Коли говорять про польоти людини, починають зазвичай згадувати Ікара і його батька Дедала, що літали за допомогою крил, як птиці.
Діло було так. Легендарний будівельник, художник і взагалі талановитий універсал Дедал разом зі своїм сином Ікаром були заточені в знаменитий критський лабіринт царем Міносом. Тим самим Міносом, для якого Дедал побудував на свою біду цей лабіринт для приміщення туди чудовиська - Мінотавра, якимось неймовірним чином доводиться сином самому Міноса. Коротше кажучи, Дедал завинив перед Міносом в результаті чого і опинився в лабіринті разом з сином Ікаром.
А так як Дедал був на всі руки майстер, то він виготовив з пташиного пір'я і воску крила собі і Икару. Наділи вони ці крила і полетіли геть з острова Крит через море. Дедал був урівноваженою людиною і благополучно прилетів куди треба. А Ікар, романтична натура, піднявся, бачте, занадто високо. Там, як ми знаємо, повинен був бути гірський холод, але виявилася спека (за легендою - від близькості до Сонця, що, звичайно ж, неймовірно), віск розтопився, крила розсипалися, і Ікар, впавши в море, загинув.
Не кажучи вже про занадто великий технічної натягнутості легенди (крила з пір'я і воску, політ власними силами і т. Д.), Прикро, що все згадують недисциплінованого і невдачливого Ікара і забувають про технічно грамотного і врівноваженого Дедала.
Мал. 224. Ікар XVIII в. на мускулолета Ле Беньера
Але чи могла людина взагалі силою своїх м'язів в махають польоті піднятися в повітря? На рис. 224 зображений Ікар (або Дедал?) XVIII ст. летить на мускулолета конструкції француза Ле Беньера. Зрозуміло, конструкція не витримує ніякої критики, як і зображена на рис. 225.
Мал. 226. Модель машини з махають польотом у вигляді птаха з
гумомотор
Однак все-таки махає політ пов'язаний з найскладнішою нервової діяльністю летить істоти. Обтічність крил, їх кути атаки, силу помаху і багато іншого, необхідного для польоту, птах змінює, «не замислюючись», рефлекторно. Машина повинна мати гігантським електронним мозком і складної сервосистемах, щоб успішно маневрувати в махають польоті. І ще одне: фюзеляж такої машини буде постійно коливатися - вгору-вниз, вгору-вниз, і пасажири захворіють морською хворобою.
Перейдемо до вертольотів, або до підйому в повітря за допомогою повітряного гвинта. Коли ж його винайшли і хто був той вертолітний Дедал?
Мал. 227. В руках у дитини модель вертольота випуску 1320 р
Письменник С. П. Бойко [3] наводить картину (рис. 227), де дитина зображений з іграшкою в руках. Іграшка разюче нагадує гвинт вертольота, такими літаючими вертушками грають діти і зараз. Встановлено, що ця літаюча іграшка відома з 1320 р а сама картина написана 1460 р
Першим робить ескіз великого вертольота знаменитий Леонардо да Вінчі (рис. 228, а). Він пише про цю конструкції: «Остов гвинта має зробити із залізного дроту, товщиною в мотузку; відстань же від окружності до центру - 25 ліктів (близько 12 м). Якщо все буде зроблено як слід, тобто з міцної парусини, пори в якій ретельно замазані крохмалем, то я думаю, що при обертанні з відомою швидкістю такий гвинт як би опише в повітрі спіраль і підніметься вгору ».
Кажуть, уже в наші дні на авіазаводі в Сан-Дієго (США) був побудований літальний апарат за ескізами Леонардо (рис. 228, б), причому машина піднялася в повітря, навіть з вантажем! Так і хочеться вигукнути улюблені слова Станіславського: «Не вірю!» Або модель була побудована не за ескізами Леонардо, або вона не зрушила б з місця.
Справа в тому, що в проекті Леонардо гвинт повинен був обертатися бігаючими по платформі навколо вертикальної осі людьми. І крутитися б стала в першу чергу сама платформа, а не гвинт, який досить великий, і щоб крутити його, потрібен великий крутний момент.
Мал. 229. Вертоліт одногвинтової з хвостовим гвинтом
Чи не знав Леонардо законів Ньютона, не припускав, що дія дорівнює протидії і на платформі з'явиться реактивний момент, який і закрутить її. В сучасних одногвинтових вертольотах, щоб фюзеляж НЕ крутився у зворотний гвинта бік, на самому хвості ставлять поперечний гвинт, який цей момент і компенсує (рис. 229). Або роблять вертоліт з двома гвинтами, що обертаються в протилежні сторони (рис. 230 а, б). Так що якщо в моделі з Сан-Дієго не передбачили якогось хитрого пристрою для компенсації реактивного моменту, чого не було у Леонардо, щось не злетіла б ця модель.
Дозвольте, а чому літають, починаючи з 1320 року і до цього дня, дитячі вертушки і навіть іграшкові вертольоти з одним гвинтом і без будь-якої компенсації?
Мал. 231. Стрибки «Гіро»
Тут справа в тому, що сам гвинт грає роль маховика або з гвинтом з'єднаний маховик, як, наприклад, в вертольоті (правильніше - автожирі), зображеному на рис. 231. Маховик має дивну здатність безреактивное, т. Е. Не робить реактивного впливу на підтримуючі частини, так вони йому й не потрібні. Прикріпіть до вершини дзиги свердло - і при обертанні дзиги свердло буде свердлити, припустимо, стіл, не викликаючи необхідності протидії реактивним моментам, як це буває у дрилі. Тому тільки з приводом безпосередньо від маховика, або якщо цей маховик у вигляді обруча знаходиться навколо гвинта (рис. 232) вертоліт здатний злетіти без компенсації реактивного моменту. Так влаштований, наприклад, безпілотний розвідувальний маховикові вертоліт, який запускається з телекамерою. Маховики з гвинтами розкручуються на базовому вантажівці, а потім гвинтів задається кут атаки, і машина злітає. Через кілька хвилин вона, знявши всю округу, сідає на ту ж вантажівку. Майже так само працював і вертоліт з маховиком, названий «стрибучий Гіро», побудований в Шотландії в 30-х роках минулого століття.
Мал. 232. Розвідувальний маховикові вертоліт
Аналогічними властивостями безреактивное мають вертолітні гвинти з реактивними двигунами, розташованими на їх кінцях (рис. 233). Ось така реактивна безреактивное виходить, вибачте за каламбур. Такий гвинт не треба крутити, спираючись на фюзеляж, він крутиться сам, покликаний реактивними двигунами на кінцях. І точно так само, як і гвинт з маховиком, він може вільно на підшипниках фіксуватися на фюзеляжі.
Мал. 233. Вертоліт з «реактивним гвинтом»
А підшипники ніякого крутного моменту передати не можуть, в тому числі і реактивного.
І ще про вертоліт, чого багато хто не знає. Це стосується питання, чому ці машини не літають так само швидко, як літаки. Виявляється, заважає цьому саме несучий гвинт. Коли вертоліт летить, а гвинт обертається, то на одну бічну частину гвинта доводиться потік, що набігає, рівний по швидкості сумі швидкості лопаті гвинта і швидкості вертольота, на іншу частину - різниця цих величин. Тому з теорії крила перша частина гвинта буде володіти підйомної силою більше другий, і вертоліт буде кренитися. Що ж робити, щоб летіти рівно? Для цього, а також і для інших важливих цілей гвинт вертольота містить складний і відповідальний механізм, званий «автомат-перекіс». Він протягом одного обороту лопаті гвинта двічі змінює кут її атаки - зменшує його там, де потік повітря набігає, і збільшує на іншій стороні. І в результаті підйомні сили всіх частин гвинта врівноважуються. Важко уявити собі всю напруженість роботи такого механізму, адже на гвинті «висить» вся машина, і гвинт цей робить сотні обертів на хвилину. Але навіть автомат-перекіс не може допомогти, коли швидкість машини дорівнює швидкості гвинта. Тоді друга частина гвинта взагалі нерухома відносно повітря і її підйомна сила при будь-якому куті атаки дорівнює нулю. Крім того, швидкість першої частини гвинта щодо повітря стає надмірно великий. Тому вертольоти і не літають так швидко, як літаки.
А автомат-перекіс, придуманий нашим співвітчизником Б. Н. Юр'єв (1889-1957) в 1911 р і працює на сучасних вертольотах, дозволяє, крім вже сказаного, розвивати тягу і летіти в будь-якому напрямку - вперед, назад і вбік! Перший сучасний вертоліт побудував в США російський інженер Ігор Сікорський (1889-1972) в 1939 р Називався він «Сікорський YS-300» і був схожий на сучасні одногвинтові вертольоти з хвостовим поперечним гвинтом. Вертоліт Сікорського міг здійснювати вертикальний зліт і посадку, літати в будь-якому напрямку і зависати в повітрі.