Кейли, Джордж

Джордж Кейли
George Cayley
Дата рождения:	27 декабря 1773(1773-12-27)
Место рождения:	Скарборо, Великобритания
Подданство:	Великобритания
Дата смерти:	15 декабря 1857(1857-12-15) (83 года)
Отец:	Томас Кейли
Мать:	Изабелла Сетон
Супруга:	Сара Уокер

сэр Джордж Кейли, 6-й баронет Бромптон (27 декабря 1773(17731227) — 15 декабря 1857) — английский учёный и изобретатель. Один из первых теоретиков и исследователей в области летательных аппаратов тяжелее воздуха, опубликовавший в начале XIX-го века описания принципов полёта планера и самолёта. Также предложил конструкцию колеса со спицами из проволоки (прообраз спицевого велосипедного колеса), несколько схем двигателя внутреннего сгорания, идею водотрубного котла для паровой машины, запатентовал гусеничный ход для транспорта (1826).^[1][2][3] По некоторым данным, предложил идею реактивного двигателя^{[источник не указан 36 дней]}. Его идеи и проекты намного опережали время, поэтому большинство из них не было реализовано при жизни учёного. Работы Кейли были мало известны до 30-х годов XX-го века.

Детство и юность

Джордж Кейли родился 27 сентября 1773 года в прибрежном городе Скарборо (графство Йоркшир, Англия). Его отец – Томас Кейли (1732-1792) позднее (незадолго до своей смерти) унаследовал титул баронета Бромптона. Мать – Изабелла Сетон (1745-1828) была родом из Шотландии. Будучи сама весьма образованной, она позаботилась, чтобы Джордж, с детства проявлявший интерес к механике, получил надлежащее образование в области математики и естественных наук. Джордж Кейли некоторое время учился в закрытой школе в Йорке, затем, в 1791 году, переехал в Ноттингем к частному преподавателю – священнику-нонконформисту, общественному деятелю и математику Джорджу Уокеру, члену Королевского научного общества. Общество дочери учителя, Сары Уокер, вскоре стало отвлекать молодого Кейли от занятий, и его мать, которой эта девушка совсем не понравилась, перевела Джорджа Кейли к другому частному преподавателю – Джорджу Кадогану Моргану, также – священнику-нонконформисту и учёному, преподававшему в колледже Хэкни (Лондон) механику и электрофизику^[2].

В 1792 году Джордж Кейли стал, после смерти отца, баронетом Бромптоном. В 1795 году он женился на Саре Уокер^[2].

Личная жизнь

Сара была единственной женой Джорджа Кейли. Она родила ему троих сыновей (из которых двое умерли от кори) и шестерых дочерей (одна из них умерла от болезни сердца в возрасте 16-ти лет). Характер у жены Кейли оказался тяжёлый, её выходки шокировали детей и неоднократно вынуждали супруга писать соседям письма с извинениями. Джордж Кейли, однако, был весьма подавлен её кончиной, которая произошла в 1854 году^[2].

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^[2]. 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^[4][2]. Многие исследователи приписывают Джорджу Кейли рождение идеи летательного аппарата с неподвижным крылом и отдельным от него движителем, т. е. самолёта^[2][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^[4].

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^[4][2]. Хотя подобные установки создавались для аэродинамических экспериментов и ранее^[2], именно Кейли впервые предпринял такие эксперименты для решения проблемы создания самолёта^[4]. В ходе экспериментов Кейли измерял подъёмную силу, действующую на квадратную плоскую пластинку в зависимости от угла атаки, и получил результаты, близкие к современным данным^[4][2].

Эскиз модели планера Кейли. 1804 год

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)^[4][2].

В 1808 году учёным была изготовлена ещё одна модель планера, особенностью которого были: крыло значительного удлинения сложной в плане формы и искривлённый профиль крыла ^[4][2]. Модель испытывалась в свободном полёте, а также на привязи (как воздушный змей) ^[4].

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^[4].

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 также опубликовал проект конвертоплана с четырьмя дискообразными несущими поверхностями, которые, будучи разрезаны на сегменты, должны были на режимах взлёта и посадки превращаться в несущие винты ^[2].

«Управляемый парашют» Кейли

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^[2].

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 также хвостовое оперение. Движущая сила должна была создаваться специальными машущими крыльями. В испытаниях, которые проводились без задействования машущих крыльев, удавались короткие подлёты^[4]. Так как машущие крылья не применялись во время этих подлётов, некоторые источники классифицируют эти подлёты, как выполненные на планере^[2], хотя есть авторы, которые оспаривают такую классификацию^[4].

Летательный аппарат Кейли 1849 года

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^[2]. Машущие крылья-пропеллеры предположительно, должны были приводится в движение мускульной силой авиатора^[4] или же тепловым двигателем, используемым в качестве рабочего тела нагретый воздух^[2]. Испытывался, однако, данный аппарат так же, как и предыдущий, - без задействования движителя^[4][2]. В таком режиме, при разбеге под уклон, он, по словам создателя, оказался способен поднять «мальчика лет десяти» на высоту нескольких метров^[2]. Некоторые источники классифицируют эти испытания, как первые в мире полёты человека на планере^[4]. 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^[4];
• 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^[4].

Сэр Джордж Кейли в 1853 году смог несколько метров пролететь на махолёте собственной конструкции^{[источник не указан 69 дней]}. Его полёт состоялся ровно за полвека до полета братьев Райт, считающихся «отцами» современной авиации.

Проекты дирижаблей

Один из проектов дирижабля, предложенных Кейли в 1816 году

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^[2].

Кейли принадлежит ряд идей, нашедших применение в дирижаблестроении, таких как разделение корпуса дирижабля на изолированные отсеки, а также идея дирижаблей жёсткой конструкции, в т. ч. - с металлической обшивкой корпуса, возрождённая в конце XIX века Константином Эдуардовичем Циолковским^[3].

Труды

On Aerial Navigation (О воздушной навигации)

• Часть 1-я
• Часть 2-я
• Часть 3-я

Ссылки

• Физика вокруг нас. Выпуск № 75

Примечания

1. ↑ Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1973.
2. ↑ ^{1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20} J. A. D. Acroyd. Sir George Cayley. The Invention of the Aeroplane near Scarborough at the Time of Trafalgar
3. ↑ ^{1 2 3} Дузь П. Д. Паровой двигатель в авиации.. — М.: Оборонгиз, 1939.
4. ↑ ^{1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16} Соболев Д. А. История самолётов. Начальный период.. — М.: РОССПЭН, 1995. — 343 с.

См. Также

• Хенсон, Уильям
• Пено, Альфонс
• Можайский, Александр Фёдорович
• Лилиенталь, Отто
• Лэнгли, Сэмюэл Пирпонт
• Ланчестер, Фредерик Уильям
• Жуковский, Николай Егорович