Рвущиеся в поднебесье (АэроТехника 1).

Тело впёрнутое в воду
Никогда не тонет с роду,
Сила выпертой воды
Прет ее из-под воды.
Закон Архимеда. Фольклор.

Транспорт это то, что объединяет сегодня весь мир, краеугольный камень цивилизации. И я хотел бы рассмотреть историю одного транспортного средства, которое, по моему мнению, незаслуженно оказалось на задворках технического развития.

А начну я издалека.
Еще доисторические люди приметили, что некоторые предметы, например дерево, неплохо плавают. И естественно возникло желание использовать это свойство в своих целях. Почему так происходит, мы сегодня знаем. Все дело в плотности веществ. Вода имеет плотность, дерево имеет плотность, но меньше чем вода, и потому всплывает.
Но вернемся к человеку. Понятно, что верхом на бревне плыть крайне неудобно, велика вероятность бултыхнуться в воду, да и вещички намочить. Поэтому и начали выдалбливать место для сидения и вещей, вдобавок сужая передний край для лучшей управляемости. Любопытно, что в этом случае увеличивалась грузоподъемность, так как при выдалбливании место дерева занимал воздух, который еще менее плотный, чем дерево. И удобно, и полезно.
 
Просто долбленка.
Шло время, рос товарооборот, и долбленки нуждались в смене, так как их величина ограничивалась диаметром ствола. Была реализована идея создания больших судов из малых элементов - досок. Размеры тут уже ограничивались только средствами судовладельца и умелость плотников. И суда росли. Товарооборот тоже рос, и это уже, как вы понимаете историческое время. Так уж повелось, что наибольшие средства оказываются у военных, и самые  лучшие корабли - это военные корабли.

Большому кораблю - большое плавание. А это не только озера, но и моря и даже,  страшно подумать, Океан. А значит новые рынки сбыта, новые ресурсы. Корабли становятся сложнее, развивается наука. А наука дает новые материалы по приемлемой цене. И вот новый прорыв - корабли начинают делать из железа. Железо плотный металл, бросьте его в воду оно моментально утонет. Но если сделать судно достаточно большим, оставив внутри воздух, то воздух и железный корпус будут иметь меньшую плотность, чем вода (особенно соленая вода океана). А железо в свою очередь позволяет строить еще большие корабли.
 
HMS Dreadnought (Корабль Его Величества «Дредноут», от англ. dreadnought — «неустрашимый»)

Я думают, принцип понятен, можно иметь очень плотную, тяжелую оболочку, нечто более легкое и менее плотное внутри и можно плавать в среде со средней плотностью.

И вот теперь подойдем вплотную к нашей цели. Вековечной мечте о полете.

Это нам пролетающие над головой самолеты представляются как нечто обыденное, а люди многие тысячелетия смотрели на огонь и мечтали о полете «аки птица». Многое пытались полететь, но человеческий организм не приспособлен для машущего полета. Иной скажет, «рожденный ползать летать не сможет». Но...
Ко второй половине 18 века сложилась ситуация, позволяющая оторвать человека от матушки-земли. По аналогии с плаванием было осознано, что для полета человека нужно
1. Человек желающий полететь.
2. Оболочка, желательно полегче.
3. Некий "воздух", боле легкий и менее плотный, чем обычный воздух.
С человеком проблем не было. С оболочкой по большому счету тоже, можно использовать ткань, бумагу, каучук. Но вот "воздух"... И наука дала ответ, и не один, а целых два. Назовем их условно «физический» и «химический».

Хронологически первым был реализован «физический». Принцип его прост. Я думаю, что вы, как и тысячи ваших предком, смотрели на костер, и  видели тот колышущийся воздух над костром,  уносящий искорки в небо. Это и есть тот теплый «легкий воздух», который приручили братья Монгольфье.
 
"Скорее приготовь побольше шелковой материи, веревок, и ты увидишь одну из удивительнейших в мире вещей", - такую записку получил в 1782 году Этьенн Монгольфье, владелец бумажной мануфактуры в маленьком французском городке, от своего старшего брата Жозефа. Послание означало, что наконец-то найдено то, о чем братья не раз говорили при встречах: средство, с помощью которого можно подняться в воздух.
Этим средством оказалась наполненная дымом оболочка. В результате нехитрого эксперимента Ж. Монгольфье увидел, как матерчатая оболочка, сшитая в форме коробки из двух кусков ткани, после наполнения ее дымом устремилась вверх. Открытие Жозефа увлекло и его брата. Работая теперь уже вместе, они соорудили еще две аэростатические машины (так они называли свои воздушные шары). Одна из них, выполненная в виде шара диаметром 3,5 метра, была продемонстрирована в кругу родных и знакомых.
Успех был полный - оболочка продержалась в воздухе около 10 минут, поднявшись при этом на высоту почти 300 метров и пролетев по воздуху около километра. Окрыленные успехом, братья решили показать изобретение широкой публике. Они построили огромный воздушный шар диаметром более 10 метров. Его оболочка, сшитая из холста, была усилена веревочной сеткой и оклеена бумагой с целью повышения непроницаемости. Демонстрация воздушного шара состоялась на базарной площади города 5 июня 1783 года в присутствии большого числа зрителей. Шар, наполненный дымом, устремился ввысь. Специальный протокол, скрепленный подписями должностных лиц, засвидетельствовал все подробности опыта.

Как и с полетом в космос сначала был запущен аппарат, затем аппарат с животными, а затем полетел и человек.
 
Монгольфье продемонстрировали в Париже для Академии наук аэростат собственной конструкции. Стремясь произвести наибольшее впечатление, Этьенн использовал весь свой талант, недаром он считался также отличным архитектором.
Построенный им воздушный шар был в определенном смысле произведением искусства. Его оболочка высотой более 20 метров имела необычную бочкообразную форму и была разукрашена снаружи вензелями и красочными орнаментами. Продемонстрированный официальным представителям Академии наук воздушный шар вызвал у них такое восхищение, что было решено повторить показ в присутствии королевского двора. Демонстрация состоялась в Версале (под Парижем) 19 сентября 1783 года.
Правда, воздушный шар, вызвавший восхищение французских академиков, не дожил до этого дня: его оболочку размыло дождем, и он пришел в негодность. Однако это не остановило братьев Монгольфье. Работая день и ночь, они построили к намеченному сроку шар, который по своей красоте не уступал предыдущему. Чтобы произвести еще больший эффект, братья прицепили к воздушному шару клетку, куда посадили барана, утку и петуха. Это были первые пассажиры в истории воздухоплавания. Воздушный шар оторвался от помоста и устремился ввысь, а через восемь минут, проделав путь в четыре километра, благополучно опустился на землю. Братья Монгольфье сделались героями дня, были удостоены наград, а все воздушные шары, в которых для создания подъемной силы использовался дымный воздух, стали с того дня именоваться монгольфьерами.
 
Каждый полет воздушных шаров братьев Монгольфье приближал их к заветной цели - полету человека. Построенный ими новый шар был крупнее: высота 22,7 метра, диаметр 15 метров. В нижней его части крепилась кольцевая галерея, рассчитанная на двух человек. В середине галереи был подвешен очаг для сжигания крошеной соломы.
Находясь под отверстием в оболочке, он излучал тепло, подогревавшее воздух внутри оболочки во время полета. Это позволяло сделать полет более длительным и в какой-то мере управляемым. Король Франции Луи XVI запретил авторам проекта принимать личное участие в полете.
Столь рискованную для жизни задачу, по его мнению, следовало поручить двум преступникам, приговоренным к смертной казни. Но это вызвало бурные протесты Пилатра де Розье, активного участника постройки монгольфьера. Он не мог смириться с мыслью о том, что в историю воздухоплавания войдут имена каких-то преступников, и настаивал на личном участии в полете.
Разрешение было получено. Другим "пилотом" стал поклонник воздухоплавания маркиз д'Арланд. И вот 21 ноября 1783 года человек наконец-то смог оторваться от земли и совершить воздушный полет. Монгольфьер продержался в воздухе 25 минут, пролетев около девяти километров

«Химический вариант» тоже не  отставал. Для него понадобились железные гвозди, серная кислота и профессор Шарль. Прошу заметить, что высокотехнологические вещи создаются во Франции.
 
Полет воздушного шара братьев Монгольфье вызвал большой интерес в Париже. Академия наук пригласила их повторить свой опыт в столице. В то же время молодому французскому физику профессору Жаку Шарлю было предписано подготовить и провести демонстрацию своего летательного аппарата. Шарль был уверен, что Монгольфьеров газ, как называли тогда дымный воздух, - это не лучшее средство для создания аэростатической подъемной силы.
Он был хорошо знаком с последними открытиями в области химии и считал, что гораздо большие выгоды сулит использование водорода, так как он легче воздуха. Но избрав водород для наполнения оболочки летательного аппарата, Шарль оказался перед рядом технических проблем. В первую очередь, из чего изготовить легкую оболочку, способную длительное время держать летучий газ?
Справиться с этой проблемой ему помогли механики братья Робей. Они изготовили материал необходимых качеств, использовав легкую шелковую ткань, покрытую раствором каучука в скипидаре. 27 августа 1783 года на Марсовом поле в Париже стартовал летательный аппарат Шарля. На глазах 300 тысяч зрителей он устремился ввысь и вскоре стал невидимым. Когда кто-то из присутствовавших воскликнул: "Какой же во всем этом смысл?!" - известный американский ученый и государственный деятель Бенджамин Франклин, находившийся среди зрителей, заметил: "А какой смысл в появлении на свет новорожденного?" Замечание оказалось пророческим. На свет появился "новорожденный", которому было предопределено великое будущее.
 
Стремясь доказать, что будущее воздухоплавания принадлежит шарльерам (так называли аэростаты с оболочками, наполненными водородом), а не монгольфьерам, профессор Шарль понимал, что для этого нужно осуществить полет людей на шарльере, причем более эффектный, чем полет братьев Монгольфье.
Создавая новый аэростат, он разработал ряд проектно-конструкторских решений, которые затем использовались на протяжении многих десятилетий. Построенный им шарльер имел сетку, обтягивавшую верхнюю полусферу оболочки аэростата, и стропы, с помощью которых к этой сетке подвешивалась гондола для людей. В оболочке была сделана специальная отдушина для выхода водорода при падении наружного давления. Для управления высотой полета использовались специальный клапан в оболочке и балласт, хранящийся в гондоле. Был предусмотрен и якорь для облегчения посадки на землю.
1 декабря 1783 года шарльер диаметром более девяти метров взял старт в парке Тюильри. На нем отправились профессор Шарль и один из братьев Робер, принимавших активное участие в работах по постройке шарльеров. Пролетев 40 километров, они благополучно опустились возле небольшой деревеньки. Затем Шарль в одиночку продолжил путешествие. Шарльер пролетел пять километров, забравшись на небывалую для того времени высоту - 2750 метров. Пробыв в заоблачной вышине около получаса, исследователь благополучно приземлился, завершив, таким образом, первый в истории воздухоплавания полет на аэростате с оболочкой, наполненной водородом.

Итак, человек в воздухе, о чем мечтать? А мечтать следует об управлении воздушным шаром.  Ведь, по сути, этот шелковый пузырь - игрушка ветра. А чтобы воздушный шар летел туда, куда мы хотим, надо его превратить в батон, подвесить двигатель и назвать это чудо «дирижабль»,  то есть «управляемый». Но вот как раз с двигателем была большая проблема, так как паровые машины были чертовски тяжелы. И дирижабли в первый раз, но не в последний ждали своего часа.
Расцвет дирижаблестроения пришелся на начало 20 века и уже не во Франции, а в Германии. Ибо, как мы понимаем, Революции (начавшейся через 6 лет после начала полетов) нужны не умные, а горячие головы. Расцвет связан с именем графа Цепеллина. Он сделал ставку не на мягкие дирижабли, а на жесткие, с металлическим, но прочным каркасом. Который, как и в случае с кораблями, позволял строить более объемные и значит более грузоподъемные дирижабли. Металл же использовался не простой, а "небесный" - алюминий.
 
Этот дирижабль LZ 127 «Граф Цеппелин», имея на борту 20 пассажиров и 430 кг почты, перелетел в 1928 году за 111 часов 44 минуты из Фридрихсхафена (Германия) в Лейкхерст (США), преодолев 9926 км.

Но заканчивается эта история печально.

В истории воздухоплавания была  катастрофа сопоставимая по последствиям для отрасли с чернобыльской катастрофой. Было это так.
Наилучший цепеллин, как стали называть жесткие дирижабли имела гитлеровская Германия. Назывался красавец - «Гинденбург». Но в качестве  газа создающего подъемную силу немцы вынуждены были использовать горючий водород. В негорючем гелии им отказали американские друзья.
Не следует забывать, что «Гинденбург» был воплощением престижа и превосходства немецкой науки и фашистского строя. И как-то совсем не удивительно что, находясь над американской территорией, везя пассажиров из Германии, он взорвался и сгорел. И с его останками рухнуло все гражданское дирижаблестроение, а военным дирижабли не нужны, так как прогресс в самолетостроении привел к созданию быстрых и маневренных машин.

 
«Гинденбург». На борту было 97 пассажиров и членов экипажа. При крушении погибли 36 человек: 13 пассажиров, 22 члена экипажа и один сотрудник наземной службы.

Как злую усмешку можно рассматривать историю одной компании возникшей в 1996 года в Германии. Она была создана для предоставления услуг в области транспортировки тяжеловесных и негабаритных грузов дирижаблем большой грузоподъёмности CL160. Однако этот дирижабль, предназначенный для перевозки 160 тонн полезного груза на расстояние до 10 000 км, так и не был построен. Тем временем на неиспользуемом военном аэродроме был построен ангар, предназначенный для производства и эксплуатации CL160. В 2002 году компания объявила о своей несостоятельности и начале процедуры ликвидации. Ангар-гигант ныне используется в качестве парка развлечений под названием «Тропические острова», который открылся в 2004 году. Вот так-то…

И воздухоплавание 21 века - это небольшие рекламные или увеселительные аппараты малой грузоподъемности.

Продолжение следует...