Братья Райт и первый полёт: почему именно 1903 год

17 декабря 1903 года на песчаных дюнах Китти-Хок в Северной Каролине Орвилл Райт поднял в воздух аппарат тяжелее воздуха с бензиновым двигателем. Полёт длился 12 секунд на высоте около трёх метров, дальность составила 36,5 метра. В тот же день братья совершили ещё три полёта, последний из которых продолжался 59 секунд и покрыл 260 метров. Эти цифры выглядят скромно, но именно они разделили историю авиации на «до» и «после».

При этом братья Райт не были единственными претендентами на первенство. До них и параллельно с ними работали десятки изобретателей в разных странах, некоторые из которых тоже отрывались от земли. Почему именно Райтов признали первыми и что вообще значит «первый управляемый полёт» – вопрос, который до сих пор вызывает споры в отдельных странах, но имеет вполне конкретный инженерный ответ.

Что было до Райтов

Список людей, претендующих на звание первого лётчика», длинный. Александр Можайский в 1884 году разогнал по деревянному настилу моноплан с паровым двигателем. По некоторым свидетельствам, аппарат оторвался от земли, но тут же потерял управление и завалился на крыло. Клемент Адер во Франции в 1890 году на своём Éole пролетел около 50 метров на высоте 20 сантиметров – тоже с паровым двигателем, тоже без устойчивого управления. Хайрам Максим, изобретатель пулемёта, построил в Англии гигантский аппарат, который в 1894 году порвал удерживающие рельсы и ненадолго поднялся – после чего рухнул.

Ближе всех к успеху подобрался Сэмюэл Лэнгли, секретарь Смитсоновского института и один из самых авторитетных учёных Америки. Его Aerodrome имел бензиновый двигатель мощностью 52 лошадиные силы и финансирование Военного министерства. Две попытки запуска с катапульты на барже – 7 октября и 8 декабря 1903 года – закончились падением в реку Потомак. Всего за девять дней до успеха Райтов.

Отдельная история – бразилец Альберто Сантос-Дюмон, который 23 октября 1906 года совершил публичный полёт на аппарате 14-bis в Париже: 60 метров на высоте 2–3 метра перед толпой свидетелей и официальной комиссией. В Бразилии до сих пор считают именно его «отцом авиации», а полёт Райтов не признают, поскольку те использовали рельсовую направляющую и встречный ветер. Этот аргумент заслуживает разбора.

Что значит «управляемый полёт»

Ключевое отличие Райтов от всех предшественников – не сам факт отрыва от земли, а то, что происходило в воздухе. Их Wright Flyer был управляемым по трём осям:

• Крен – перекашивание задней кромки крыла, прообраз современных элеронов;
• Тангаж – переднее горизонтальное оперение, управлявшее наклоном носа;
• Рыскание – вертикальный руль в хвосте, связанный с системой перекашивания.

Именно трёхосевое управление отличает полёт от прыжка. Аппарат Можайского не имел системы управления по крену. Éole Адера – по рысканию. Aerodrome Лэнгли разрушался при запуске и вообще не добирался до этапа управления. Все эти машины в лучшем случае кратковременно отрывались от поверхности, но пилот не мог контролировать траекторию. Райты могли – и четвёртый полёт в тот день это доказал: 59 секунд активного управления в условиях бокового ветра.

Что касается Сантос-Дюмона: его 14-bis взлетал с колёс и без внешних приспособлений, но управлялся только по тангажу и рысканию. Полноценного управления по крену не было. Кроме того, полёт состоялся на три года позже. Бразильский аргумент строится на определении «самостоятельный взлёт без направляющих», но международное авиационное сообщество исторически использует другой критерий – устойчивый управляемый полёт аппарата тяжелее воздуха с двигателем.

Как Райты пришли к успеху

Братья владели велосипедной мастерской в Дейтоне, штат Огайо. У них не было университетского образования, государственных грантов и научных лабораторий. Но у них был метод. Начав в 1899 году с изучения работ Лилиенталя, Шанюта и Лэнгли, они быстро обнаружили, что опубликованные таблицы аэродинамических коэффициентов содержат серьёзные ошибки. Вместо того чтобы принять данные на веру, Райты построили собственную аэродинамическую трубу и за два месяца протестировали более 200 профилей крыла. Это был беспрецедентный объём экспериментальной работы для частных изобретателей.

С 1900 по 1902 год братья совершили около 1000 полётов на планерах в Китти-Хок, последовательно отрабатывая конструкцию крыла и систему управления. Планер 1902 года уже имел полноценное трёхосевое управление и стабильно летал. Оставалось установить двигатель – и здесь Райты снова сделали всё сами.

Ни один из доступных бензиновых моторов не подходил по соотношению мощности и веса. Их механик Чарли Тейлор за шесть недель построил четырёхцилиндровый двигатель мощностью 12 лошадиных сил при массе 82 килограмма – примитивный по конструкции, но достаточный для задачи. Пропеллеры братья рассчитали самостоятельно, рассматривая лопасть как вращающееся крыло. КПД их винтов достигал 66% – выдающийся показатель, которого некоторые конкуренты не могли достичь ещё десятилетие.

День четырёх полётов

Флайер-1 представлял собой биплан с размахом крыла 12,3 метра и массой 274 килограмма (без пилота). Пилот лежал на нижнем крыле, управляя перекашиванием через тазобедренную люльку – буквально смещая бёдра влево или вправо. Переднее оперение управлялось рычагом. Конструкция была хрупкой: деревянный каркас, полотняная обшивка, цепные передачи от двигателя к двум толкающим винтам.

Аппарат разгонялся по деревянному рельсу длиной 18 метров с помощью тележки на роликах. Встречный ветер 30–40 км/ч на дюнах Китти-Хок обеспечивал дополнительную воздушную скорость, фактически сокращая необходимый разбег. Критики указывают на это как на «нечестное» преимущество, но аэродинамике безразлично, откуда берётся набегающий поток – от разбега или от ветра. Значение имеет воздушная скорость относительно крыла, и она была достаточной для создания подъёмной силы.

Хронология четырёх полётов 17 декабря 1903 года:

• 10:35 – Орвилл, 12 секунд, 36,5 метра;
• 11:20 – Уилбер, 13 секунд, 53 метра;
• 11:40 – Орвилл, 15 секунд, 61 метр;
• 12:00 – Уилбер, 59 секунд, 260 метров.

Пять свидетелей из местной спасательной станции наблюдали за полётами. Джон Дэниелс, один из них, сделал знаменитую фотографию первого взлёта – пожалуй, самый важный снимок в истории авиации. После четвёртого полёта порыв ветра перевернул Флайер-1 и разрушил его. Аппарат больше никогда не летал.

Почему мир не сразу поверил

Удивительный факт: после 17 декабря 1903 года мир практически не заметил произошедшего. Местная газета опубликовала заметку с ошибками, крупные издания либо проигнорировали событие, либо отнеслись скептически. Братья не стремились к публичности – они боялись кражи идей и хотели сначала получить патенты.

С 1904 по 1905 год Райты продолжали полёты на усовершенствованных аппаратах Флайер-2 и Флайер-3 на пастбище Хаффмана под Дейтоном. К октябрю 1905 года Флайер-3 совершал полёты продолжительностью до 39 минут и покрывал расстояние свыше 39 километров с поворотами и манёврами. Это был уже полностью практичный самолёт. Но даже эти достижения встречали недоверие – у братьев почти не было независимых свидетелей, а фотографии казались неубедительными.

Признание пришло только в 1908 году, когда Уилбер совершил серию публичных демонстрационных полётов во Франции. Европейские пилоты и инженеры, увидев его виражи и восьмёрки, были потрясены. Французская пресса, ещё недавно называвшая братьев блефовщиками, мгновенно сменила тон. Эрнест Аршдакон, президент Аэроклуба Франции, признал: «Мы побеждены».

Наследие и значение

Вклад братьев Райт – не столько сам факт полёта, сколько системный подход к решению задачи. Они первыми разделили проблему на составляющие: аэродинамика, управление, силовая установка. Они строили инструменты для исследований (аэродинамическая труба), а не только сами аппараты. Они методично тестировали гипотезы и корректировали конструкцию на основе данных, а не интуиции.

Этот инженерный метод оказался важнее конкретной конструкции Флайер-1. Перекашивание крыла уступило место элеронам уже через несколько лет, переднее оперение (утка) сменилось классической схемой с хвостовым стабилизатором, толкающие винты уступили место тянущим. Но принцип трёхосевого управления, сформулированный и реализованный Райтами, остаётся основой пилотирования любого самолёта и в XXI веке. Каждый современный лайнер – от Airbus A320 до Boeing 787 – управляется по тем же трём осям, которые братья из Дейтона освоили на ветреных дюнах Северной Каролины.