Летательный аппарат вертикального взлета: история создания

8 июня 1908 года

Мой дорогой полковник,

Я полностью готов принять ваш заказ на самодвижущуюся летающую машину легче или тяжелее воздуха.

Искренне ваш,

(Никола Тесла)

Астор особенно интересовался летательными аппаратами, но Тесла по обыкновению действовал ему наперекор. Он хотел, чтобы «добрый полковник» давал ему средства на разработки в области воздухоплавания, но его действительной целью был сбор достаточных средств для возвращения на Лонг-Айленд, где ученый мечтал вновь открыть свою телеграфную станцию. Таким образом, любой потенциальной прибыли всегда угрожал его грандиозный план. Эта проблема стояла на пути любой возможной сделки, особенно с таким человеком, как Астор, который отлично знал об истинных намерениях ученого.

Одно из самых интригующих заявлений было сделано Тесла в начале 1908 года. Наконец, найдя новое место для своей лаборатории на Бродвее, 165, ученый решил, что его положение постепенно стабилизируется. Вскоре после переезда ученый получил приглашение выступить на ужине в свою честь и в честь контр-адмирала Чарльза Сигзби в гостинице «Уолдорф-Астория». «Грядущий год рассеет одно заблуждение, замедлявшее развитие воздухоплавания, – провозгласил Тесла. – Летчик скоро поймет, что аэроплан слишком тяжел для взлета и такая машина никогда не сможет летать так, как управляемый аэростат. С этими бессмысленными, опасными испытаниями резко контрастирует серьезная и разумная работа графа Цеппелина, который строит настоящую летательную машину, безопасную и надежную для перевозки дюжины человек и провизии, скорость которого намного превосходит скорость аэропланов».

Придя к выводу, что плотность атмосферы больше плотности воды, Тесла вычислил, что аэроплан никогда не сможет передвигаться быстрее «водного судна». Далее ученый рассуждал, что «воздушный аппарат обречен никогда не развить больших скоростей». У него не только ограниченная скорость вращения, но он также легко сломается. Согласно расчетам Тесла, со временем воздушный винт будет заменен «реактивным двигателем».

В скором времени, а именно в течение следующих тридцати лет, дирижабль был самым предпочтительным средством перевозки пассажиров.

«Берлин, 30 мая 1908 года. Граф Цеппелин, чьи знаменитые достижения в создании первого дирижабля принесли ему шумный успех, сегодня заверил самое большое дело в своей жизни. Управляя своим «Цеппелином-II», с двумя инженерами и командой из семи человек на борту, он без посадки пролетел больше четырехсот миль.

Всю ночь корабль несся над Вюртембергом и Баией, мимо спящих городов и деревень.

Было во всеуслышание заявлено, что граф прибудет в Берлин и приземлится на парадном плацу. В ожидании этого события там собрались тысячи людей, а также император с императрицей».

Прошло еще двадцать лет, прежде чем Линдберг отряс воображение всего мира, совершив одиночный перелет на аэроплане с пропеллером над открытым морем, однако уже тогда дирижабли были готовы к подобным подвигам. В 1911 году Джозефрукер создал трансатлантическую воздушную экспедицию, однако был побежден британскими воено-воздушными силами, которым удалось пересечь Атлантику восемь лет спустя. Во время Первой мировой войны дирижабли часто сбрасывали бомбы на рода между Берлином и Лондоном; Роберт Андеруд Джонсон пролетал с пятьюдесятью другими пассажирами на подобном «левиафане» над Римом через два года, в 1919-м. Однако в конце 1920-х годов это «бесславное наследие» было позабыто, когда огромные дирижабли регулярно начали пересекать Атлантику, совершая перелеты из Европы в Северную и Южную Америку, а Германия завоевала репутацию нового лидера в области технологий будущего.

Одним курьезным, но, увы, неудачным шагом в истории стоило опрометчивое решение наполнять дирижабли вместо негорючего гелия водородом – легко взрывающимся газом. Если бы инженеры настояли на более безопасном способе, учитывая предостережения Тесла, сделанные в 1915 году, в 1937 году удалось бы избежать масштабной катастрофы «Гинденбурга», и дирижаблями пользовались бы еще много лет. Проблема брала свое начало еще в 1700-х годах, когда французский ученый Жак Шарль открыл, что водород в 14 раз легче воздуха, и наполнил им воздушный шар. Месье Шарль, как и граф Цеппелин во времена Тесла, добился шумной известности, пролетев на своем воздушном шаре пятнадцать или двадцать миль.

Сегодня на дирижаблях есть устойчивые площадки для спортивных телекамер, рекламодатели используют эти летательные аппараты из-за их уникальной способности делать «торговую марку узнаваемой», а военные любят их за только им присущие преимущества над вертолетами. Дирижабли могут использоваться для спасательных операций на небольшой высоте, не создавая опасной турбулентности; могут распознать подводную лодку с крылатыми ракетами, зависая в одной точке на несколько часов или даже дней, и их очень трудно обнаружить с земли. «Почему их не видно на экране радара? – спрашивается в статье журнала «Попьюлар Микэник». – Потому что гондола дирижабля сделана из кевлара,[14] оболочка из полиуретана, а сам он наполнен гелием.

Все дирижабли совсем невидимы или плохо видимы радарам. Следующее поколение дирижаблей будет использовать совсем мало топлива и оставаться «на ходу» в течение нескольких месяцев. Поскольку такие дирижабли создаются для военных, рискнем предположить, что дирижабли двадцать первого века могут быть использованы даже для трансатлантических пассажирских перевозок».

В своей речи в гостинице «Уолдорф-Астория» Тесла предсказывает неизбежное появление реактивного самолета, которое произойдет, как только он объяснит свое новейшее и очень сложное изобретение – аэроплан, действующее по принципу современного самолета вертикального взлета (с управляемым вектором тяги?). Со времен колледжа Тесла конструировал летательные аппараты. Одна из его моделей, созданная в 1894 году, представляла собой баллон традиционной формы, наполненный горячим воздухом. Вдохновленный баллонами, увиденными на Всемирной ярмарке в Париже и Чикаго, Тесла создал дирижабль, снабженный гигантской индукционной катушкой, помещенной над гондолой, в центре контейнера, наполненного горячим воздухом.

Более поздняя модель, напоминавшая гигантскую слезу, была построена с учетом принципов аэродинамики, открытых такими учеными, как Леонардо да Винчи, граф Цеппелин и Лоуренс Харгрейв – австралиец, в 1890 году создавший летательные аппараты с двигателем с резиновым кольцом, которые могли передвигаться по воздуху на расстояние нескольких ярдов. Этот замысел нашел свое воплощение – его форма была учтена при создании традиционной аэродинамической поверхности, разработанной одним из инженеров Тесла в 1908 году.

«В моем дирижабле не будет никаких газовых баллонов, крыльев или воздушных винтов. Вы могли бы видеть его на земле и никогда бы не догадались, что он способен летать. Однако он сможет двигаться в любом направлении совершенно безопасно и на более высоких скоростях, независимо от погоды, «воздушных ям» или нисходящих потоков. При необходимости он будет подниматься благодаря этим потокам. Мой дирижабль может оставаться совершенно неподвижным в течение длительного времени даже при сильном ветре. Его подъемная сила будет зависеть не от таких хрупких приспособлений, какие служат птице, а от реального механического действия. Стабильность будет достигнута посредством гироскопического действия моего двигателя. Это – дитя моей мечты, продукт многолетнего тяжелого труда и научных изысканий».

В летательном аппарате Тесла был «реактивный двигатель», помещенный в «предкрылке», и пятьдесят управляемых выпускных клапанов в противоположной стороне, в «закрылке». Модель дирижабля легче воздуха была выполнена по образцу, предложенному Анри Жиффаром, французом, построившим первый дирижабль в 1852 году, а также графа Цеппелина, который первым соорудил удачный прототип с жестким металлическим каркасом «внутри шара». Цеппелин также первым обратил внимание на сопротивление ветра: его дирижабли могли передвигаться со скоростью, превышавшей сорок миль в час.

Правильно сконструированный профиль крыла может обладать «подъемной силой, во много раз превосходящей тягу. Это позволяет крылу самолета действовать в роли усилителя силы тяги. Если сила тяги направлена горизонтально, вертикальная подъемная сила может превосходить массу самолета».

Таким образом, опытный образец Тесла с реактивным двигателем мог быть и тяжелее воздуха. Оливер Чанут, М. Гупиль и О. Лилиенталь – воздухоплаватели эпохи «веселых девяностых», чьи запатентованные работы изучал Тесла. Естественно, на него также оказали влияние Сэмюэл Лэнгли и братья Райт, создавшие действующие модели тяжелее воздуха.

Судно на воздушной подушке. Еще одним подковообразным крабовидным летательным аппаратом вертикального взлета, спроектированным Тесла, было знаменитое судно на воздушной подушке. Напоминавшее «Корветт», оно было снабжено мощной Я горизонтальной турбиной в центре. Действуя по принципу гигантского фена, двигатель создавал мощный нисходящий поток воздуха, который заставлял судно подниматься вверх и скользить над землей по воздушному слою. Это изобретение, действующее подобно настоящему кораблю на воздушной подушке из «Звездных войн», предшествовало армейскому «воздушному джипу», «который получал тягу от направленных лопастей, неподвижно установленных в каркасе. Чтобы лететь горизонтально, весь аппарат слегка откидывался, следуя за наклоном пилота». В 1960 году журнал «Сайентифик Американ» написал, что «эта модель была исследована по причине своей простоты и способности адаптироваться к полету на очень низкой высоте».

Сомнительно, чтобы Тесла мог создать летательный аппарат на воздушной подушке, который был тяжелее воздуха, хотя он вполне мог построить модель на подводных крыльях, способную скользить над Гудзоном. Совершенно очевидно, что он создавал аппараты легче воздуха, которые могли работать от дистанционного управления.

Идеи, присущие судну на воздушной подушке и дирижаблям в форме парашюта с реактивным двигателем, нашли отражение в современном бомбардировщике «Хэриер» – сверхзвуковом самолете, считающемся одной из самых «мощных военных машин», и в новом, еще только проектирующемся «Локхид Мартин Х-33» – сверхлегком самолете вертикального взлета, которому предстоит заменить космический челнок. Он снабжен новым экспериментальным двигателем и будет иметь форму «летающего крыла».

Основы этой технологии можно проследить в работе «А.Ф. Зама – выдающегося авиационного инженера, который в 1921 году запатентовал самолет с крылом, отклоняющим воздушный поток от винта – для создания подъемной силы». Хотя Зам так и не создал действующей модели, его идея, на которую могла повлиять и работа Тесла, воплотилась в «Английском ястребе» – британском бомбардировщике, разработанном в 1960-х годах. В этом самолете использовались сопла для отклонения воздушного потока вцелях вертикального взлета с помощью стартового ускорителя, для зависания в воздухе и нормального полета. Используя «вектор тяги», этот самолет стал более работоспособным после появления «Пегаса» – сверхсильного турбореактивного двигателя, созданного компанией «Хэриер», который был представлен общественности в 1969 году. «Сточки зрения пилота, в кабине существует всего один дополнительный инструмент управления: рычаг для выбора угла сопла». «AV-8B Хэриер»: реактивный самолет наземной поддержки американских ВМС может взлетать вертикально, зависать над местом сражения и выпускать ракеты, сбрасывать кассетные бомбы или бомбы с лазерным наведением».

Полет на луче энергии.Неизвестно, сумел ли Тесла усовершенствовать свой проект бестопливного летательного аппарата, берущего энергию от беспроводных передатчиков. Однако эта идея была принята во внимание военными. В 1987 году «Нью-Йорк Таймс» и «Ньюсуик» сообщили о появлении больших самолетов, «не использующих топлива». Энергию они извлекали из микроволн, передаваемых с земли на большие плоские панели, расположенные под каждым крылом. Эти «специальные антенны, опутанные крошечными выпрямителями, превращающими переменный ток в постоянный, передают энергию электрическому мотору, а тот, в свою очередь, приводит в действие винт». Концепция Тесла также использовалась в панелях с солнечными элементами на борту космического корабля и в автомобилях, работающих от солнечной энергии.

«Фливвер».Тесла проектирует странный аппарат, летающий вверх, вбок и вниз. Аппарат соединяет в себе свойства вертолета и аэроплана.

«Вчера стало известно подробное описание вертолета/аэроплана – последнего творения Николы Тесла, ученого, повелителя электричества, экспериментатора и мечтателя.

Это крошечный комбинированный самолет, который, по утверждению создателя, способен подниматься и опускаться вертикально и совершать горизонтальные перелеты на огромной скорости, намного превосходящей скорость современных аэропланов. Но, несмотря на достоинства, приписываемые своему творению, Тесла говорит, что стоить этот аппарат будет менее 1000 долларов».

Хотя эта статья вышла в свет в 1928 году, Тесла впервые подал патентную заявку на новый «метод воздушной перевозки» в 1921 году. Однако первые образцы летательных аппаратов вертикального взлета с винтовым управлением появились уже на рубеже веков. Один из первых и самых примитивных вертолетов Тесла был похож на умывальник с вертикальной трубой, торчащей из центра. Пара конструкций, похожих на каркасы от зонтиков, расположенных один над другим, – эдакий двойной горизонтальный пропеллер, – вращалась вхолостую. Этот летательный аппарат мог подниматься в воздух вертикально, как вертолет, а потом летел, как обычный аэроплан, когда воздушный винт и сам аппарат разворачивались на 90 градусов, принимая горизонтальное положение. Основные черты этого самолета можно найти в современном военном самолете горизонтального взлета, получившем название «Оспрей V-22». Внешне он напоминает обычный военный транспортный самолет. На концах каждого крыла находятся моторы, развернутые на 90 градусов относительно позиции аппарата (для вертикального взлета) и переходящие при горизонтальном полете в нормальную позицию. Этот самолет, использовавшийся в недавней войне с Ираком (февраль 1990 года), подобно «воздушному джипу» и истребителю «Хэриер», – позднейшее следствие проектов Тесла. Поскольку работа ученого в области аэронавтики не получила широкой огласки, вполне возможно, что военные тайно завладели всеми его секретами.

Самолеты вертикального взлета можно разделить на четыре основные категории: с приподнятой носовой частью, с отклоняющейся тягой, с приподнятым винтом или турбореактивным двигателем, с двойной системой двигателей. Лаборатории Белла начали конструировать самолеты вертикального взлета и посадки с воздушными винтами в 1940-х годах. Среди первых моделей были «ХС-142А» с приподнятыми крыльями, созданный Вотом, Хиллером и Райаном, и «Х-19» с приподнятым винтом, созданный Кертиссом и Райтом.

Новое оружие. У каждого рода войск есть свое излюбленное оружие, и для ВМС таким оружием является «Оспрей V-22» – самолет, способный взлетать, как вертолет, и лететь, как обычный самолет. Именно такой нужен, чтобы высадить десант в пустыне, как уверяют его разработчики «Белл Геликоптер Текстрон» и «Боинг Вертол К». Самолет может брать на борт 24 человека и стоит 40 миллионов долларов».