Будет ли найдено практическое применение мускулолётам-махолётам?

Сразу заметим, что в этой статье мы остановимся только на пилотируемых махолётах, так как беспилотники-орнитоптеры уже работают во многих областях жизни человека, а с пилотируемыми орнитоптерами научно-технический прогресс еще «разбирается».

Мускулолёт — летательный аппарат, приводимый в действие мускульной энергией пилота. Махолёт (орнитоптер) — воздушное судно тяжелее воздуха, которое поддерживается в полете в основном за счет реакций воздуха с его плоскостями, которым придается маховое движение. Проще говоря, это птицекрылый летательный аппарат (ЛА).

Нельзя пройти мимо еще одного термина — «ортоптер». Под ним понимается упрощенная разновидность орнитоптера. Ортоптеры используют для получения подъемной силы прямой «удар» плоскостью крыла «плашмя» при взмахе вниз. Взмах вверх у ортоптеров пассивный, поэтому крылья ортоптера делают поворотными. Они могут складываться или иметь клапаны.
Расчеты показали, что КПД машущего крыла достигает 0,9, то есть он такой же, как у воздушного винта. Отсюда стремление многих конструкторов сделать ЛА без воздушного винта.

Орнитоптер Леонардо да Винчи

Первый из них, конечно, Леонардо да Винчи (1452 — 1519). Первый — потому что только он оставил после себя чертежи орнитоптера, приводимого в действие силой человека. Его проект орнитоптера (относится к 1485 — 1487 гг.), где человек должен находиться в лежачем положении, заслуживает особого внимания. Вот как сам Леонардо дает пояснения для испытателя: «Этот прибор ты испытаешь над озером и наденешь в виде пояса длинный мех, чтобы при падении не утонуть. Надобно также, чтобы опускание крыльев производилось силою обеих ног одновременно, дабы ты мог задерживаться и балансировать, опуская одно крыло быстрее другого, смотря по надобности, так, как ты видишь это делают коршуны и другие птицы. И при том, опускание посредством двух ног всегда бывает более мощным, чем посредством одной. А поднимание крыльев должно совершаться силою пружины или, если хочешь, рукой, а еще лучше поднятием ноги, это ­ лучше, потому что руки у тебя тогда свободны». Таков мускулолёт образца XV века. Кстати, потомки по чертежам Леонардо изготовили мускулолёт-махолёт, но он не полетел.
В российских архивах тоже имеется не менее десяти свидетельств, в которых описаны полеты на отечественных махолётах-мускулолётах. Одно из них — «Дело воеводы Воейкова 1730 года». В нем говорится: «1729 года в селе Ключе, недалеко от Ряжска, кузнец, Черная Гроза называвшийся, сделал крылья из проволоки, надевал их как рукава; на вострых концах надеты были перья самые мягкие как пух из ястребков и рыболовов, и по приличию на ноги тоже как хвост, а на голову как шапка с длинными мягкими перьями; летал так мало дело ни высоко, ни низко, устал и опустился на кровлю церкви, но поп крылья сжег, а его едва не проклял».

А что стало у нас в ХХ — XXI веках с мускололётами-махолётами? В 1908 году в г. Тифлисе на горе Махата состоялась серия из 30 успешных полетов мускульного орнитоптера-планера с ножным педальным приводом А. В. Шиукова. В 1921, 1934 и 1935 гг. Б. И. Черановский проводил опыты полетов на орнитоптерах-планерах. В 1936 г. Осоавиахим провел успешные стендовые испытания мускульного орнитоптера с ручным приводом конструкции П. И. Смирнова.
В 2006 г. в Торонто был испытан орнитоптер, созданный Джеймсом Деларье. Летчик-испытатель Джек Сандерсон пролетел на нем 330 метров за 14 секунд со средней скоростью 88 км/ч. Полет эксперты признали неполноценным, так как взлет был осуществлен с помощью реактивного двигателя. При посадке орнитоптер получил значительные повреждения. Заметим, что пролет 330 метров за 14 секунд при нулевой стартовой скорости проходит со средней скоростью 24 км/ч. Следовательно, до отключения двигателя аппарат уже имел скорость не менее 64 км/ч. Нечто подобное этому полету можно наблюдать, когда сильно подбрасываем голубя.
2 августа 2010 г. в Канаде конструктор и пилот Тодд Рейчерт на мускулолёте-орнитоптере за 19,3 секунды преодолел 145 м со скоростью 25,6 км/ч. Масса орнитоптера без летчика равнялась 42 кг. Но и этот полет неполноценный: на начальном этапе ЛА был поднят в воздух по-планерному — с помощью автомобиля-буксира. Следовательно, надо признать: мускулолёты-орнитоптеры пока бесперспективны, так как мышечной энергии для нормального полета не хватало даже у Черной Горы.
Если серьезно, то исследования, проведенные специалистами ЦАГИ, показали, что тренированный человек может развить мощность 1,36 л. с. (1 кВт) в первую секунду. После получасовой работы его мощность будет примерно в два раза меньше. Значит, надо с помощью мускулов взлететь, а потом использовать планерные свойства своего ЛА, которые напрямую связаны с аэродинамическим качеством (АК) — отношением подъемной силы к силе лобового сопротивления.
Авиаконструктор Олег Константинович Антонов поясняет в своей книге, что АК «обеспечивает планеру способность летать по очень пологой траектории. Так, например, если качество равно 25, то с высоты одного километра планер может, постепенно снижаясь, пролететь в спокойном воздухе 25 километров вдаль. Качество лучших современных планеров близко к 40». Мы выделили слова «в спокойном воздухе», так как при ветре дальность полета будет другой.
Известно также, что у человека на грудные мышцы приходится всего лишь около 1 % массы тела. Для сравнения: у птиц этот показатель — 17 %. Поэтому человек, махая руками с пристегнутыми к ним крыльями, летать фактически не может. А вот ноги у него развиты хорошо. Отсюда стремление конструкторов сделать летающий велосипед.
Поэтому мы переходим к рассказу о мускулолётах с винтами. На сегодняшний день известны две их разновидности: самолетного и вертолетного типов.
На Западе развитие таких мускулолётов стимулировалось большими призами. Например, в 1977 году Г. Кремером был учрежден приз в 100 тысяч фунтов стерлингов за перелет через пролив Ла-Манш. И 12 июня 1979 года американец Брайен Аллен перелетел через пролив Па-де-Кале (35,82 км) за 2 ч 49 мин. на мускулолёте самолетного типа массой 31,8 кг (с летчиком масса 97,5 кг).
Мировой рекорд — перелет на расстояние 119 км за 3 часа 55 минут с о. Крит на о. Санторин. Его совершил 23 апреля 1988 года греческий спортсмен-велосипедист K. Канеллопулос на мускулолёте «Дедал». Аппарат имел размах крыльев 34,14 м. Средняя скорость полета — 30 км/ч. Масса «Дедала-88» составляла 32 кг.

Мускулолет «Дедал» в полете, 1987 год

Просматривая современные видео соревнований (в Великобритании они проводятся ежегодно) мускулолётов самолетного типа, приходится удивляться рекорду Канеллопулоса, так как «рекорды» спортсменов в спокойной атмосфере не превышают длину взлетно-посадочной полосы.
В июле 2013 года мускулолёт вертолетного типа «Атлас» получил приз Игоря Сикорского в 250 тысяч долларов, провисев в воздухе 64 секунды и достигнув высоты 3,33 м. Полеты на мускулолётах вертолетного типа еще более далеки от практического использования.

Мускулолет вертолетного типа «Атлас-1»

Практическое применение машущему крылу много десятилетий назад нашли наши планеристы. Неоднократно, попадая в болтанку, они могли или радоваться, если результирующая сила потока несла их вверх, или должны были пользоваться парашютом, если турбулентный воздух ломал крылья планера. Для безопасности полета в возмущенной атмосфере Александр Юрьевич Маноцков (1917 — 1957) изобрел машущий планер «Кашук-1» (назван в честь молодогвардейца О. Кошевого), который стабилизировал полет взмахами крыльев с амплитудой до двух метров. В 1956 году «Кашук-2» участвовал в воздушном параде в Тушино.
А. Ю. Маноцков работал в КБ Антонова. Олег Константинович писал об Александре так: «Заслуга А. Маноцкова состоит не в том, что он «вернулся назад», к эпохе первых попыток человека летать с помощью взмахов крыльев. Он обратил внимание на то, что на современном уровне развития техники мы получили возможность приблизиться к совершенным образцам, созданным природой».
Сергей Елисеев.