Циолковский

ГЛАВА III ВОЗДУХОПЛАВАНИЕ ТОГО ВРЕМЕНИ ЗА РУБЕЖОМ

Чтобы ясно представить действительную роль и значение работ К. Э. Циолковского в развитии теории и практики летания, необходимо предварительно охарактеризовать состояние этого дела в 70-х и 80-х годах минувшего столетия.

Изобретение воздушного шара братьями Монгольфье и Шарлем в 1783 году послужило сильным толчком для дальнейшего развития всех вообще летательных аппаратов. Но в первую очередь оно привело к практическому использованию самих аэростатов — в военном деле и в исследовании атмосферы.

Первенство в практическом применении так называемых «привязных аэростатов» в военном деле принадлежит революционной французской армии в период якобинской диктатуры 1793— 1794 годов. Аэростаты были применены в качестве наблюдательных пунктов для разведки с них расположения войск неприятеля и его полевых сооружений, а также для корректирования ружейного и артиллерийского огня.

Еще до этого, сразу же после первых полетов на монгольфьерах и шарльерах, молодой французский военный инженер Ж. Б. Менье, впоследствии погибший в рядах революционной армии, предложил проект управляемого аэростата (дирижабля), наметив в этом проекте основные детали, которые мы находим и в современных дирижаблях: воздушный баллонет для поддержания и регулирования внутреннего давления в оболочке, руль направления, удлиненную гондолу и, наконец, пропеллеры (винты). Однако Менье и его современники не имели возможности применить иной двигатель для пропеллеров, кроме мускульной силы людей. Облегчить же в достаточной степени паровую машину существовавшей в то время конструкции им не представлялось возможным.

В области управления аэростатами к 1784 году относится и попытка Миолана и Жанена построить управляемый монгольфьер, в котором в качестве двигательной силы использовалось реактивное действие газовой струи. Следует отметить, что автор проекта, ученый аббат Миолан, был учеником «Друга народа», Жана-Поля Марата, выдающегося революционера и разностороннего ученого. Марат с исключительным вниманием относился к вопросам воздухоплавания и указывал, что его развитие должно производиться систематически и предприниматься «для блага людей, для счастья государства или для благополучия отечества».

Первое военное применение привязного воздушного шара в битве при Флерюсе (1794). С современной гравюры.

Несмотря на то, что вопрос о двигателе для дирижаблей не был разрешен, проекты предлагались многократно и в 1852 году привели к созданию во Франции первого в мире управляемого аэростата с паровой машиной в качестве двигателя — дирижабля А. Жиффара.

Первый удачный полет управляемого аэростата с механическим паровым двигателем мог иметь место лишь в результате успехов машиностроения, в частности производства машин-двигателей.

Выходец из рабочих, талантливый французский изобретатель Жиффар сумел спроектировать и построить паровую машину и котел такого веса, что даже небольшой аэростат был в состоянии поднять их вместе с механиком. Дирижабль объемом в 2 500 кубических метров наполнялся светильным газом. Его оболочке была придана удлиненная веретенообразная форма (вся длина 44 метра, наибольший диаметр 12 метров). Она была покрыта сеткой, которая снизу несла длинный деревянный брус. К нему-то и крепилась гондола, в которой были установлены котел и паровая машина мощностью 3,6 лошадиной силы, при весе в 45 килограммов на 1 лошадиную силу. Руль направления помещался в корме дирижабля, маневры же высоты совершались посредством выбрасывания балласта или выпуска газа через верхний клапан.

Первый полет Жиффар произвел на своем дирижабле 24 сентября 1852 года. Несмотря на неблагоприятные метеорологические условия, дирижабль, развивая скорость 3 метра в секунду (10,8 километра в час), показал достаточную управляемость. Было ясно, что с постройкой более мощного двигателя, при том же весе, управляемость дирижабля в любом направлении станет полной.

Но в самой Франции, где в то время торжествовала политическая реакция[20], изобретение Жиффара не встретило серьезного отклика. Никаких организаций по военному воздухоплаванию в этой стране более не существовало — они были ликвидированы почти за шестьдесят лет до того Наполеоном Бонапартом. Наполеон оказался не в состоянии оценить такие выдающиеся технические достижения своего времени, как аэростаты. Первый в мире отряд воздухоплавателей (аэростьеров), созданный во время революции, он приказал распустить. Более полувека во Франции практиковались лишь отдельные и редкие эпизодические полеты. Центр же научного воздухоплавания за предшествовавшие годы переместился в Англию.

Главной причиной, побуждавшей англичан усиленно заниматься научным воздухоплаванием, было стремление возможно более усовершенствовать метеорологию, столь необходимую в морском деле. Но проникнуть в верхние слои атмосферы для ее изучения возможно лишь с помощью летательных аппаратов. Высокогорные же экспедиции по причине больших трудностей их осуществления давали весьма малые результаты и на развитие метеорологии оказывали незначительное влияние.

В начале XIX столетия в Англии появились научные работы Дж. Кейли о построении летательных аппаратов (геликоптеров и управляемых аэростатов). Им же производились и различные опыты в этой области, ставшие известными,, однако, лишь много десятилетий спустя.

Развитием же практического воздухоплавания, в первую очередь для целей метеорологических исследований, англичане обязаны прежде всего работам выдающегося аэронавта Чарльза Грина. Он начал свою воздухоплавательную карьеру в 1823 году первым в мире полетом на аэростате, наполненном светильным газом, и за свою долгую жизнь совершил 526 полетов. В числе внесенных им усовершенствований был гайдроп (канат, применяемый при спуске аэростата), введенный впоследствии и на дирижаблях. Англичане прекрасно освоили производство всей материальной части аэростатов, начиная с оболочки.

Под влиянием успехов научного воздухоплавания в Англии и ряда попыток применения его для военного дела в других странах во Франции в 60-х годах также начала создаваться группа энтузиастов летания. Они еще не составляли какой-либо специальной организации или общества. Для большинства из них занятие проблемами воздухоплавания и авиации было не основным, а дополнительным к их главному роду деятельности. Тем не менее труды этой группы лиц бесспорно положили основание современной авиации и воздухоплаванию во Франции. Значение их работ вместе с тем выходило далеко за пределы одной страны.

Наиболее деятельными членами группы являлись A. Жиффар, братья Гастон и Альберт Тиссандье, братья Манжен, Дюруоф, Ф. Турнашон-Надар[21], братья Годар, B. Фонвиель, Сивелъ, Кроче-Спинелли, Ла-Ландель и другие. К ней примыкали, кроме того, астроном К. Фламмарион, использовавший свои полеты на аэростатах для астрономических и метеорологических наблюдений, академик Бабине, а также знаменитый романист Жюль Верн, связанный с многими воздухоплавателями и изобретателями личной дружбой. Ряд своих замечательных научно-фантастических романов Жюль Верн посвятил именно вопросам различных видов летания. Переведенные на все европейские языки, эти произведения в огромной степени содействовали популяризации вопросов воздухоплавания (как и ряда других отраслей техники). В самой Франции вопросы воздухоплавания так сильно привлекли внимание передовых слоев общества, что была сделана даже попытка организовать регулярное воздушное сообщение на свободных аэростатах.

Дирижабль Жиффара (1852).

Своеобразные мотивы вызвали к жизни этот проект. Надар пришел к заключению, что добиться управляемости можно лишь в отношении аппаратов тяжелее воздуха, 8 не аэростатов, и что важнейшим элементом в их устройстве явится пропеллер[22]. «Винт — святой винт! — должен в ближайшем будущем вознести нас в воздух!» писал он в своем пламенном «Манифесте воздушной навигации», оглашенном 30 июля 1863 года в Париже перед наиболее выдающимися деятелями науки и литературы. Публичные опыты, поставленные с построенным к тому времени аппаратом подобного рода — паровым геликоптером изобретателя д’Амекура, — прошедшие весьма успешно, создали Надару активную группу сторонников. Но для сооружения по его идее огромного геликоптера требовались крупные денежные средства. Чтобы их добыть, Надар решил построить аэростат невиданных прежде размеров — объемом в 6 тысяч кубических метров (23,7 метра в диаметре) — и организовать перевозку на нем по воздуху пассажиров.

Гондола аэростата, получившего имя «Гигант», представляла собой настоящий домик с дверью и окнами, рассчитанный на размещение до сорока человек. Однако, как и следовало ожидать, это дорогостоящее предприятие привело лишь к разорению его организаторов.

В практике пилотирования шара встретились непредвиденные трудности, в результате которых 19 . октября 1863 года «Гигант» потерпел тяжелую аварию. Вылетевший накануне этого дня, по счастью, всего лишь с девятью человеками на борту, аэростат во время форсированной посадки при резком ветре подвергся сильному тренажу (волочению по земле); почти все его пассажиры получили ранения или увечья.

Но и эта неудача не расхолодила ни самого Надара, ни остальных работников молодого воздухоплавания. Полеты на аэростатах и постройка моделей других летательных аппаратов, а также научная разработка вопросов летания продолжали развиваться.

Когда в результате авантюристической политики Наполеона III и его клики французская армия потерпела жестокое поражение во франко-прусской войне, а Париж оказался осажденным германской армией, сплоченная группа работников воздухоплавания, накопивших уже известный опыт в полетах на аэростатах и знакомых с основами их производства, оказала стране ряд услуг. Только с их помощью удалось в кратчайший срок поставить аэростаты на службу обороны страны, и на этот раз не в привязном виде (как в 1793—1794 гг.), а в виде свободных воздушных шаров, для поддержания связи осажденного Парижа с теми частями страны, которые еще не были заняты неприятелем.

Быстро создано было серийное производство аэростатов. Для этого использовались пустующие по случаю осады здания вокзалов Парижа. С помощью этих аэростатов, имевших кубатуру, как правило, в 2 тысячи кубических метров и наполнявшихся светильным газом, было весьма успешно налажено первое в мире регулярное воздушное почтовое сообщение, проходившее через линию фронта. Обычно каждый аэростат был снабжен клеткой с несколькими почтовыми голубями, приносившими обратную почту.

За четыре месяца, с 23 сентября 1870 года по 23 января 1871 года, из Парижа было отправлено шестьдесят четыре аэростата. Из них пять попали в плен и два пропали без вести, на остальных же было переброшено через линию фронта 10 тысяч килограммов почтовых отправлений, большая голубиная почта и сто пятьдесят человек.

Когда весной 1871 года власть перешла в руки героической Парижской Коммуны, она немедленно поставила аэростат на службу революции — второй раз в истории Франции. Декретом от 20 апреля была создана специальная рота, получившая то же название, что и в 1793 году, — «аэростьеров». Ей принадлежит заслуга распространения 100 тысяч пламенных воззваний к крестьянам и листовок с кратким изложением задач Коммуны[23].

Это блестяще организованное использование аэростатов во время осады Парижа, особенно в период деятельности Парижской Коммуны, чрезвычайно повысило внимание к вопросам воздухоплавания не только во Франции, но и во всем мире.

Во Франции это выразилось в первую очередь в попытках создания управляемого аэростата — дирижабля. Работа в этом направлении была поручена выдающемуся морскому инженеру, члену Академии наук Дюпюи де-Лому.

Еще во время осады Парижа (30 октября 1870 года) он дал интересный проект дирижабля и через год осуществил этот проект. Из-за отсутствия в то время достаточно легкого мотора дирижабль Дюпюи де-Лома приводился в движение мускульной силой восьми человек атлетического сложения, которые, находясь в гондоле, вращали сидевший на валу пропеллер диаметром в 8 метров, сообщая этим дирижаблю скорость около 2,25 метра в секунду (8 километров в час). Объем аэростата равнялся 3455 кубическим метрам при длине в 36 метров и наибольшем диаметре 14,85 метра.

Дирижабль Дюпюи де-Лома (1871).

Обстоятельные труды Дюпюи де-Лома, написанные на основании этих опытов, принесли в дальнейшем большую пользу дирижаблестроению. Опираясь на строго научную базу, Дюпюи де-Лом окончательно доказал и подтвердил опытными полетами, что проблема постройки и эксплоатации управляемого аэростата безусловно осуществима и что дело тормозится исключительно отсутствием достаточно легкого двигателя.

В связи с этим внимание воздухоплавательных конструкторов вскоре обратилось к электромотору. Напомним, что как раз в эти годы была создана динамомашина. «Паровая машина, — писал Энгельс, — научила нас превращать тепло в механическое движение, но использование электричества откроет нам путь к тому, чтобы превращать все виды энергии — теплоту, механическое движение, электричество, свет — одну в другую и обратно и применять их в промышленности. Круг завершен»[24].

Это изобретение должно было произвести целую революцию в капиталистической промышленности. К нему же устремили взоры и работники нарождавшихся авиации и воздухоплавания в надежде получить для воздушных судов желанный облегченный двигатель.

После окончания франко-прусской войны деятельность французской группы работников воздухоплавания еще более развернулась. К перечисленным нами лицам присоединились Пено, Татен, в дальнейшем Ш. Ренар и другие. Возобновилось издание журнала «Аэронавт», возник ряд общественных организаций для развития аппаратов легче и тяжелее воздуха (термин «авиация» еще не существовал, он начал применяться лишь в самом конце XIX века). Ведущие работники этого дела принадлежали к националистически настроенной интеллигенции, охваченной жаждой реванша за только что понесенное Францией тяжелое поражение в войне, доказавшей всю неподготовленность страны в техническом отношении. Братья Г. и А. Тиссандье, В. Фонвиель, Годар, Манжен, К. Фламмарион разъезжали по всей стране, читая популярные лекции по вопросам воздухоплавания, Морского флота, подводного плавания, метеорологии, астрономии. Помимо того, ими же был напечатан ряд книг и статей по этим вопросам. Вся эта обширная литература главной целью имела пробуждение интереса к новым средствам военной техники и в первую очередь к вопросам воздухоплавания. Она получила большое распространение, переводилась на разные языки и сыграла поэтому значительную роль в развитии воздухоплавания не только в самой Франции.

Эти годы отмечены частыми полетами на воздушных шарах, в том числе и в соседние страны. Учитывая важную роль, которую сыграло воздухоплавание в войне с Германией, правительство Третьей республики восстановило воздухоплавательную воинскую часть и организовало научно-исследовательскую работу в Медонском замке, где был создан воздухоплавательный парк (в Медоне же производились опыты с воздушными шарами и в годы буржуазной революции XVIII века).

В 1883 году, в ознаменование столетней годовщины полета первых воздушных шаров, братьями Тиссандье был построен аэростат с электродвигателем. На этом дирижабле объемом в 1060 кубических метров был установлен электромотор мощностью всего 1,5 лошадиной силы, весом в 45 килограммов — 30 килограммов на 1 лошадиную силу. Имея на борту обоих конструкторов—Гастона и Альберта Тиссандье, аэростат совершил удачный полет. Но маломощный мотор его, считая вместе с батареей для питания электроэнергией, оказался не легче паровой машины с котлом, водой и топливом. Этот мотор не мог вести дирижабль даже против небольшого ветра.

Но в следующем, 1884 году французским военным инженерам Ренару и Кребсу удалось построить выдающийся по тому времени управляемый аэростат «Ля Франс» хорошей обтекаемой формы, объемом в 1869 кубических метров. Под дирижаблем была подвешена довольно близко к баллону стрелообразная гондола, в которой находился электромотор мощностью в 8,5 лошадиной силы. Этот мотор вращал большой двухлопастный пропеллер, сообщая дирижаблю скорость 20 километров в час. Вес, приходившийся на 1 лошадиную силу этого мотора, был уже значительно меньше, чем на дирижабле братьев Тиссандье, а именно 10,5 килограмма. Такой мотор дал возможность дирижаблю, имевшему на борту экипаж из двух человек, совершить 9 августа 1884 года удачный полет по замкнутой кривой и вернуться к точке вылета, или, другими словами, преодолеть сопротивление встречного ветра. Полет Ренара и Кребса был поворотным моментом в истории воздухоплавания. Сведения об этом замечательном достижении быстро распространились по всему земному шару.

Другие страны в области воздухоплавания отставали в эти годы от Франции. Так, в Германии воздухоплавание находилось в это время в зачаточном состоянии. Закупив у англичан оборудование для воздухоплавательного отряда, который германское командование собиралось использовать при наступлении под Страсбургом в 1870 году, командование не сумело справиться с газодобыванием даже при помощи готового уже аппарата и вынуждено было совсем отказаться от этой затеи. В том же году оно распустило сформированный отряд.

В руководящих военных кругах Германии 70-х годов господствовало пессимистическое отношение к развитию в стране воздухоплавания и даже к самой возможности догнать снова опередившую всех в этом отношении Францию.

Аналогичные настроения характерны и для Австрии тех лет. Показательные высказывания содержатся в докладе генерал-майора барона фон-Эбнера, сделанном 16 декабря 1870 года на заседании Венского военно-научного общества. Попыткам сделать аэростат управляемым он объявляет следующий безапелляционный приговор:

«Бесчисленные предложения различных конструкций, имеющие целью достигнуть управляемости аэростатов, безнадежно разбиты, подобно квадратуре круга или [проектам] «perpetuum mobile» (вечного двигателя), так как все они уперлись в доказанную математически (!!—Б. В.) неразрешимость этой проблемы»[25]. По мнению Эбнера, Задача развития воздухоплавания должна была ограничиться применением лишь свободных аэростатов.

Наличие подобных настроений обусловило то, что весьма интересный в техническом отношении и заслуживавший всяческого внимания дирижабль Хенлейна, построенный в Австрии (строился в Вене, затем был переведен в Брюнн), даже не подвергся летным испытаниям.

Инженер Хенлейн сконструировал дирижабль, приводившийся в действие посредством двигателя внутреннего сгорания системы Ленуара. Мотор этот явился предтечей тех четырехтактных моторов, на которых выросли в дальнейшем современный нам автомобилизм и авиация. Дирижабль Хенлейна имел объем 2 400 кубических метров и наполнялся светильным газом. Замена водорода светильным газом произведена была не только из-за большей дешевизны последнего, но главным образом потому, что в качестве горючего для своего мотора Хенлейн предполагал пользоваться частью наполнявшего его оболочку газа. При наполнении же водородом он был бы не в состоянии этого сделать. Дирижабль имел довольно удачную обтекаемую форму и содержал много интересных и целесообразных детален конструкции.

Хенлейну удалось даже добиться создания частной компании финансистов, давших деньги для его осуществления. Но в это самое время разразился знаменитый биржевой крах 1873 года. Компания, финансировавшая постройку, немедленно распалась. Не оказалось даже средств на организацию хотя бы одного полета. Совершенно готовый дирижабль вывели в поле, держа за поясные веревки, а затем разобрали. Правительственные, в частности военные, круги не проявили ни малейшего интереса как к дирижаблю, так и к предложенному впоследствии тем же Хенлейном мотору турбинного типа.

Когда много позднее, в 1887 году, изобретатель Готлиб Даймлер обратился к военным властям Германии со своим облегченным четырехтактным мотором внутреннего сгорания автомобильного типа, работающим на жидком топливе, предлагая использовать этот мотор для дирижабля, он также получил решительный отказ.

Как это ни странно, печальную роль в деле развития германского воздухоплавания сыграли, между прочим, и труды знаменитого германского ученого физика, академика Германа Гельмгольца, или, вернее, неправильные их толкования. Будучи членом назначенной в 1872 году в Берлине правительственной комиссии по вопросам воздухоплавания, Гельмгольц написал на эту тему две работы. Они были напечатаны затем в ежемесячнике Берлинской академии наук. Первая из них[26] содержала уничтожающую критику всех предшествующих попыток создать летательные аппараты. Гельмгольц при этом оспаривал главным образом возможность полета при помощи одной мускульной силы человека. Но эти труды крупнейшего германского ученого, неверно понятые, создали, по свидетельству немецких писателей, общественное мнение, не благоприятное для всяких попыток в этом направлении. Так дело обстояло вплоть до начала работ Лилиенталя.

Таким образом, несмотря на наличие отдельных талантливых изобретателей в области воздухоплавания, вопрос этот в Германии и Австрии долгое время не находил поддержки в руководящих кругах и даже в общественном мнении.