Могучие крылья воображения

Могучие крылья воображения

В арабских сказках часто встречаются рассказы о полетах героев повествования с непременным использованием каких-нибудь особых волшебных предметов. Алладин с помощью «волшебной лампы» переносится из Африки в Китай. Персидский царевич садится на сделанного «из эбенового дерева коня», нажимает «гвоздик» на нем и уносится ввысь. В Библии тоже говорится о летательном аппарате, который в момент приземления издавал «трубный звук». В древних преданиях кельтов есть рассказы о таинственных и сложных по устройству военных летательных сооружениях. В движение они приводились «магическими конями», покрытыми «железной кожей». Но стоило в воздушном бою «выбросить из них два огромных, словно мельничьи жернова, белых предмета, и колесницы обрушивались на землю». В русских сказках путешествия совершались не только пешком, на коне или ковре-самолете (рис. 6). В них говорится о полетах женщин-колдуний на особых приспособлениях. В качестве средства передвижения они использовали сооружение, состоящее из «кочерги, помела и ступы». Тибетские священные тексты обходятся тем, что образно сравнивают свои летательные аппараты с «жемчужинами в небе».

_{Рис. 6. Ковер-самолет}

Более конкретны индийские повествования.

«Это была огромная и ужасная воздушная колесница из черного железа. Она была снабжена приспособлениями, расположенными в надлежащих местах. Ни кони, ни слоны не везли ее. Она была движима машинами, которые были размерами со слонов».

Однако подобные описания только будоражат воображение. Все рассказанные факты о полетах конкретно ни один из уже известных нам современных летательный аппаратов в памяти не вызывают. Вслед за А. Горбовским можно лишь предположить, что когда-то существовали какие-то летательные сооружения, основанные на иных, чем ныне, принципах. На наших глазах ЭВМ и компьютеры не оставили и следов сожаления о вытесненных ими ручных счетах с набором костяшек и железных механических арифмометрах. Видимо, удобные, наглядные и эффективные в полете несущие крылья таким же образом обошлись и со всеми другими сказочными приспособлениями своего времени, не оставив о них ни памяти, ни материальных следов. Но вполне закономерно допустить и противоположное мнение: суть дела заключается в высокой ценности и совершенстве этих самых слишком необычных иновременных аппаратов. Похоже, ошеломляющие своей неожиданностью идеи из века в век вызывают однозначное к себе недоверие и ускользают из поля зрения специалистов. Конструкторы летательных аппаратов работают сегодня в КБ на грани всех допустимых возможностей. Никто из них не склонен верить в реальность «жюльверновских» идей, а тем более в практические возможности сказочных устройств, смысл которых намертво замурован в закодированных и туманных древних посланиях. Читателю более привычен пласт известных исторических материалов, где описанные варианты полетов совершаются при помощи с детства знакомых крыльев. За 3000 лет до н. э. Этан, благочестивый муж из ассирийской Ниневии, слетал на небо (рис. 7) на сильном как лев орле.

_{Рис. 7. Люди и звери наблюдают полет царя Этана к небу}

Персидский шах Кэй-Каус совершает полет уже с должным царственным комфортом на аппарате в виде трона, к которому привязаны четыре орла. Александр Македонский после появления этого роскошного новшества, не умаляя своего достоинства, мог позволить себе полетать теперь на настоящем царском троне. Но его трон возносить в небо достойны, естественно, уже не орлы, а совсем другие большие птицы. Это грифы. В более близкие времена появляются фантазии, например «О полете детей к звездам на мировой птице» (рис. 8). Первый качественный шаг в развитии полетной технологии делают Дедал и Икар. Они отправляются в небо на рукотворных крыльях. С них начинается совершенствование всего того, что придумали для полетов уже сами люди.

_{Рис. 8. Полет детей на мировой птице к звездам}

Парусность крыла, рули, винты, принцип обтекаемости были заимствованы авиацией из опыта мореплавания и наблюдений за птицами. В XVIII веке в деле создания авиационного крыла был сформулирован базовый тезис: «Поверхность под воздействием силы набегающего потока воздуха способна нести определенный вес». В том же веке на моделях была показана возможность полета на винтокрылых аппаратах. И крыло, и несущий винт служили и служат для обеспечения полета аппаратов тяжелее воздуха в плотных слоях атмосферы. Не подобен полету птиц полет ракеты. Из сопла реактивного двигателя выбрасывается струя раскаленных газов. Она создает реактивную силу тяги, которая действует на корпус летательного аппарата в направлении, противоположном скорости выбрасываемых струей частиц. Ракеты легко поднимаются выше гор, облаков, преодолевают силы земного тяготения и способны уйти за пределы Солнечной системы. Все перечисленные технические способы перемещения тел в пространстве требуют огромных энергозатрат. Рост скоростей ведет к увеличению сопротивления земной атмосферы движению летающих тел. К примеру, для удвоения скорости полета самолета мощность его двигателей должна возрасти в 16 раз. Но с увеличением высоты полета воздух становится реже и мощность поршневого двигателя падает. Эти и другие технические соображения привели к тому, что почти вся современная авиация стала реактивной. При скоростях полета порядка 1000 км/час вес установленного на самолете турбореактивного двигателя с тягой 2000 кгс (19,6 кН) будет, по А. С. Иванову, в 5,7 раза легче поршневого двигателя с той же тягой. Но и этот его относительно малый вес достаточно велик, он составляет величину порядка 700 кгс. Вместе с тем в двери уходящего космического столетия продолжают настойчиво стучаться на первый взгляд обветшалые, но по-прежнему заманчивые сведения о поразительно смелых полетах не только для ушедшего далекого, но и в чем-то удивительных и необычных для близкого нам крещенного техникой времени. Сроки свершения этих ни в какие рамки не укладывающихся полетов, возможно, древнее египетских пирамид. В индийских источниках упоминаются летательные аппараты, на которых герой повествования взлетал «выше царства ветров». Ветер, как известно, один из основных метеорологических элементов погоды. Присутствие этого фактора погоды наблюдается выше стратосферы, в мезосфере, до высот порядка 60 км. Достижение подобной высоты не более чем литературная гипербола. В Центральной Америке живы предания о молодой владычице «летающей тигрице», которая принесла людям знания, а затем поднялась на вершину горы и «исчезла среди грома и молний». Но сообщения на санскрите вроде «Посредством этих аппаратов жители земли могут подниматься в воздух, а небесные жители спускаться на землю, или небесные колесницы могут летать как в солнечной области, так и в звездной области» можно, пожалуй, смело отнести к разряду старой красивой мечты типа; «летать подобно птице». Здесь безымянные корреспонденты «хватили через край». Суммарная мощность двигательных установок космического корабля «Восток» (рис. 9) с Ю. Гагариным на борту составляла 15 х 10⁶ кВт. Вызывает сомнение само существование в древности такой же мощной и столь же развитой, как сегодня, промышленной и научной инфраструктуры. Еще большее сомнение вызывает их бесследная и полная самоликвидация. Налицо и чисто литературный парадокс. Гипотетические специалисты той «ранней космической эпохи» пользовались в своих письменных повествованиях для потомков не технически грамотным языком, а упрощенным языком почти каменного века. В нем над опытом и знаниями заметно преобладают нотки удивления и восхищения. Становление науки о механике изначально проходило по пути замены физической силы человека техническими орудиями. Оно как бы шло по пути продолжения человеческих рук и ног. Наблюдая тех же птиц, человек заимствовал птичьи патенты. Полет придумала природа. Но для развития авиации с ее сложными аппаратами тяжелее воздуха одной копилки природы оказалось вскоре недостаточно. Изобретателям пришлось придумывать и то, чего в природе нет. Например, колесо. Колесо — понятие на редкость емкое: в небо без него не подняться.

_{Рис. 9. Двигатели «Востока»}

По И. Ф. Гончаревичу, в колесе заложена гениальная техническая идея замкнутости рабочей поверхности, длительной непрерывности режима работы и отбалансированного совмещения на его оси центра массы с центром его вращения. Любая шестеренка — это все то же, но видоизмененное колесо. Если вдруг убрать из всех конструкций и узлов летательного аппарата колесообразные детали, то самолет от земли не оторвется. Заводы и фабрики тоже остановятся. И авиация прекратит свое существование. Если придерживаться строгой объективности, то технические проблемы вполне корректно переводят вопрос о существовании древних летательных аппаратов с реальной на иллюзорную плоскость. Говорить вроде бы и не о чем. Сегодня на обочине технического прогресса оказалась невостребованной мощная почти «дармовая» сила, которая заключена в смерче. Для создания рукотворного смерча-вихря не требуется изготавливать на заводе сверхточных деталей. Для него вполне достаточны природная сметка мастера-ремесленника и его тесное содружество с мудрецом-изобретателем. И те и другие специалисты были во все времена. Кроме одной слепой разрушительной силы, чудо-изобретатель, видимо, смог когда-то разглядеть в смерче то, что было для него более существенным и важным, чем одно умение вовремя убежать и тем спасти свою жизнь. «Это» и было «то» самое главное, что помогло умельцу использовать свойства вихря для реализации дерзкого сказочного замысла совершить с его помощью воздушный полет. Что знаем о смерче мы? Что же содержалось в нем такое значительное, что можно было когда-то использовать для того, чтобы отправиться с его помощью в воздушное путешествие?

Известно, что смерч — это вихрь с вертикальной осью вращения, в котором с большой скоростью двигаются по спирали огромные массы воздуха. Обычно смерч опускается на землю из темного кучевого облака. Его диаметр колеблется от всего нескольких до 1500 м. Скорость вращения — угловая скорость воздушных масс составляют от 18–30 м/сек до, предположительно, скорости звука. По всему внутреннему периметру его полой центральной части вниз, к земле, движется нисходящий поток со скоростью 60–80 м/сек, а по наружной поверхности его внешней оболочки — более мощный восходящий поток со скоростью 70–90 м/сек. С точки зрения специалистов по транспорту, смерч представляет собой некую природную пневмотранспортную установку огромной мощности. Обычно с приближением смерча слышится сильный шум от столкновения камней и предметов в его разреженной центральной полости. Иногда слышно нечто похожее на громовые раскаты, как результат увеличения скорости движения воздушных потоков до сверхзвуковых. При подобных скоростях, по Д. Мичелу, ветровые нагрузки увеличиваются до 1 т/м².

Сама анатомия оболочки смерча представляет из себя поразительно сложную многовихревую структуру. По В. Меркулову, по ее периферийному контуру, вокруг своей оси и одновременно вокруг оси смерча вращаются и ходят по кругу, как в хороводе (рис. 10), вторичные (дискретные) вихри.

_{Рис. 10. Дискретные вихри}

Они имеют вытянутую и расширяющуюся вверх нитевидную форму. Эти крепко сцепленные между собой так называемые дискретные вихри катятся друг за другом по замкнутому кругу и по окружающему их воздуху, как колеса или упругие резиновые жгуты по земле.

Наиболее часто смерчи встречаются в США, где их называют торнадо или тромб. Но нередки они и в Австралии, Южной Америке. Индии, Японии и Европе. Неожиданные «фокусы и коленца», которые выкидывают смерчи, поразительны. Так, в Ростове смерч проник в дом, где сорвал и унес наволочку с пуховой подушки. В другом доме он перенес будильник со стола через три комнаты на чердак, после чего тот проработал еще 16 лет. В 1940 году в Горьковской (Нижний Новгород) области с неба посыпались серебряные монеты времен Ивана Грозного. Как потом выяснилось, смерч прошел над местом, где ранее дожди размыли почву, и на ее поверхности оказался зарытый когда-то давно сосуд с монетами. Однажды причудами тромба на далекую песчаную морскую отмель был перенесен целиком дом, а на месте дома оказалась гора раковин с этой самой отмели. Но подобные случаи редки и не более чем легкая самореклама (рис. 11).

_{Рис. 11. Тромб, смерч, торнадо и проявление их силы}

В штате Небраска хозяйка доила корову. В это время что-то громыхнуло. Она оглянулась и вдруг увидела, что рядом с ней нет ни коровы, ни коровника. Стоит только ведро с молоком. В 1920 году в штате Канзас шли в школе занятия. Неожиданно послышался страшный шум Перепуганные дети вскочили с парт и бросились к учительнице. Невиданные силы подняли в воздух весь класс с партами. Когда учительница пришла в себя, то обнаружила, что находится среди голой степи. Со всех сторон к ней бежали дети. Среди обломков перелетевшей вместе с ними школы осталось лежать тринадцать детей. Чем не Змей Горыныч из русских сказок? Пересекая реки или озера, смерч-торнадо образует в толще их вод глубокие траншеи до самого дна. 30 мая 1879 года в штате Канзас смерч уничтожил железобетонный мост длиной 75 м. Он сорвал его с каменных блоков, поднял в воздух, изогнул, скрутил в плотный сверток диаметром 1,5–2 м и бросил в воду. В 1896 году в г. Сант-Луисе во время торнадо сосновая палка пробила стальной лист толщиной 10 мм. В штате Минессота в 1920 году тонкий стебель растения проткнул доску, а листочек клевера глубоко вдавился в стенную штукатурку. Знаменитый торнадо «трех штатов», который в 1925 году прошелся по штатам Миссури, Иллинойс и Индиана, унес жизни 695 человек, и еще 2027 человек было ранено. Познания механизма и общих закономерностей смерчей и торнадо сегодня ведутся с целью выяснения причин и условий зарождения губительных тропических ураганов и для того, чтобы лучше суметь избежать создаваемых ими опасностей. Идет выработка предупредительных мер для обнаружения момента перехода этих самых условий в факт разгула разрушительного торнадо, а затем принудительного разрушения загулявшего по полям и весям опасного вихря. В технике рабочая теория смерча служит пока для целей совершенствования пневмомеханизма погрузочно-разгрузочных работ сыпучих грузов, совершенствования пылесосов, хлопкоуборочных машин и т. п.