Перси Синклар Пилчер: Ұшқыш-өнертапқыш және әуеге көтерілу пионері

Кіріспе

Британдық өнертапқыш және ұшқыш (1867–1899)
ұшқыш

Перси Синклер Пилчер (16 қаңтар 1867 – 2 қазан 1899) – британдық өнертапқыш және авиацияның пионері, XIX ғасырдың соңында өз еліндегі қозсыз ұшу тәжірибелеріндегі ең ірі сарапшы. Отто Лилиентальмен хат алмасып, Пилчер желкенді ұшқыштарды жасауда үлкен жетістіктерге жетті. 1895 жылы ол "Бэт" ұшағымен бірнеше рет ұшты, ал 1896–1897 жылдары "Хок" ұшағымен жасаған көптеген ұшулары әлемдік қашықтық рекордымен аяқталды. 1899 жылы Пилчер қозғалтқышты үшұшақ жасады, оны 1899 жылдың 30 қыркүйегінде Лестерширдегі Стэнфорд Холлда сынап көруді жоспарлады, бірақ механикалық мәселелерге байланысты сынақ кешіктірілді. Ол "Хок" ұшағымен ауыстырғанда, оның конструкциясы ортада бұзылып, салдарынан құлап, қаза тапты, ал оның қозғалтқышты ұшағы ешқашан сынақтан өтпеді. 2000 жылдардың басында Кранфилд университеті жүргізген зерттеулер Пилчердің үшұшағы толыққанды жұмыс істейтіндей және конструкциялық өзгерістермен ұшуға қабілетті екенін көрсетті. Бұл Пилчер тірі қалғанда, ауырдан жеңіл қозғалтқышты ұшақты алғаш ұшқан адам болуы мүмкін деген мүмкіндікті тудырды.

Ерте өмір

Перси Пилчер 1867 жылы Бат қаласында Томас Уэбб Пилчердің (1799–1874) және шотланд анасы София Робинсонның ұлы болып дүниеге келді. 1880 жылы, 13 жасында Пилчер Корольдік теңіз флотына курсант болып қабылданып, жеті жыл қызмет етті. Кейіннен ол Глазгодағы Гован қаласындағы Randolph, Elder and Company кеме құрылыс компаниясында инженерлік оқушы болды.

Авиациялық мансап

1891 жылы Пилчер Глазго университетінде көмекші оқытушы болып жұмыс істей бастады және авиацияға деген қызығушылығы күшейді. Ол 1895 жылы алғаш рет ұшқан "The Bat" деп аталатын желкенді құрылыс жасады; өз ұстазы Отто Лилиентальдың жұмысына сүйене отырып, 1895-1896 жылдары Пилчер "Hawk" деп аталатын желкенді құрды, ол 1897 жылы Лестерширдегі Стэнфорд Холл аумағында 250 метр (820 фут) ұшқанда әлемдік қашықтық рекордын жаңартты. Оның қарындасы Элла Пилчер оның жұмысына белсенді қатысып, оның ұшақтарының мата қанаттарын тігіп, тәжірибелері мен сынақ ұшуларына көмектесті. Ол Пилчердің қоғамдық рейстері кезінде түсірілген суреттерде көрінеді. Пилчер қозғалтқышты ұшақ жасауға ниеттенді. Ол 4 а.к. (3 кВт) қуаты бар қозғалтқышы бар үш қанатты ұшақты жобалады. Ұшақты қуаттандыру үшін жарамды ішкі жану қозғалтқышын жасау мақсатында Пилчер мотор инженері Уолтер Гордон Уилсонмен бірігіп, "Уилсон Пилчер" компаниясын құрды. Уилсон кейіннен 1919 жылғы өнертапқыштарға сыйлық беру жөніндегі корольдік комиссияда сэр Уильям Тритонмен бірге танкты бірлесіп ойлап тапқан адам ретінде мойындалды. Дегенмен, үш қанатты ұшақтың құрылысы оны үлкен қарызға батырды, ал Пилчер жұмысын аяқтау үшін демеушілікке мұқтаж болды.

Өлім

1899 жылы 30 қыркүйекте үшұшағын аяқтағаннан кейін, оны Стенфорд Холл маңындағы далада көрнекті парламент мүшесі Джон Хенникер Хитонды қоса алғанда, көрермендер мен әлеуетті демеушілер тобына көрсетуді жоспарлаған. Бірақ, ұшуға бірнеше күн қалғанда қозғалтқыштың коленвалды білігі (кранкшафты) бұзылып, қонақтарын көңілсіз қалдырмау үшін "Хок" ұшағымен ұшуға шешім қабылдады. Ауа райы жаңбырлы, дауылды болды, бірақ сағат 16:00-де Пилчер ауа райы ұшуға қолайлы деп шешті. "Хок" ұшағының қанаттарындағы кенеп жаңбырдан толып, Пилчердің білмегенідей, матаның жирылуына және бамбук каркасына артық күш түсуіне себеп болды. Ұшу кезінде ұшақтың құйрығы сынды және Пилчер 10 метр (30 фут) биіктіктен жерге құлады: ол екі күннен кейін алған жарақаттарынан көз жұмды, есін жоғалтпады, ал оның үшұшағы ешқашан көпшілік алдында ұшырылмады. Пилчер құлаған жерде Стенфорд Холлға жақын жерде оның тас ескерткіші орнатылған, сондай-ақ Стенфорд Холлда оның "Хок" планерінің толық көшірмесі де қойылған. Пилчер Марк Блицштейннің "Әуедегі симфония" шығармасындағы сәтсіз авиацияның алғашқы қадамдарының бірі ретінде еске алынады. 2011 жылы ол Шотландияның Инженерлік Даңқ залына алғашқы жеті кіргендердің қатарында болды.

Қазіргі заманғы зерттеулер

Пилчердің жоспарлары көп жылдар бойы жоғалып кетті, ал оның есімі де санаулы ғана әуесқойлардың есінде қалды, қалғаны ұмытылды. Райт ағайындыларының алғашқы ұшуының 100 жылдығы жақындағанда, жоғалған жұмысты табуға жаңа күш салынды, нәтижесінде Америкадағы жеке коллекциядан бірнеше хаттар табылды. Осы хаттардың арқасында оның жоспарларының бағыты мен жобасының негізгі қағидаларын анықтау мүмкін болды. Лилиентальдың жұмысына сүйене отырып, Пилчер қанат тәрізді құрылымдарды пайдаланып көтеру күшін қалай жасау керектігін түсінді, бірақ толық математикалық сипаттама сол кезде тағы бірнеше жылдық зерттеуді қажет етті, сондықтан көптеген элементтер әлі де жетілмеген еді. Атап айтқанда, Пилчер қозғалтқыш, ұшақ және пилоттың салмағын көтере алатын қанатты жобалауда қиындыққа тап болды. Қанаттың ауданы артқан сайын, салмақ та артып, одан да көп көтеру күші қажет болатын, бұл шеңбердің аяқталмайтын сипатқа ие болуына әкелді. Пилчердің табысы, басқа бір авиацияның алғашқы қадамдарын жасаушы Октав Шанутпен хат алмасу арқасында болды. Ол кішірек, жеңіл қанаттарды бірін бірің үстіне орналастырып, бүгінгі күні бізге белгілі биплан немесе триплан құрастыруды ойлап тапты. Бұл қанаттарға салмақ артуынсыз көтеру күшін арттыруға мүмкіндік берді. 2003 жылы Кранфилд университетінің Аэронавтика мектебінде, BBC2 телеарнасының "Horizon" бағдарламасы тапсырысымен жүргізілген зерттеулер Пилчердің жобасының жұмыс істеуге мүмкіндігін көрсетті. Егер ол қозғалтқышын жетілдіре алса, ауадан ауыр, қозғалмалы ұшақты басқаруда алғашқылардың бірі болуы мүмкін еді. Cranfield Пилчердің ұшағының толық көлемді жұмыс істейтін көшірмесін жасады, бірақ жел тоннеліндегі сынақтар нәтижесінде, Пилчердің бастапқы жобаларына бірнеше өзгерістер енгізді. Олар қанаттың ауданын арттыру үшін қанаттың кесілген бөліктерін толтыруды және ұшақтың салмағын ауыстыру арқылы басқаруды жеңілдету үшін айналмалы орындық қосуды ұсынды. Бұл жетілдірілгендік Октав Шануттың идеясы еді, және олар Пилчердің осы туралы білуі мүмкін деп сенді. Сонымен қатар, олар Райт ағайындыларының қанаттарды бүгу инновациясын, рульдік басқару үшін қосымша қауіпсіздік шарасы ретінде енгізді. Пилчердің бастапқы жобасында рульдер немесе лифттер сияқты аэродинамикалық басқару элементтері болған жоқ. Ұшақ дизайнері Билл Брукс басқарған қысқа сынақ ұшудан кейін, аппарат 1 минут 25 секунд бойы тұрақты ұшуға қол жеткізді, бұл Солтүстік Каролинадағы Китти Хок қаласында Райт ағайындыларының ең жақсы ұшу көрсеткішінен (59 секунд) асып түсті. Бұл толық тыныш жағдайда, қосымша қауіпсіздік шарасы ретінде қол жеткізілді. 1903 жылы Райт ағайындылары жеткілікті жылдамдыққа жету үшін 20 миль/сағаттан астам жылдамдықпен соққан желге ұшты. Перси Пилчерге арналған ескерткіш Кенттегі Эйнсфордтың оңтүстігінде орналасқан Үстіңгі Остин ложасында орналасқан. Ол осы жерден "Хоук" желкенімен жиі ұшып жүрді.

Pilcher's plans were lost for many years, and his name was also long forgotten except by a few enthusiasts. When the centenary of the Wright brothers' flight approached, a new effort was made to find the lost work, and some correspondence was found in a private American collection. From this it was possible to discern the general direction of his plans and the basis of his design. Based on Lilienthal's work, Pilcher understood how to produce lift using winglike structures, but at this time a full mathematical description was years away, so many elements were still missing. In particular, Pilcher was stuck trying to design a wing that could lift the weight of an engine, the aircraft itself and the occupant – each increase in wing area increased the weight so much that yet more lift was required, requiring a larger wing – a seemingly vicious circle. Pilcher's breakthrough, thanks to correspondence with another pioneer, Octave Chanute, was to stack smaller, lighter wings one atop the other in an arrangement we know today as the biplane or triplane. This allowed the wings to generate much more lift without a corresponding increase in weight. In 2003, a research effort carried out at the School of Aeronautics at Cranfield University, commissioned by the BBC2 television series Horizon, has shown that Pilcher's design was more or less workable, and had he been able to develop his engine, it is possible he would have succeeded in being the first to fly a heavier than air powered aircraft with some degree of control. Cranfield built a full sized working replica of Pilcher's aircraft, but, based on wind tunnel tests with a scale model, they made several alterations to Pilcher's original designs, which they speculated Pilcher would have made, including filling in cut away sections of the wings to increase the wing area, and therefore lift, and adding a swinging seat to aid control of the aircraft through shifting body weight; a refinement developed by Octave Chanute, which they believed Pilcher would have been aware of. They also added the Wright brothers' innovation of wing warping as a safety backup for roll control. Pilcher's original design did not include aerodynamic controls such as ailerons or elevators. After a very short initial test flight piloted by the aircraft designer Bill Brookes, the craft achieved a sustained flight of 1 minute and 25 seconds, compared to 59 seconds for the Wright Brothers' best flight at Kitty Hawk in North Carolina. This was achieved under dead calm conditions as an additional safety measure;
the Wrights in 1903 flew in a 20 mph+ wind to achieve sufficient airspeed. A monument to Percy Pilcher is located at Upper Austin Lodge to the south of Eynsford, Kent. He regularly flew his Hawk glider from this location.