Мультиплан: самолет с1000 крыльев
В случае если самолет имеет одну линию крыла, одну поверхность для подъемной силы, то он именуется монопланом. В случае если две — бипланом. В случае если три — трипланом. Последние две схемы имели большое распространение в годы Первой Мировой, сейчас же большинство самолетов (но, само собой разумеется, не все) имеет одну поверхность крыла. А вдруг поверхностей больше? В случае если их пять, десять, пятьдесят?
По отношению к «четверокрылам» время от времени используется термин «квадроплан», но более сложные конструкции объединяют называющиеся «мультипланы». Подобные схемы были достаточно популярны в 1900-е, во время умелого самолетостроения, в то время, когда количество сумасшедших, неспособных взлететь конструкций превышало все вероятные пределы. К 1930-м годам попытки создать успешный мультиплан неспешно сошли на нет, необычные конструкции стали частью истории.
- Caproni Ca.60 Noviplano (1921) Экспериментальный итальянский гидросамолет был выстроен для обкатки технических ответов, нужных при постройке громадного самолета. При первом же испытательном полете аппарат развалился в воздухе.
Фанатизм Горацио Филлипса
Самый большой след в истории мультипланов покинул сын оружейника, наследник маленького производства, английский инженер Горацио Фредерик Филлипс. Он появился через чур рано для авиатора, в 1845 году, и еще в 1870-м постарался выстроить вертолет, причем не простой, а с соосным несущим винтом. А пара позднее Филлипс познакомился с работами морского инженера Фрэнсиса Херберта Уинхема — изобретателя аэродинамической автора и трубы множества изучений по профилям и формам крыла.
Как раз Уинхем спроектировал первый в истории планер-мультиплан, представив его схему во второй половине 60-ых годов XIX века. Уинхем сделал и модель собственного планера, но в натуральную величину диковинную машину так и не выстроил. Крыло его планера воображало собой пять аэродинамических плоскостей, соединенных девятью вертикальными ребрами — так, получалась сетка из 40 сегментов.
Опираясь на изучения Уинхема, Филлипс выстроил собственную аэродинамическую трубу и начал работу над профилями крыльев. Он создал и запатентовал множество профилей с подробными описаниями их преимуществ — потом патенты Филлипса многократно употреблялись в авиастроении. Филлипс одним из первых создал крыло таковой формы, что скорость потока по его верхней кромке значительно превышала скорость по нижней, создавая подъемную силу.
Но он не желал оставаться инженером-теоретиком. Он желал летать.
- Gerhardt Cycleplane (1923) Первый в истории самолет с педальным приводом, сумевший встать в атмосферу, был как раз мультипланом. Его выстроил в первой половине 20-ых годов двадцатого века американский инженер Фредерик Герхардт, сотрудник Мичиганского университета.
Мускулолет имел в полной мере простой фюзеляж и пять последовательностей крыльев, расположенных на приличной высоте один от другого, что доводило его неспециализированную высоту до 4,5 м! Единственный полет Gerhardt Cycleplane был, по сути, прыжком на 6 м и на высоту 0,61 м.
И в первой половине 90-ых годов девятнадцатого века первый мультиплан Филлипса, Phillips Flying Machine, показался на свет. Филлипс, будучи блестящим исследователем, никак не желал осознать, что два громадных крыла имеют преимущество перед множеством небольших. Он верил в будущем мультипланов. Его первый самолет имел 50 (!) узких 3,8-сантиметровых поверхностей, расположенных на высоте 5 см друг от друга.
Необычное «крыло», слагающееся из них, достигало двух метров в высоту и более шести в ширину.
Испытательный стенд воображал собой кольцеобразный древесный помост с колышком в центре. Самолет с 6-сильным двигателем разгонялся по кругу, будучи привязанным к колышку, — и взлетал! Причем в полете «на привязи» достигал скорости 65 км/ч, что для начала 1890-х было весьма хорошим показателем. Филлипс убедился в том, что мысль трудится, и за следующие десять лет выстроил, наконец, мультиплан, талантливый поднять в атмосферу человека — Multiplane № 2.
У данной автомобили было 32 крыла, но площадь совокупности оставалась приблизительно такой же, как и в первой версии, поскольку конструктор увеличил расстояние между крыльями. Если доверять дневниковой записи самого Филлипса, опробования второй модели прошли удачно, 25-метровый полет состоялся. Но вот официальных источников, подтверждающих успех, нет, и потому полет Multiplane № 2 официально засчитан не был.
- Cygnet II (1909) Мультиплан конструкции Александра Белла, созданный на базе пирамидального воздушного змея и насчитывавший 3393 крыла-ячейки. Попытка поднять его в атмосферу в феврале 1909 года не удалась.
Так или иначе, к 1904 году инженер выстроил еще один мультиплан, двадцатикрыл — но в этом случае неудачно. При замечательном, 22-сильном моторе третий самолет чуть подпрыгивал на 15 м. Собственных денег хватало не всегда, и Филлипс пользовался средствами меценатов, в частности французского авиатора-энтузиаста Шарля де Ламбера.
И наконец, в 1907 году Филлипс добился собственного: его Multiplane № 4 поднялся в воздух и преодолел 150 м, став первым полетевшим английским самолетом. Это была воистину безумная конструкция — количество крыльев в четвертой модели достигало 200! Мысль была несложна: Филлипс забрал четыре однообразные 50-крыльные рамы от первого беспилотника и поставил их последовательно на базу от третьей модели.
Неприятность была в другом. К тому времени и Райты, и Сантос-Дюмон уже доказали эффективность более простой, бипланной схемы. Сумасшедшие мультипланы Филлипса просто не могли отыскать покупателей и спонсоров.
Филлипс некое время еще «барахтался», патентовал разные усовершенствования, но после этого ушел на покой и погиб в безвестности во второй половине 20-ых годов XX века.
Мультиплан д Эквийи (1908)
Второй самолет маркиза д Эквийи-Монжюстена сочетал в себе свойства мультиплана и кольцеплана. Поднять машину в атмосферу так и не удалось (но, как и ее начальную версию с меньшим числом крыльев).
3393 крыла
Само собой разумеется, Филлипс не был единственным создателем мультипланов. Подобные автомобили строили многие инженеры, легко Филлипс стал единственным, кто уперся в многокрылую схему лбом и категорически не желал обращать внимание на другие решения.
Безотносительный рекорд по количеству поверхностей, создающих подъемную силу, поставил в 1907 году не кто другой, как Александр Грэм Белл, изобретатель телефона. В начале XX века он увлекся авиастроением, спроектировал и выстроил серию летательных аппаратов под неспециализированным заглавием Cygnet. Принцип их полета базировался на изобретенном Беллом пирамидальном (либо тетраэдрическом) воздушном змее.
Представьте себе равносторонний треугольник, после этого поделите его в уме на пара треугольников мельче, а любой из них со своей стороны — еще на пара. Треугольники-ячейки, наблюдающие вершиной вверх, представьте заполненными тканью, а вершиной вниз — безлюдными. Фактически, перед нами одна из сторон пирамидального змея.
- Phillips Multiplane № 2 (1903) Согласно заявлениям самого Горацио Филлипса, второй его мультиплан поднимался в атмосферу, но документальных доказательств этого факта нет.
Первый Cygnet был легко огромным планером-змеем, а вот Cygnet II воображал собой оснащенный 8-цилиндровым двигателем Curtiss летательный аппарат, крыло которого складывалось из 3393 треугольных ячеек! Размах это ячеечной совокупности достигал 8 м. В феврале 1909 года второй Cygnet испытывали на озере Бра-д’Ор в Канаде, но поднять в атмосферу так и не смогли.
Только упрощенная модель Cygnet III с более замечательным силовым агрегатом взлетела в 1912 году, но продемонстрировала очень низкие управляемость и полётные качества, а на протяжении последнего опробования, 17 марта, в воздухе. Белл скоро охладел к проекту Cygnet и занялся другой работой.
- Zerbe Air Sedan (1919) Американец Джером Зербе в течение десяти лет пробовал «продвинуть» собственную идею ступенчатого размещения крыльев. Последняя модель — Zerbe Air Sedan — умела подпрыгивать.
Бегло по ранним конструкциям
Проекты Филлипса и Белла были хорошо финансируемы и шепетильно продуманы. Оба инженера разбирались в аэродинамике и отталкивались от существующих наработок. Но 1900-е и 1910-е годы породили последовательность неповторимых конструкций, созданных в одном экземпляре энтузиастами с намного меньшей теоретической подготовкой.
К примеру, в 1907 году собственный мультиплан представил американский фотограф-портретист Джон Уильямс Рошон. Он загорелся идеей выстроить самолет за два года до этого, скоро взял патент на собственную совокупность, а после этого и реализовал ее. За базу Рошон забрал уже упомянутый планер Уинхема.
В мультиплане Roshon I было два этажа крыльев по семь слоев в каждом — нижняя часть складывалась из 48 прямоугольных ячеек, а надстроенная верхняя была вдвое уже и включала 24 ячейки.
- Четырехплан Савельева (1916) Русский инженер Владимир Савельев выстроил квадроплан на базе французского моноплана Morane-Saulnier G. Самолет летал прекрасно и был послан на фронт для боевых опробований. Формированию идеи помешала революция.
Рошон не проводил опробования самолета, а сходу заявил его на участие в Интернациональном авиационном состязании в Сент-Луисе в октябре 1907 года. Примечательно, что ни один (!) самолет, принимавший участие в тех «гонках», не смог встать в атмосферу
Одновременно с этим собственный мультиплан представил французский инженер маркиз д Эквийи-Монжюстен. Его мысль пребывала в том, что шесть последовательностей крыльев заключались в кольцеобразный замкнутый контур, другими словами маркиз умудрился объединить в одной конструкции мультиплан с кольцепланом!
В 1907—1908 годах д Эквийи многократно переделывал свой автомобиль (а также увеличил количество крыльев до 25 и расположил их не параллельно почва, а как сегменты круга), но 10-сильный двигатель так и не смог поднять ее в атмосферу. Потом следы мультиплана теряются.
- Huntington Multiplane (1914) В 1914 году американский инженер Говард Хантингтон выстроил мультиплан, в котором все шесть парных маленьких крыльев размешались не одно над вторым, а последовательно — на весьма долгом фюзеляже. Самолет оказался громоздким, кроме того огромным, и встать в атмосферу не смог.
Однако схема «продольного мультиплана» употребляется и сейчас. В частности, кое-какие самолеты ОКБ Сухого кроме крыльев имеют еще две пары горизонтального оперения спереди и позади, отчего их время от времени относят к «продольным трипланам».
Ступени Зербе
Уже в 1910-х концепция мультиплана претерпела важные трансформации, а десятью годами позднее и вовсе фактически отмерла. Родоначальником мультипланов, приближенных к действительности, другими словами имеющих четыре-пять уровней крыльев, а не 20−50, стал американский инженер, доктор наук Джером Зербе. Пять крыльев мультиплана Зербе, выстроенного в 1909 году, размешались лесенкой.
Самое нижнее — практически у хвостовой части, после этого выше, еще выше, еще, еще, и последнее, шестое, нависало над пропеллером.
Зербе полагал, что так самолет будет легко подниматься вверх по набегающему потоку. Нельзя сказать, что он был совсем неправ, однако его мультиплан взлететь не смог. Зербе не сдался.
В 1910-м он выстроил подобной схемы пятикрыл, а в 1919-м наконец представил летающий (чуть-чуть) самолет — четырехкрылый Zerbe Air Sedan, также не снискавший большого успеха.
Мультипланы — необычная вещь. Перечислять единичные конструкции возможно еще долго: мультиплан Гибсона, триплан Армана и Анри Дюфо, мультиплан Сэмюэла Смита Но необходимость в них отпала в тот момент, в то время, когда оказалось, что летают они не лучше собственных более скромных собратьев (либо значительно чаще по большому счету не летают), а стоят существенно дороже и требуют более сложных расчетов. Исходя из этого время, «поглотившее» кроме того более трипланы и консервативные бипланы, сделало многокрылые автомобили частью истории.
Но без истории нет и настоящего — не так ли?
Phillips Multiplane № 4 (1907)
Последний мультиплан Горацио Филлипса насчитывал целых 200 крыльев и оснащался 22-сильным двигателем. 6 апреля 1907 года он поднялся в воздух и пролетел 150 м.
Статья «Больше, больше крыльев» размещена в издании «Популярная механика» (№129, июль 2013).
<
h4>