сэр Джордж Кейли, 6-й баронет Бромптон (27 декабря 1773(17731227) — 15 декабря 1857) — английский учёный и изобретатель, опубликовавший в начале XIX-го века описания принципов полёта планера и самолёта. Один из первых теоретиков и исследователей в области летательных аппаратов тяжелее воздуха, также предложил схему колеса со спицами из проволоки, запатентовал гусеничный ход для транспорта, дал идеи двигателей внутреннего сгорания, реактивного и порохового. Его идеи и проекты намного опережали время, потому большинство их реализовано не было. Работы Кейли не публиковались и стали известны лишь в 30-х годах XX-го века.

Работы Кейли в области авиации и воздухоплавания

Теоретические и экспериментальные исследования в области авиации

Джордж Кейли начал интересоваться вопросом создания летательного аппарата тяжелее воздуха начиная, по крайней мере, с 1796 года. В этот период в его личных записях появляются результаты наблюдений за птицами и проводимых над ними измерений^[1]. В 1799 году Кейли заказал гравировку серебряного диска, на одной стороне которого он изобразил эскиз задуманного им летательного аппарата, а на другой – диаграмму сил, действующих на него в полёте. Летательный аппарат, изображённый на диске представлял собой лодку, над которой под некоторым углом была укреплена неподвижная несущая поверхность. Поступательное движение аппарата должно было обеспечиваться парой вёсел. К заднему концу лодки было прикреплено крестообразное хвостовое оперение. Таким образом, задуманный Кейли летательный аппарат, содержал основные элементы самолёта^[2][1]. Многие исследователи приписывают Джорджу Кейли рождение идеи летательного аппарата с неподвижным крылом и отдельным от него движителем, т. е. самолёта^[1][3]. Однако другие указывают, что данная концепция, как и другие конструктивные идеи, содержащиеся в проекте Кейли, выдвигались и ранее, хотя именно работы Кейли положили начало научному исследованию концепции самолёта^[2].

В 1804 году Джордж Кейли начал проводить эксперименты, направленные на получение научных данных для создания летательного аппарата. Для исследования аэродинамических характеристик крыла он создал ротативную установку, в которой исследуемая поверхность крепилась к концу рычага, вращающегося вокруг вертикальной оси за счёт силы опускающегося груза^[2][1]. Хотя подобные установки создавались для аэродинамических экспериментов и ранее^[1], именно Кейли впервые предпринял такие эксперименты для решения проблемы создания самолёта^[2]. В ходе экспериментов Кейли измерял подъёмную силу, действующую на квадратную плоскую пластинку в зависимости от угла атаки, и получил результаты, близкие к современным данным^[2][1].

В том же году Кейли изготовил для экспериментов модель планера с крылом малого удлинения площадью около 993,5 кв. см. (154 кв. дюймов). По словам самого Кейли, модель совершала полёты на расстояние 18-27 м (20-30 ярдов)^[2][1].

В 1808 году учёным была изготовлена ещё одна модель планера, особенностью которого были: крыло значительного удлинения сложной в плане формы и искривлённый профиль крыла ^[2][1]. Модель испытывалась в свободном полёте, а также на привязи (как воздушный змей) ^[2].

В 1809-1810 годах в журнале Nicolson’s Journal of Natural Philosophy был напечатан труд Джорджа Кейли в трёх частях «О воздушной навигации» (On Aerial Navigation) – первая в мире опубликованная научная работа, содержащая первоосновы теории полёта планера и самолёта^[2].

В 1843 году, после публикации проекта самолёта У. Хенсона, Джордж Кейли опубликовал ещё две статьи, посвящённые вопросам авиации, в которых высказал идею самолёта-полиплана, а так же опубликовал проект конвертоплана с четырьмя дискообразными несущими поверхностями, которые, будучи разрезаны на сегменты, должны были на режимах взлёта и посадки превращаться в несущие винты ^[1].

В 1852 году Кейли опубликовал статью в журнале Mechanics’ Magazine, в которой был представлен проект планера (автор назвал его governable parachute – «управляемый парашют». В статье была указана целесообразность использования для обеспечения продольной статической устойчивости неподвижной горизонтальной поверхности, расположенной позади крыла (в современных терминах – стабилизатора), установленного на угол атаки, меньше, чем у крыла. При этом центр тяжести рекомендовалось располагать несколько впереди центра давления крыла^[1].

Летательные аппараты, построенные в натуральную величину

В 1809 году Кейли предпринял постройку летательного аппарата в натуральную величину. Аппарат имел неподвижное крыло с вырезом в середине для помещения лётчика, который при разбеге должен был бежать по земле, а так же хвостовое оперение. Движущая сила должна была создаваться специальными машущими крыльями. В испытаниях, которые проводились без задействования машущих крыльев, удавались короткие подлёты^[2]. Так как машущие крылья не применялись во время этих подлётов, некоторые источники классифицируют эти подлёты, как выполненные на планере^[1], хотя есть авторы, которые оспаривают такую классификацию^[2].

В 1849 году Кейли построил ещё один летательный аппарат, принцип полёта которого был аналогичен предыдущему. В отличие от первого аппарата, новый имел фюзеляж в виде лодки, установленный на колёсном шасси. Три несущих поверхности располагались одна над другой (т. е. аппарат был трипланом^[1]. Машущие крылья-пропеллеры предположительно, должны были приводится в движение мускульной силой авиатора^[2] или же тепловым двигателем, используемым в качестве рабочего тела нагретый воздух^[1]. Испытывался, однако, данный аппарат так же, как и предыдущий, - без задействования движителя^[2][1]. В таком режиме, при разбеге под уклон, он, по словам создателя, оказался способен поднять «мальчика лет десяти» на высоту нескольких метров^[1]. Некоторые источники классифицируют эти испытания, как первые в мире полёты человека на планере^[2]. Однако по данному вопросу есть ещё две альтернативные точки зрения:

• по крайней мере часть планирующих полётов человека с возвышенностей на искусственных крыльях, описываемая множеством древних авторов, - реальна, и такие полёты можно классифицировать как полёты на планере, т. е. первый полёт на планере был выполнен задолго до Кейли^[2];
• любое намерение использовать машущее крыло не позволяет классифицировать аппарат, как чистый планер, а потому ни искусственные крылья древних, ни аппарат Кейли планерами не являлись, первые полёты на планере были выполнены позднее^[2].

Сэр Джордж Кейли в 1853 году смог несколько метров пролететь на махолёте собственной конструкции^{[источник?]}. Его полёт состоялся ровно за полвека до полета братьев Райт, считающихся «отцами» современной авиации.

Проекты дирижаблей

В 1816-1817 годах, а также в 1837 году Джордж Кейли опубликовал несколько статей, посвящённых проблеме создания управляемого аэростата (дирижабля) в которых поместил свои проекты дирижаблей, как с машущими, так и с винтовыми пропеллерами^[1].

Труды

On Aerial Navigation (О воздушной навигации)

• Часть 1-я
• Часть 2-я
• Часть 3-я

Ссылки

• Физика вокруг нас. Выпуск № 75

Примечания