2.7. Мечты о небе: конструирование летательных машин

Каждый ученый наверняка желает, чтобы его открытия нашли реальное воплощение в жизни и принесли пользу людям. Поэтому он берется за решение вполне земных задач и достигает ожидаемого успеха. Но точно так же у каждого ученого есть несбыточная, на первый взгляд, мечта – решить задачу, решения не имеющую. И, как ни странно, стремление его найти приводит зачастую к удивительным результатам, открывая перед человечеством совершенно новые горизонты.

Крылатый параплан Леонардо да Винчи

Обеспечивая себя за счет военных заказов, в Милане Леонардо занимался изучением вопроса, казалось бы, относящегося скорее к области мифов и легенд, нежели науки, – полета человека в небе.

Однако в записях 1487 года да Винчи пишет об опытах, которые он собирался проводить в Корте-Веккьо: «Запри на засов верхнюю залу и сделай модель большую и высокую, и у тебя будет место на верхней крыше. Это самое подходящее место в Италии во всех отношениях. И если ты стоишь на крыше, сбоку от башни [Сент-Готтарда], люди, находящиеся в башенном шатре, тебя не видят».

Искренне любивший и с большим интересом изучавший птиц, Леонардо за долгие годы накопил огромное количество данных: от устройства птичьего крыла и сопротивления воздуха до образования поднимающих воздушных потоков и определения динамического значения центра тяжести при полете.

Первым из ученых того времени да Винчи разработал научный подход в этой области: изучение воздушной среды, анатомия крыла, их взаимодействие, роль оперения и хвоста как рулевого механизма.

В эпоху Ренессанса идея о возможности спускаться с большой высоты при помощи специальных аэроприспособлений уже была высказана. Свидетельством тому служит самый старый рисунок прообраза парашюта руки неизвестного художника, датируемый 1470 годом. Пятнадцать лет спустя да Винчи обращается к этой теме всерьез.

Он предложил соорудить пирамиду с квадратным основанием, обтянутую пропитанной крахмалом тканью. По расчетам ученого, размеры этого устройства должны были составлять 6–7 м в высоту и 6–7 м длины каждой стороны квадрата, а вес его едва ли не превышал вес самого «парашютиста».

Современные исследователи проводили испытания, построив модель по чертежам великого итальянца, и убедились, что при всех недостатках – тяжелом весе, низкой маневренности и нестабильности – она является рабочей.

Неизвестно, был ли построен действующий парашют при жизни Леонардо. Современный парашютизм ведет свою историю с 1797 года, когда француз Андре-Жак Гарнерен совершил первый прыжок с парашютом с высоты одного километра.

Приблизительно в это же время да Винчи заинтересовался винтовым вращением применительно к области аэродинамики. Несмотря на то, что вместо лопастей он нарисовал на чертежах спиралевидный винт, обтянутый тканью, эта машина стала прообразом современного вертолета.

Правда, подняться в воздух она бы не смогла. В движение винт должны были приводить люди, бегающие вокруг вертикальной оси, закрепленной на платформе, с помощью колеса, рычагов и зубчатой системы передачи. Очевидно, что большого крутящего момента таким образом достичь было невозможно, а без него платформа никогда не поднялась бы в воздух.

Тем не менее чертежи Леонардо легли в основу аппаратов, созданных столетия спустя после его смерти. В 1784 году француз де Л оной создает винтокрылый аппарат, сумевший подняться в воздух; в 1907 году его соотечественник Поль Корню изобрел первый пилотируемый вертолет; ну а подлинный расцвет вертолетостроения пришелся на 1940-е годы, когда великий русский изобретатель Игорь Сикорский создал модель VS-300, ставшую прототипом всех современных одновинтовых вертолетов. Ее создатель никогда не скрывал, что вдохновлялся рисунками да Винчи.

Эскиз вертолета Леонардо да Винчи

Чуть позже Леонардо обратился к разработке летательных аппаратов, которые могли бы подниматься в воздух только при помощи мускульной силы человека. И снова, как всегда, он начал с изучения природы. Да Винчи прилежно изучал, зарисовывал, производил расчеты и строил модели самых различных крыльев: стрекоз, летучих мышей и, разумеется, птиц. Материалом ему служили древесина хвойных пород, молескин и тафта. Ученый перебирал десятки вариантов махолетов (орнитоптеров). Посадка пилота могла быть горизонтальной или вертикальной, механизмы в движение приводились силой рук, ног или и тех, и других.

Пытаясь усовершенствовать свои аппараты, Леонардо даже скрестил орнитоптер с… велосипедом!

Постепенно механизмы усложнялись, но, увы, они оказывались непригодными для полетов. И дело тут было не в невнимательности или неудачливости ученого, а в отсутствии необходимых знаний. В эпоху Возрождения анатомия птиц, которые и служили да Винчи примером для подражания, была изучена мало.

В частности, итальянец не знал, что кости птиц полые, а значит, очень легкие, что масса мышц грудной клетки у них составляет 25 % от всей мышечной массы тела, тогда как у человека это отнюдь не так, да и полет природных летунов основан не собственно на махе крыльями, а на умении использовать за счет изгиба крыла силу восходящих и нисходящих потоков воздуха. Поэтому Леонардо так и не удалось создать реально действующий махолет.

Однако он продолжал исследования в области аэродинамики, балансировки и равновесия, и за 10 лет до смерти, оставив далеко позади все неудачные эксперименты с нерабочими моделями, Леонардо составил первые в мире чертежи… управляемого планера.

И снова опередил свое время. Лишь в 1783 году в небо поднимется первый монгольфьер; в 1 853 году сэр Кейли сможет пролететь всего несколько метров на собственноручно сконструированном махолете; и только в 1890 году братья Лилиенталь осуществят первые полеты на близком прообразе современного планера.