Человек освоил транспорт примерно в то же время, когда научился охотиться. Сначала нашим предкам покорился водный транспорт, что неудивительно: нет средства передвижения более простого, чем бревно на воде. Вскоре появился парус, и конструкция судов усложнилась; с изобретением колеса были покорены просторы суши, однако окунуться в пятый – воздушный – океан долгое время можно было только одним способом: упав со скалы...
Летать человек не умел, но очень хотел, что незамедлительно нашло отражение во всевозможных эпосах и сказаниях, где боги и потусторонние существа бороздили воздух на морских средствах передвижения. Так, в египетской мифологии по утрам верховный бог Амон Ра выплывал на солнечной лодке и в течение дня передвигался на ней по небу. В норвежском эпосе имелся корабль Скидбладнир, на котором асы, высшие боги, путешествовали по морю, земле и воздуху. А паруса его всегда были наполнены попутным ветром.
Человечество пересказывало эпосы о полетах вплоть до XVIII века, когда, наконец, поднялись в воздух первые монгольфьеры. Однако летать на подобном летательном аппарате можно было лишь по велению ветра, что было довольно неудобно. Решение родилось само собой: нужно оснастить воздушные шары парусами. Эта идея была немедленно воплощена в десятке проектов, причем одним из первых стал концепт «летающей барки» монаха иезуитского ордена Франческо Лана де Терци, предложенный им еще в 1670 году. Лана описывает вполне обычное судно с одним прямым парусом. Поддерживать его на лету были призваны четыре тонкостенные сферы, из которых выкачан воздух. В качестве материала для сфер монах предполагал использовать медную фольгу. Лана совершил немало ошибок при расчете своего судна (в том числе он не учитывал наружное давление, должное смять сферы по мере выкачивания воздуха), но его извиняет недостаточная теоретическая подготовка. Кроме того, монах не собирался строить свое судно «в дереве»: он искренне считал, что Бог не позволит человеку создавать воздушные корабли, чтобы использовать их для разрушения. Наивный, наивный Лана.
Летающая барка Франческо Лана (Италия, 1670). Первый в истории проект парусного летательного средства. Подъемная сила создается тонкостенными медными сферами, из которых выкачан воздух, толкающая сила – прямым парусом. Ошибки в расчетах в любом случае не позволили бы барке Ланы взлететь.
Чудеса на виражах
С течением времени такелаж облегчался и совершенствовался; технологии XVIII—XIX вв.еков уже позволяли управлять воздушным шаром с помощью парусов. Впрочем, панацеей для воздухоплавателей это не стало. Вот, например, как изображает шведский писатель Пер Улоф Сундман полет парусного воздушного шара, на котором инженер Соломон Андре в 1897 году отправился к Северному полюсу: «Орел‘ начал вращаться вокруг своей оси, и парус вдруг очутился с наветренной стороны. Аэростат быстро пошел вниз. Паруса размещались так, чтобы тянуть шар вверх, — пока они находились под ветром. Но шар сделал пол-оборота, и паруса потянули его к воде. Стриндберг что-то крикнул, Андре переводил растерянный взгляд с гайдропов на шар. Убрать паруса было труднее, чем поднять. Не дожидаясь приказа, я полез на снасти выше стропового кольца. Через несколько секунд гондола ударилась о поверхность воды».
Но это было еще полбеды. Когда путешественникам удалось-таки вновь взмыть в воздух, оказалось, что слишком высокий полет на парусах так же опасен, как и слишком низкий: «...Через четверть часа мы вышли из облака на солнцепек. Шар реагировал почти молниеносно. Водород расширился, подъемная сила возросла, гайдропы оторвались от воды и перестали тормозить, наша скорость сравнялась со скоростью ветра, и на борту снова воцарились штиль и полная тишина, парус и флаги повисли...»
«Орел», (Швеция, 1897). В 1897 году шведский инженер и естествоиспытатель Соломон Андре отправился к Северному полюсу на воздушном шаре «Орел», оснащенном парусами для создания толкающей силы. Экспедиция была широко разрекламирована, были выпущены даже игры с фишками по ее тематике (на фото), но на острове Белый недалеко от Шпицбергена экспедиция потерпела крушение. Андре погиб.
Воздушные клиперы
Вскоре конструкторы поняли, что с прямыми парусами ни на воздушных шарах, ни на свежеизобретенных дирижаблях каши не сваришь. Для рационального использования силы ветра нужно было ставить на летательные средства не прямые паруса поперек судна, а косые — стаксели, кливеры и гафельные паруса.
После первых экспериментов стало ясно, что летательный аппарат не корабль и идти переменными галсами курсом бейдевинд в воздухе не удастся даже на косых парусах. Поэтому последние переквалифицировали из главного движителя в некое подобие руля. Английский ученый и изобретатель Джордж Кейли в статье «О воздушной навигации» (1810) так обосновывал эту метаморфозу: «Чтобы сделать машину совершенно устойчивой, а также дать возможность подниматься и опускаться во время полета, необходимо добавить руль, аналогичный хвосту птицы. Если силы, действующие на машину, будут предварительно уравновешены и если наименьшее давление будет создаваться потоком или на верхней, или на нижней поверхности руля, в соответствии с волей аэронавта машина будет подниматься или опускаться. Подъем и спуск машины — это единственная цель, для которой предназначен руль. Этот придаток должен снабжаться вертикальным парусом и иметь возможность вращаться из стороны в сторону в дополнение к его движениям, таким образом обеспечивая полное управление аппаратом».
Парусный гидросамолет (Дания, 1925). Когда самолет находился в воздухе, парус был свернут. При посадке на воду поднималась мачта и летательный аппарат превращался в парусник. Таким образом конструкторы планировали сэкономить топливо.
Косой парус в качестве подруливающего устройства впервые был реализован в проекте дирижабля французского инженера Станислава Шарля Дюпю и де Лома. Треугольное полотнище высотой 5 м было установлено на мачте между ладьей и шаром аэростата. 2 февраля 1872 года дирижабль впервые поднялся в воздух и даже показал неплохие полетные качества: в том случае, если ветер имел скорость ниже скорости воздушного судна (которое приводилось в движение винтом), руль исправно работал.
Удача Дюпюи де Лома породила большое количество концептов парусных дирижаблей. Проекты были самые разнообразные: так, американец Джон Крамер в 1906 году предложил «Аэродром» велосипедного типа, где воздухоплаватель должен был крутить педали, приводя в действие два винта (вертикальный и горизонтальный). Для поддержания аппарата в воздухе служил цилиндрообразный баллон, а рулить предлагалось большим парусом, установленным в хвосте. Другой американец, Питер Саморски, в 1902 году сконструировал дирижабль, где винт вращался от двигателя внутреннего сгорания. Позади кабины располагалось рулевое перо, а мачта с косым парусом наверху помогала двигать судно в воздухе и даже в случае посадки на воду.