| Airspeed 2000 | |
|---|---|
 Джордж (слева) и Уильям Бесслер на фоне моторного отсека самолёта |
|
| Тип | экспериментальный самолёт |
| Производитель | Travel Air [d] |
| Главный конструктор | Джордж Беслер, Уильям Беслер, Натан Прайс |
| Первый полёт | 12 апреля 1933 |
| Эксплуатанты | Почтовое ведомство США |
| Годы производства | 1933 |
| Единиц произведено | 1 |
| Базовая модель | Travel Air 2000 [en] |
| Медиафайлы на Викискладе | |
Airspeed 2000 — первый паровой самолёт, который смог осуществить самостоятельный полноценный полёт [Примечание 1] . Экспериментальный самолёт был построен в единственном экземпляре, продемонстрирован публике и широко разрекламирован, но дальнейшего развития не получил, и в серию запущен не был. Использовался в Почтовом ведомстве в США до 1936 года, дальнейшая судьба самолета неизвестна.
Содержание
История разработки [ править | править код ]
С 1930 года братья Бесслеры в условиях секретности разрабатывали проект и конструировали на базе планера серийного биплана Travel Air 2000 паролёт, который мог бы совершить полноценный полёт [1] . Основной задачей было снижение массы котла, топки и паровой машины, в итоге сама паровая машина весила около 80 кг, а котёл и топка — около 220 [2] . В разработке паровой машины участвовал инженер Натан Прайс, который впоследствии, после неудачи с Airspeed 2000, пытался продвигать идеи парового привода в компании «Локхид», но несмотря на перспективность применения фактически бесшумного двигателя на военных аппаратах, его идеи не получили поддержки.
12 апреля 1933 года в Окленде, штат Калифорния, аппарат был представлен публике, предварительно событие сопровождалось активной рекламной кампанией, поэтому на демонстрации было большое число журналистов, сделаны фото- и кинорепортажи полёта самолёта. Самолёт под управлением Уильяма Бесслера смог совершить демонстрационный полёт, без труда оторвавшись от земли. По словам журналистов, паролёт был настолько тих в полёте, что с земли можно было услышать разговор пилота с пассажиром [2] .
Событие активно освещалось в прессе, о паролете писали статьи, упоминали по радио, даже был снят демонстрационный 15-минутный ролик для демонстрации в кинозалах. Братья Бесслеры активно давали интервью и, не скрывая подробностей, давали технические описания паролёта и его устройства [2] .
Несмотря на такую активную рекламную кампанию, а также успешную эксплуатацию самолёта в Почтовом ведомстве США, дальнейшего успеха не последовало, так как промышленность отдала предпочтение самолётам с ДВС [1]
Технические характеристики и особенности [ править | править код ]
Паролёт был оснащён двухцилиндровым V-образным паровым двигателем, мощностью 150 л.с. Бак емкостью около десяти галлонов позволял Airspeed 2000 пролететь 600 км. Паровая машина имела вес 80 кг (что было меньше массы бензинового мотора для прототипа), но бак для воды с топкой весил 220 кг [2] .
Паролёт обладал многочисленными преимуществами перед самолётами с ДВС [2] :
- Мощность двигателя не зависела от высоты полета и степени разреженности воздуха [Примечание 2] в отличие от двигателей на бензине или дизельном топливе. И если на малых высотах паровой двигатель уступал аналогу Travel Air 2000, то на высоте более 2000 метров существенно превосходил.
- Нетребовательность к топливу, доступность воды и топлива в отличие от относительной дороговизны топлива для самолётных двигателей.
- Фактически отсутствие необходимости в маслах.
- Простота конструкции машины, а следовательно большая ремонтопригодность и более высокая надёжность.
Дополнительная особенность использования парового двигателя состояла в возможности осуществлять реверсивное торможение — после посадки пропеллер закручивался в обратную сторону и мягко тормозил самолёт [2] .
Тем не менее меньший КПД двигателя, необходимость в сверхлёгких материалах для компенсации веса котла, меньшая потенциальная дальность полёта не позволили паролётам заменить самолёты на ДВС. И даже перспектива использовать их в военной отрасли (как бесшумные разведчики и бомбардировщики) не привлекла военных [1] .
Вначале совершим краткий экскурс в историю, чтоб читатель понимал уровень развития «авиации» того времени.
На рубеже 18-19 веков, английский естествоиспытатель Джордж Кейли, один из первых теоретиков и исследователей в области летательных аппаратов тяжелее воздуха, предложил концепцию летательного аппарата.
Многие исследователи приписывают Джорджу Кейли рождение идеи летательного аппарата с неподвижным крылом и отдельным от него движителем, то есть самолёта. Однако другие указывают, что данная концепция и другие конструктивные идеи, содержащиеся в его проекте, выдвигались и ранее. Тем не менее, именно работы Кейли положили начало научному исследованию концепции самолёта.
В 1804 году Кейли начал проводить эксперименты, направленные на исследование аэродинамических характеристик крыла, в ходе которых он измерял подъёмную силу, действующую на квадратную плоскую пластинку в зависимости от угла атаки, и получил результаты, близкие к современным данным.
В том же году Кейли изготовил для экспериментов модель планёра, которая по его словам, совершала полёты на расстояние 18-27 м.
В 1809-1810 годах в журнале Nicolson’s Journal of Natural Philosophy был напечатан труд Джорджа Кейли «О воздушной навигации» (On Aerial Navigation) – первая в мире опубликованная научная работа, содержащая первоосновы теории полёта планера и самолёта.
«Воздушный паровой экипаж»
В 1842 году, Уильям Сэмюэл Хенсон — английский изобретатель и пионер авиации, разработал совместно с Джоном Стрингфеллоу первый в мире проект летательного аппарата, предусматривающий все основные элементы винтомоторного самолёта.
В 1843 году, они построили первую шестиметровую модель «Ариэля» (так изобретатели коротко называли свой «Воздушный паровой экипаж»), которую оснастили небольшой паровой машиной мощностью 1 л.с. С 1844 по 1847 год Стрингфеллоу проводит испытания модели, постоянно меняя большинство параметров, переделывая планёр и увеличивая мощность паровой машины. Однако испытания в большинстве случаев проходят неудачно. Максимальное расстояние, которое пролетела модель в горизонтальном полете, не превышало десяти метров.
Рекламный плакат «Ariel Transit Company»
К 1847 году, несмотря на поддержку парламента, акционерное общество «Ariel Transit Company», не смогло собрать необходимых средств на дальнейшую разработку и проект был закрыт, так как ни технологии, ни общественность не были готовы к полету.
В 1850 — 1860 годы, Феликс де Тампль — французский морской офицер, построил не модель, а первый настоящий самолет.
Установленная на самолете паровая машина имела два качающихся цилиндра, штоки которых соединялись с валом пропеллера, и трубчатый котел конструкции дю Тампля. Котел отапливался нефтью и мог генерировать пар под давлением 8 атм. Вес двигателя составлял 59 кг, мощность 4 л.с.
В авиационной истории распространено мнение, что на этом аппарате была предпринята попытка пилотируемого полёта, во время которой он кратковременно оторвался от земли и покрыл в воздухе расстояние в несколько метров.
Однако исследователи отмечают, что этот полёт произошёл только благодаря разбегу самолёта под уклон и не являлся полноценным полётом.
В 1886 году, французский инженер — Клеман Адер, построил летательный аппарат похожий на летучую мышь и назвал его «Эол».
Аппарат был оснащённый лёгким паровым двигателем собственной разработки Адера и развивал мощность порядка 20 л.с. В 1890 году, Адеру удалось пролететь на «Эоле» около 50 м.
Это был первый самостоятельный полёт в истории, за 13 лет до братьев Райт.
Чертежи «Эола».
При поддержке французских военных властей Адер разработал и построил «Авион III». Он был похож на огромную летучую мышь из полотна и древесины, его размах крыла составил 15 метров, аппарат был оборудован двумя пропеллерами с четырьмя лопастями, каждый из них был оснащён паровым двигателем мощностью 30 л.с.
После многочисленных наземных испытаний, 14 октября 1897 года, Адер совершил попытку полёта. Некоторые зрители утверждали, что аппарат катился, взлетел и пролетел более 300 метров, другие же — что «Авион III» разбился ещё до взлёта.
Сегодня «Авион III» можно увидеть в Музее искусств и ремесел в Париже.
Клемент Адер построил аэроплан с паровым двигателем, способный подниматься в воздух, а паровая машина к этому времени уже достигла такой степени совершенства, что могла быть использована для осуществления динамического полета.
Историки авиации за пределами Франции, часто отрицают приоритет Адера. Тем не менее, его полёт 9 октября 1890 года на «Эоле» хорошо задокументирован, и заслуги Адера не могут быть оспорены.
В 1882 году, Александр Фёдорович Можайский — русский военный деятель, контр-адмирал и изобретатель, построил самолет с двумя паровыми машинами изготовленные по его проекту. Машины мощностью 10 и 20 л.с. вращали три винта.
Испытания проходили с 1882 по 1885 годы в Красном Селе около Петербурга. По свидетельству очевидцев в одном из испытаний самолет под управлением механика после пробега по рампе совершил подлет, при приземлении накренился и был разбит.
К сожалению в 1890 году А. Можайский умер и проект был заброшен.
Паровые машины, снятые с самолёта, хранились на Балтийском судостроительном заводе, где впоследствии сгорели при пожаре.
В 1894 году, Хайрем Стивенс Максим — британский изобретатель и оружейник американского происхождения (создатель пулемёта «Максима»), построил самолёт с размахом крыла около 50 метров, приводившийся в движение двумя паровыми двигателями мощностью 180 л.с.
При испытаниях, самолёту удалось достичь взлётной скорости, но сразу после отрыва от земли он рухнул на крыло. Восстанавливать аппарат и продолжать разработку Максим не стал.
В 1896 году, Сэмюэл Пирпонт Лэнгли — американский астроном, физик и изобретатель, построил модель самолёта с паровым двигателем и назвал его «Аэродром».
Запускаемая с помощью катапульты модель пролетела около полутора километров. Несмотря на то, что этот полёт был неуправляемым, историки авиации полагают, что это был первый в мире уверенный полёт оснащённого двигателем аппарата тяжелее воздуха.
После нескольких крушений, Ленгли оставил работу над проектом.
Аппарат запускался с плавучей площадки с помощью катапульты.
Ни одна из предпринятых в 19 веке попыток полета на самолете с паровым двигателем не увенчалась успехом.
В 1933 году, братья Джордж и Уильям Бесслеры, построили первый паровой самолёт, который смог осуществить полноценный самостоятельный полёт.
Экспериментальный самолёт назывался «Airspeed 2000», он был построен в единственном экземпляре, продемонстрирован публике и широко разрекламирован, но дальнейшего развития не получил.
Использовался в почтовом ведомстве США до 1936 года, дальнейшая судьба самолета неизвестна.
Паролёт был оснащён двухцилиндровым V-образным паровым двигателем, мощностью 150 л.с. Бак емкостью около сорока литров позволял пролететь до 600 км. Паровая машина имела вес 80 кг, а бак для воды с топкой весил 220 кг.
Обладал некоторыми преимуществами перед самолётами с ДВС:
Мощность двигателя не зависела от высоты полета и степени разреженности воздуха.
Нетребовательность к топливу, доступность воды и топлива.
Фактически отсутствие необходимости в маслах.
Простота конструкции машины, а следовательно большая ремонтопригодность.
На этом история паровых аэропланов заканчивается.
Любопытствующие могут почитать книгу «Паровой двигатель в авиации.» П. Дузь. 1939г.
На самом-то деле первый паролет успешно взлетел лишь в 1933 году, но количество попыток запустить в воздух паровую машину просто не поддается исчислению.
Изобретателем паролета является английский инженер Уильям Сэмюэл Хенсон (1812−1888). Блестящий механизатор и изобретатель, свой первый серьезный патент Хенсон получил в возрасте 23 лет — на машину для механизированного производства тесьмы. А в 1838 году он неожиданно увлекся авиацией, которой тогда, будем честны, просто не существовало. Естественно, никаких двигателей внутреннего сгорания и тем более реактивных не было, и единственным способом заставить тяжелую крылатую машину подняться в воздух была установка парового двигателя: от него приводились в движение массивные крылья самолета. Хенсон отдал много сил на создание как можно более легкого и компактного силового агрегата и в 1841 году его запатентовал. А полтора года спустя совместно со своим другом и компаньоном Джоном Стрингфеллоу он получил патент на настоящий самолет с паровым двигателем. Машина получила название «Воздушный паровой экипаж» (Aerial Steam Carriage), или сокращенно «Ариэль».
9 октября 1890 года паролет «Эол» конструкции Клемента Адера поднялся в воздух и преодолел около 50 м. Именно от этой даты отсчитывается история современной авиации.
По чертежам машина имела размах крыльев 48 м (общая площадь — 420 м 2 ) и весила 1400 кг. По расчетам Хенсона и Стрингфеллоу «Ариэль» мог бы нести десять пассажиров и разгоняться до 75 км/ч при дальности полета в 1600 км.
Конечно, их расчеты были неверны — в основном за полным отсутствием мирового опыта самолетостроения. Они делали первые робкие шаги — все данные получались разве что экспериментальным путем.
Воздушный паровой экипаж Хенсона и Стрингфеллоу Существовал ряд модификаций машины Хенсона. В изображенной модели мы видим нечто вроде киля; в полномасштабной машине место киля должна была занять пассажирская гондола.
В 1843 году Хенсон с рядом компаньонов организовал первую в мире авиакомпанию, которая так и называлась: Aerial Transit Company. Целью было собрать необходимую сумму для постройки самолета, но все уменьшенные модели машины, построенные в период с 1844 по 1847 год, оказались неудачными: не взлетела ни одна. Самолет даже в малом варианте был слишком тяжелым. В итоге Стрингфеллоу все-таки построил действующую модель, которая пролетела порядка 20 м (и приводилась в движение пропеллерами, а не взмахами крыльев), но к тому времени Хенсон уже окончательно разочаровался в бесперспективном проекте. Он женился, эмигрировал в США и расстался с авиацией. В мировой промышленности он известен в первую очередь как изобретатель безопасной бритвы.
Модель, изготовленная Стрингфеллоу, была способна к полету. Настоящий «Ариэль» так и не был завершен, поэтому о его полетных свойствах сказать ничего нельзя.
Неудача Можайского
В какой-то мере «культовый» самолет Александра Федоровича Можайского (1825−1890), столь любимый художниками и филателистами, тоже приводился в движение паром. Точнее, должен был приводиться.
Работать над проектом самолета капитан 1-го ранга Можайский начал уже немолодым человеком, в 1870-х, по увольнении из действующей армии. Впоследствии Можайский получил звание генерал-майора и даже контр-адмирала, но это было позже, а свой замечательный самолет Александр Федорович построил в 1882 году.
Самолет Можайского Александр Федорович Можайский, как позже и Клемент Адер, опирался в разработке аэродинамики своего самолета на летательные свойства воздушных змеев, которые конструировал и запускал в течение нескольких лет. Кроме того, Можайский предполагал, что тяжелый и медленный самолет должен иметь большую плоскость крыла. На рисунке изображена первая модификация самолета Можайского: винты расположены «внутри» крыльев. Для второй попытки запуска конструктор переместил винты назад, ближе к хвостовой части. Можайский работал методом проб и ошибок и, конечно, совершил целый ряд просчетов, которые сегодня видны невооруженным глазом: достаточно сделать самолетик из бумаги, для того чтобы понять, какая форма крыла была бы оптимальной.
В первую очередь конструкция Можайского была уникальна тем, что имела аж два паровых двигателя (по 20 и 10 л.с. соответственно). Характерно то, что почти все изобретатели XIX века в расчетах принимали очень низкую скорость полета (в случае Можайского — 40 км/ч), что вынуждало делать крылья оригинальных форм и с очень большой площадью поверхности. Огромные прямоугольные крылья, сложная система поддерживающих вант, три пропеллера — никто до Можайского не пытался сделать самолет таких размеров. Собственно, форму крыльев Можайский вывел из своих многочисленных опытов с воздушными змеями, которые проводил с 1873 года. В 1876 году он построил большой полупланер-полузмей, на котором поднялся в воздух (правда, планер за собой тянула лошадь, самостоятельно летать тот аппарат не мог).
Летом 1882 года самолет был готов. Паровые двигатели были выписаны из Англии. 20 июля Можайский продемонстрировал титаническую по тем временам конструкцию членам комиссии по военному делу — в основном для того, чтобы «выбить» дополнительные гранты на усовершенствование паролета. Но испытания прошли неудачно. Можайский — опять же из полного отсутствия мирового опыта самолетостроения — не снабдил свою машину устройствами против боковых кренов: никто и предположить не мог, что они нужны. Самолет, даже не успев приподняться в воздух, завалился на бок, и его огромное крыло «сложилось».
Тема паролетов широко распространена среди художников и 3D-моделистов, работающих в духе стимпанка, особенно «анимэшников». Например, приведенная работа носит название «Имперский паролет» и создана в 2008 году иллюстратором Nick Pl под влиянием романов Жюля Верна (на самом деле это не просто рисунок, а 3D-модель). Практически все фантастические паролеты из кино- и мультипликационных лент невероятно красивы, но совершенно невозможны технически. Впрочем, этого от них и не требуется.
Через полгода Можайский представил воздухоплавательному отделу Русского технического общества новую, усовершенствованную конструкцию самолета. Два года прошли в бюрократических отсылках Александра Федоровича из одного ведомства в другое, и лишь летом 1885 года были проведены повторные испытания при представителях армии и Русского технического общества. Испытания прошли точно так же, как и первые: самолет завалился на бок.
Вторая неудача серьезно «подкосила» изобретателя. Он продолжал заниматься доводкой конструкции, купил более мощные паровые двигатели, писал в министерства, но 21 марта 1890 года умер. После смерти Можайского самолет некоторое время стоял под открытым небом, после был разобран и хранился в сарае, а спустя несколько лет полностью сгорел при пожаре. Чертежей Можайского не сохранилось: все модели его самолета сделаны по рисункам и текстовым описаниям.
Летучие мыши Адера
Французский инженер Клемент Адер (1841−1925) считается одним из родоначальников современной авиации, а также многих других ветвей промышленности. Именно он организовал первое во Франции телефонное соединение в 1880 году, став, можно сказать, французским Беллом. Он же организовал первую в мире телефонную трансляцию концерта (из Парижской оперы) и сконструировал первый в мире гоночный восьмицилиндровый V-образный двигатель.
Avion III Клемента Адера хранится в парижском Музее искусств и ремесел. На фотографии — паровой двигатель этой машины, внизу виден измеритель давления.
Адер придерживался мнения, что самолет должен быть похож на птицу или летучую мышь — они ведь летают. В 1886 году он начал строить паролет, названный им «Эол» (éole). В первую очередь «Эол» был революционен тем, что его паровой двигатель вращал пропеллер, а не крылья, как у паролета Хенсона. За 40 лет паровые двигатели «облегчились», пропеллер был весьма удачным новшеством, и 9 октября 1890 года, за десять лет до полета братьев Райт, самолет «Эол» поднялся в воздух и пролетел 50 м на высоте около 20 см над землей близ французского города Бри.
Размах крыльев машины составлял 14 м, а вес — порядка 300 кг. Основной проблемой Адера, как и Хенсона, было крайне неудачное соотношение мощности и массы парового двигателя. Будучи крайне тяжелым, агрегат едва мог поднять сам себя, не говоря уже о каких-то «навесках» вроде руля высоты или хвостовой части. Впрочем, годом спустя, в сентябре 1891 года, «Эол» снова летал — на той же высоте, на этот раз преодолев целых 100 м.
Попытка Феликса дю Тампля
Феликс дю Тампль де Ла Круа (1823−1890) в первую очередь был морским офицером, а уже во вторую — изобретателем. Тем не менее блестящая армейская карьера не мешала ему в свободное от плаваний время заниматься инженерным делом. И в 1857 году дю Тампль получил патент на самолёт с паровым двигателем под названием «Лодка-планер» (Canot planeur).
В рисунке крыльев своего планера дю Тампль в первую очередь отталкивался от того, как выглядят птичьи крылья. Вместе с братом он построил несколько миниатюрных моделей планера — сначала с часовым механизмом в качестве двигателя, а затем и с крошечной паровой установкой. Модели летали вполне успешно.
А вот с двигателем для большого планера дю Тампль помучился. В 1860-х он решил изменить конструкцию и установить на планер только-только изобретённый двигатель внутреннего сгорания системы Ленуара, но всё-таки привычный паровой двигатель оказался мощнее и эффективнее — пусть и заметно тяжелее.
Наконец, в 1874 году в порте Брест дю Тампль построил свой паролёт с размахом крыльев 13 м и весом всего…80 кг! Испытания показали, что планер вполне успешно взлетает (при помощи катапульты) и за счёт пропеллера, вращаемого паровиком, может некоторое время продержаться в воздухе. В 1876 году дю Тампля с треском вышвырнули из армии за ультрароялистские взгляды, и он полностью посвятил себя паролёту. Кстати, сверхкомпактный паровой двигатель дю Тампль также разработал самостоятельно.
Вершиной истории конструкции дю Тампля стала Всемирная промышленная выставка 1878 года в Париже. Паролёт был успешно продемонстрирован на ней. Планером заинтересовалась армия, но возникло две проблемы: во‑первых, политические взгляды дю Тампля, который презирал республику и требовал восстановления монархии, а во-вторых, тот факт, что планер не мог взлететь сам. Суть в том, что паровой двигатель практически не играл роли в полёте: то расстояние, которое паролёт мог преодолеть, он прекрасно преодолевал и в парении, просто по принципу планера. И проект заглох.
Правда, от дю Тампля кое-что осталось в истории — его компактный двигатель впоследствии использовался в различных конструкциях, работающих на пару.
В 1990-м была построена полноразмерная реплика «Эола», но она потерпела катастрофу в первом же полете, серьезно повредив пилота. Несмотря на это, 9 октября 1890 года официально считается датой первого в истории авиации полета крылатой машины.
В 1892 году Адер построил свой второй самолет, «Авьон II». Изобретатель утверждал, что в августе 1892 года совершил небольшой полет на «Авьоне II», однако ни одного свидетеля появления этого самолета вне лаборатории Адера не существует. Вероятнее всего, Адер вообще не окончил строительство второй машины, отдав все силы третьей, более совершенной.
В том же 1892 году Адер начал строить Avion III. Строительство длилось пять лет, и 14 октября 1897 года на военной базе в Сатори близ Версаля машина отправилась в свой первый полет. Правда, он был недолгим: едва поднявшись в воздух, Avion III рухнул и разбился. Военные представители, наблюдавшие за испытаниями, закрыли финансирование проекта.
Паролет братьев Бесслер
Одна-единственная попытка поднять в воздух машину на паровой тяге оказалась успешной. 12 апреля 1933 года американские изобретатели братья Джордж и Уильям Бесслер совместно с инженером Натаном Прайсом продемонстрировали широкой публике вполне обычный с виду самолет под названием Airspeed 2000. Хотя самолет представлял собой просто переделанную классическую модель биплана Travel Air 2000, «начинка» его была весьма необычной, потому что пропеллер приводился в движение паровым двигателем.
Успешный полет Братья Бесслер не просто сконструировали единственный в истории эффективный паролет, но и широко разрекламировали свое изобретение. О паролете писали все серьезные журналы, о нем говорили по радио, и даже был снят 15-минутный рекламный ролик для демонстрации в кино. Братья подробно рассказывали об устройстве машины, не скрывая никаких технических подробностей, охотно давали интервью. Тем не менее авиапромышленность развивалась в другом направлении, и паролет Бесслеров затерялся в истории.
Двухцилиндровый V-образный паровой двигатель «выдавал» 150 л.с. Десяти галлонов воды хватало примерно на 600 км полета. Самолет имел огромное количество преимуществ перед машинами с ДВС. Во‑первых, мощность двигателя не зависела от высоты полета и степени разреженности воздуха — это было вечной проблемой бензиновых или дизельных двигателей. Если на небольшой высоте паровой двигатель и уступал в мощности двигателю внутреннего сгорания, то на высоте свыше 2000 м давал последнему немалую фору. Во‑вторых, самолет был совершенно бесшумным — только свист пропеллера. Это было неоценимым плюсом с точки зрения незаметности самолета во время боевых действий. Во всех газетах того времени промелькнула фраза о том, что, когда пилот разговаривает с пассажиром, их беседу можно услышать на земле!
А еще — простота конструкции, отсутствие необходимости в дорогостоящем топливе и маслах, экономичность, большой ресурс… Кроме того, как ни странно, паровая машина имела даже меньшую массу, нежели аналоги на жидком топливе (80 кг). Правда, была еще и масса котла — 220 кг.