Первый полет братьев Райт

Чего не хватало

К 1900 году идея летательного аппарата тяжелее воздуха не была ни новой, ни фантастической. Планеры летали, паровые и бензиновые двигатели существовали, аэродинамические расчеты публиковались.

Больше всех сделал немец Отто Лилиенталь. С 1891 года он построил ряд планеров и совершил около двух тысяч полетов, управляя аппаратом перемещением тела. Его фотографии в полете обошли мир и убедили публику, что человек летать может. 9 августа 1896 года Лилиенталь разбился: порыв ветра поднял нос планера, тот потерял скорость и упал. Погибший успел сказать, что жертвы неизбежны.

В США работал Октав Шанют - инженер-мостостроитель, построивший биплан-планер удачной схемы и, что важнее, собравший и опубликовавший все, что было известно об авиации. Он охотно делился сведениями с кем угодно.

Наиболее авторитетной фигурой был Сэмюэл Ленгли, секретарь Смитсоновского института, получивший от военного ведомства 50 тысяч долларов - крупные по тем временам средства. Его аппарат «Аэродром» дважды, в октябре и декабре 1903 года, срывался с катапульты на барже посреди Потомака и падал в воду. Вторая неудача произошла за девять дней до полета в Китти-Хок.

Общая ошибка была концептуальной. Почти все конструкторы стремились к автоматической устойчивости: аппарат должен сам держаться ровно, как корабль на воде, а пилоту оставалось задавать направление. Из этого следовало, что нужен мощный двигатель и правильно подобранные углы крыльев.

Райты подошли иначе - и это составило суть их работы.

Дейтон

Уилбур родился 16 апреля 1867 года в Милвилле, штат Индиана; Орвилл - 19 августа 1871 года в Дейтоне, штат Огайо. Отец, Милтон Райт, был епископом небольшой протестантской церкви и постоянно разъезжал; мать, Сьюзен Кернер, дочь каретного мастера, отлично управлялась с инструментом и, по семейным рассказам, делала детям игрушки сама.

Ни один из братьев не окончил среднюю школу и не имел диплома.

У Уилбура была своя причина. Около 1885 года во время игры в хоккей на льду ему клюшкой выбили передние зубы. Травма привела к затяжным осложнениям, и планы поступления в Йель отпали. Несколько лет он провел дома, читая, ухаживая за умиравшей от туберкулеза матерью и, по-видимому, находясь в состоянии подавленности.

В 1889 году братья открыли типографию и издавали местную газету; среди клиентов был школьный товарищ Орвилла Пол Лоренс Данбар - впоследствии известный чернокожий поэт, чью газету они печатали.

В 1892 году они перешли на велосипеды. Америка переживала велосипедный бум; братья ремонтировали, продавали, а с 1896 года изготавливали машины собственных марок.

Это важно не как деталь биографии. Велосипед - устройство, неустойчивое по своей природе: он не стоит сам, а держится за счет непрерывных поправок ездока. Люди, зарабатывавшие на жизнь этим ремеслом, знали, что неустойчивость - не порок конструкции, а условие управляемости. Именно эту мысль они и перенесли в воздух.

Гибель Лилиенталя в 1896 году, о которой они прочли в газете, вернула их к детскому интересу к полету.

30 мая 1899 года Уилбур написал в Смитсоновский институт с просьбой прислать все имеющиеся публикации по авиации. Их прислали.

Коробка от камеры

Летом 1899 года Уилбур в мастерской вертел в руках длинную картонную коробку из-под велосипедной камеры и заметил, что если сжать ее противоположные углы, коробка перекашивается, оставаясь при этом жесткой.

Отсюда родилась идея перекашивания крыла: если конец одного крыла отогнуть вниз, а другого - вверх, подъемная сила по сторонам станет разной и аппарат накренится. Птицы, за которыми братья долго наблюдали, поворачивают именно так - через крен, а не разворотом плоскости.

В июле 1899 года они испытали двухметровый воздушный змей с перекашиваемыми плоскостями. Он слушался.

Оставалось найти место для испытаний. Требовались постоянный устойчивый ветер, мягкая поверхность на случай падения и отсутствие зевак. Райты запросили данные Метеорологического бюро США и выбрали Китти-Хок - рыбацкий поселок на песчаной косе Внешних отмелей Северной Каролины. Добираться туда приходилось поездом, пароходом и лодкой несколько дней.

Первую поездку они совершили в сентябре 1900 года.

Провал 1901 года

Планер 1900 года летал скромно. Планер 1901 года, значительно больший, оказался хуже: он давал куда меньшую подъемную силу, чем следовало по расчетам, и плохо слушался в развороте.

Обнаружилось и явление, которое они назвали позже обратным рысканьем: при перекашивании крыла аппарат кренился, но нос уходил в противоположную сторону, и машина срывалась в неуправляемое скольжение. Уилбур едва не разбился.

Возвращаясь домой осенью 1901 года, он в подавленном настроении сказал брату, что человек, вероятно, не полетит и через тысячу лет.

Затем они сделали то, что и отличает их от всех остальных.

Аэродинамическая труба

Райты предположили, что дело не в их конструкции, а в исходных данных. Все расчеты подъемной силы опирались на таблицы Лилиенталя и на коэффициент, введенный английским инженером Смитоном еще в XVIII веке.

Зимой 1901-1902 годов братья в задней комнате велосипедной мастерской построили аэродинамическую трубу - деревянный короб около двух метров длиной с вентилятором, приводимым от мастерского двигателя. Внутри они установили самодельные весы из велосипедных спиц и обрезков ножовочных полотен, измерявшие соотношение подъемной силы и сопротивления.

За несколько месяцев они продули более двух сотен моделей крыльев разной формы, кривизны, удлинения и профиля, около сорока из них - с полной тщательностью.

Во-первых, они установили, что коэффициент Смитона завышен примерно в полтора раза, - отсюда и происходило расхождение расчета с действительностью. Во-вторых, они получили собственные, гораздо более точные таблицы, показавшие, что длинные узкие крылья эффективнее коротких широких.

Эти опыты - главный научный вклад братьев. Они превратили авиацию из области смелых проб в область расчета.

Три оси

Планер 1902 года, построенный по новым данным, летал совершенно иначе. За сезон было выполнено около тысячи полетов.

Обратное рысканье устранили не сразу. Сначала поставили неподвижный вертикальный киль - стало хуже. Тогда Орвилл предложил сделать киль поворотным, а Уилбур добавил решающее: связать руль поворота с механизмом перекашивания крыла, чтобы при крене руль автоматически отклонялся в нужную сторону.

Так сложилась система управления по трем осям:

• крен - перекашиванием крыла (впоследствии его заменят элероны);
• рыскание - вертикальным рулем;
• тангаж - горизонтальным рулем высоты, который у Райтов располагался спереди.

Именно эта система, а не мотор и не форма аппарата, составляет содержание их изобретения. Все самолеты мира с тех пор управляются по этой схеме.

Мотор и винты

Для полета с двигателем требовался мотор с определенным соотношением мощности и веса. Райты разослали запросы примерно в десяток моторостроительных фирм; подходящего не предложил никто.

Двигатель построил у них в мастерской механик Чарли Тейлор - человек, чью роль в этой истории часто недооценивают. За шесть недель он изготовил четырехцилиндровый бензиновый мотор с картером из алюминиевого сплава мощностью около двенадцати лошадиных сил при массе примерно 82 килограмма. Ни карбюратора, ни свечей зажигания в привычном смысле там не было; топливо самотеком поступало в нагретую камеру.

Более трудной оказалась задача с винтами. Райты рассчитывали воспользоваться судостроительной литературой и обнаружили, что теории гребного винта, пригодной для расчета, не существует - корабельные винты подбирали опытным путем.

Тогда они сообразили главное: воздушный винт есть вращающееся крыло, и к нему применимы те же законы, которые они установили в трубе. Исходя из этого они самостоятельно вывели теорию воздушного винта и рассчитали лопасти. Полученный коэффициент полезного действия составлял около 66 процентов - результат, к которому конкуренты не приблизятся годами. Для сравнения: современные винты дают около 85 процентов.

17 декабря

«Флайер» имел размах крыльев 12,3 метра, массу с пилотом около 340 килограммов, каркас из ели, обтяжку из плотной хлопчатобумажной ткани и два толкающих винта, вращавшихся в разные стороны от одного мотора через велосипедные цепи. Пилот лежал на нижнем крыле, управляя перекашиванием при помощи люльки, к которой была пристегнута его бедренная часть.

Взлетать предстояло с деревянного рельса, уложенного на песок; братья в шутку называли его железной дорогой.

14 декабря 1903 года первую попытку по жребию выпало делать Уилбуру. Он резко взял на себя, аппарат задрал нос, потерял скорость и упал через несколько секунд, получив небольшие повреждения. Полетом это не сочли.

Утром 17 декабря стоял холод около семи градусов мороза и ветер порядка 10-12 метров в секунду. Братья вывесили сигнал спасательной станции, приглашая свидетелей. Пришли пятеро: спасатели Джон Дэниелс, Уилл Доу и Адам Этеридж, торговец лесом Уильям Бринкли и подросток Джонни Мур.

В 10 часов 35 минут Орвилл занял место пилота. Аппарат прошел по рельсу, поднялся и пролетел 36,5 метра за 12 секунд.

Джон Дэниелс, никогда прежде не державший фотоаппарата, нажал грушу заранее наведенной камеры. Получился снимок, ставший одной из самых известных фотографий столетия: машина в полуметре над песком, Орвилл лежит на крыле, Уилбур бежит рядом, пригнувшись.

Всего в тот день было четыре полета. Второй и третий - около 53 и 61 метра. Четвертый, в полдень, выполнил Уилбур: 260 метров за 59 секунд. При этом аппарат раскачивало по тангажу - управление на такой скорости было еще грубым.

После посадки порыв ветра подхватил стоявший на песке «Флайер», перевернул его несколько раз и сильно повредил. Дэниелс, пытавшийся его удержать, застрял между стойками и отделался ушибами; он потом называл себя первым пострадавшим в авиационной аварии.

Больше этот аппарат не летал.

Братья отправили отцу телеграмму с известием об успехе и просьбой сообщить прессе.

Мир не заметил

Отклик оказался ничтожным.

Телеграфист в Норфолке разгласил содержание депеши, и местная газета напечатала сообщение, изобиловавшее выдумками: там говорилось о трехмильном полете и о том, что пилот кричал что-то восторженное. Несколько газет перепечатали эту версию, и она подорвала доверие к самому известию. Дейтонская газета публиковать материал отказалась, сочтя короткие полеты неинтересными.

Причин недоверия было две. Во-первых, ровно месяцем ранее с грохотом провалился Ленгли, располагавший государственными деньгами и авторитетом Смитсоновского института; после этого сообщения об удавшемся полете двух велосипедных механиков выглядели неправдоподобно. Во-вторых, братья не искали публичности и в дальнейшем избегали демонстраций.

В 1904-1905 годах они летали на пастбище Хаффман-Прейри под Дейтоном, приглашая местных жителей. 5 октября 1905 года Уилбур на «Флайере III» продержался в воздухе 39 минут и прошел около 39 километров, выполняя развороты и восьмерки. Это был уже практически применимый самолет. Репортеров при этом присутствовало считаное число.

С октября 1905 по май 1908 года братья не летали вообще. Они добивались патента и вели переговоры с военными ведомствами, опасаясь, что публичный показ раскроет конструкцию. Патент США номер 821393 был выдан 22 мая 1906 года - и он охватывал не аппарат, а именно систему управления.

Пауза дорого им обошлась: в Европе тем временем работали Сантос-Дюмон, Вуазен, Блерио, Фарман, и разрыв сокращался.

Ле-Ман

Молчание кончилось в 1908 году.

8 августа 1908 года Уилбур поднялся в воздух на ипподроме близ Ле-Мана во Франции. Европейские авиаторы, летавшие к тому времени по прямой и с трудом разворачивавшиеся, увидели, как машина закладывает крутые виражи, ходит восьмерками и садится точно в намеченную точку.

Эффект был ошеломляющим. Французские конструкторы, до того публично называвшие американцев обманщиками, признали превосходство немедленно. Уилбур за несколько месяцев стал знаменитостью европейского масштаба; на его полеты съезжались короли и министры.

Одновременно Орвилл проводил испытания для армии США в Форт-Майере под Вашингтоном. 17 сентября 1908 года там сломался винт, аппарат упал, Орвилл получил тяжелые травмы, а летевший с ним лейтенант Томас Селфридж погиб - первая жертва среди пассажиров самолета в истории.

Ухаживать за братом приехала сестра Кэтрин - школьная учительница, третий и обычно забываемый участник семейного предприятия. Она вела дела, переписку и хозяйство, а в Европе сопровождала братьев и пользовалась там немалой популярностью.

Патентные войны

Дальнейшая история омрачена судебными процессами.

Райты считали, что их патент распространяется на любую систему управления креном, включая элероны, которые применяли другие конструкторы. С 1909 года они начали иски - прежде всего против Гленна Кертисса, самого успешного американского авиастроителя.

Тяжбы тянулись годами, поглощали время и средства и, по общему мнению историков авиации, затормозили развитие отрасли в США: пока американцы судились, европейцы строили. К началу Первой мировой войны американская авиация отставала от французской и германской настолько, что американские летчики воевали на французских машинах. Разбирательства прекратились только в 1917 году, когда правительство под давлением военной необходимости принудило участников к взаимному лицензированию.

Уилбур Райт умер 30 мая 1912 года от брюшного тифа, в 45 лет. Отец записал, что сын был изведен судебными делами.

Орвилл продал компанию в 1915 году и прожил еще тридцать три года, занимаясь консультированием и оберегая репутацию брата и свою. Он умер 30 января 1948 года.

Отдельная его многолетняя борьба велась со Смитсоновским институтом, который в своих экспозициях представлял аппарат Ленгли как первую машину, способную к полету. В знак протеста Орвилл в 1928 году отправил «Флайер» в лондонский Музей науки. Смитсоновский институт признал свою неправоту только в 1942 году; самолет вернулся в Вашингтон в 1948-м, уже после смерти Орвилла.

Спор о первенстве

Единственным изобретателем самолета Райтов признают не везде.

Альберто Сантос-Дюмон. В Бразилии и отчасти во Франции первым полетом считают перелет его аппарата «14-бис» в Париже 23 октября и 12 ноября 1906 года. Аргумент: Райты пользовались стартовым рельсом и встречным ветром, а Сантос-Дюмон взлетел с ровной площадки на собственных колесах при свидетелях и официальных наблюдателях. Райты возражали, что рельс - лишь взлетное приспособление, а с 1904 года они применяли катапульту, что не меняет сути.

Густав Уайтхед. Немецкий эмигрант, будто бы летавший в Коннектикуте в 1901 году. Утверждение основано на газетной заметке и позднейших показаниях; ни фотографий, ни аппарата, ни воспроизводимых данных не сохранилось. Большинством специалистов версия отвергается.

Клеман Адер, Ричард Пирс и другие. Отдельные подъемы в воздух до 1903 года, вероятно, происходили, но речь идет о неуправляемых подскоках.

Существо спора сводится к определению. Если считать полетом отрыв от земли на аппарате с мотором, кандидатов несколько. Если требовать управляемого, устойчивого и повторяемого полета с возвратом в точку старта - приоритет Райтов не оспаривается никем.

Что именно было изобретено

Ни двигатель, ни крыло, ни идея аппарата тяжелее воздуха братьям не принадлежат. Их вклад состоит из четырех вещей:

1. Управление по трем осям - решение, действующее в авиации по сей день.
2. Аэродинамическая труба и собственные достоверные таблицы - перевод расчетов на экспериментальную основу.
3. Теория воздушного винта, выведенная самостоятельно.
4. Метод. Они шли от планера к мотору, а не наоборот: сначала научились управлять, потом добавили тягу. Все конкуренты действовали в обратном порядке и разбивались.

Мастерская на Уэст-Третьей улице в Дейтоне и дом семьи были в 1930-х годах вывезены Генри Фордом в его музей в Дирборне, где стоят и сейчас. «Флайер» висит в Национальном музее авиации и космонавтики в Вашингтоне.

Кусочек ткани и щепка от него побывали на Луне: их взял с собой Нил Армстронг в 1969 году. Между 12 секундами над песками Китти-Хок и первым шагом по лунной поверхности прошло 65 лет.