Как человек научился летать
Долгий путь от мифа к реальностиС первобытных времен люди наблюдали за птицами и мечтали обрести крылья. Пока не было технологий, умение летать оставалось уделом богов и супергероев. И все же любопытство и готовность к риску снова и снова заставляли человечество пробовать оторваться от земли.
Истории авиации на самом деле — несколько тысяч лет. От мифа об Икаре до первых 12 секунд в воздухе, которые братья Райт провели над пляжем в Северной Каролине холодным утром 17 декабря 1903 года, а потом — до регулярных рейсов, реактивных двигателей и авиакомпаний.
Для гражданской авиации Казахстана новый этап развития наступил на рубеже тысячелетий. 15 мая 2002 года авиакомпания Air Astana выполнила свой первый регулярный рейс по маршруту Алматы — Астана. Этот полет не просто связал два главных города страны, но и ознаменовал становление нового перевозчика. В честь этого события Qalam совместно с Air Astana рассказывает о том, как люди научились летать.
Полет как миф
Освободиться из плена земного тяготения человечество мечтало давно. Долгое время полет казался уделом либо птиц, либо сверхъестественных сил. А те, кто пытался нарушить установленный порядок, могли и погибнуть. Так появился миф о древнегреческом инженере Дедале и его сыне Икаре. Дедал построил для Миноса знаменитый Кносский лабиринт, в котором обитал мифический Минотавр. Считалось, что никто не может сбежать из лабиринта, однако по легенде это удалось древнегреческому герою Тесею. За это Дедал вместе с сыном были заточены на острове Крит царем Миносом.
Однако пленникам удалось сбежать благодаря летательному аппарату, который Дедал сконструировал из перьев и воска. Побег удался лишь наполовину: Икар поднялся слишком высоко к солнцу, воск растаял, и путешественник рухнул в море. И хотя сам Дедал все-таки долетел до места назначения, люди с крыльями надолго остались лишь в образе разного рода божественных существ от ангелов до сирен.
А есть еще мифы о летающих людях?
В персидском эпосе «Шахнаме» есть история о царе Кай-Кавусе, который решил подняться к небу на летающем троне. По его приказу сделали золотой престол, к углам привязали орлов, а над ними закрепили куски мяса. Голодные птицы тянулись к добыче и поднимали трон все выше. Но чудо быстро обернулось катастрофой: орлы устали, и Кей-Кавус вместе со своим воздушным «аппаратом» рухнул на землю.
Воздушные змеи
Одна из первых попыток перенести идею полета из области мифа в реальный мир задокументирована в Китае. В 5 веке до нашей эры там появились первые воздушные змеи. Их изобретателем считается ученый по имени Лу Бань (ок. 507-440 до н. э.). В основном, воздушный змей использовался для определения силы и направления ветра, измерения дистанции, разных военных задач. Сам Лу Бань никогда не поднимался в воздух с помощью своего изобретения.
Но более поздние китайские источники сообщают, что воздушные змеи использовались и для человеческого полета. Правда в отличие от случая с Икаром, эти полеты не были добровольными. Император Вэнь Сюань-ди заставлял своих пленников спрыгивать с башни на бумажном воздушном змее. Один из пленников — сын бывшего императора по имени Юань Хуантоу — выжил, пролетев целых 2,5 километра. Змей стал одним из первых рукотворных способов устойчивого полета. Изучение воздушных змеев спустя столетия проводили и братья Райт, чтобы понять, как работает подъемная сила.
Первые эксперименты
Следующим этапом в покорении неба было появление энтузиастов, которыми двигал познавательный азарт. Первым из таких экспериментаторов считается Аббас ибн Фирнас – мусульманский ученый из Кордовы (Испания). Он был крупным ученым 9 века, и в духе того времени занимался всеми науками сразу. Андалузский эрудит скорее всего знал миф о Дедале и Икаре и мог вдохновляться им. По крайней мере черты дедаловского изобретения угадываются в летательном аппарате ибн Фирнаса:
«Он облачился в перья, прикрепленные к шелку, сделал себе два крыла… поднялся в воздух, пролетел и описал круг, но при посадке сильно ушиб копчик: он не учел, что птица садится на хвост».
Источник 10 века не уточняет, как именно взлетел Фирнас в воздух, но скорее всего он создал нечто вроде планера, с которым спрыгнул с возвышенности или с башни. Имя Фирнаса в истории авиации было увековечено памятником, который поставили ученому в международном аэропорту Багдада.
Интересный факт
Похожие эксперименты с планерами проходили и в других частях света. Например, в 11 веке английский монах Элмер Мальмсберийский (ок. 980 - ок. 1070) также вдохновился греческими мифами, смастерил себе крылья и прыгнул с башни Мальмсберийского аббатства, пролетев 200 метров. Еще один полулегендарный перелет, но зато довольно длинный, совершил османский изобретатель Хезарфен Ахмед Челеби (1609-1640) в 17 веке. По сообщению одного путешественника в 1632 году османский изобретатель прыгнул с Галатской башни и на самодельных крыльях перелетел через Босфор. Если верить свидетельству одного единственного источника, тогда этот перелет был самым длинным — целых 3,5 километра. И в отличие от всех предыдущих попыток закончился без травм.
От мифа к чертежу
До 15 века полет человека в истории оставался либо анекдотом из обрывочных сведений древних хронистов, либо мифом. Первым, кто предпринял попытку создать научное обоснование для полетов и, самое главное, зафиксировать их на бумаге, был один из главных мечтателей и ученых всех времен — Леонардо да Винчи. В своем научном трактате о полете птиц он писал:
«Птица — это механизм, действующий по математическим законам, механизм, который человек способен воссоздать во всех его движениях».
Представления Леонардо да Винчи (1452-1519) об аэродинамике значительно опережали свое время. Леонардо писал, что тело оказывает воздуху такое же сопротивление, какое воздух оказывает телу. Почти через два века Исаак Ньютон (1643-1727) сформулирует похожую мысль в своем третьем законе движения: всякому действию соответствует равное и противоположно направленное противодействие.
Еще да Винчи предположил, что взлет происходит из-за формирования плотного воздушного потока и высокого давления под крылом, однако сегодня науке известно, что подъемная сила возникает прежде всего из-за пониженного давления — своего рода «всасывания» — над верхней поверхностью крыла. Некоторые другие выводы об аэродинамике, которые сделал Леонардо да Винчи, тоже были скорректированы или опровергнуты.
Однако важно помнить, что в его время не только аэродинамики, как научной области не было, но и рациональной физической науки в современном понятии вообще не существовало. Да Винчи был самоучкой. Он не прошел университетской школы, плохо знал латынь, не владел греческим и тем более не мог обращаться к китайским и персидским традициям размышлений о полете. Его идеи рождались не из чтения древних трактатов, а из наблюдений и опыта. В любом случае, хотя его исследования не оказали прямого влияния на историю авиации, Леонардо первым превратил мечту о полете из мифа в инженерную задачу. Он создал чертежи нескольких летательных аппаратов: орнитоптера с машущими крыльями, прообраза вертолета, где спиральная конструкция должна была «ввинчиваться» в воздух; и парашюта в форме пирамиды, который должен был замедлять падение человека. Хотя сам ученый всю жизнь мечтал осуществить полет, все эти чертежи остались на бумаге и вплоть до 19 века вообще не были известны человечеству.
А смог бы Леонардо полететь?
Спустя 500 лет летающие машины итальянского изобретателя попытались все-таки построить. В 2000 году британский парашютист Адриан Николас прыгнул с парашютом, построенным по рисунку Леонардо: деревянная пирамидальная конструкция весила около 85 килограммов, но действительно замедляла падение. В 2020 году студенты аэрокосмического факультета TU Delft решили проверить, можно ли превратить леонардовский «воздушный винт» в современный аппарат вертикального взлета и посадки. Их проект Crimson Spin реализован в виде маленького дрона.
Научный прорыв
С 16 по 18 век происходит зарождение современной науки. На место универсальных ученых вроде да Винчи приходят узкие специалисты: физики, химики, математики. За это время формируется новая картина мира. Николай Коперник (1473-1543) продвигает гелиоцентрическую систему мира, а Исаак Ньютон описывает три закона движения, без которых немыслима современная физика. В 1760-х годах шотландец Джеймс Уатт (1736-1819) создает конструкцию парового двигателя, что дает старт промышленной революции.
А в 1783 году братья Жозеф (1740-1810) и Этьен Монгольфье (1745-1799) демонстрируют королю Франции Людовику XVI и его супруге Марии-Антуанетте, а также огромной толпе, первый в мире летающий воздушный шар. Правда его пассажирами были не люди, а утка, петух и овечка. Все трое спустя 8 минут полета благополучно приземлились. А через пару месяцев на таком же шаре в Париже полетели Жан-Франсуа Пилатр де Розье и маркиз Франсуа Лоран д’Арланд, став таким образом первыми «пилотами». Появление воздушного шара стало важным психологическим и символическим прорывом в истории авиации — человек впервые преодолел силу притяжения.
Интересный факт
Ключевым прорывом в истории аэродинамики является открытие закона квадрата скорости. До конца 17 века многие ученые предполагали, что сопротивление воздуха растет просто вместе со скоростью: если тело движется в два раза быстрее, сопротивление тоже становится в два раза больше. Но опыты ученых Эдма Мариотта во Франции и Христиана Гюйгенса в Голландии показали другое: аэродинамическая сила растет как квадрат скорости. То есть при увеличении скорости в два раза сопротивление возрастает уже в четыре раза. Марриотт первым опубликовал этот вывод в 1673 году, а Гюйгенс пришел к нему, по-видимому, еще раньше, но напечатал свои результаты только в 1690 году. Позже эти выводы лягут в основу базовых авиационных расчетов.
Отец современного самолета
Сэр Джордж Кейли (1773–1857), английский баронет 19 века, вполне заслуживает того, чтобы его помнили как «отца аэронавтики». Неутолимое любопытство привело его к первым настоящим экспериментам, цель которых была раскрыть базовые принципы полета. Он обнаружил, что один из секретов птичьего полета заключается в изогнутой форме крыла, и пришел к выводу, что похожая форма у аппарата с неподвижным крылом тоже может позволить ему летать.
В 1804 году Кейли спроектировал, построил и запустил первый в мире модельный планер. Он продолжал свои опыты всю жизнь и, по легенде, в 1853 году отправил своего кучера в короткий планирующий полет через неглубокую долину возле своего дома Бромптон-холл. Перепуганный слуга тут же уволился, объяснив, что его нанимали ездить, а не летать. Кейли понял, что летательный аппарат тяжелее воздуха должен иметь отдельные системы подъемной силы, тяги и управления. Он объяснил важность обтекаемой формы, описал, как можно добиться устойчивости и управляемости, и подчеркнул необходимость двигателя, который бы отвечал за тягу. Он открыл дверь в будущее, став первым, кто связал развитие науки и инженерии с авиацией.
Интересный факт
Мысль о том, что для управляемого полета нужно создать тягу с помощью силовой установки, породила множество экспериментов с паровыми двигателями. Первым, кто добился относительного успеха в этом направлении, был француз Клеман Адер (1841-1925). Адер начал работать над своим первым самолетом с двигателем в 1882 году. Машину назвали в честь Эола, греческого бога ветров. Окончательно она была готова к испытаниям только в 1890 году. «Эол» представлял собой бесхвостый моноплан с изогнутыми крыльями, похожими на крылья летучей мыши. Самой впечатляющей частью аппарата был паровой двигатель мощностью 20 лошадиных сил: он весил всего 51 кг и приводил в движение четырехлопастной винт. В итоге Адеру удалось пролететь на моноплане около 50 метров, Однако высота была всего около 25 сантиметров, а управление машиной было абсолютно непрактично: пилоту приходилось одновременно работать двумя ножными педалями, шестью рукоятками и рычагами управления двигателем. По сути такой «самолет» был неуправляемым.
Первый профессиональный пилот
Другим важным шагом в истории полета было достижение управляемости летательным аппаратом. Здесь прорыв совершил немецкий инженер Отто Лилиенталь (1848-1896). В 1890 году он опубликовал результаты своих наземных исследований в книге «Полет птиц как основа авиации», а затем начал применять полученные знания при проектировании планеров, на которых продолжил свои опыты. С 1890 года за шесть лет Лилиенталь совершил до 2000 полетов на восемнадцати разных конструкциях. Таким образом Лилиенталя можно смело назвать первым профессиональным пилотом.
Все его машины были дельтапланами: в воздухе они управлялись движениями тела пилота, который висел под аппаратом. Погиб Отто Лилиенталь 9 августа 1896 года, совершая очередной полет на планере собственной конструкции. Он упал с высоты около 15 м из-за порыва ветра. Работа Отто Лилиенталя стала отправной точкой для экспериментаторов, которым предстояло сделать последние решающие шаги к изобретению самолета.
Мечта становится явью
17 декабря 1903 года мечта человечества о полете сбылась. Первый в истории управляемый полет на аппарате с двигателем произошел в США, и совершили его владельцы магазина велосипедов, братья Орвилл и Уилбур Райт.
Их тяга к воздушным путешествиям началась еще в детстве, когда отец Уилбура и Орвилла подарил им игрушечный вертолет из бумаги и бамбука. Братья играли с ним пока не сломали, а потом смастерили свой собственный, причем не один, и даже думали построить модель, способную поместить их обоих. Инженерное мышление им досталось от матери.
Она получила хорошее математическое образование, сама была дочерью каретного мастера – по сути автомеханика того времени. Опираясь на практический опыт, накопленный в своей мастерской, братья Райт совершили главный прорыв эпохи: систему управления в трех осях, благодаря которой самолету стало возможно не просто подняться в воздух, но и управлять им, сохраняя устойчивость.
Братья Райт начали авиационные эксперименты в 1899 году. Они поняли, что первая и главная задача — найти способ управления машиной в воздухе. С 1900 по 1902 год братья построили три планера и испытывали их в местечке Китти-Хок в Северной Каролине. Первые планеры разочаровали братьев, поэтому осенью 1901 года они провели серию испытаний в аэродинамической трубе прямо в своей велосипедной мастерской.
На основе этих испытаний и опыта полетов на планерах они спроектировали и построили третий полноразмерный планер в 1902 году. На нем братья совершили около 1000 полетов: аппарат держался в воздухе до 26 секунд и пролетел около 189 метров. Теперь они были готовы попробовать пилотируемый полет с двигателем.
С помощью своего механика Чарльза Тейлора братья спроектировали и построили самолет, а также четырехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания. Они сами сделали и пропеллеры.
17 декабря 1903 года. Первый полёт совершил Орвилл Райт. Это были неуверенные 12 секунд в воздухе. Через несколько минут Уилбур пролетел 53 метра. Затем Орвилл снова поднялся в воздух и преодолел 60 метров. Во время последнего полета того дня, который пилотировал Уилбур, «Wright Flyer» — так братья назвали свой первый самолет — продержался в воздухе 59 секунд и пролетел 260 метров.
Эти четыре полета изменили мир.
В 1904 году они построили Wright Flyer II — первый самолет, который смог выполнить круг в воздухе. Затем появился Flyer III: в 1905 году он уже мог держаться в воздухе больше получаса, поворачивать, крениться и выполнять «восьмерки».
Братья Райт сознательно не хотели летать публично, пока не получат патентную защиту и не заключат контракты на продажу своей машины. Осенью 1905 года они полностью прекратили полеты и сосредоточились на поиске покупателей для своей технологии. В 1906 году они получили патент на систему управления самолетом.
Но настоящее признание пришло только в 1908 году. Уилбур начал публичные полеты в Европе и поразил зрителей своим мастерством и маневренностью биплана Wright Model A. И уже в 1909 году братья продали первый военный самолет.
К 1909 году Wright Company выпускала по четыре самолета в месяц и стала крупнейшим производителем самолетов в мире. Братья также создали одну из первых демонстрационных авиационных команд: пилоты выступали на разных площадках, рекламируя и продавая самолеты Wright.
Орвилл продолжал летать до 13 мая 1918 года, за шесть лет до этой даты скончался Уилбур. В 1915 году Орвилл продал свою долю в бизнесе, но оставался вовлечен в авиационные дела. Орвилл Райт умер в 1948 году, но до этого он успел увидеть многие достижения авиации, которые стали прямым следствием работы, проделанной им и его братом.
Интересный факт
Как это часто бывает, вопрос о первенстве в изобретении не обошел и братьев Райт. Еще до них американец Сэмюэл Лэнгли построил свой Aerodrome — аппарат с двигателем, который дважды пытался запустить в 1903 году, но оба испытания закончились падением в реку. Позже сторонники Лэнгли в Смитсоновском институте утверждали, что его машина все же была способна к полету, и из-за этого спор с Райтами растянулся на десятилетия. Был и другой претендент, бразилец Алберту Сантос-Дюмон, работавший во Франции. В 1906 году его аппарат поднялся в воздух над Парижем, и этот полет был официально засвидетельствован. И все же историки аэронавтики отдают предпочтение братьям Райт, и не ставят под сомнения их полеты в 1903 году.
Современный полет
После братьев Райт авиация развивалась стремительно. Двигателями здесь, к сожалению, были две мировые войны, которые потребовали создания полноценных воздушных флотов. А между войнами, в 1919 году появляются первые пассажирские регулярные рейсы. В 1950-х с появлением реактивных самолетов пассажирские авиаперевозки становятся более массовыми.
Братья Райт преодолели еще один своеобразный рубеж в истории авиации. После них окончательно разделяются профессии авиаконструкторов и пилотов. В 1909 году Райты начали обучать пилотов во Франции, а в 1910 году открыли летную школу США. С 1910 по 1916 год школы Wright Company подготовили больше ста летчиков, в том числе первых военных пилотов США.
Но, к счасть, авиация недолго была монополией только мужчин. Амелия Эрхарт (1897-1939) стала первой женщиной-пилотом, преодолевшей Атлантический океан в 1928 году. Однако стоит вспомнить и первую женщину-пилота в истории. Это Раймонда де Ларош, которая получила лицензию французского аэроклуба.
Авиация в Казахстане
Развитие авиации в Казахстане начинается с образованием СССР. Практически сразу после окончания гражданской войны в 1923 году принимается постановление Совета труда и обороны «О возложении технического надзора за воздушными линиями на Главное управление воздушного флота и об об организации Совета по гражданской авиации». Именно 1923 год считается датой рождения советской гражданской авиации. Первые регулярные рейсы связывают Москву и Нижний Новгород, а затем авиасообщение распространяется по всей стране.
В том же, 1923 году, по инициативе Сакена Сейфуллина создается Комиссия по развитию воздушного флота в Казахстане. Через 6 лет, в 1929 году, начинаются пассажирские авиаперевозки между Семипалатинском и Алматы. Со временем в городах открываются аэроклубы, профессия летчика становится по-настоящему модной. Среди первых казахских летчиков обычно называют Жолдасбека Нурымова, Жакыпбека Малдыбаева, Талгата Бегельдинова.
Настоящую славу среди женщин-пилотов обрела Хиуаз Доспанова— первая казахская летчица. Она родилась в семье рыбака в селе неподалеку от Атырау, школу окончила в Уральске. Уже в старших классах получила свидетельство пилота в уральском аэроклубе, поехала поступать в Военно-воздушную академию имени Н. Жуковского, но ее не приняли, так как туда могли поступить только мужчины. Затем она решила стать врачом, но все изменила Вторая мировая война.
В 1942 году Доспанова стала членом легендарного женского летного отряда «Ночные ведьмы». Она совершала боевые вылеты по всему фронту. Однажды «Ночные ведьмы» возвращались с боевого задания, и самолет Доспановой столкнулся в воздухе с самолетом командира эскадрильи. Оба самолета разбились. У Доспановой были сломаны обе ноги. Во время восстановления врачи обнаружили, что кости срастаются неправильно. Пришлось заново их ломать. Но даже после этого, превозмогая боль, Хиуаз продолжила летать и закончила войну под Берлином.
После войны летчица занималась общественно-политической работой. Прошла путь от инструктора райкома партии в родном Западном Казахстане до секретаря ЦК ЛКСМ Казахстана. В 1951 году была избрана депутатом Верховного Совета Казахской ССР и на первой же сессии — секретарём Президиума. Затем до выхода на пенсию работала в горкоме партии в Алматы. Внесла значительный вклад в инфраструктуру Алматы, способствуя строительству таких объектов, как каток «Медеу», Центральный стадион, Дом ученых, яблоневый сад «Горный гигант» и Дворец пионеров.
У Хиуаз было двое сыновей, один из которых умер в раннем возрасте. Старший сын, Ерболат Амиров, живет в Алматы, преподает в КазНТУ им. К. Сатпаева.
Память о выдающейся летчице зафиксирована в монументах, названиях улиц и даже целых сел. Например, имя Хиуаз Доспановой носит международный аэропорт Атырау.
В 2012 году имя Хиуаз Доспановой было присвоено и самолету Embraer 190 авиакомпании Air Astana, который был позднее передан во флот FlyArystan.
После распада СССР в Казахстане авиационную отрасль пришлось фактически заново перестраивать. Важнейшую роль в этом сыграла компания Air Astana. Авиакомпания была создана в 2001 году как совместное предприятие Фонда национального благосостояния «Самрук-Қазына» и британской компании BAE Systems PLC, а уже 15 мая 2002 года Air Astana осуществила свой первый рейс по маршруту Алматы — Астана. Авиакомпания начала выполнять рейсы с 3 самолетами Boeing-737 сначала по Казахстану, постепенно расширяя географию полетов направлениями в Дубай, Стамбул, Москву, Пекин, Франкфурт и Лондон. Сегодня группа компаний Air Astana имеет 63 авиалайнера и летает по более чем 130 внутренним и международным маршрутам.
Сегодня Air Astana — не только крупнейшая, но и самая титулованная авиакомпания в Центральной Азии и на Кавказе, которая предлагает уникальную возможность осуществить мечту о полете не только в качестве пассажира, но и пилота.
Ab initio
В 2008 году Air Astana запустила не имеющую аналогов в регионе программу Ab initio, которая занимается подготовкой пилотов в престижных летных школах Испании и Ирландии, в частности, в FTE Jerez в Испании и AFTA в Ирландии, и длится 16–18 месяцев. Любой гражданин Казахстана с 18 до 34 лет может поступить на программу Ab initio. Это может быть как вчерашний школьник, студент, или человек, пожелавший сменить профессию. За время существования программы обучение прошли более трехсот человек и некоторые стали командирами. В авиакомпании летают 15 девушек-пилотов.
Программа устроена как последовательная подготовка к работе в коммерческой авиации. Кадеты проходят теорию, летную практику, осваивают полеты по приборам и на многодвигательных самолетах, а затем трудоустраиваются в качестве вторых пилотов в компанию Air Astana.
Air Astana полностью покрывает расходы на обучение, проживание, питание и перелеты. Также кадеты получают стипендию. Как проходит отбор и обучение в летной школе FTEJerez в Испании, рассказывают сами участники программы