Полеты богов и людей
Шрифт:
Дедал, как известно из мифа, сделал крылья из перьев, скрепленных «воском». Значительную часть перьевой архитектуры птичьего крыла составляют кроющие перья. Перо крепится в теле птицы при помощи очина — той части пера, которая лишена опахала. Опахало занимает около двух третей общей длины стержня пера. Чтобы перо сносно закрепилось на парусной поверхности летательного аппарата,
Возникает вопрос: если у Дедала был клей, зачем ему пришлось прибегнуть к непосильному грузу воска? На этот вопрос дают ответ работы, проведенные английским археологом Джоном Коулзом. Он решил изготовить копию кожаного щита VIII века до н. э. Необходимо было установить, как действовал древний кожевник, чтобы кожа щита не размокла в условиях большой влажности. На ископаемом кожаном щите были обнаружены следы воска. Сырую кожу высушили на специальной колодке в форме щита. Затем снятую с колодки реплику щита обработали горячим воском. Щит приобрел коричневый цвет и почти не сгибался. Воск надежно предохранял кожу от размокания. Дедал был знаком с технологией изготовления щитов и, видимо, мог иметь в своем распоряжении упругий и легкий парус из традиционной для тех мест козлиной кожи. Обычно при обработке кож скребками отделяется и удаляется основной, срединный слой «дермы». При сохранении достаточной прочности кожа может быть обработана и утонена до толщины порядка 0,1 ± 0,2 мм. 22 кв. м ее будут весить всего 1,5 кг. После придания раскрою нужного профиля путем растяжки мокрых кож на колодках или раме высохшую кожу Дедал обработал воском. Вес такого тонкого слоя воска составил бы не более 10 кг. Полученный таким образом легкий и жесткий каркас паруса крыла будет к тому же соответствовать и заранее изготовленной силовой раме крыла. В таком случае возникает вопрос, для чего Дедалу понадобились еще и перья?
Подъемная сила птичьего крыла феноменальна. В настоящее время учеными, согласно И. Б. Листеницкому, изучено более 20 эффектов живого крыла. Одни повышают подъемную силу, другие уравновешивают крыло в движущемся потоке воздуха и т. д. Перелистывая страницы истории, находим факты, когда авиационная наука возвращалась к «патентному бюро» природы. Французские авиаконструкторы, чтобы устранить вредную вибрацию крыла самолета, использовали для смягчения стекания турбулентных воздушных потоков с крыла концевые перья, скопировав строение крыла грифа Таким образом, Дедал, создавая искусственные крылья, не имел причин для отказа от птичьих перьев. Его оперенный аппарат не боялся ни высокой приморской влажности, ни дождя, ни соленых морских брызг, ни быстрого северного ветра Исходя из веса системы «аппарат— человек» 90—100 кг, можно определить и вес еще одной части аппарата: деревянной силовой рамы крыла. Вес перьев на одной стороне крыла 5 кг. Вес уместного теперь здесь дедаловского клея тоже 5 кг. На силовую раму крыла остается вполне достаточный вес: 18,5 кг. Но удачное изготовление крыла — еще не решение летного вопроса. Любой полет на дальность начинается с овладения техникой набора высоты.
Вот пример полевого наблюдения, пригодного для обучения начинающего планериста, в том числе и Икара, который мы находим у орнитолога К. Пенникуик в его описании процесса полета грифа.
«Если грифов спугнуть, они взлетают, но очень скоро опускаются на землю. Чаще же птица некоторое время летит прямо вперед, а затем круто сворачивает в сторону и в то же время начинает набирать высоту. Гриф делает несколько небольших неправильных петель, после чего начинает парить, описывая широкие круги. При этом он начинает подниматься, не работая крыльями, и постепенно смещается в направлении ветра». Для взлета гриф использует возможности, которые дает идущий вверх поток теплого воздуха — «термик». Если скорость восходящего потока термика превышает скорость снижения под действием силы тяжести, то гриф набирает высоту и запасает энергию для полета до следующего термика Подобное наблюдение было доступно и Дедалу. Обычно термический поток имеет диаметр примерно 300 м. При пролете термика можно выиграть высоту порядка 30–40 м. Для подъема на большую высоту необходимо пересечь его несколько раз. При пролете термика и выполнении пологих спиральных виражей достигается длительная стабильная скорость подъема, необходимая для длительного полета.
Управление летательным аппаратом тяжелее воздуха без двигателя достигается кратковременным перемещением центра тяжести аппарата. Центр тяжести аппарата передвигается вслед за перемещением под крылом пилота. Кратковременное нарушение равновесия системы «крыло — воздушный поток» вызывает новую траекторию скольжения аппарата и способствует повороту или планированию под различными углами по отношению к земле. Доступную пилоту простоту выполнения разворотов дельтаплан получил после изобретения ременной подвесной системы, расположенной под крылом наподобие качелей. Она позволила пилоту быстро перемещать свое тело под крылом в широких пределах. Простота и естественность ременной подвески очевидны.
Икар, согласно мифу, поднялся «слишком высоко». Для сверхлегких аппаратов «высоко» — это нижняя граница кучевых облаков.
Интенсивный подъем влажных воздушных масс термика замедляется на высоте одного километра, где происходит конденсация водяных паров и образование кучевого облака. Чтобы подняться на километровую высоту, система управления аппарата должна была обеспечить Икару возможность выполнить серию спиральных разворотов на 360° по периферии термика. Эту проблему хорошо разрешает даже примитивная подвесная система управления.
Площади и размах задуманных для полета крыльев и по современным меркам достаточно велики, а из-за жестких требований по ограничению веса их конструкции максимально утонены. Для сборки крыла нужны облегченные детали, как для несущей рамы, так и для стяжек и узлов крепления. В подготовку к перелету необходимо еще включить и время, необходимое пилоту для обучения средствам и технике удачного взлета, своевременного набора высоты и безопасной посадки. Способ и средства для бегства с острова на материк предполагают не только одно личное мастерство и умение изготовителя штучного летательного аппарата, но и наличие ходового на Крите инструмента и приспособлений, применимых и для данного конкретного случая.
Окружающие о. Крит бескрайние морские просторы наложили еще один специфический отпечаток на беспримерный перелет. Здесь тоже помогли птицы.
«Над морем, если вода согревает находящийся над нею воздух, образуются целые группы воздушных столбов, в плане напоминающие пчелиные соты. Летом, когда воздух теплее воды, чайки парят редко. Гораздо чаще парящий полет можно наблюдать осенью, когда вода теплее воздуха, что вызывает повышенную «тягу»». Здесь приведено еще одно наблюдение орнитолога.
Время и маршруты перелетных птиц отмечались людьми в течение тысячелетий. Белый аист и серый журавль регулярно пересекают Средиземное море. Это традиционные средиземно-морские узкофронтальные мигранты. Им, при своем большом живом весе, жизненно необходимо использовать густо расположенные стабильные восходящие потоки воздуха. Таким образом, время и примерный маршрут полета Дедалу подсказали все те же перелетные птицы.
Старт, видимо, был взят с юго-восточной части острова, в местах, где склоны гор постепенно переходят в холмистую местность, прилегающую к морю. М. Ордоди предупреждает: «… старт с отвесной скалы выполнять трудно, т. к. разбегаться приходится на горизонтальной площадке, и до края пропасти надо набрать скорость, превышающую скорость сваливания». И Дедал и Икар, если следовать фабуле мифа, мастерством взлета владели. Правда, вероятность тренировок сомнительна, из-за условий скрытности подготовки бегства.
«Не выполнив наставления отца, Икар решил почтить бога солнца Гелиоса и слишком высоко взлетел. Жаркие лучи солнца (рис. 2) растопили воск, склеивающий перья на крыльях, и они рассыпались. Лишившись опоры, Икар упал в море».
Температура плавления воска 62–67 °C. По мере удаления от поверхности земли температура понижается в среднем на 0,65 °C на каждые 100 м. При температуре погожего осеннего дня +18 °C — на высоте 900 м над уровнем моря температура опустится до +12 °C. При интенсивном воздушном охлаждении крыла набегающим потоком солнце для воска в полете никакой опасности не представляет. Драматический отрезок полета разыгрался по другому сценарию. Икар стартовал под руководством более опытного Дедала первым и к моменту старта отца успел набрать высоту. При полете крылья заслоняют Дедалу небо: ему виден только горизонт и земля, а Икар где-то в вышине. Ведущий не видит ведомого. Дедал стар. Переохлаждение на больших высотах быстро дает себя почувствовать. Он просит Икара произвести снижение, чтобы не потерять друг друга из виду. Икap по ремням подвески переместил тело вперед, уменьшил угол атаки набегающего на крыло воздушного потока, и аппарат начал быстрое сваливание на нос. Крылья внезапно охватило трепетание. Встреча с разрушительным флаттером была неожиданностью не только для Икара и Дедала, но и для более подготовленных конструкторов и ученых XX века. Согласно мифу, авиакатастрофа произошла между островами Парос и Самос. К этому моменту Дедал и Икар преодолели только над морем более 300 км. Дедал потом добрался до о. Сицилия.