Мультиплан: самолет с 1000 крыльев

В 1900-х годах никто толком не знал, какая конструкция самолета позволит человеку подняться в небо. Опыты показали, что биплан — это неплохая концепция (именно бипланами были планеры и самолеты братьев Райт, да и «14-бис» Сантоса-Дюмона представлял собой модифицированный биплан). Но десятки изобретателей верили, что может быть и другой путь. Чем больше крыльев, полагали они, тем лучше.
Тим Скоренко
5
16093
  • Phillips Multiplane № 4 (1907) Последний мультиплан Горацио Филлипса насчитывал целых 200 крыльев и оснащался 22-сильным двигателем. 6 апреля 1907 года он поднялся в воздух и пролетел 150 м.
    Phillips Multiplane № 4 (1907) Последний мультиплан Горацио Филлипса насчитывал целых 200 крыльев и оснащался 22-сильным двигателем. 6 апреля 1907 года он поднялся в воздух и пролетел 150 м.
  • Phillips Multiplane № 2 (1903) По утверждениям самого Горацио Филлипса, второй его мультиплан поднимался в воздух, но документальных доказательств этого факта нет.
    Phillips Multiplane № 2 (1903) По утверждениям самого Горацио Филлипса, второй его мультиплан поднимался в воздух, но документальных доказательств этого факта нет.
  • Cygnet II (1909) Мультиплан конструкции Александра Белла, разработанный на основе пирамидального воздушного змея и насчитывавший 3393 крыла-ячейки. Попытка поднять его в воздух в феврале 1909 года не удалась.
    Cygnet II (1909) Мультиплан конструкции Александра Белла, разработанный на основе пирамидального воздушного змея и насчитывавший 3393 крыла-ячейки. Попытка поднять его в воздух в феврале 1909 года не удалась.
  • Мультиплан д’Эквийи (1908) Второй самолет маркиза д’Эквийи-Монжюстена сочетал в себе свойства мультиплана и кольцеплана. Поднять машину в воздух так и не удалось (впрочем, как и ее первоначальную версию с меньшим количеством крыльев).
    Мультиплан д’Эквийи (1908) Второй самолет маркиза д’Эквийи-Монжюстена сочетал в себе свойства мультиплана и кольцеплана. Поднять машину в воздух так и не удалось (впрочем, как и ее первоначальную версию с меньшим количеством крыльев).
  • Zerbe Air Sedan (1919) Американец Джером Зербе в течение десяти лет пытался «продвинуть» свою идею ступенчатого расположения крыльев. Последняя модель — Zerbe Air Sedan — умела подпрыгивать.
    Zerbe Air Sedan (1919) Американец Джером Зербе в течение десяти лет пытался «продвинуть» свою идею ступенчатого расположения крыльев. Последняя модель — Zerbe Air Sedan — умела подпрыгивать.
  • Huntington Multiplane (1914) В 1914 году американский инженер Говард Хантингтон построил мультиплан, в котором все шесть парных коротких крыльев располагались не одно над другим, а последовательно — на очень длинном фюзеляже. Самолет получился громоздким, даже огромным, и подняться в воздух не смог. Тем не менее схема «продольного мультиплана» используется и сегодня. В частности, некоторые самолеты ОКБ Сухого помимо крыльев имеют еще две пары горизонтального оперения спереди и сзади, отчего их иногда относят к «продольным трипланам».
    Huntington Multiplane (1914) В 1914 году американский инженер Говард Хантингтон построил мультиплан, в котором все шесть парных коротких крыльев располагались не одно над другим, а последовательно — на очень длинном фюзеляже. Самолет получился громоздким, даже огромным, и подняться в воздух не смог. Тем не менее схема «продольного мультиплана» используется и сегодня. В частности, некоторые самолеты ОКБ Сухого помимо крыльев имеют еще две пары горизонтального оперения спереди и сзади, отчего их иногда относят к «продольным трипланам».
  • Gerhardt Cycleplane (1923) Первый в истории самолет с педальным приводом, сумевший подняться в воздух, был именно мультипланом. Его построил в 1923 году американский инженер Фредерик Герхардт, сотрудник Мичиганского университета. Мускулолет имел вполне обычный фюзеляж и пять рядов крыльев, расположенных на приличной высоте один от другого, что доводило его общую высоту до 4,5 м! Единственный полет Gerhardt Cycleplane был, по сути, прыжком на 6 м и на высоту 0,61 м.
    Gerhardt Cycleplane (1923) Первый в истории самолет с педальным приводом, сумевший подняться в воздух, был именно мультипланом. Его построил в 1923 году американский инженер Фредерик Герхардт, сотрудник Мичиганского университета. Мускулолет имел вполне обычный фюзеляж и пять рядов крыльев, расположенных на приличной высоте один от другого, что доводило его общую высоту до 4,5 м! Единственный полет Gerhardt Cycleplane был, по сути, прыжком на 6 м и на высоту 0,61 м.
  • Четырехплан Савельева (1916) Русский инженер Владимир Савельев построил квадроплан на базе французского моноплана Morane-Saulnier G. Самолет летал хорошо и был отправлен на фронт для боевых испытаний. Развитию идеи помешала революция.
    Четырехплан Савельева (1916) Русский инженер Владимир Савельев построил квадроплан на базе французского моноплана Morane-Saulnier G. Самолет летал хорошо и был отправлен на фронт для боевых испытаний. Развитию идеи помешала революция.
  • Caproni Ca.60 Noviplano (1921) Экспериментальный итальянский гидросамолет был построен для обкатки технических решений, необходимых при постройке большого авиалайнера. При первом же испытательном полете аппарат развалился в воздухе.
    Caproni Ca.60 Noviplano (1921) Экспериментальный итальянский гидросамолет был построен для обкатки технических решений, необходимых при постройке большого авиалайнера. При первом же испытательном полете аппарат развалился в воздухе.

Если самолет имеет одну линию крыла, одну поверхность для создания подъемной силы, то он называется монопланом. Если две — бипланом. Если три — трипланом. Последние две схемы имели максимальное распространение в годы Первой мировой войны, сегодня же абсолютное большинство самолетов (но, конечно, не все) имеет одну поверхность крыла. А если поверхностей больше? Если их пять, десять, пятьдесят? По отношению к «четверокрылам» иногда применяется термин «квадроплан», но более сложные конструкции объединяют под названием «мультипланы». Подобные схемы были достаточно популярны в 1900-е, в период опытного самолетостроения, когда количество безумных, неспособных взлететь конструкций превышало все возможные пределы. К 1930-м годам попытки создать удачный мультиплан постепенно сошли на нет, странные конструкции стали частью истории.

Фанатизм Горацио Филлипса

Самый большой след в истории мультипланов оставил сын оружейника, наследник небольшого производства, британский инженер Горацио Фредерик Филлипс. Он родился слишком рано для авиатора, в 1845 году, и еще в 1870-м попытался построить вертолет, причем не простой, а с соосным несущим винтом. А несколько позже Филлипс познакомился с работами морского инженера Фрэнсиса Херберта Уинхема — изобретателя аэродинамической трубы и автора множества исследований по формам и профилям крыла.

Именно Уинхем спроектировал первый в истории планер-мультиплан, представив его схему в 1866 году. Уинхем сделал и модель своего планера, но в натуральную величину диковинную машину так и не построил. Крыло его планера представляло собой пять аэродинамических плоскостей, соединенных девятью вертикальными ребрами — таким образом, получалась сетка из 40 сегментов. Читать далее

Опираясь на исследования Уинхема, Филлипс построил собственную аэродинамическую трубу и начал работу над профилями крыльев. Он разработал и запатентовал целый ряд профилей с подробными описаниями их преимуществ — впоследствии патенты Филлипса многократно использовались в авиастроении. Филлипс одним из первых создал крыло такой формы, что скорость потока по его верхней кромке существенно превышала скорость по нижней, создавая подъемную силу. Но он не хотел оставаться инженером-теоретиком. Он хотел летать.

И в 1893 году первый мультиплан Филлипса, Phillips Flying Machine, появился на свет. Филлипс, будучи блестящим исследователем, никак не хотел понять, что два больших крыла имеют преимущество перед множеством мелких. Он был уверен в будущем мультипланов. Его первый самолет имел 50 (!) узких 3,8-сантиметровых поверхностей, расположенных на высоте 5 см друг от друга. Удивительное «крыло», слагающееся из них, достигало двух метров в высоту и более шести в ширину.

Испытательный стенд представлял собой кольцеобразный деревянный помост с колышком в центре. Самолет с 6-сильным двигателем разгонялся по кругу, будучи привязанным к колышку, — и взлетал! Причем в полете «на привязи» достигал скорости 65 км/ч, что для начала 1890-х было очень неплохим показателем. Филлипс убедился в том, что идея работает, и за следующие десять лет построил, наконец, мультиплан, способный поднять в воздух человека — Multiplane № 2.

У этой машины было 32 крыла, но общая площадь системы оставалась примерно такой же, как и в первой версии, так как конструктор увеличил расстояние между крыльями. Если верить дневниковой записи самого Филлипса, испытания второй модели прошли успешно, 25-метровый полет состоялся. Но вот официальных источников, подтверждающих успех, нет, и потому полет Multiplane № 2 официально засчитан не был.

Так или иначе, к 1904 году инженер построил еще один мультиплан, двадцатикрыл — но на этот раз неудачно. При мощном, 22-сильном моторе третий самолет едва подпрыгивал на 15 м. Собственных денег хватало не всегда, и Филлипс пользовался средствами меценатов, в частности французского авиатора-энтузиаста Шарля де Ламбера.

И наконец, в 1907 году Филлипс добился своего: его Multiplane № 4 поднялся в воздух и преодолел 150 м, став первым полетевшим британским самолетом. Это была поистине безумная конструкция — количество крыльев в четвертой модели достигало 200! Идея была проста: Филлипс взял четыре одинаковые 50-крыльные рамы от первого беспилотника и поставил их последовательно на базу от третьей модели.

Проблема была в другом. К тому времени и Райты, и Сантос-Дюмон уже доказали эффективность более простой, бипланной схемы. Безумные мультипланы Филлипса просто не могли найти спонсоров и покупателей. Филлипс некоторое время еще «барахтался», патентовал различные усовершенствования, но затем ушел на покой и умер в безвестности в 1926 году.

3393 крыла

Конечно, Филлипс не был единственным создателем мультипланов. Подобные машины строили многие инженеры, просто Филлипс стал единственным, кто уперся в многокрылую схему лбом и категорически не хотел обращать внимание на другие решения.

Абсолютный рекорд по количеству поверхностей, создающих подъемную силу, поставил в 1907 году не кто иной, как Александр Грэм Белл, изобретатель телефона. В начале XX века он увлекся авиастроением, спроектировал и построил серию летательных аппаратов под общим названием Cygnet. Принцип их полета базировался на изобретенном Беллом пирамидальном (или тетраэдрическом) воздушном змее.

Представьте себе равносторонний треугольник, затем разделите его в уме на несколько треугольников поменьше, а каждый из них в свою очередь — еще на несколько. Треугольники-ячейки, смотрящие вершиной вверх, представьте заполненными тканью, а вершиной вниз — пустыми. Собственно, перед нами одна из сторон пирамидального змея.

Первый Cygnet был просто гигантским планером-змеем, а вот Cygnet II представлял собой оснащенный 8-цилиндровым двигателем Curtiss летательный аппарат, крыло которого состояло из 3393 треугольных ячеек! Размах это ячеечной системы достигал 8 м. В феврале 1909 года второй Cygnet испытывали на озере Бра-д'Ор в Канаде, но поднять в воздух так и не смогли.

Лишь упрощенная модель Cygnet III с более мощным силовым агрегатом взлетела в 1912 году, но показала крайне низкие полетные качества и управляемость, а во время последнего испытания, 17 марта, просто развалилась в воздухе. Белл быстро охладел к проекту Cygnet и занялся другими делами.

Бегло по ранним конструкциям

Проекты Филлипса и Белла были неплохо финансируемы и тщательно продуманы. Оба инженера разбирались в аэродинамике и отталкивались от существующих наработок. Но 1900-е и 1910-е годы породили ряд уникальных конструкций, созданных в одном экземпляре энтузиастами с гораздо меньшей теоретической подготовкой.

Например, в 1907 году свой мультиплан представил американский фотограф-портретист Джон Уильямс Рошон. Он загорелся идеей построить самолет за два года до этого, вскоре получил патент на свою систему, а затем и реализовал ее. За основу Рошон взял уже упомянутый планер Уинхема. В мультиплане Roshon I было два этажа крыльев по семь слоев в каждом — нижняя часть состояла из 48 прямоугольных ячеек, а надстроенная верхняя была в два раза уже и включала 24 ячейки.

Рошон не проводил испытания самолета, а сразу заявил его на участие в Международном авиационном состязании в Сент-Луисе в октябре 1907 года. Интересно, что ни один (!) самолет, принимавший участие в тех «гонках», не смог подняться в воздух…

В то же время свой мультиплан представил французский инженер маркиз д’Эквийи-Монжюстен. Его идея состояла в том, что шесть рядов крыльев заключались в кольцеобразный замкнутый контур, то есть маркиз умудрился объединить в одной конструкции мультиплан с кольцепланом!

В 1907—1908 годах д’Эквийи многократно переделывал свою машину (в том числе увеличил количество крыльев до 25 и расположил их не параллельно земле, а как сегменты круга), но 10-сильный двигатель так и не смог поднять ее в воздух. Впоследствии следы мультиплана теряются.

Ступеньки Зербе

Уже в 1910-х концепция мультиплана претерпела серьезные изменения, а десятью годами позже и вовсе практически отмерла. Родоначальником мультипланов, приближенных к реальности, то есть имеющих четыре-пять уровней крыльев, а не 20−50, стал американский инженер, профессор Джером Зербе. Пять крыльев мультиплана Зербе, построенного в 1909 году, располагались… лесенкой. Самое нижнее — почти у хвостовой части, затем выше, еще выше, еще, еще, и последнее, шестое, нависало над пропеллером.

Зербе полагал, что таким образом самолет будет легко подниматься вверх по набегающему потоку. Нельзя сказать, что он был совсем неправ, тем не менее его мультиплан взлететь не смог. Зербе не сдался. В 1910-м он построил аналогичной схемы пятикрыл, а в 1919-м наконец представил летающий (чуть-чуть) самолет — четырехкрылый Zerbe Air Sedan, тоже не снискавший значительного успеха.

Мультипланы — странная штука. Перечислять единичные конструкции можно еще долго: мультиплан Гибсона, триплан Армана и Анри Дюфо, мультиплан Сэмюэла Смита… Но необходимость в них отпала в тот момент, когда оказалось, что летают они не лучше своих более скромных собратьев (или чаще всего вообще не летают), а стоят значительно дороже и требуют более сложных расчетов. Поэтому время, «поглотившее» даже более консервативные бипланы и трипланы, сделало многокрылые машины частью истории. Но без истории нет и настоящего — не так ли?

Статья «Больше, больше крыльев» опубликована в журнале «Популярная механика» (№129, июль 2013).

Комментарии

5 комментариев