ДЖОРДЖ КЕЙЛИ БРИТАНСКОЙ АЭРОНАВТИКИ

 Джордж Кейли (George Cayley),  родился 27 декабря 1773 года в Скарборо (Scarborough,  Yorkshire). Его родители — Томас (Thomas) (1732-1792 — 5-й баронет в династии Кейли) и мать – Изабелла Сетон (Isabella Seton, 1748-1828).

Достижения в аэродинамике не помешали Джорджу стать и вполне успешным отцом: двадцати двух лет отроду он  женился  на привлекательной  однолетке Саре, и у них было 5 детей: дочери Кэтрин, Эмма, Изабелла, Сара, сын Дигби.

Творческая энергия Джорджа Кейли  простиралась и на общественную жизнь.  Три года (1832-1835) он был депутатом парламента от партии Вигов, активно содействовал основанию Королевского политехнического института (ныне Вестминстерский).

Тяга Кейли к наукам и технике обнаружилась уже в юношестве годы.  На одной из сохранившихся страниц из его школьной тетради можно увидеть изображения фантастических в ту пору устройств – несущего винта, воздушного шара  с пропеллерами, нечто похожее на механически  раскрываемый зонтик. Как водится, одноклассники подшучивали над экзерсисами Джорджа. Юного Кейли это не смущало. Он твердо знал, что ему нужно в жизни.  Благо достаток родителей позволял  не особенно заботиться о хлебе насущном.

Кейли проявил  яркий талант механика и ученого во многих областях техники. Он занимался мелиорацией земель, театром, архитектурой, медициной (делал протезы для инвалидов),  изобрел новый тип телескопа, автоматические сигналы для железнодорожных переездов, гусеницы для трактора, колесо с натянутыми спицами, ремень безопасности,  прообразы двигателей внутреннего сгорания.  Снаряды, которые он изобрел, использовались британской армией в войне против Наполеона.

Главным занятием его жизни стало воздухоплавание. Трудно найти здесь  направление, в которое Кейли не внес бы существенный вклад: воздушные шары, дирижабли, самолеты, махолеты, аппараты с несущими винтами. Подобно Леонардо да Винчи Кейли в течение многих лет наблюдал полет птиц, делал заметки в записной книжке.  

Одно из свидетельств его ранних увлечений аэронавтикой — датированный 1799 годом серебряный диск, на котором изображен летательный аппарат с крылом, хвостовым оперением и парой огромных весел, укрепленных на фюзеляже в форме лодки.

В раннем проекте присутствуют все основные признаки самолета: неподвижное крыло, фюзеляж,  хвостовое оперение,  движитель в виде пары весел.В  1804 году Кейли построил небольшой планер с крылом площадью 200 квадратных футов и крестообразным оперением, который успешно летал.

В журнале Натуральная философия, химия и искусство (Journal of Natural Philosophy Chemistry & Arts,   ноябрь 1809 года, февраль и март  1810 года) он опубликовал три статьи, в  которых изложил результаты анализа сил, действующих на летательный  аппарат с неподвижным крылом,  а  также способы достижения таким аппаратом устойчивости и управляемости.  Позднее Кейли построил еще несколько  моделей планера с жестко фиксированными крыльями, в том числе многопланными,   провел с ними  многочисленные  опыты. Три главных предмета внимания Кейли: подъемная сила, источник мощности, устройство управления летательным аппаратом. Он  исследует зависимость от скорости летательного аппарата подъемной силы, нагрузок на крыло, напряжений в конструкции.

 Результат обобщения исследований Кейли: поверхность под воздействием силы набегающего потока воздуха способна нести определенный вес,  крылу необходимо задавать определенный угол атаки,  изогнутый профиль дает большую подъемную силу, поперечная V-образность улучшает устойчивость.

Около 1815 года Кейли заинтересовался управляемыми воздушными шарами. В его трудах этого периода обсуждаются соотношения между габаритами и весом шара, его оптимальная форма, обеспечивающая меньшее аэродинамическое сопротивление, необходимость расчалок. Он предлагает секционные газовые баллоны и водонепроницаемую оболочку; сравнивает достоинства шаров, наполненных горячим воздухом и водородом; рассматривает способы предотвращения пожара.

В 1816 году Кэйли предложил дирижабль с полужесткой конструкцией. В более поздние годы он запатентовал двигатель на горячем воздухе,  выдвинул идею соосного вертолета с паровым приводом, предложил двигатель на водороде. Возвратившись к планерам, Кейли,  для уменьшения размаха крыла, первым в истории авиации, предложил делать его полипланным. Хотя Кейли писал, что мышечных усилий человека недостаточно, чтобы поднять его в  воздух, в 1849 году он сделал планер-триплан, который оснастил машущими крыльями.   На этом гибриде планера и орнитоптера десятилетний мальчик, имя которого, к сожалению, не сохранилось, пролете несколько    метров.

Кейли предвидел насущную и сегодня проблему безопасности полетов: «Сто голов  должны разбиться, прежде чем удастся установить все источники несчастных случаев и устранить их», – писал он  своему британскому коллеге Уильяму Хенсону. Увы, голов разбилось, к несчастью, больше, но источники опасностей  подобны многоголовым гидрам – срубишь одну голову, отрастает другая.

После продолжительных исследований и экспериментов в 1853 году Кейли построил  планер, способный нести человека. Будучи в преклонном возрасте ученый  чувствовал себя недостаточно крепким, чтобы выступить в роли пилота-испытателя. Он приказал лететь своему кучеру. Как вспоминает его внучка, кучер Джон с большой неохотой разбежался и, умирая от страха, пролетел около 270 метров над расположенной под ним долиной.  После полета, который явно не  доставил пилоту удовольствия, он заявил: "Я  нанимался, чтобы ездить, а не летать".

Пионерскими стали работы Кейли по летательным аппаратам с  несущими винтами.  В возрасте 23 лет он смастерил модель вертолета, наподобие той, которую демонстрировали Лануа и Бьенвеню двенадцатью годами ранее.  В качестве лопастей Кейли использовал птичьи перья, втулками послужили пробки, упругим элементом стал китовый ус. В 1804 году Кейли  построил стенд, на котором  измерял  тягу винта при изменении числа оборотов, угла установки лопастей. Несущая поверхность приводилась во вращение гирей, соединенной с валом винта  системой блоков, а возникающая подъемная сила измерялась рычажными весами: так началось экспериментальное исследование несущих винтов.  В 1853 году он делал  опыты с усовершенствованной моделью «воздушного волчка». 

Один из выводов, справедливых по сей день – рациональный  угол установки составляет 13 — 160. Кейли был убежден, что летательный аппарат для практического применения должен иметь возможность висеть,   а также взлетать и садиться в любом месте, где может разместиться. Этой цели предназначался его  проект «Воздушной повозки» — гибридного летательного аппарата с поперечно расположенными,  V-образными  несущими винтами, которые после завершения вертикального подъема превращались в фиксированные крылья. Это достигалось 100-процентным заполнением лопастей несущих винтов, когда они  устанавливались на нулевой угол атаки.  В лодкообразном фюзеляже предполагалось поместить силовую установку и пилота.  Для создания пропульсивной силы предназначались два пропеллера с дифференциально регулируемыми   тягами, что обеспечивало также возможность путевого управления на режиме висения. Хвостовое оперение, эффективное на режимах горизонтального полета,  включало в себя рули высоты и поворота.  Четырех колесное шасси позволяло аппарату перемещаться по земле.

Умер Кейли в своем родовом поместье —  Бромптон-Холле близ Скарборо 15 декабря 1857 года, несколько дней не дожив до своего 84-летия.

Разнообразные идеи Джорджа Кейли использовали братья Райт, Ульямс Хенсон и другие пионеры авиации. 

WordPress SEO