Первые шаги управляемого воздухоплавания

Но все же аэростаты не отвечали главной цели воздухоплавания — служить средством сообщения они не могли. Для этого необходим был управляемый аэростат, или дирижабль. Уже после первого полета Пилатра де Розье братья Монгольфье занялись изучением возможности управления аэростатом. Проанализировав все известные в то время технические средства, Жозеф Монгольфье пришел к выводу о нереальности динамического способа управления. Он, в частности, писал своему брату Этьену: «Я не вижу действительной возможности управлять шаром, кроме знания воздушных течений, изучением которых следует заняться; редкие из них не меняют направления с высотой».

Попытки управления полетом аэростата с помощью весел и парусов, как это было с кораблями на морских просторах, успеха не принесли.

Первую серьезную попытку в этой области предпринял 2 марта 1784 года Бланшар, который в гондоле своего аэростата установил два весла. 25 апреля 1784 года состоялся подъем физика из Дижона Гюйтона де Морво, который снабдил свой аэростат помимо весел парусами. Альбан и Валье попробовали управлять аэростатом с помощью четырехлопастных, подобных крыльям ветряных мельниц, винтов. Тестю-Брисси применил многолопастные гребные мельничные колеса и т. д.

Но все эти эксперименты еще раз подтвердили, что мускульная сила человека очень слаба и что главным препятствием управляемого воздухоплавания является уровень развития техники того времени. Тем не менее во время этой череды неудач были найдены сопутствующие блестящие технические решения, которые предвосхитили ряд основных идей будущего дирижаблестроения. Витиеватый путь истории освоения воздушного пространства имеет множество парадоксальных примеров, когда гении-самоучки своими устремлениями и изысканиями, создавая вполне совершенные, с современной точки зрения, конструкции машин, намного опережали технические возможности своего времени. Вот некоторые из них. Французский генерал Менье в 1783–1785 годах разработал проект управляемого аэростата, в котором было 2 оболочки: внешняя, изготовленная из прочного холста и подкрепленная веревочной сетью, и внутренняя, газонепроницаемая, в которой находился водород. Пространство между оболочками было наполнено сжатым воздухом и играло роль баллонета, основным назначением которого являлось поддержание неизменной формы оболочки. Кроме того, баллонет мог использоваться для управления высотой полета. При закачивании в него воздуха затяжелениый аэростат начинал снижаться и наоборот. Воздух предлагалось нагнетать мощными мехами. В отличие от других, оболочка этого аэростата имела удлиненную удобообтекаемую форму. С целью повышения надежности подвески и равномерности нагружения оболочки гондола крепилась с помощью нашитого по периметру оболочки пояса.

Для поступательного движения Менье предлагал использовать воздушные течения соответствующего направления при вертикальных перемещениях аэростата. Кроме того, с помощью трех винтов, расположенных между оболочкой и гондолой и приводимых в движение мускульной силой членов команды, Менье надеялся перемещать аэростат в направлении, перпендикулярном направлению ветра.

Еще один пример. Весной 1812 года немецкий механик Франц Леппих обратился к русскому посланнику в Штутгарте с предложением построить для русского правительства управляемый воздушный шар. Как сообщал посланник императору Александру I: «…воздушный корабль может вмещать в себе 40 человек и поднимать 12 000 фунтов». Царь дал свое согласие на постройку управляемого воздушного корабля.

Это изобретение, по мнению генерал-губернатора, должно было «сделать бесполезными войны, освободить человечество от адского разрушения».

Первая «дирижабельная верфь» под началом Леппиха была построена в селе Воронцово под Москвой. В помощь немцу дали кузнецов и слесарей, доставленных из Петербурга. В 1812 году, когда Наполеон со своей армией приближался к Москве, граф Ф. В. Растопчин заявлял о дирижабле в одной из своих знаменитых афиш: «Он сделан к вреду и погибели злодея».

Леппих уверял, что с этого шара можно будет бросать взрывчатые вещества на неприятельскую армию. В предприятии Леппиха принял участие и всесильный в то время военный министр граф А. А. Аракчеев: поэтому в финансировании отказа не было. Растопчин 13 августа 1812 года в письме к Александру I сообщил, что Леппиху уже выдано 163 000 рублей — огромная по тем временам сумма.

По сохранившимся архивным и литературным записям, «воздушный корабль» имел матерчатую оболочку хорошо обтекаемой каплевидной формы. Но постройку первого в мире дирижабля не успели окончить, так как войска Наполеона приблизились к Москве. Часть материалов было решено срочно эвакуировать, а остальные — уничтожить. Мастерскую Леппиха сперва перевезли в Нижний Новгород, а оттуда в Ораниенбаум, где под наблюдением любимца царя А. А. Аракчеева пытались продолжить строительство корабля, но работы затянулись, и дело, к сожалению, не было доведено до конца.

Главная причина неудачи постройки дирижабля заключалась в несовершенстве техники в то время.

Изучив сохранившиеся документы об изобретении «адской машины Леппиха», советский авиаконструктор и историк авиации В. Б. Шавров писал: «Это своеобразный прототип дирижабля полужесткого типа, применяемого и сейчас. Естественно, что в качестве движущих устройств оставались те же крыльчатые весла, управляемые мускульной силой людей. Хотя они себя и не оправдали, надежда на них еще не была. потеряна. Леппих был способным увлекающимся изобретателем, а не шарлатаном. Он построил дирижабль как мог в тех условиях, производил опыты с малыми шарами для проб. В донесении генерала Д. Ф. Вындомского говорилось, что дирижабль поднимался на воздух «на привязях», но его крылья оказались недостаточными для полета «противу ветра». Значит, дирижабль все же был построен и испытывался в воздухе. И если при тогдашнем состоянии технологии он не мог показать лучших результатов, в этом изобретатель неповинен. Вот и выходит, что волею обстоятельств в России впервые сооружался дирижабль полужесткого типа».

Вопросами управляемого воздухоплавания впервые в России занимался в 1805–1807 годах адъюнкт кафедры химии Московского университета А. Х. Чеботарев. В середине XIX века ряд проектов управляемых аэростатов предложили А. Снегирев, Н. Архангельский, М. И. Иванин, Д. Черносвитов. В 1849 году оригинальный проект выдвинул военный инженер Третесский. Дирижабль должен был передвигаться посредством реактивной силы струи газа, вытекавшего из отверстия в кормовой части оболочки. Для повышения надежности последняя делалась секционированной.

В 1856 году проект управляемого аэростата разработал капитан первого ранга Н. М. Соковнин. Длина, ширина и высота этого аппарата составляли соответственно 50, 25 и 42 м. С целью повышения безопасности оболочку предполагалось наполнять негорючим аммиаком. Для передвижения аэростата Соковнин спроектировал своего рода реактивный двигатель. Воздух, находившийся в баллонах под большим давлением, подавался в специальные трубы, из которых истекал наружу. Трубы предлагалось выполнить поворотными, что позволило бы, по утверждению автора, управлять аппаратом без помощи аэродинамических рулей. По сути, Соковнин впервые предложил струйную систему управления дирижаблем.

Однако наиболее законченный проект был создан в 1880 году капитаном О. С. Костовичем. Его управляемый аэростат, названный «Россия», дорабатывался в течение нескольких лет. В окончательном варианте его основой служил жесткий цилиндрический каркас с коническими законцовками, выполненный из легкого и достаточно прочного материала «арборита» (типа фанеры), технологию изготовления которого разработал сам Костович. Каркас обтягивался шелковой материей, пропитанной для уменьшения газопроницаемости специальным составом. По бокам аэростата имелись несущие поверхности. По его оси проходила горизонтальная балка, в кормовой части которой был установлен четырехлопастный воздушный винт. Спереди к балке крепился руль направления. Для управления дирижаблем в вертикальной плоскости служил подвешенный снизу подвижный груз. В миделевом сечении оболочки размещалась вертикальная труба, к ее нижней части присоединялась гондола. Объем оболочки составлял около 5000 куб. м, длина — около 60 м, а максимальный диаметр — 12 м.

Для своего дирижабля Костович спроектировал удивительно легкий для того времени восьмицилиндровый двигатель внутреннего сгорания. При мощности 80 л. с. его масса составляла лишь 240 кг. В 1889 году практически все детали аэростата, в том числе и двигатель, были изготовлены. Однако из-за отсутствия субсидий со стороны правительства его так и не удалось собрать. И все же этот проект дирижабля жесткой системы стал серьезным шагом вперед на пути развития управляемого воздухоплавания, сделанным почти на два десятилетия раньше появления аппаратов Шварца и Цеппелина.

В 1880 году русское военное ведомство заказало дирижабль в Париже Габриелю Иону, но конструкция оказалась неудачной — воздушный корабль, имевший очень небольшую подъемную силу и большой вес, не смог оторваться от земли. В 1892 году Давид Шварц построил в Петербурге за казенный счет дирижабль с алюминиевой оболочкой, но его не удалось наполнить водородом, так как оболочка пропускала газ.