Глава 5 Беспилотные летательные аппараты Помимо традиционной самолетной тематики, во второй половине 1950-х годов ОКБ-156 приступило к разработке беспилотных летательных аппаратов, и первым в этом ряду стал стратегический дальний ударный самолет (крылатая ракета) Ту-121 («С»)

Летательные машины На первых страницах этой книги было сказано вкратце о приборах «тяжелее воздуха». Упоминалось также, что к этому разряду относятся все птицы и летающие насекомые и что полет их происходит совершенно иным образом, чем движение в воздухе всякого

15 апреля 1452 года родился человек, чье имя стало синонимом гениальности во всем. Леонардо да Винчи был прекрасным художником, талантливым архитектором, анатомом. Но его технические изобретения смогли опередить свое время на несколько веков

Леонардо да Винчи известен в первую очередь как художник, творец знаменитой «Джоконды » и «Тайной вечери». Его современники ценили прежде всего его художественный талант. Но Леонардо обладал и великим инженерным умом, который люди, жившие с ним в одно время, оценить не могли. Видимо потому, что большинство изобретений да Винчи невозможно было воплотить в жизнь с помощью инструментов XV - XVI веков. А если бы изобретения Леонардо были реализованы, то по средневековым улицам ездили бы автомобили, в небе парили летательные аппараты, а в средневековых сражениях применялись танки и пулеметы.

Все технические идеи гения остались только на бумаге – в рисунках, чертежах и подробных описаниях. Свои научные труды более чем на 5000 страницах Леонардо систематизировал в книги-кодексы. Записи в рукописях были зачем-то зашифрованы своеобразной «тайнописью» - написаны справа налево зеркальным шрифтом. Только через пять веков энтузиасты и почитатели таланта великого человека эпохи Возрождения, прочитав рукописи, попытались воплотить идеи да Винчи в жизнь, сконструировав механизмы по его чертежам. И все машины работали!

Водолазный костюм

Водолазный костюм был придуман Леонардо для венецианцев, которым постоянно приходилось отражать морские военные атаки. В эти непромокаемые костюмы предполагалось нарядить воинов и отправить их под воду затапливать вражеские суда, повреждая им днища. Водолазный костюм Леонардо был выполнен из кожи, шлем был оснащен стеклянными линзами, обувь водолаза утяжелена металлическим грузом. Человек в таком костюме мог дышать с помощью колокола с воздухом, опущенного под воду, от которого к шлему водолаза были подведены дыхательные трубки.

Парашют

Конечно, во времена да Винчи летательных аппаратов еще не было, и возможность подняться в воздух для человека была только мечтой. И гениальный изобретатель задумал свой первый в истории парашют, не как средство спасения, а как аппарат, дававший возможность плавно передвигаться по воздуху, прыгнув с высоты. Парашют да Винчи выполнен в форме пирамиды и обтянут плотной тканью.

Дельтаплан

Мечта человека о полете была заветной с древности. Леонардо да Винчи, как и многие до него, пытался воплотить ее в жизнь. На создание первых летательных аппаратов ученого вдохновили птицы и летучие мыши. Одна из летательных машин была снабжена подвижными крыльями, которые приводились в движение человеком, крутящим педали. Пробовал изобретатель создать и планирующие аппараты: одно из изобретений гениального Леонардо – прототип современного дельтаплана.

Вертолет

Леонардо с детства любил наблюдать за природными явлениями, за животными и растениями. Идею сделать воздушный винт, наподобие тех, что теперь поднимают в небо вертолеты, видимо, родилась у гениального изобретателя при взгляде на то, как с деревьев плавно слетают на землю семена-крылатки. Поднимать в воздух «вертолет» да Винчи должен был большой винт, на лопасти которого была натянута парусина. Предполагалось, что четыре воздухоплавателя, раскручивая винт, могли бы создать тягу и давление на лопасти, которые поднимут «вертолет» вверх.

Автомобиль

Это изобретение великого итальянца условно можно считать первым в мире автомобилем. Конечно, он больше напоминает телегу, чем современные авто. Зато самодвижущаяся тележка Леонардо не нуждалась в водителе и была экологичным транспортом, так как двигалась при помощи пружинного механизма, как заводная игрушка. Идея гениально проста: пружина наматывалась на барабан при помощи рычага рукой. Пока она разматывалась – тележка ехала вперед.

Велосипед

Леонардо да Винчи придумал двухколесный передвижной механизм еще в XV веке, задолго до изобретения современного велосипеда. В рукописях ученого были найдены наброски деревянной машины, очень напоминающий современный двухколесный транспорт. Только в отличие от современных велосипедов руль у изобретения да Винчи не мог поворачиваться и у машины не было сиденья. А вот передача движения с одного колеса на другое при помощи цепи впервые упоминается в рукописях Леонардо да Винчи.

Прожектор

Да Винчи проводил научные эксперименты и в области оптики. Ученый изобрел несколько осветительных устройств, работал над созданием телескопа и очковых линз. Как известно, Леонардо служил при дворах богатых правителей-меценатов, любимым развлечением которых был театр. Идея создать прожектор возникла из сценических потребностей. Осветительное устройство представляло собой ящик, внутрь которого ставилась горящая свеча. На одной из стенок ящика находилось толстое увеличительное стекло.

Робот

Гению Леонардо да Винчи принадлежит также идея механического человека, первого робота. По некоторым данным, это изобретение было даже воплощено в жизнь. Человек-машина, построенный Леонардо, якобы служил игрушкой для богатого миланского герцога Сфорцо. Идея создать механическое подобие человека возникла у Леонардо после глубокого изучения анатомии. История гласит, что в одном из итальянских монастырей у Леонардо была своя тайная комната, где он с учениками ночами препарировал трупы, изучая строение человеческого тела. Мысль, что мышцы служат для того, чтобы двигать кости, подтолкнула Леонардо да Винчи спроектировать первого в истории человечества робота.

Пулемет

Оказывается, пулемет был изобретен задолго до Первой мировой войны. «Мушкет в форме органной трубы» (так назвал свое изобретение да Винчи) был призван поливать противника непрекращающимся огнем. Для этого на специальной повозке предполагалось установить 33 огнестрельных ствола на трех стойках. Установка могла вращаться. Орудия на стойках стреляли по очереди – когда одни стреляли, другие заряжались, а третьи охлаждались. Высота «пулемета» регулировалась специальным подъемником на винтовом механизме.

Леонардо да Винчи был мастером на все руки. Художник, изобретатель и ученый — это те немногие звания, которые Леонардо носил на протяжении всей своей жизни.

И хотя он жил несколько сотен лет назад, многие из его наработок стали прототипами для самых инновационных изобретений в современном мире.

Парашют Леонардо да Винчи

Увлеченный идеей полета, Леонардо да Винчи проводил большую часть своего времени, размышляя о способах поднять человека в воздух и, возможно, что еще более важно, — о том, как безопасно вернуть его обратно.

Первый парашют был придуман и зарисован Леонардо да Винчи в 15 веке. Трудно поверить, что что-то настолько «современное», как парашют, могло быть изобретено более 500 лет назад. Конструкция парашюта Леонардо состоит из запечатанного льняного полотна, удерживаемого открытой пирамидой из деревянных столбов длиной около семи метров. Изобретение позволит любому человеку «спрыгнуть с любой большой высоты, не получив никаких травм», — сказал да Винчи. Однако поскольку его идеи намного опережали время, технология не смогла найти применение.

Как и многие из его монументальных открытий, парашют Леонардо никогда не испытывался. Тем не менее, самое интересное в том, что в 2000 году смельчак Адриан Николс построил парашют, основанный на проектах Леонардо. Несмотря на большой скептицизм большинства людей, парашют работал как и задумывалось.

Считается, что современный парашют был изобретен в конце 18 века во Франции Луи-Себастьеном Ленорманом, который совершил первый публичный прыжок в 1783 году.

Акваланг

Острый как бритва ум может быть отличным подспорьем для обороны страны, поэтому неудивительно, что да Винчи использовали, чтобы увеличить свои шансы на победу в войне.

Первоначально спроектированный как способ отражать вторжение кораблей, акваланг позволил бы людям совершить небольшой подводный саботаж, вырезая отверстия в нижней части корпуса кораблей противника. К сожалению, изобретение, в комплекте с дыхательным шлангом и стеклянными очками, не получило востребованности в то время.

Бронированный танк

Чертеж Леонардо Да Винчи: Бронированный танк

Еще один из его военных проектов. Да Винчи был первым человеком, который разработал бронированный танк. Работая на герцога Милана, он сделал чертежи военной бронированной машины, оснащенной 36 орудиями. Танком должны были управлять восемь человек, и в теории это было практически непобедимо.

Однако в чертежах содержалась ошибка: шестерни заставляли передние и задние колеса двигаться в противоположных направлениях. Некоторые историки сомневаются, что это была ошибка, они полагают, что это было специальное допущение, которое делало Леонардо единственным человеком, кто мог правильно собрать танк, таким образом не допуская попадания изобретения в руки врага.

Летающая машина

Чертежи Леонардо Да Винчи: Летающая машина

Новатор был очень взволнован перспективой того, что люди могут парить в небесах как птицы, поэтому неудивительно, что летательный аппарат был одним из его самых известных изобретений. Хотя он так и не был создан в том виде, в котором его придумал Леонардо, его идея была основой современной авиации. Возможно, братья Райт вдохновились именно его работами.

К сожалению, необходимые инструменты для приведения аппарата в полёт в то время были недоступны.

Пулемет

Чертежи Леонардо Да Винчи: Пулемет

С точки зрения Леонардо, проблема с оружием того времени заключалась в том, что оно заряжалось слишком долго. Его решением было создание многоствольного оружия, которое можно было заряжать и стрелять одновременно. Пулемет был еще одним из смертоносных замыслов Да Винчи, которые так и не были реализованы, но, несомненно, уничтожили бы любого приближающегося врага.

Совсем как современный пулемет, «33-ствольный орган» Да Винчи позволял стрелять из одиннадцати мушкетов одновременно, вращаясь, чтобы давать остывать стволам.

Робот-рыцарь

Чертежи Леонардо Да Винчи: Робот-рыцарь

Хотя существуют десятки изобретений Леонардо, которые никогда не видели свет в 15-м веке, именно рыцарь-робот поражает больше всего. Первого гуманоидного робота он разработал для театрализованного представления в Милане.

Конечный продукт, завершенный в 2002 году, смог ходить и махать. Росхейм использовал это как вдохновение для своих роботизированных проектов НАСА, демонстрируя вечную природу действительно инновационного изобретения.

Вертолет

Чертежи Леонардо Да Винчи: Вертолет

Также известное изобретение как «воздушный винт», устройство было разработано для полета, путем сжатия воздуха — подобно современным вертолетам.

Вертолет имел диаметр более 4,5 метра и был сделан из тростника, льна и проволоки. Привести в движение машинку планировалось четырьмя людьми, стоящими на центральной платформе, поворачивающей кривошипы, чтобы вращать шахту. Леонардо верил, что изобретение сможет оторваться от Земли. Тем не менее, современные ученые не верят, что изобретение да Винчи могло бы улететь.

Леонардо да Винчи был убежден, что «человек, преодолевающий сопротивление воздуха с помощью больших искусственных крыльев, может подняться в воздух». Убежденный в своей правоте, он начал разрабатывать аппарат, приводимый в движение только силой мышц человека, и позволяющий ему парить в воздухе как птица.

Существует множество рисунков такого «ornitotteri», придуманных Леонардо. Одни из них изображают лежащего человека, который собирается взлететь с помощью механизмов, присоединенных к крыльям; другие — движение вперед при помощи более совершенной системы винтов и шкива. Есть и рисунки человека, расположенного вертикально в летательном корабле, на педали которого он нажимал руками и ногами.

Чтобы сконструировать крылья «ornitotteri», Леонардо изучал анатомию птичьего крыла, учитывая функции и распределение его перьев. Наблюдая за полетом птицы, ученый заметил, что она по-разному машет крыльями, когда зависает в воздухе, летит вперед или приземляется. Его интересовали также перепончатые крылья летучих мышей. На основе этих наблюдений Леонардо сконструировал огромные крылья, предназначенные не только для поднятия человека в воздух, но и удержания его в полете, благодаря элеронам и шарнирам. Он собирался имитировать воздушную акробатику птиц, их способность беречь энергию в полете и точно приземляться. До конца XV столетия Леонардо был убежден, что сможет осуществить проект механического полета. Однако его беспокоило то обстоятельство, что возможности мышц человека ограничены. Поэтому он собирался вместо энергии мускулов использовать механизм лука, который обеспечивал бы движение вперед. Впрочем, лук не решал проблем автономности в полете, возникающих при быстром раскручивании пружины.

С 1503 по 1506 г. Леонардо был занят исследованиями в Тоскане. Атмосферные условия, наличие или отсутствие ветра, соответствующие метеорологические и аэродинамические явления заставили его отказаться от своей старой идеи об «инструменте», основанном на взмахе крыльев, и признать”полет без движения крыльев”.

Наблюдая, как большие птицы позволяют воздушным потокам подхватить и нести их в воздухе, Леонардо думал об оснащении человека большими составными крыльями, которые дадут ему возможность войти в подходящий воздушный поток при помощи несложных движений тела и не затратить много сил на это. Человек будет свободно парить, пока не опустится на землю как “сухой лист”.

Систематические исследования, предпринятые Леонардо в начале XVI в., привели его к необходимости изучить “качество и плотность воздуха”. Для этой цели он сконструировал гидроскопические инструменты. Леонардо подчеркивал,что законы аэродинамики аналогичны законам гидростатики, т.е.наука о воде является зеркальным отражением науки о ветре, ”которую (науку о ветре) мы покажем через движение воды и эта важная наука станет шагом вперед в понимании полета птицы в воздухе».

Вертолет Леонардо да Винчи

Данный рисунок — изображение «предка» современного вертолета. Радиус винта — 4,8 м. Он имел металлическую окантовку и полотняное покрытие. Винт приводился в движение людьми, которые шли вокруг оси и толкали рычаги. Существовал и еще один способ запуска винта — требовалось быстро раскрутить трос под осью. «Я думаю, что если этот винтовой механизм добротно сделан, т. е. сделан из накрахмаленного полотна (во избежание разрывов) и быстро раскручен, то он найдет себе поддержку в воздухе и взлетит высоко вверх».

Гидроскоп

Гидроскоп — прибор, изобретенный Альберти. Он представлял собой простой набор шкал с гидроскопичесим веществом (хлопковая вата, губка и т.д.) и воском, не впитывающим воду. По словам Леонардо, прибор применялся для того, ”чтобы узнать качество и плотность воздуха и когда пойдет дождь”.

ИЗМЕРИТЕЛЬ ВЕЛИЧИHЫ HАКЛОHА

Этот прибор представляет собой маятник, помещенный внутрь стеклянного сосуда (в форме колокола), служащий для того, чтобы «направить аппарат (летательный) прямо или под наклоном, как предпочитаете, т. е. когда захочется лететь прямо, установите шарик в середину круга».

ИССЛЕДОВАHИЕ БАЛАHСИРОВКИ

Движения планера в полете контролировались подвижными крыльями и балансированием летчика: «человек должен быть свободен книзу от талии, чтобы он мог себя уравновесить, хотя и находится при этом в лодке, и так, чтобы его центр тяжести совпадал с центром тяжести всей конструкции и был уравновешен с ним».

ИССЛЕДОВАHИЕ РАВHОВЕСИЯ

Ученый провел исследование равновесия планера c целью определения центра гравитации у птицы. Рисунков этого планера не существует, но известно, что он должен был быть построен из легких материалов: бамбука и ткани с креплениями и оттяжками из сырого шелка или из специальной кожи. Высокая конструкция из тростника в форме цилиндра или параллелепипеда, видимо, вытягивалась на лямках из очень широких (около 10 м в ширину) крыльев этого планера. В этой конструкции летчик располагался намного ниже крыльев, что создавало равновесие аппарата.

ЛЕЖАЩИЙ «ORNITOTTERO»

Этот рисунок — один из самых знаменитых рисунков Леонардо: «А вращает крыло, В поворачивает его с помощью рычага, С опускает его, D поднимает его». Человек лежит на платформе вытянувшись: «На этом месте располагается сердце». Ноги вдеты в стремена таким образом, что одна нога поднимает крыло, другая опускает. Это — летательный аппарат, в котором распростертый человек крутит педали, поднимающие и опускающие крылья, сгибающие и вращающие их при помощи веревок и рычагов, т.е. этот аппарат как бы “гребет” по воздуху.

ЛЕЖАЩИЙ «ORNITOTTERO» С ЧЕТЫРЬМЯ КРЫЛЬЯМИ

В другом варианте «Ornitottero» четыре крыла приводились в движение руками и ногами пилота. Руки поднимали крылья при помощи барабана, а ноги опускали по одной паре крыльев по очереди. Таким образом, ритм машущих крыльев ускорялся. Аппарат на спине пилота управлялся накручиванием канатов на барабаны и раскручиванием их.

ОРHИТОПТЕР

На рисунке не планер, управляемый пилотом, а интересный «гибрид» . Летчик висит вертикально в центре аппарата, кончики крыльев имеют соединения, контролирующие машину, а жесткая конструкция поддерживает ее.

ОРHИТОПТЕР С ПРУЖИHHЫМ ПРИВОДОМ

Будучи убежденным, что невозможно управлять таким аппаратом при помощи только силы человеческих мышц, Леонардо дал альтернативные решения. Например, им был спроектирован аппарат с пусковым пружинным устройством, передающим свою энергию крыльям “ornitottero” (в данном случае — вертикального) в момент распрямления пружины. В детальной проработке слева Леонардо изобразил устройство, аналогичное тем, что он использовал в своем “автомобиле” и в некоторых часовых механизмах. Данная система теоретически настолько опережала свое время, что даже получила название «Аэроплан Леонардо». На практике она оказалась несовершенной из-за необходимости быстрого раскручивания пружины и трудностей при ее обратном сматывании во время полета.

Если у человека есть тент из плотной ткани, каждая из сторон которого составляет 12 длин руки, и высота — 12, то он может прыгнуть, не разбившись, с любой значительной высоты“.

ПОЛЕТ ПТИЦЫ

Благодаря систематическим исследованиям полета птицы, Леонардо решил заменить полет при помощи машущих крыльев планирующим полетом. Около 1505 г. была закончена его книга “Сodice sul Volo degli Uccelli” (в настоящее время она находится в Турине, в бывшей Королевской библиотеке). Данные рисунки — из этой книги.

ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕHИЯ СКОРОСТИ ВЕТРА

Существовал и другой вид анемометра. Он был сделан из конусообразных трубок и применялся для того, чтобы установить, пропорционален ли ветер, поворачивающий колесо, воздухозаборному отверстию в конусе, учитывая идентичную интенсивность ветра.

СИСТЕМА ОТТЯЖЕК РЫЧАГОВ И СОЕДИHЕHИЙ

Леонардо считал, крылья могут подниматься и опускаться системой канатов и блоков, приводимой в движение ногами пилота, вдетыми в стремена, и его руками, управляющими рукоятками. Поднимаясь и опускаясь, крылья, также, сгибались и распрямлялись при помощи автоматической системы оттяжек, рычагов и соединений.

СПУСК HА ЗЕМЛЮ «СУХИМ ЛИСТКОМ»

Человек повернется направо, если согнет правую руку и вытянет левую; меняя эти движения, он будет поворачиваться справа налево”.

Летательные аппараты Леонардо да Винчи. Леонардо да Винчи поражает разнообразием своих научных интересов. Уникальны его исследования в области конструирования летательных аппаратов. Он изучал полет и планирование птиц, строение их крыльев, и создал летательные аппараты с машущими крыльями, парашют, модель спирального пропеллера и другие уникальные для своего времени устройства. В рукописях Леонардо есть десятки изображений разнообразных летательных конструкций, имеющих целый ряд интересных инженерных решений. Конструкция крыла. Создание «самолётов» Леонардо начал с изучения поведения в воздухе стрекозы, а затем придумал машущее крыло, как средство изучения отталкивания от воздуха. Необходимо было рассчитать силу человека, необходимую для поднятия в воздух махолета, общий вес которого должен был составлять около 90 кг. После внимательного изучения полета птиц, Леонардо да Винчи спроектировал свою первую модель летательного аппарата, у которой были машущие крылья, как у летучей мыши. С ее помощью, отталкиваясь от воздуха с помощью крыльев и используя силу мышц рук и ног, человек должен был полететь. Крылья должны были не только поднять человека в воздух, но и благодаря таким приспособлениям, как элероны и шарниры, удержать его в воздухе. Тогда Леонардо был убежден, что сможет осуществить полет человека с помощью машущих крыльев. Недостаточно сильные мышцы он собирался заменить энергией такого механизма, как взведеный лук, которой, как он считал, будет вполне достаточно для полета человека. Однако, и при использовании этого заводного механизма вставали проблемы быстрого раскручивания пружины. Прошли годы, и когда Ленардо после некоторого перерыва снова взялся за изучение полета, он думал уже о парящем полете с помощью ветра, зная, что в этом случае требуется меньше усилий для удержания и продвижения летательного аппарата в воздухе. Орнитоптер с лежащим пилотом. На таком аппарате человек должен находиться во время полета в лежачем положении и движениями рук и ног управлять механизмами машуших крыльев. Ноги вдеты в стремена так, что одна нога поднимает крыло, другая опускает, а затем наоборот. Крылья сгибаются и вращаются при помощи веревок и рычагов. У этого летательного аппарата корпус по форме напоминает лодку. Огромные крылья, похожие на крылья летучей мыши, приводятся в движение с помощью механизмов. Как и на лодках, для управления предусмотрен руль. Широкая хвостовая плоскость предназначалась скорее всего для контроля высоты. Предшественником вертолета. Вертикально летающий аппарат считается предшественником вертолета. В этом аппарате изобретателем были предусмотрены две пары крыльев, машущих по очереди. Во время полета человек должен был стоять внутри огромной чаши диаметром 12 м. Крылья аппарата должны были иметь ширину 24 м, а размах их составлять около 5 м. Для управления механизмами аппарата должны были быть задействованы руки, ноги и даже голова пилота. Взмахи крыльев должны были происходить крестообразно, вверх и вниз, подобно крыльям птицы. Если бы это было построено, машина была бы настолько тяжела, что был бы невозможен полет. Леонардо признал эту проблему и попытался уменьшить вес используя более легкие материалы. Летательный аппарат с вертикальным взлетом. На этом аппарате Леонардо хотел установить систему втяжных лестниц, аналог современного убирающегося шасси. При приземлении вогнутые клинья, прикрепленные к основанию лестниц служили бы аммортизаторами. Воздушный винт. На эскизах Леонардо изображает и совсем другой летательный аппарат - "воздушный винт", способный подняться в воздух. Аппарат с таким винтом должен летать ввинчиваясь в воздух! Радиус винта - 4,8 м. Он имел металлическую окантовку и накрахмаленное полотняное покрытие. Винт должен был приводился в движение людьми, которые шли вокруг оси и толкали рычаги. Существовал и еще один способ запуска винта - требовалось быстро раскрутить трос под осью. Парашют. Модель была выполнена на основе квадратной деревянной рамы, из углов которой выходят также деревянные направляющие, скрепленные выше над центром рамы. Закрепленный на раме материал образует вытяжной колпак. К углам рамы крепятся веревки, на которых внизу весит человек. Однако, практически спуск на таком парашюте не может быть безопасным, т.к. материал будет просто разорван напором воздуха. Как считал Леонардо да Винчи, "если у человека есть тент из плотной ткани, каждая из сторон которого составляет 12 длин руки, и высота - 12, то он может прыгнуть, не разбившись, с любой значительной высоты". Испытать этот аппарат ему самому не удалось. Однако летательные устройства великого изобретателя Леонардо да Винчи так никогда и не взлетели. Всё осталось лишь на бумаге. Через 500 лет забвения. В небо наконец-то поднялся изобретенный Леонардо да Винчи летательный аппарат. Недавно над английским графством Суррей был успешно испытан прообраз современного дельтаплана, сконструированный точно по чертежам ученого. Летательный аппарат был сделан исключительно из материалов, доступных при жизни Леонардо. Средневековый дельтаплан напоминал сверху скелет птицы. Он был сделан из итальянского тополя, тростника, сухожилий животных и льна обработанного глазурью, полученной на основе выделений жуков. На испытательных полетах с холмов удалось поднять "дельта план" на максимальную высоту в 10м и продержаться в воздухе 17 сек. На нем нельзя выполнять фигуры высшего пилотажа, но он отрывается от земли и прекрасно летает.