Летающий паровоз: самолет с паровым двигателем

Летающий паровоз: самолет с паровым двигателем

…Кстати, первую в истории официальную автогонку Париж — Руан 22 июля 1894 года выиграл автомобиль «Де Дион-Бутон» с паровым двигателем. В этом нет ничего удивительного, ведь на тот момент пар был самым распространенным источником энергии в мире. На пару работали станки и насосы, пар использовался на железной дороге и в промышленности, в быту и даже в сфере развлечений. И конечно, паровозы пытались заставить полететь. Иногда это даже удавалось.
Тим Скоренко

На самом-то деле первый паролет успешно взлетел лишь в 1933 году, но количество попыток запустить в воздух паровую машину просто не поддается исчислению.

Изобретателем паролета является английский инженер Уильям Сэмюэл Хенсон (1812−1888). Блестящий механизатор и изобретатель, свой первый серьезный патент Хенсон получил в возрасте 23 лет — на машину для механизированного производства тесьмы. А в 1838 году он неожиданно увлекся авиацией, которой тогда, будем честны, просто не существовало. Естественно, никаких двигателей внутреннего сгорания и тем более реактивных не было, и единственным способом заставить тяжелую крылатую машину подняться в воздух была установка парового двигателя: от него приводились в движение массивные крылья самолета. Хенсон отдал много сил на создание как можно более легкого и компактного силового агрегата и в 1841 году его запатентовал. А полтора года спустя совместно со своим другом и компаньоном Джоном Стрингфеллоу он получил патент на настоящий самолет с паровым двигателем. Машина получила название «Воздушный паровой экипаж» (Aerial Steam Carriage), или сокращенно «Ариэль».

9 октября 1890 года паролет «Эол» конструкции Клемента Адера поднялся в воздух и преодолел около 50 м. Именно от этой даты отсчитывается история современной авиации.

По чертежам машина имела размах крыльев 48 м (общая площадь — 420 м2) и весила 1400 кг. По расчетам Хенсона и Стрингфеллоу «Ариэль» мог бы нести десять пассажиров и разгоняться до 75 км/ч при дальности полета в 1600 км.

Конечно, их расчеты были неверны — в основном за полным отсутствием мирового опыта самолетостроения. Они делали первые робкие шаги — все данные получались разве что экспериментальным путем.

Воздушный паровой экипаж Хенсона и Стрингфеллоу Воздушный паровой экипаж Хенсона и Стрингфеллоу Существовал ряд модификаций машины Хенсона. В изображенной модели мы видим нечто вроде киля; в полномасштабной машине место киля должна была занять пассажирская гондола.

В 1843 году Хенсон с рядом компаньонов организовал первую в мире авиакомпанию, которая так и называлась: Aerial Transit Company. Целью было собрать необходимую сумму для постройки самолета, но все уменьшенные модели машины, построенные в период с 1844 по 1847 год, оказались неудачными: не взлетела ни одна. Самолет даже в малом варианте был слишком тяжелым. В итоге Стрингфеллоу все-таки построил действующую модель, которая пролетела порядка 20 м (и приводилась в движение пропеллерами, а не взмахами крыльев), но к тому времени Хенсон уже окончательно разочаровался в бесперспективном проекте. Он женился, эмигрировал в США и расстался с авиацией. В мировой промышленности он известен в первую очередь как изобретатель безопасной бритвы.

Модель, изготовленная Стрингфеллоу, была способна к полету. Настоящий «Ариэль» так и не был завершен, поэтому о его полетных свойствах сказать ничего нельзя.

Неудача Можайского

В какой-то мере «культовый» самолет Александра Федоровича Можайского (1825−1890), столь любимый художниками и филателистами, тоже приводился в движение паром. Точнее, должен был приводиться.

Работать над проектом самолета капитан 1-го ранга Можайский начал уже немолодым человеком, в 1870-х, по увольнении из действующей армии. Впоследствии Можайский получил звание генерал-майора и даже контр-адмирала, но это было позже, а свой замечательный самолет Александр Федорович построил в 1882 году.

Самолет Можайского Самолет Можайского Александр Федорович Можайский, как позже и Клемент Адер, опирался в разработке аэродинамики своего самолета на летательные свойства воздушных змеев, которые конструировал и запускал в течение нескольких лет. Кроме того, Можайский предполагал, что тяжелый и медленный самолет должен иметь большую плоскость крыла. На рисунке изображена первая модификация самолета Можайского: винты расположены «внутри» крыльев. Для второй попытки запуска конструктор переместил винты назад, ближе к хвостовой части. Можайский работал методом проб и ошибок и, конечно, совершил целый ряд просчетов, которые сегодня видны невооруженным глазом: достаточно сделать самолетик из бумаги, для того чтобы понять, какая форма крыла была бы оптимальной.

В первую очередь конструкция Можайского была уникальна тем, что имела аж два паровых двигателя (по 20 и 10 л.с. соответственно). Характерно то, что почти все изобретатели XIX века в расчетах принимали очень низкую скорость полета (в случае Можайского — 40 км/ч), что вынуждало делать крылья оригинальных форм и с очень большой площадью поверхности. Огромные прямоугольные крылья, сложная система поддерживающих вант, три пропеллера — никто до Можайского не пытался сделать самолет таких размеров. Собственно, форму крыльев Можайский вывел из своих многочисленных опытов с воздушными змеями, которые проводил с 1873 года. В 1876 году он построил большой полупланер-полузмей, на котором поднялся в воздух (правда, планер за собой тянула лошадь, самостоятельно летать тот аппарат не мог).

Летом 1882 года самолет был готов. Паровые двигатели были выписаны из Англии. 20 июля Можайский продемонстрировал титаническую по тем временам конструкцию членам комиссии по военному делу — в основном для того, чтобы «выбить» дополнительные гранты на усовершенствование паролета. Но испытания прошли неудачно. Можайский — опять же из полного отсутствия мирового опыта самолетостроения — не снабдил свою машину устройствами против боковых кренов: никто и предположить не мог, что они нужны. Самолет, даже не успев приподняться в воздух, завалился на бок, и его огромное крыло «сложилось».

Тема паролетов широко распространена среди художников и 3D-моделистов, работающих в духе стимпанка, особенно «анимэшников». Например, приведенная работа носит название «Имперский паролет» и создана в 2008 году иллюстратором Nick Pl под влиянием романов Жюля Верна (на самом деле это не просто рисунок, а 3D-модель). Практически все фантастические паролеты из кино- и мультипликационных лент невероятно красивы, но совершенно невозможны технически. Впрочем, этого от них и не требуется.

Через полгода Можайский представил воздухоплавательному отделу Русского технического общества новую, усовершенствованную конструкцию самолета. Два года прошли в бюрократических отсылках Александра Федоровича из одного ведомства в другое, и лишь летом 1885 года были проведены повторные испытания при представителях армии и Русского технического общества. Испытания прошли точно так же, как и первые: самолет завалился на бок.

Вторая неудача серьезно «подкосила» изобретателя. Он продолжал заниматься доводкой конструкции, купил более мощные паровые двигатели, писал в министерства, но 21 марта 1890 года умер. После смерти Можайского самолет некоторое время стоял под открытым небом, после был разобран и хранился в сарае, а спустя несколько лет полностью сгорел при пожаре. Чертежей Можайского не сохранилось: все модели его самолета сделаны по рисункам и текстовым описаниям.

Летучие мыши Адера

Французский инженер Клемент Адер (1841−1925) считается одним из родоначальников современной авиации, а также многих других ветвей промышленности. Именно он организовал первое во Франции телефонное соединение в 1880 году, став, можно сказать, французским Беллом. Он же организовал первую в мире телефонную трансляцию концерта (из Парижской оперы) и сконструировал первый в мире гоночный восьмицилиндровый V-образный двигатель.

Avion III Клемента Адера хранится в парижском Музее искусств и ремесел. На фотографии — паровой двигатель этой машины, внизу виден измеритель давления.

Адер придерживался мнения, что самолет должен быть похож на птицу или летучую мышь — они ведь летают. В 1886 году он начал строить паролет, названный им «Эол» (éole). В первую очередь «Эол» был революционен тем, что его паровой двигатель вращал пропеллер, а не крылья, как у паролета Хенсона. За 40 лет паровые двигатели «облегчились», пропеллер был весьма удачным новшеством, и 9 октября 1890 года, за десять лет до полета братьев Райт, самолет «Эол» поднялся в воздух и пролетел 50 м на высоте около 20 см над землей близ французского города Бри.

Размах крыльев машины составлял 14 м, а вес — порядка 300 кг. Основной проблемой Адера, как и Хенсона, было крайне неудачное соотношение мощности и массы парового двигателя. Будучи крайне тяжелым, агрегат едва мог поднять сам себя, не говоря уже о каких-то «навесках» вроде руля высоты или хвостовой части. Впрочем, годом спустя, в сентябре 1891 года, «Эол» снова летал — на той же высоте, на этот раз преодолев целых 100 м.


Попытка Феликса дю Тампля

Феликс дю Тампль де Ла Круа (1823−1890) в первую очередь был морским офицером, а уже во вторую — изобретателем. Тем не менее блестящая армейская карьера не мешала ему в свободное от плаваний время заниматься инженерным делом. И в 1857 году дю Тампль получил патент на самолёт с паровым двигателем под названием «Лодка-планер» (Canot planeur).
В рисунке крыльев своего планера дю Тампль в первую очередь отталкивался от того, как выглядят птичьи крылья. Вместе с братом он построил несколько миниатюрных моделей планера — сначала с часовым механизмом в качестве двигателя, а затем и с крошечной паровой установкой. Модели летали вполне успешно.
А вот с двигателем для большого планера дю Тампль помучился. В 1860-х он решил изменить конструкцию и установить на планер только-только изобретённый двигатель внутреннего сгорания системы Ленуара, но всё-таки привычный паровой двигатель оказался мощнее и эффективнее — пусть и заметно тяжелее.
Наконец, в 1874 году в порте Брест дю Тампль построил свой паролёт с размахом крыльев 13 м и весом всего…80 кг! Испытания показали, что планер вполне успешно взлетает (при помощи катапульты) и за счёт пропеллера, вращаемого паровиком, может некоторое время продержаться в воздухе. В 1876 году дю Тампля с треском вышвырнули из армии за ультрароялистские взгляды, и он полностью посвятил себя паролёту. Кстати, сверхкомпактный паровой двигатель дю Тампль также разработал самостоятельно.
Вершиной истории конструкции дю Тампля стала Всемирная промышленная выставка 1878 года в Париже. Паролёт был успешно продемонстрирован на ней. Планером заинтересовалась армия, но возникло две проблемы: во‑первых, политические взгляды дю Тампля, который презирал республику и требовал восстановления монархии, а во-вторых, тот факт, что планер не мог взлететь сам. Суть в том, что паровой двигатель практически не играл роли в полёте: то расстояние, которое паролёт мог преодолеть, он прекрасно преодолевал и в парении, просто по принципу планера. И проект заглох.
Правда, от дю Тампля кое-что осталось в истории — его компактный двигатель впоследствии использовался в различных конструкциях, работающих на пару.

В 1990-м была построена полноразмерная реплика «Эола», но она потерпела катастрофу в первом же полете, серьезно повредив пилота. Несмотря на это, 9 октября 1890 года официально считается датой первого в истории авиации полета крылатой машины.

В 1892 году Адер построил свой второй самолет, «Авьон II». Изобретатель утверждал, что в августе 1892 года совершил небольшой полет на «Авьоне II», однако ни одного свидетеля появления этого самолета вне лаборатории Адера не существует. Вероятнее всего, Адер вообще не окончил строительство второй машины, отдав все силы третьей, более совершенной.

В том же 1892 году Адер начал строить Avion III. Строительство длилось пять лет, и 14 октября 1897 года на военной базе в Сатори близ Версаля машина отправилась в свой первый полет. Правда, он был недолгим: едва поднявшись в воздух, Avion III рухнул и разбился. Военные представители, наблюдавшие за испытаниями, закрыли финансирование проекта.

Паролет братьев Бесслер

Одна-единственная попытка поднять в воздух машину на паровой тяге оказалась успешной. 12 апреля 1933 года американские изобретатели братья Джордж и Уильям Бесслер совместно с инженером Натаном Прайсом продемонстрировали широкой публике вполне обычный с виду самолет под названием Airspeed 2000. Хотя самолет представлял собой просто переделанную классическую модель биплана Travel Air 2000, «начинка» его была весьма необычной, потому что пропеллер приводился в движение паровым двигателем.

Успешный полет Успешный полет Братья Бесслер не просто сконструировали единственный в истории эффективный паролет, но и широко разрекламировали свое изобретение. О паролете писали все серьезные журналы, о нем говорили по радио, и даже был снят 15-минутный рекламный ролик для демонстрации в кино. Братья подробно рассказывали об устройстве машины, не скрывая никаких технических подробностей, охотно давали интервью. Тем не менее авиапромышленность развивалась в другом направлении, и паролет Бесслеров затерялся в истории.

Двухцилиндровый V-образный паровой двигатель «выдавал» 150 л.с. Десяти галлонов воды хватало примерно на 600 км полета. Самолет имел огромное количество преимуществ перед машинами с ДВС. Во‑первых, мощность двигателя не зависела от высоты полета и степени разреженности воздуха — это было вечной проблемой бензиновых или дизельных двигателей. Если на небольшой высоте паровой двигатель и уступал в мощности двигателю внутреннего сгорания, то на высоте свыше 2000 м давал последнему немалую фору. Во‑вторых, самолет был совершенно бесшумным — только свист пропеллера. Это было неоценимым плюсом с точки зрения незаметности самолета во время боевых действий. Во всех газетах того времени промелькнула фраза о том, что, когда пилот разговаривает с пассажиром, их беседу можно услышать на земле!

А еще — простота конструкции, отсутствие необходимости в дорогостоящем топливе и маслах, экономичность, большой ресурс… Кроме того, как ни странно, паровая машина имела даже меньшую массу, нежели аналоги на жидком топливе (80 кг). Правда, была еще и масса котла — 220 кг.

Особенно была отмечена способность самолета к реверсивному ходу и быстрому торможению. Когда Airspeed 2000 приземлялся, пилот включал реверс — и пропеллер, вращаясь в обратную сторону, почти мгновенно и мягко, в отличие от тормозов на шасси, останавливал машину. Самолеты с ДВС на тот момент на такие «трюки» были не способны. Airspeed 2000 вполне успешно эксплуатировался (на службе в почтовом ведомстве США), но продолжения идея не получила. Самолет Бесслеров летал до 1936 года, после чего следы его теряются. Натан Прайс впоследствии предлагал свои идеи паровых авиадвигателей фирме «Локхид», но был отвергнут.

Не знаю, как читателю, а вот мне жаль, что паролеты не бороздят небесные океаны. В них есть какой-то удивительный дух стимпанка, практически утерянный в наш век цифровых технологий и небоскребов из оргстекла. Иногда, увидев на небе полосу, оставленную реактивным самолетом, я представляю себе, что на самом деле где-то там летит паровая крылатая машина, а за ней по небу стелется дорожка пара…

Статья опубликована в журнале «Популярная механика» (№10, Октябрь 2009).
Понравилась статья?
Подпишись на новости и будь в курсе самых интересных и полезных новостей.
Спасибо.
Мы отправили на ваш email письмо с подтверждением.
Комментарии

Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь,
чтобы оставлять комментарии.