Глава 5 Беспилотные летательные аппараты Помимо традиционной самолетной тематики, во второй половине 1950-х годов ОКБ-156 приступило к разработке беспилотных летательных аппаратов, и первым в этом ряду стал стратегический дальний ударный самолет (крылатая ракета) Ту-121 («С»)

Летательные машины На первых страницах этой книги было сказано вкратце о приборах «тяжелее воздуха». Упоминалось также, что к этому разряду относятся все птицы и летающие насекомые и что полет их происходит совершенно иным образом, чем движение в воздухе всякого

В древнегреческом мифе об Икаре наиболее правдоподобно рассказывается о попытке покорить небо с помощью специально сооруженных крыльев. Чтобы покинуть остров Крит, гениальный мастер Дедал сделал для себя и сына Икара крылья, скрепив их воском. Он предостерегал сына не подниматься при полете с ними слишком высоко, ведь от жарких солнечных лучей воск, скрепляющий крылья, может расплавиться. Однако Икар, увлекшись полетом, забыл о наставлениях отца. Он стал подниматься все выше и оказался слишком близко к Солнцу. Горячие солнечные лучи растопили воск, Икар упал в море и утонул недалеко от острова Самос. Его тело, прибитое волнами к берегу, было похоронено на маленьком островке Доли-ха, который по имени Икара назвали Икария, а море в этой части получило название Икарийского моря.

Леонардо да Винчи (1452-1519) - гениальный итальянский художник, скульптор, ученый, изобретатель также как и Икар мечтал о полетах. Многие его идеи и изобретения значительно опередили время, в которое он жил. Мечтая о полетах в небо, Леонардо да Винчи изучал полет и планирование птиц, строение их крыльев, поэтому первым его проектом явился аппарат с движущимися крыльями, который был назван орнитоптером, или птицелетом. В одной из пробных моделей этого летательного аппарата крылья были, как у летучей мыши.

Для управления орнитоптером на человека, находящегося в лежачем положении, надевали специальный костюм, состоящий из хвостового оперенья и обруча на голове, соединенного с хвостовой частью. Для взмахов крыльями требовалось двигать руками и ногами, а для регулирования высоты полета - поднимать и опускать голову, тем самым поднимая и опуская хвостовую часть орнитоптера.

Еще одним вариантом орнитоптера, предложенным великим Леонардо, был аппарат в виде велосипеда. Вращая педалями колеса, человек через рычаги осуществлял взмахи крыльями.

Кроме того, Леонардо да Винчи выполнил чертеж и дал описание большого летательного аппарата с двумя парами машущих крыльев. В этом устройстве две пары крыльев двигались по очереди. Во время полета человек должен был стоять внутри огромной чаши диаметром 12 м. Размах крыльев составлял около 16 м, а высота конструкции должна была быть не менее 10 м. Для управления аппаратом, как и в предыдущем варианте, использовались движения рук, ног и даже головы пилота. Взмахи крыльев должны были повторять движения крыльев птицы. Весьма любопытно, что аппарат имел убираемое шасси.

В конце XV века изобретатель сделал чертеж еще одного орнитоптера с крыльями, состоящими из двух шарнирно соединенных частей. Предполагалось, что взмахи будут осуществляться внешними частями, площадь которых составляла около половины общей площади крыльев. Данная идея нашла практическое воплощение в последнем десятилетии XIX века в экспериментах О. Лилиенталя. Знаменитый немецкий пионер авиации О. Лилиенталь разработал планер, у которого подвижные концы крыльев приводились в движение от закрепленного на планере двигателя. Великий гений в свое время подошел очень близко к изобретению самолета - летательного аппарата с неподвижным крылом.

Горберт Джеймс Дрейпер. Плач по Икару

Наряду с описанными изобретениями Леонардо да Винчи построил еще один уникальный летательный аппарат - «воздушный винт» радиусом 4,8 м. Он должен был летать, ввинчиваясь в воздух. Такой вертикально летающий аппарат считается предшественником вертолета.

В рукописях Леонардо найден эскиз конструкции, которую можно назвать «парашютом». Он представляет собой колпак из материи, закрепленный на деревянных планках, выходящих из углов квадратной деревянной рамы. На свисающих веревках, прикрепленных к углам рамы, размещался человек.

Леонардо да Винчи, возможно, был величайшим изобретателем в истории, но в его время были настолько слабые технологии, что все наброски гения остались в лучшем случае на бумаге. Да Винчи рисовал эскизы и диаграммы своих устройств и сохранял заметки. Но либо у него не возникало желания воплощать их в реальность, либо не хватало средств. В результате, при жизни да Винчи практически ни одно из его изобретений не увидело свет. Да и узнали о трудах гениального изобретателя только после его смерти, поскольку он никогда не выносил свои заметки на публичное обсуждение.

И это невероятно грустно, потому что конструкторские навыки да Винчи намного опередили свое время. Если бы они были воплощены в реальных изобретениях, кто знает, может быть революция в мире техники случилась бы куда раньше. С другой стороны, многие из эскизов да Винчи невозможно было реализовать с помощью инструментов 15-16 века. Зато в 21 веке многие инженеры с удовольствием принялись за реализацию проектов да Винчи и выяснили, что те действительно работают. И работали бы, будь да Винчи немного смелее и еще чуточку изобретательнее.

Давайте посмотрим на изобретения да Винчи глазами обывателя двадцать первого века.

Да Винчи, будучи очарованным идеей летающего человека, задумал свой парашют как средство для дрейфа по воздуху. Его пирамидальная структура была драпирована тканью. Как писал да Винчи в своих заметках, такое устройство позволило бы человеку «упасть с любой высоты без каких-либо травм и повреждений». Естествоиспытатели двадцать первого века, реализовавшие замысел да Винчи, признали, что он работает в точности, как тот предсказывал.

На бумаге орнитоптер больше похож на птицу (или летучую мышь), чем современные самолеты. Его крылья начнут работать после того, как пилот повернет рукоятку. Это изобретение демонстрирует глубокое понимание аэродинамики да Винчи. Современные попытки воспроизвести орнитоптер показали, что тот действительно мог летать - если бы его подняли в воздух. Построить летательное средство, задействующее слабые мышцы человека, было бы сложнее.

Парашют и орнитоптер были только двумя из летающих машин, описанных да Винчи в его тетрадях. Среди других был и глайдер, и вертолетоподобное летательное средство, о которых мы, возможно, поговорим позже.

Механизм этого пулемета прост. Да Винчи предложил собрать 11 мушкетов на прямоугольной доске, а после сложить три таких доски в треугольник. Поместив вал посередине, можно было бы вращать всю эту штуковину так, чтобы один набор из 11 орудий стрелял, пока два других остывают и перезаряжаются. После этого весь механизм переворачивался и давал очередной залп.

И хотя да Винчи постоянно отмечал в своих тетрадях, что ненавидит войну и проклинает машины для убийств, ему нужны были деньги, и он легко мог убедить богатых покровителей, что такие машины помогут им одолеть своих врагов. Возможно, оно и к лучшему, что ни одна из машин для убийства, задуманных да Винчи, не была построена.

Эти водолазные костюмы были созданы на самом деле, однако захватчики, против которых они должны были применяться, были успешно сражены венецианским флотом до того, как понадобилась подводная диверсия.

Бронированный танк

Схема бронированного танка в заметках да Винчи содержит забавный недостаток: колеса для движения вперед крутились в противоположную сторону от задних колес. Построенный таким образом, танк не мог бы двигаться. Да Винчи был слишком умен, чтобы допустить такую досадную ошибку, поэтому историки привели несколько причин, по которым изобретатель допустил такой промах сознательно. Возможно, он действительно не хотел, чтобы эта машина была построена. Другой вариант - он боялся, что схема попадет в лапы врагов, поэтому сделал ошибку, чтобы убедиться, что никто кроме него не сможет построить танк.

Самоходная тележка

Рабочая модель.

Самоходная тележка да Винчи выдвигается на роль первого автомобиля в истории. Более того, поскольку у нее не было водителя, ее можно рассматривать и как первый роботизированный транспорт в истории.

Чертежи, сделанные да Винчи, не в полной мере раскрывают внутренний механизм, поэтому современным инженерам пришлось догадываться, что же заставляло тележку ехать вперед. Лучшим предположением был пружинный механизм вроде того, что используется в часах. Пружины прятались в корпусах с формой барабана и могли заводиться рукой. И пока пружина разматывается, тележка едет вперед, как заводная игрушка. Руль мог быть запрограммирован с помощью ряда блоков в цепи передач, хотя тот факт, что тележка могла поворачиваться только вправо, существенно ограничил бы ее полезность.

Леонардо, по-видимому, считал свою тележку чем-то вроде игрушки, но можно не сомневаться, что если бы она была построена, в скором времени последовали бы более полезные улучшения.

Города будущего

Мост Леонардо да Винчи.

Когда Леонардо жил в Милане примерно в 1400 году, в Европе буйствовала черная чума. Города страдали куда больше, чем сельская местность, и да Винчи предположил, что в городах есть что-то особенное, что делает их уязвимыми к болезни. Эта идея удивительно близка к современности, учитывая, что теория микробных болезней была разработана только в начале 20 века. Да Винчи задумал разработать собственный план: город, изначально спроектированный и созданный с нуля, который будет санитарно и жизненно пригодным.

Результатом стал триумф городского планирования, который никогда не был построен. «Идеальный город» да Винчи был разделен на несколько уровней, в каждом из которых была минимальная антисанитария, а сеть каналов способствовала быстрому удалению отходов. Вода должна была обеспечивать здания посредством гидравлической системы, которая служила прототипом современной. Ресурсы, необходимые для создания такого города, выходили за пределы средств, которыми располагал да Винчи, и он не смог найти мецената, готового выложить свои деньги на строительство такого города.

Воздушный винт

Идея, во всяком случае, была такой. Смог бы такой винт летать? Вряд ли. Но было бы круто.

Робот-рыцарь

Леонардо да Винчи тщательно изучал анатомию человека.

Если самоходная тележка да Винчи была первым рабочим проектом роботизированного транспорта, робот-рыцарь мог стать первым роботом-гуманоидом, C-3PO 15 века. Да Винчи тщательно изучал анатомию человеческого тела и часами расчленял трупы, чтобы выяснить, как оно работает. Он понял, что мышцы движут костями. После этого он решил, что такой же принцип может лечь в основу машины. В отличие от большинства изобретений да Винчи, Леонардо, судя по всему, действительно построил робота-рыцаря, но тот использовался в основном для развлечений на вечеринках щедрого покровителя гения, Лодовико Сфорца. Конечно, тот робот намного отличался от .

Робот да Винчи не сохранился, и никто в точности не знает, на что тот был способен. Но судя по всему, он ходил, сидел и даже работал челюстями. В его работе использовалась система шкивов и шестерен. В 2002 году эксперт робототехники Марк Росхейм взял рабочие тетради да Винчи, чтобы построить рабочую модель робота 15 века. В результате, некоторые идеи Росхейм позаимствовал для создания планетарных роботов-разведчиков, которые .

Как видите, спустя полвека космических исследований проекты Леонардо да Винчи, наконец, вышли в открытый космос.

, .
В XV веке мысль о полете не покидала многих инженеров. Но именно Леонардо стал первым, кто стал изучать теорию полета.
Изначально да Винчи работал надо созданием летательного аппарата, основываясь на принципе маховых движений крыльев. Он анализировал характеристики полета птиц и летучих мышей, а также изучал анатомию их крыльев. Он верил в то, что человек сможет научиться летать, если сконструирует, а затем приведет в действие аппарат, имитирующий машущий полет птиц.
Некоторые из его рисунков изображают лежащего вниз лицом человека, который собирается взлететь с помощью механизмов, присоединенных к крыльям. Другие рисунки демонстрируют более сложные крепежные системы. Есть и рисунки человека с машущими крыльями, расположенного вертикально, и нажимающего на педали аппарата руками и ногами.
Однако позже да Винчи приходит к выводу о том, что человеку просто не хватит мускульной силы в туловище и руках для того, чтобы подняться в воздух подобно птице. В результате он начинает изучать возможность полета без маховых движений, углубляясь в изучение скорости ветра и способов использования воздушных потоков для полета.
Его идеи, воплощенные в виде чертежей и набросков во многом предвосхитили появление современных дельтаплана, самолета, вертолета и парашюта. Результатом его неутомимых исследований стало собрание, содержащее 36 страниц рисунков полета птиц и записей, в которых да Винчи утверждает, что полет человека возможен.
Достижение Леонардо в области аэродинамики можно посмотреть

Изучение крыла (studio d"ala unita, wing study). Множество исследований Леонардо изучению крыльев. Этот рисунок крыла основан на форме крыла летучей мыши. Данная конструкция должна была быть выполнена из дерева и полностью покрыта полотном. Эта модель могла быть реквизитом в театральных постановках да Винчи в период его работы при королевском дворе Милана.

Анемоскоп (anemoscopio, anemoscope). В процессе изучения полета Леонардо в числе прочих работ создал рисунок анемоскопа, устройства для опреления направления ветра. Прибор выглядит в точности как флюгер, часто устанавливаемый на крышах современных домов.

Прибор для измерения скорости ветра и воды (studio per condotti conici, speed gauge for wind or water). Леонардо задавался вопросом: "Если интенсивность ветра и воды остается неизменной, способно ли увеличение их интенсивности в пять раз привести к увеличению энергии в пять раз?" Этот экспериментальный прибор состоял из конусообразных трубок с отверстием наверху, по которым пусклись ветер и вода.

Анемометр (anemometro, anemometer). Этот прибор использовался для измерения силы ветра. Вертикальная пластина двигалась как указатель направления ветра, и по степени ее отклонения от вертикального положения можно было судить об интенсивности ветра.

Машущее крыло (studio d"ala batiente, flapping wing). Этот рисунок был экспериментом Леонардо, с помощью которого он пытался определить подъемную силу машущего крыла. Тростинковая конструкция, покрытая бумагой и состоящая из 12-метрового крыла и сетки, должна была крепиться к деревянной балке весом с человека. Если быстро потянуть рычаг вниз, крыло должно было подняться в воздух вместе с балкой. Если бы эта идея сработала, два крыла смогли бы поднять вверх летательный аппарат вместе с летчиком и удерживать их в воздухе.
В своей записной книжке Леонардо писал:
"... убедись в том, чтобы рывок был максимально резким,
и, если желаемый результат не достигнут,
больше не трать на это время".

Летательный аппарат (macchina volante, flying machine). Один из самых известных рисунков Леонардо, посвященных полету человека. Человек, прикрепленный к конструкции ремнями, должен был лежать лицом вниз и крутить педали, поднимающие и опускающие крылья при помощи веревок и рычагов. Для изменения направления полета нужно было дергать рычаги. Движение аппарата имитировало полет птиц, так как крылья механизма сгибались и распрямлялись в процессе полета.

Дельтаплан (deltaplano, hang-glider). Ранние модели летательных аппаратов Леонардо были основаны на принципе имитации маховых движений крыльев птиц. В механизме таких аппаратов применялись блоки и рычаги, двигающие крылья вверх и вниз. Позже Леонардо начал проектировать аппараты, способные летать, используя воздушные потоки и силу ветра. В таких аппаратах человек мог смещать центр тяжести, просто меняя положение верхней части своего тела. Согласно рисунку в этом планере человек располагался в точках "m", "d" и "a". Движение планера в полете контролировалось с помощью веревок. В 2002 году в Англии по чертежам Леонардо была сконструирована копия этого аппарата. И хотя аппарат был неустойчив в полете, тем не менее смог успешно летать после того, как к конструкции да Винчи добавили хвост.

Воздушный винт (vite aerea, aerial screw). В средние века дети играли в волчок, лопасти которого вращались вокруг оси из нити и поднимали волчок вверх. По всей видимости Леонардо позаимствовал эту идею для своей концепции поднимающегося в воздух винта. Четыре человека, стоя на центральной платформе в основании аппарата, должны были двигаться вокруг оси и толкать рычаги. По мере того как обтянутые льняной тканью винты раскручивались, возникала тяга, позволяющая аппарату подняться в воздух. Скорее всего, такой аппарат никогда бы не смог оторваться от земли и, тем не менее, он по праву может считаться прототипом современного вертолета.

Вертикальный летательный аппарат (ornitottero verticale, vertical flying machine). На рисунке изображен человек, стоящий в самом центре огромного аппарата. С помощью рук, ног и даже головы он должен был управлять скользящими механизмами, с тем чтобы подняться в воздух. Леонардо задействовал все части человеческого тела для того, чтобы максимально увеличить источник энергии. Высота аппарата составляла 12 метров, размах крыльев 24 метра, также конструкция была снабжена выдвижной лестницей с амортизатором длиной 12 метров. Леонардо считал, что конструкция должна состоять из двух пар крыльев, машущих по диагонали (крест-накрест), подобно ходу лошади.

Проект колеса с четырьмя арбалетами

Рисунки Леонардо

Искусство и наука

Рисунок большой пушки, поставленной на лафет

Этот рисунок изображает внутренний двор крепости, заполненный боеприпасами, многочисленными пушками, лафетами и ядрами. В центре рисунка находится большое сооружение, которое используется, чтобы удерживать огромную пушку на лафете. Управляет орудием большая группа обнаженных мужчин. На переднем плане мы видим подставку для пушки. Винчи надеялся, что в Милане у него будет возможность поработать над созданием подобных машин, мирных или военных, но ни один из его проектов так и не был претворен в жизнь.

Рисунок сочлененных крыльев

После подробных исследований в области летательных машин, управляемых исключительно силой мускулов человеческого тела, Леонардо попытался вплотную приблизиться к созданию механической машины для полета, которая управлялась бы только мускулами ног пилота. Инженер был убежден, что силы мускулов человеку достаточно, чтобы подняться в воздух.

Модель рычага, сообщающего крылу вращательное движение

Эти рисунки изображают модель рычага для управления крыльями. Она появилась в результате изучения техники полета, чем долгие годы занимался Леонардо. На рисунке можно разглядеть «внутренности» сложного механизма, рисунок сопровождается подробным описанием.

Летательный аппарат, повторяющий структуру крыльев птицы, с твердыми перемычками

Крылья летательного аппарата Леонардо основывались на строении крыльев птиц и летучих мышей. Чтобы пилоту было удобно во время полета, Леонардо отводит ему место в центре машины, за механизмом крыльев.

Рисунок летательной машины

Мастер на протяжении всей жизни изучал механизм работы птичьих крыльев. В особенности его интересовали пропорции крыльев и их функционирование, и полученные знания он использовал в проектировании летательных машин.

Заключение

Безусловно, это не все рисунки Леонардо , заслуживающие внимания, однако все они являются отдельными произведениями и могут оцениваться вне контекста автора и других его работ.

Чертежи и рисунки Леонардо обновлено: Сентябрь 11, 2017 автором: Глеб