Как приручить махолёт

Ещё с давних времён человечество думало о том, как научиться летать. В древнегреческой мифологии есть история о талантливом изобретателе Дедале, который смастерил для себя и своего сына Икара две пары больших птичьих крыльев, чтобы покинуть остров Крит.

Поскольку до изобретения реактивной авиации оставалось немало веков, изобретатели фантазировали о том, как они могут использовать физическую силу человека и одновременно наследовать природные прототипы, а именно форму и движение птиц, насекомых.

Летательные устройства, которым придаёт движение мускульная сила пилота, называют мышцелётами. Мышцелёты или мускулолёты бывают разных форм и видов. Однако такой, который более всего напоминает мах крыла живого существа, называется махолёт или орнитоптер (с греческого órnis означает «птица», і pterón — «крыло»).

Идею махолёта приписывают итальянскому живописцу и учёному эпохи Возрождения Леонардо да Винчи. Темой летательных аппаратов он занимался около 40 лет. Сохранились разные чертежи «ornitottero», придуманных Леонардо.

Одни изображают человека, который лёжа пытается взлететь с помощью механизмов, присоединенных к крыльям; другие – движение вперёд с помощью более совершенной системы винтов. Есть и рисунки человека, который стоит вертикально на летательном корабле и нажимает на педали руками и ногами.

Современные вызовы

Хотя современные самолёты могут перевозить тяжелые грузы на тысячи километров, конструкция и испытания эффективного орнитоптера до сих пор остаётся непростым заданием.

Из-за разной конструкции тела человек и птица создают разную подъемную силу. Граничных показателей мощности могут достичь только спортсмены-тяжелоатлеты, вес которых превышает создаваемую подъемную силу даже без учёта веса летательного аппарата. Теоретически, если бы человек весом 75 кг смог бы выработать граничную мощность, он мог бы совершить полёт на махолёте весом 15 кг за счёт только мышечной тяги, однако такой полёт длился бы не более нескольких секунд.

Кроме того, птичий полёт – это разнообразный и сложный процесс, прошедший немалый эволюционный путь. Для правильного маха птичьего крыла важна каждая мелочь и в прямом смысле чувство каждой клетки своего тела.

Над махолётами работают как исследователи и инженеры, так и изобретатели-энтузиасты. Любительские модели имеют разные формы и способы управления. Их создатели соревнуются за самое долгое время полёта. Задание состоит в том, чтобы разработать свою теорию и изобрести свой способ махающего полёта.

Изобретатели рассматривали идеи использования пружинных, резиновых, пневматических и других аккумуляторов для накопления энергии, которая вырабатывается человеком. Лучших результатов можно было бы достичь путём зарядки аккумулятора ещё до начала полёта. Но в таком случае махолёт теряет свою суть и становится обычным двигателем с малым КПД.

Первый в мире орнитоптер на мускульной тяге под названием «Снежная птица» (Snowbird) был сконструирован в университете Торонто (Канада) в 2010 году. 2 августа того же года Snowbird поставил свой первый неофициальный рекорд, когда пилот Тодд Райхерт за 19,3 секунды пролетел расстояние в 145 метров со средней скоростью 25,6 км\час. Стоит отметить, что махолёт подняли в воздух с помощью тяги легкового автомобиля.

Владимир

Владимир Яковенко живёт в селе Ильцы, в Верховинском районе Карпат. Вот уже 33 года он изучает, моделирует, конструирует и испытывает собственный махолёт. Изобретатель рассказывает, что идея полёта захватывает его почти всю жизнь.

– Я с детства не любил бензин. Когда мне рассказывали о двигателях, те меня не захватывали. Потому что было понимание: если ты заехал в пустыню на дорогом автомобиле и закончился бензин, ты можешь стоять над тем авто, обнимать его, целовать, но это будет просто железка. А махолёт может летать без топлива на большие расстояния. Например, рекорд на дельтаплане без мотора – более 700 км.

Сначала Владимир долго изучал теорию. Тогда интернета в широком употреблении ещё не было, потому доставал информацию, как мог: читал советские журналы «Крылья Родины» и «Техника молодёжи», часами просиживал в библиотеке и Ивано-Франковске, пересматривал разные виды двигателей, исследовал разные источники энергии. Всеми этапами работы с махолётом он занимается самостоятельно и даже расчёты ведёт по-своему. Изобретатель вспоминает, что у него в школе даже были ссоры с учительницей математики:

— Когда мне нужно было, я у учительницы спрашиваю, как это сделать. А она мне говорит: «Есть формула». Я говорю: «Хорошо». Беру бумагу, закрываю глаза, кое-как черчу, соединяю. И говорю: «Высчитайте мне эту площадь». Она говорит: «Невозможно». Я говорю: «Как невозможно?». Я высчитываю её по клеточкам. Ошибаюсь на 5%. И так я все высчитываю по-своему. Науке оно противоречит, но есть логика ещё.

Владимир Яковенко родился и провёл детство в Беларуси, в Гомельской области. Когда окончил 8-й класс, переехал в Украину по набору в профессионально-техническое училище. Получил специальность столяра-плотника. Сначала жил на Донбассе, потом переехал в Закарпатье, служил в городе Хуст. Жил и в Ивано-Франковске, и в Каменце-Подольском. В Ильцах Владимир построил для себя жилую комнату и мастерскую и арендовал сарай для махолёта.

С детского садика Владимир увлекается рисованием. И хотя художественного образования мужчина не имеет, создание картин наряду с изобретательством – это дело его жизни:

— Картины мои есть и в Киеве, и в Харькове, и других городах. Я люблю рисовать из головы замки, долины, каньоны, водопады. Перерисовывать мне скучно. Бывает, лежу, и фантазия так разгорается, будто я в живой картине. Выходит, разрываюсь между рисованием и изобретательством, ведь везде нужно прилагать усилия. Я поделил так, что в тёплое время года занимаюсь махолётом, а в холодное – рисую.

Этап моделирования махолёта Владимир прошёл 3-4 года назад. За годы работы он успел сделать сотни моделей:

— Не раз было так, что я ночами не спал. Или целое лето так: сходил в магазин, поел и опять работаю днём и ночью. Мог за день делать до 70 крыльев. Простеньких – на скотче и резинках.
Некоторые односельчане называют Владимира «Верховинским Икаром». В общем, интересуются его увлечением и удивляются, почему работа длится так долго – несколько десятков лет. Изобретателю часто приходится отвечать на этот вопрос и объяснять, по каким принципам он работает. Сначала было непросто из-за нехватки знаний и опыта, но со временем всё больше людей понимали задумку будущего орнитоптера.

— Махолёт – это такой «крепкий орешек». Если делать дельтаплан или автомобиль, то первое сделать сложнее. В машине больше деталей, да, но пролететь хотя бы 10 метров – намного сложнее. Воздух вообще сложнее и опаснее, чем земля. Ошибок особенно не любит. Но тем интереснее.

В Украине Владимир Яковенко не знает изобретателей, которые бы тоже интересовались махолётами. Лет 5 назад он контактировал с российскими исследователями и переписывался с канадцами, которые сделали самый длинный в истории полёт на махолёте. Но сейчас говорит, что нет времени на общение с ними:

— Вообще меня больше интересовали канадцы, потому что они были первыми, кто пролетел. Сегодня это рекорд, но они до сих пор тратят очень много энергии и свободно летать таким образом не будешь. Просто доказали, что так можно и всё. На моё письмо они ответили коротким «окей». Суть в том, что каждый изобретатель придерживается своего принципа. А мне не важно, кто первый сделает. Главное, чтобы люди быстрее летали.

Первые тестирования махолёта Владимир делал ещё 5-6 лет назад. Сначала не мог набрать скорость, и аппарат ходил «восьмеркой». Махи крыльями тоже пробовал делать постепенно. Поскольку первые варианты Владимир делал без колёс, он пробовал планировать с горы. Пролетел 60 метров за 6 секунд. Потом поднимался ещё выше:

— У меня не было тогда цели пролететь далеко. Должен был почувствовать воздух, сам аппарат. Один раз летел и упал с 7 метров. Одна рукоятка лопнула, и я ударился лицом. Но был в шлеме, так что в общем всё хорошо. Аппарат после возвращения пришлось ремонтировать.

Владимир пытается разработать уравновешенную систему. Он много думает над тем, каким образом нужно правильно махать крыльями:

— Обычно человеку не хватает сил, чтобы поднимать крылья. У меня 10 килограмм каждое крыло, и я свободно машу, не трачу энергии вообще. Потому что мой вес имеет значение. Крыльями нужно не продавливать воздух, а упираться в него.

Владимир рассказывает, что много времени посвятил изучению дешёвого источника энергии, который мог бы компенсировать недостачу физической силы человека. Так он начал изучать резонанс – явление резкого возрастания амплитуды колебаний под влиянием внешних сил, когда частота собственных колебаний системы совпадает с частотой колебаний внешней силы. Явление резонанса было впервые описано Галилео Галилеем в 1638 году таким образом: «можно придать движение тяжелому недвижимому маятнику, просто дуя на него и повторяя эти выдохи с той частотой, которая присуща движению самого маятника». В описании резонанса Галилей как раз обратил внимание на способность колебательной системы накоплять энергию, что подводится от внешнего источника с определённой частотой:

— Резонанс даёт возможность правильно использовать энергию. Он не даёт условной «прибыли», но затраты энергии становятся максимально эффективными. Проблема в том, что по закону рычага вы можете выиграть в скорости, но тогда проиграете в силе. А я сделал так, что пружины играют роль аккумулятора. Они накопляют энергию от веса аппарата и тела человека. Канадцы тоже пробовали где-то на резинках ставить. Но здесь важно и правильно энергию отдать и правильно махнуть крыльями.

Владимир Яковенко говорит, что должен был бы давно закончить махолёт, но поиск финансов и другие будничные дела забирают драгоценное время. Однако изобретатель уже прошёл немало стадий и сейчас больше занимается испытанием и улучшением своего устройства. Когда Владимир завершит конструировать махолёт, то планирует его продать:

— У меня нет времени ни патентовать, ни играться. А если продам, смогу сделать цех, нанять людей и усовершенствовать этот аппарат. Я бы хотел, чтобы всё было профессионально сделано. А вообще я не знаю, почему до сих пор не делают форум махолётчиков. Уже все изобрели вроде бы, а вот с этим «крепким орешком»… Не могут со всего мира съехаться и решить это задание.

Владимир признается, что ему нравится идея просто наслаждаться полётом. Летать хоть полдня, хоть день и наслаждаться природой.

— Махолёт привлекает меня тем, что с этим аппаратом чувствуешь себя как единое целое. Он не мертвый, а вроде живой. Кроме того, вдохновляет сам процесс полёта, смотреть на красоту сверху. На земле вы ограничены: то дорога идёт, то дом не даёт пройти. То ещё какие-то помехи ограничивают. А в воздухе этого нет, там вы можете двигаться в любом направлении.

Как мы снимали

Видеоблог, в котором команда попадает в Ильцы и Кривополье, где и снималась история про Махолёт.