тисячі польотів. Максимальна відстань, яку на ньому було подолано, # 151; 110 м. Пізніше Херринг буде працювати над створенням триплан, навчиться керувати планером, використовуючи висхідні потоки повітря. І все ж запропонована конструкція біплана з прямокутними крилами стане загальновизнаною не тільки в планеризм, але і в літакобудуванні.