Крылья Лилиенталя

Крылья Лилиенталя

Первым, кому удалось осуществить полеты на планере, был немецкий инженер и изобретатель Отто Лилиенталь. Прежде чем построить планер, Лилиенталь долго изучал законы полета птиц. Он заметил, что крыло птицы, в отличие от воздушного змея, имеет изогнутый профиль. С помощью опытов немецкий исследователь установил, что такое крыло создает большую подъемную силу, чем плоское. Результаты своих наблюдений он описал в книге «Полет птиц как основа искусства летать».^{24}

Летом 1891 г. в холмистой местности к югу от Берлина Лилиенталь совершил первые полеты на сконструированном им планере. Это был легкий аппарат из ивы, бамбука и полотна, напоминавший по форме птицу. Планерист поднимался в воздух, разбегаясь против ветра с планером в руках вниз по склону холма. В полете он держался руками за крыло, управляя аппаратом наклонами нижней части тела вправо-влево или вперед-назад. Эти полеты Лилиенталя длились всего несколько секунд. Но постепенно росло его мастерство, совершенствовалась конструкция планеров. К середине 90-х годов дальность полета достигала уже 200–250 м.

Научные опыты Лилиенталя и особенно его полеты на планере вызывали всеобщий интерес. Среди тех, кого привлекли работы немецкого исследователя, были также ученые и изобретатели из России.

Правящие круги нашей страны в то время мало интересовались проблемами динамического полета, основные усилия направлялись на развитие аэростатов, поэтому деятельность приверженцев летательных аппаратов тяжелее воздуха не находила поддержки со стороны государства. Однако среди членов общественных организаций — Воздухоплавательного отдела Императорского Русского технического общества (ИРТО), основанного в Петербурге в 1880 г., и исследовательской группы при кабинете механики Московского университета, созданной в 1889 г. по инициативе профессора Н. Е. Жуковского, было немало сторонников птицеподобных машин.

^{О. Лилиенталь}

О книге Лилиенталя «Полет птиц как основа искусства летать» в России узнали из сообщений Е. С. Федорова и Н. Е. Жуковского в 1890 г.

Евгений Степанович Федоров был членом воздухоплавательного отдела ИРТО, активным сторонником летательных аппаратов тяжелее воздуха. Он занимался изучением полета птиц, хорошо знал немецкий язык, и не удивительно, что книга Лилиенталя сразу же привлекла его внимание. В 1890 г. Федоров сделал доклад о работах немецкого исследователя на заседании воздухоплавательного отдела ИРТО, в том же году доклад был опубликован в трудах общества. Изложив содержание книги Лилиенталя, Федоров высоко оценил ее значение. Он писал: «Свою идею г. Лилиенталь развил так полно, так логично и последовательно, что труд его навсегда останется ценным памятником в истории техники воздухоплавания.

<…> Лишь следуя по тому пути, по которому шел Лилиенталь, мы придем к желаемому результату, и долго лелеемая человеком мечта носиться по воздуху наподобие птиц осуществится на деле».^{25}

Федоров предложил повторить опыты Лилиенталя для подтверждения его вывода о том, что изогнутая поверхность развивает большую подъемную силу по сравнению с плоской. Эксперименты проводились в 1891–1892 гг. на средства ИРТО. Е. С. Федоров измерял силу, действующую на исследуемые поверхности в ветреную погоду, а другой член Общества, В. В. Кузнецов, определял подъемную силу поверхностей, установленных на тендере движущегося паровоза. Несовершенство измерительных приборов не позволило получить точные данные, но в целом опыты подтвердили аэродинамические преимущества изогнутых поверхностей.

Пропагандистом и популяризатором идей Лилиенталя среди энтузиастов авиации в Москве был выдающийся ученый-механик профессор Николай Егорович Жуковский. Он начал интересоваться проблемами полета в 80-е годы. По сведениям биографа ученого, его племянницы Е. А. Домбровской, еще в начале 80-х годов Жуковский экспериментировал с крыльями, сделанными из бамбуковых тростей, обтянутых материей. Привязав к себе крылья, он садился на велосипед и, съезжая под уклон, оценивал действие аэродинамических сил.^{26} Однако всерьез Жуковский стал заниматься вопросами авиации после участия в Воздухоплавательном конгрессе в Париже в мае 1889 г. В этом же году ученый организовал опыты с летающими моделями в Московском университете и сделал свой первый доклад о проблемах полета.

Таким образом, время опубликования книги Лилиенталя «Полет птиц как основа искусства летать» совпали с началом систематических научных исследований Жуковского в области авиации. Известно, что ученый имел эту работу в своей библиотеке и часто пользовался ею. В начале 90-х годов в письме своему другу А. А. Микунину он писал: «…забыл у тебя очень нужную мне книжку Отто Лилиенталя; буду просить тебя послать мне ее по почте, так как я теперь пишу работу именно об этой книге — „Теория аэропланов на основании кривых Лилиенталя“».^{27}

7 ноября 1890 г. Жуковский сделал доклад «Об исследованиях Лилиенталя о летании» на заседании Общества любителей естествознания при Московском университете. Это было первое из серии его сообщений о немецком пионере авиации.

Знакомство с трудами Лилиенталя было для Жуковского, вероятно, одним из стимулов заняться изучением полета птиц. В опубликованной в 1892 г. статье «О парении птиц» ученый дал подробный анализ законов движения птиц с неподвижно распростертыми крыльями при различных атмосферных условиях, математически доказал возможность выполнения «мертвой петли» в воздухе.^{28} Это было первое научное исследование по динамике полета. В этой статье и в последующих своих работах Жуковский подчеркнул значение экспериментальных исследований Лилиенталя. Он, в частности, указал на важность открытия достоинств искривленного профиля, отметил удобство графического способа изображения аэродинамических сил в виде кривой, получившей позднее название «поляра Лилиенталя». Вместе с тем, являясь превосходным ученым-аналитиком, Жуковский заметил некоторые неточности в книге Лилиенталя. Так, в 1899 г. в письме члену ИРТО С. И. Квятковскому он написал, что не согласен с выводом Лилиенталя о возможности возникновения пропульсивной (направленной вперед) аэродинамической силы на искривленном профиле крыла.^{29}

Как и Федоров, Жуковский не ограничился теоретической оценкой аэродинамических исследований Лилиенталя. Он заказал в Москве у мастера Трындина специальный прибор для экспериментальной проверки выводов немецкого исследователя. Прибор был установлен в кабинете механики Московского университета.

^{Е. С. Федоров}

^{Н. Е. Жуковский}

Уже первые сообщения Е. С. Федорова и Н. Е. Жуковского о результатах опытов О. Лилиенталя привлекли внимание изобретателей летательных аппаратов. В 1890 г. В. К. Герман разработал проект самолета-триплана, поверхности которого имели кривизну 1/12, как рекомендовал Лилиенталь в своей книге. К. Э. Циолковский в комментарии к своей статье 1984 г. «Аэроплан или птицеподобная (авиационная) летательная машина», в которой описывается конструкция самолета-моноплана со свободнонесущим крылом изогнутого профиля, отметил, что стимулом к публикации работы послужили сведения об опытах Лилиенталя и Максима.^{30} В 90-е годы за создание самолета с крыльями, спроектированными на основе расчетов О. Лилиенталя, взялся и Е. С. Федоров. Его летательный аппарат имел пять крыльев, пилот мог изменять угол их установки. Самолет был построен, но в полете не испытывался.

Интерес к Лилиенталю в России еще более возрос, когда стало известно о его полетах на планерах. Впервые об этом сообщалось в статье М. М. Поморцева, опубликованной в «Инженерном журнале» (С.-Петербург) в начале 1894 г.^{31} Основываясь на сведениях из немецкого журнала «Zeitschrift f?r Luftschiffahrt», Поморцев привел описание летных опытов Лилиенталя в Штеглице и снабдил текст рисунками, изображающими полеты на планере. Позднее «Инженерный журнал» поместил статью самого Лилиенталя, в которой говорилось о полетах на моноплане и биплане.^{32}

Большой интерес к планерным опытам проявлял Н. Е. Жуковский, который, как и Лилиенталь, являлся сторонником сочетания теории и практики в изучении какой-либо проблемы. Первый раз о планерных экспериментах в Германии он упомянул в марте 1894 г. в письме ученому и изобретателю Д. К. Чернову.^{33} Осенью этого же года в докладе на заседании Политехнического общества при Императорском Высшем техническом училище в Москве, посвященном новейшим достижениям в деле освоения воздушного пространства, Жуковский рассказал о практических успехах Лилиенталя и проиллюстрировал свое выступление картинками, проецируемыми на экран с помощью «волшебного фонаря». В марте 1895 г. он сообщил о полетах Лилиенталя в выступлении перед членами отделения физических наук Общества любителей естествознания при Московском университете.^{34}

^{Проект самолета Циолковского}

За смелыми экспериментами немецкого планериста следили не только в Петербурге и Москве, но и в провинциальных городах. Калужский учитель К. Э. Циолковский в 1894 г. писал: «Опыты Лилиенталя показывают, что сохранение горизонтальности продольной оси летящего снаряда далеко не так трудно, как можно предполагать. Тем не менее и Лилиенталь, управляющий так ловко рулем своего снаряда, должен был сознаться, что внезапный порыв ветра <…> поднявший его неожиданно во время спуска (ибо он, летая, спускался по наклонной линии) на несколько метров высоты, не был для него безопасен. (Как слышно, недавно знаменитый воздухоплаватель и исследователь упал во время одного из таких полетов…)».^{35} Из этого Циолковский сделал вывод о необходимости применения на самолете автоматического регулятора устойчивости и выдвинул идею авиационного гироскопического автопилота.

Надо сказать, что за рубежом о первых полетах Лилиенталя нередко писалось в насмешливом тоне, газеты помещали карикатуры на немецкого планериста. В России этого не было. Ученые и публицисты с самого начала высоко оценили заслуги отважного экспериментатора. К. Е. Жуковский, например, охарактеризовал планеры Лилиенталя как «наиболее выдающееся изобретение за последнее время в области аэронавтики».^{36}

Сообщения о полетах вызывали у многих стремление посетить Германию, чтобы воочию убедиться в успехах первого планериста. Среди очевидцев полетов Лилиенталя были ученые и техники из разных стран, в том числе и из России.

Первым российским визитером стал приват-доцент Московского университета инженер Петр Васильевич Преображенский, брат приятеля Жуковского В. В. Преображенского. Он был командирован за границу университетом для обучения на 3 месяца — с 1 июня по 1 сентября 1895 г. П. В. Преображенский увлекался фотографией и сделал несколько снимков летных опытов О. Лилиенталя в Лихтерфельде[7] на так называемом аппарате с предкрылком — планере-моноплане с подпружиненной поверхностью под крылом, которая, как надеялся немецкий изобретатель, будет обеспечивать автоматический вывод аппарата из пикирования. Свои фотоснимки Преображенский потом передал Жуковскому, который сделал с них диапозитивы и часто пользовался ими во время лекций по авиации.

Вскоре и у Жуковского появился удобный случай самому посетить Лилиенталя: в сентябре 1895 г. он был откомандирован на съезд германских врачей и естествоиспытателей в г. Любеке. Получив приглашение от Лилиенталя, Жуковский заехал в Лихтерфельд, где наблюдал полеты на планере-биплане. Несмотря на довольно сильный ветер, Лилиенталь выполнил несколько успешных планирующих спусков. Жуковский получил фотографии этих полетов и использовал их при чтении лекций и подготовке статей. В тот же день, после окончания полетов, Лилиенталь обсуждал с Жуковским пути развития авиации, поделился надеждами на повсеместное развитие планеризма.

^{Планер Лилиенталя с «предкрылком». Фото из коллекции Н. Е. Жуковского}

Встреча с Лилиенталем произвела на русского ученого большое впечатление. Он писал: «Подъезжая к Берлину, я думал о том направлении, которое получает теперь разрешение задачи аэронавтики. Стоящая громадных денег трехсотсильная машина Максима с ее могучими винтовыми пропеллерами отступает перед скромным ивовым аппаратом остроумного немецкого инженера, потому что первая, несмотря на ее большую подъемную силу, не имеет надежного управления, а с прибором Лилиенталя экспериментатор, начиная с маленьких полетов, прежде всего научится правильному управлению своим аппаратом на воздухе. Являясь в форме направляемых [управляемых] шаров или могучих летательных машин, аэронавтические приборы представляют секреты правительства, потому что прежде всего преследуют военные цели. Развиваясь же на почве мирного спорта, воздухоплавательная задача призывает к себе любителей всех национальностей для своего разрешения общим трудом на пользу всего человечества».^{37} Н. Е. Жуковский упомянул, что вместе с ним полеты Лилиенталя наблюдали два русских техника. Одним из них был Н. А. Артемьев, личность второго установить не удалось.

Николай Андреевич Артемьев в 1895 г. окончил Императорское Высшее техническое училище, где преподавал Н. Е. Жуковский, и был направлен в Германию для дальнейшего обучения. Осенью 1895 г. в Берлине он встретился с Жуковским, который оказал ему содействие в поступлении на электротехническое отделение высшего технического училища в Шарлотебурге. Вернувшись в Россию, Артемьев занял должность профессора в Киевском политехническом институте. Здесь он сделал ряд важных изобретений и усовершенствований в области электротехники.

^{Полет Лилиепталя в Лихтерфельде на планере-биплане. Из коллекции Н. Е. Жуковского}

Артемьев сопровождал Жуковского во время его поездки в Лихтерфельд к Лилиенталю. Биограф Артемьева, В. А. Каменева, пишет: «Беседы Лилиенталя с Жуковским происходили с его участием. Н. А. Артемьев совершил несколько полетов на планере немецкого инженера.[8] Перспективы развития летного дела привлекли молодого ученого. И он усомнился в правильности сделанного ранее выбора. Николай Андреевич написал Н. Е. Жуковскому в Москву о своих раздумьях и изъявил желание участвовать в проводимых теоретических и прикладных исследованиях основ авиации, которыми руководил Н. Е. Жуковский. Интересно, что Н. А. Артемьев предложил свои услуги в качестве летчика-испытателя новых летательных аппаратов. Но Н. Е. Жуковский не счел доводы Артемьева достаточно убедительными и посоветовал ему не менять избранной специальности, а применить свои знания и силы в новой и тоже перспективной отрасли науки — электротехнике. Глубоко обдумав все, к такому выводу пришел и сам Артемьев. Однако увлечение авиацией продолжалось у него длительное время».^{38}

Возвратившись из поездки в Германию, Н. Е. Жуковский выступил с публичными лекциями о полетах О. Лилиенталя и о своей встрече с ним. Первое такое выступление, организованное Высшим техническим училищем в Москве, состоялось 3 декабря 1895 г. За несколько дней до доклада Жуковский отметил: «Теперь весь погружен в приготовления к лекции о Лилиентале, которая будет 21 ноября, в четверг. Боюсь только, что наш директор Делавос не успеет продать надлежащим образом билеты. До сих пор не сделал публикации».^{39} Однако опасения ученого оказались напрасны. Е. А. Домбровская пишет: «Эта лекция, по воспоминанию одного слышавшего ее еще гимназистом третьего класса ученика Николая Егоровича, произвела в Москве фурор. Когда Николай Егорович показал на экране, как разбегается Лилиенталь с горы и как он несколько времени парит в воздухе, аудитория громко зашумела, раздались возгласы изумления и недоверия. Николай Егорович подробно рассказал, как образуется подъемная сила планера и какие перспективы эти первые полеты открывают для будущего… Москва раньше, за исключением немногих любителей, ничего не знала об этих опытах».^{40} Лекция Жуковского была опубликована в первом номере журнала «Фотографическое обозрение» за 1896 г., статью иллюстрировали фотографии полетов Лилиенталя.

Месяц спустя К. Е. Жуковский вновь выступил в Москве с докладом о Лилиентале, названном «О летательном спорте». На этот раз доклад был прочитан в отделении физических наук Общества любителей естествознания при Московском университете.

^{Н. А. Артемьев}

^{«Стандартный моноплан» Лилиенталя}

18 марта 1896 г. состоялось первое выступление Жуковского перед членами воздухоплавательного отдела ИРТО в Петербурге. Докладчик поделился впечатлениями от поездки к Отто Лилиенталю, рассказал о конструкции его летательных аппаратов, о взглядах немецкого экспериментатора на будущее планеризма, а также познакомил присутствовавших с результатами опытов с моделями планеров в Москве. Вскоре после доклада Е. С. Федоров и другие члены воздухоплавательного отдела решили ходатайствовать об избрании О Лилиенталя почетным членом ИРТО.

Под влиянием выступлений видного ученого, очевидца полетов Лилиенталя, было решено предпринять практические шаги для развития планеризма в России. Уже на следующий день после доклада Жуковского в Петербурге члены воздухоплавательного отдела ИРТО провели заседание, на котором постановили «просить Н. Е. Жуковского выписать для Отдела крылья О. Лилиенталя».^{41} С такой же инициативой выступил Московский университет.

История появления в России планера Лилиенталя долгое время освещалась в литературе неверно. Наибольшее распространение получила версия, что планер был якобы подарен Жуковскому Лилиенталем во время их встречи в Германии осенью 1895 г.^{42} Иногда пишут, что О. Лилиенталь подарил планер П. А. Артемьеву.^{43} В действительности же планер был куплен у Лилиенталя Московским университетом. В отчете университета указывается, что он поступил в кабинет механики в 1896 г.^{44} Более точную дату приобретения аппарата можно установить по журналу «Воздухоплаватель», где говорится, что планер «был куплен Московским университетом у самого Лилиенталя чуть не за неделю до гибели последнего».^{45} Следовательно, это произошло летом 1896 г.

Полученный университетом планер представлял собой так называемый «стандартный моноплан» с площадью крыла 13 м². Лилиенталь построил несколько экземпляров планера этого типа, которые предназначались для продажи. Аппарат был выполнен из ивовых прутьев, обтянутых голландским полотном. Кривизна профиля обеспечивалась с помощью деревянных дуг, прикрепленных к верхней поверхности крыльев.

^{Титульный лист русского перевода книги Лилиенталя}

Трагическая гибель Отто Лилиенталя 9 августа 1896 г. в результате падения планера во время одного из полетов прервала подготовку к планерным экспериментам в Москве. В уже упоминавшемся журнале «Воздухоплаватель» сказано, что после получения известия о катастрофе планер был помещен в кладовую университета, где пролежал более 10 лет.

Несчастье, постигшее немецкого пионера авиации, задержало развитие планеризма в России, но не поколебало уверенности сторонников Лилиенталя в правоте его идей. Н. Е. Жуковский в речи «О гибели воздухоплавателя Отто Лилиенталя», произнесенной им 27 октября 1896 г. на годичном заседании Общества любителей естествознания в Москве, сказал: «Первое тяжелое впечатление пройдёт, и у любителей воздухоплавания останется в памяти, что был „летающий человек“, который в протяжении трех лет совершил множество полетов, летая при всякой благоприятной погоде. Они вспомнят, что полеты этого летающего человека были обдуманы теоретически, проверены на практике и при небольшом ровном ветре язлялись вполне безопасными. И снова неугомонная жажда победы над природой проснется в людях, и снова начнут совершаться эксперименты Лилиенталя, и будет развиваться его способ летания».^{46}

В 1905 г. в Петербурге был опубликован русский перевод книги Лилиенталя «Полет птиц как основа искусства летать», выполненный Е. С. Федоровым. В предисловии к книге Федоров писал: «Перевод, хотя является сильно запоздавшим, тем не менее будет, по всей вероятности, с удовольствием встречен русской публикой, потому что все мысли, излагаемые О. Лилиенталем, нисколько не потеряли ни своей свежести, ни своего значения для дела воздухоплавания».^{47} Это было первое в мире переводное издание книги О. Лилиенталя.

На рубеже XIX–XX вв. ситуация не благоприятствовала созданию аппаратов тяжелее воздуха. В 1899 г. в Англии при полете на планере погиб один из последователей Лилиенталя П. Пильчер. В начале XX в. появились первые дирижабли и внимание многих переключилось на аппараты легче воздуха. Интерес к проблемам планеро- и самолетостроения снизился. В таких условиях идеи Лилиенталя о «летательном спорте» не могли получить практического развития. Полеты на планерах в России начались только в конце первого десятилетия XX в., когда в газетах и журналах появились сообщения об успехах авиации во Франции и США. В 1909 г. были организованы первые планерные кружки в Москве, Киеве и некоторых других городах. Активное участие в их создании и работе приняли очевидцы полетов Лилиенталя Н. Е. Жуковский и Н. А. Артемьев.

Жуковский возглавил «Воздухоплавательный кружок» при Высшем техническом училище в Москве. Одним из первых планеров, которые опробовали студенты, был моноплан Лилиенталя, купленный Московским университетом в 1896 г. На нем выполнили только один полет. Испытание проходило в конце 1909 г. на заснеженных склонах около училища. Вот как описал его один из членов «Воздухоплавательного кружка», позднее крупный ученый и изобретатель Б. Н. Юрьев: «Первым укрутил на себе планер Лилиенталя студент Н. Р. Лобанов, впоследствии известный как изобретатель в авиации. Подул легкий ветер, и он побежал навстречу ему по склону. Через несколько секунд он бежал галопом, временами касаясь земли ногами. А еще через несколько секунд огромная летучая мышь Лилиенталя лежала с разбитым левым крылом на земле».^{48} Студенты быстро восстановили планер, но решили больше на нем не летать, чтобы сохранить эту историческую реликвию.

^{Немецкий планер в экспозиции воздухоплавательной выставки в Высшем техническом училище, 1912 г.}

В декабре 1909 г. планер Лилиенталя демонстрировался на авиационной выставке, организованной во время XII съезда естествоиспытателей и врачей в Москве, затем был помещен в Аэродинамическую лабораторию Высшего технического училища. С 1927 г. он находился в Центральном аэрохимическом музее им. М. В. Фрунзе (ныне — Дом авиации и космонавтики). После Великой Отечественной войны в соответствии с лозунгом о «борьбе с космополитизмом» планер Лилиенталя убрали из экспозиции и бросили под открытым небом во дворе музея. Через несколько лет его, уже сильно попорченный непогодой, передали в только что организованный Научно-мемориальный музей Н. Е. Жуковского, где с помощью ОКБ А. Н. Туполева планер отреставрировали и выставили для показа. Там он находится и в наши дни.

В 1910 г. Жуковский и другие московские энтузиасты авиации обсуждали вопрос о строительстве искусственной горки для планерных полетов наподобие той, которую в свое время сделал О. Лилиенталь. Однако тогда в России уже начались полеты на самолетах, которые быстро затмили интерес к планеризму. Наступила эра моторной авиации.

Давая общую оценку влияния работ О. Лилиенталя на развитие авиации в России, можно сказать, что оно было глубоким и плодотворным. Благодаря активной научной и пропагандистско-просветительской деятельности Н. Е. Жуковского, Е. С. Федорова и некоторых других отечественных пионеров авиации, достижения Лилиенталя стали известны широким кругам русской общественности. Люди узнали о преимуществах профилированного крыла, получили убедительные доказательства возможности полета на аппаратах тяжелее воздуха. Это благоприятствовало росту числа приверженцев динамического полета, готовило почву для быстрого развития авиации в России в начале 10-х годов XX в. Школу планеризма, основоположником которой был О. Лилиенталь, прошли выдающиеся ученые и авиационные конструкторы А. Н. Туполев, Б. Н. Юрьев, Д. П. Григорович и др.

^{Планер Лилиенталя в Научно-мемориальном музее Н. Е. Жуковского}