Немного истории

Мысль об автоматизации полета аэроплана, облегчающей работу пилота, возникла чуть ли не вместе с самим аэропланом. Во всяком случае, уже начиная с 1906 г., появляются различные проекты аппаратов, предназначенных для автоматического управления летательными машинами.

Изобретатели упорно искали способы разрешения поставленной задачи. Пытались попользовать флюгера, анемометры (измерители скорости ветра), наконец, волчок.

С изобретением гирокомпаса, а впоследствии гирорулевого, появилась мысль применить их и для вождения аэропланов. Но от этой соблазнительной мысли пришлось отказаться: во-первых, потому, что гирокомпасы довольно тяжелы и громоздки, к тому же они легко расстраивались бы от толчков при посадке на землю и от резких колебаний в полете; во-вторых, еще и потому, что огромные скорости современных аэропланов близко подошли к скоростям вращения различных мест Земли, а это уменьшает влияние земного вращения на ось волчка и делает его менее чувствительным.

Нужно было искать иные пути для использования волчков. И их нашли.

Еще в 1913 г. Эльмер Сперри, изобретатель гирокомпаса, установил на аэроплане два прибора Обри, уже известные нам по минам Уайтхеда. В одном из этих приборов ось волчка устанавливалась вертикально, в другом горизонтально, по направлению поперечной линии аэроплана. Первый волчок связывался посредством сервомотора (вспомогательного мотора) с рулем глубины, второй, тоже через сервомотор, — с рулем направления и элеронами. Такой двойной прибор Обри, называемый «автопилот системы Сперри», действовал на аэроплане столь же хорошо, как и обычный прибор Обри в торпеде.

Летом 1914 г. Сперри показывал свой аппарат во Франции. Автопилот был установлен на трехместном гидроплане. Первый полет состоялся 23 июля.

Дул довольно сильный ветер, чего Сперри как раз и хотел. В гидроплане, кроме пилота и самого Сперри, находился еще Рэнэ Кэнтон, корреспондент газеты «Матэн». Пробежав по Сене около 300 м, гидроплан поднялся на воздух.

— На высоте ста метров, — рассказывает Кэнтон, — пилот передал управление автомату. Признаюсь, я боялся, чтобы мы не свалились на крыши Безона или Аржантейля[7]. Но этого не случилось. Мы видели, как на земле колыхались вершины деревьев под ударами ветра. Но, странное дело, мы порывов ветра не замечали. Аэроплан шел спокойно, без качки, как в тихую погоду. Когда мы пролетали над комиссией, пилот поднял обе руки вверх, чтобы показать, что аэроплан летит под управлением автомата.

На следующий день в газете «Матэн» появилось описание этого замечательного полета. Всем было ясно, что автопилот Сперри заслуживает большого внимания. Однако, разразившаяся через месяц мировая война застала работы над автопилотом незаконченными, и они возобновились лишь в послевоенное время.

Внешний вид работа-пилота.

Сперри прекрасно знал основной недостаток своего автопилота — двойного прибора Обри. Он состоял в том, что ось каждого из волчков, сохраняя свое положение в пространстве (относительно звезд), непрерывно меняли его относительно вращающейся Земли. Поэтому путь самолета, которым управляет автопилот, практически говоря, лишь на протяжении первых десяти минут сохраняет прямолинейность и дальше начинает уже искривляться. Поэтому через каждые десять минут требуется вмешательство человека для приведения аэроплана к прежнему курсу.

Отсюда возникла новая, важная и, как мы это теперь понимаем, очень сложная задача — переделать волчки так, чтобы они длительно сохраняли заданное им положение относительно Земли.

Усилиями различных изобретателей эта задача была разрешена к 1930 г.

Получив такие волчки, Сперри мог создать более совершенный автопилот, который ведет аэроплан по заданному курсу уже на протяжении многих часов.

Первое серьезное испытание нового автопилота Сперри было устроено в 1933 г. во время перелета Франка Хэукса из Лос-Анжелоса в Нью-Йорк, через весь северо-американский материк.

Поднявшись над Лос-Анжелосом и взяв требуемый курс, Хэукс передал управление машиной роботу. На высоте пяти тысяч метров аэроплан мчался со сверхураганной скоростью — 360 км в час. И этот крылатый снаряд находился всецело под властью маленького робота.

На половине пути Хэуксу показалось, что курс аэроплана уклонился к северу от истинного направления. Но он не прикоснулся к рычагам управления, так как еще не был уверен в ошибке. Каково же было изумление Хэукса, когда тридцать минут спустя его самолет промчался над городом Канзасом, который точно лежал на намеченном пути.

— Молодец, робот, из тебя вышел дельный пилот! — засмеялся Хэукс, ласково погладив стенку автомата.

Внутреннее устройство робота-пилота (автопилота).

Через шесть часов аэроплан благополучно спустился в Нью-Йорке.

Из тринадцати часов двадцати шести минут, проведенных в воздухе, Хэукс держал в руках рычаг управления только шестнадцать минут. Все остальное время вел аэроплан робот-пилот.

Маршрут пилота Хэукса в 1933 г. из Лос-Анжелоса в Нью-Йорк. В продолжение всего пути самолетом управлял робот (автопилот).

В том же 1933 г. выдающийся американский летчик Вилли Пост совершил замечательный кругосветный перелет, продолжавшийся семь суток и девятнадцать часов. В аэроплане «Локхид-Вега» находились только Вилли Пост и… маленький робот.

Пост признал, что без автопилота он не смог бы столь скоро закончить свой перелет[8].

С 1934 г. автопилоты Сперри стали распространяться и в гражданском и в военном воздушном флоте США. Появились автопилоты и у нас. Так, самый большой в мире сухопутный самолет «Максим Горький» был оборудован роботом-пилотом.

Что же, какие причины заставили изобретателей работать над автопилотами? Не был ли это причудливый каприз творческой фантазии? Или, быть может, какому-нибудь изобретателю хотелось блеснуть перед всем светом удивительнейшим механизмом, который мог бы управлять аэропланом лучше, чем самый лучший из летчиков-людей?

Нет. Причины были более «прозаические»: свойства воздушной стихии, размеры крылатых кораблей и качества самого человека.

Воздушный океан, в нижней части которого — в тропосфере — совершаются полеты аэропланов, редко бывает спокойным. В нем почти всегда дуют ветры, то легкие и слабые, то бурные и разрушительные. К ним присоединяется движение нагретых масс воздуха снизу вверх и охлажденных сверху вниз.

При тихой погоде управление аэропланом представляется делом довольно легким. Но при ветре, в перемешивающихся потоках теплого и холодного воздуха от пилота требуется уже большое напряжение внимания и силы. И чем больше аэроплан, тем труднее становится его пилотирование в неспокойном воздухе. Современные пассажирские аэропланы и тяжелые бомбардировщики, имеющие полетный вес в десять, пятнадцать, двадцать и более тонн, являются уже в достаточной степени громоздкими машинами. Ведение таких кораблей на протяжении многих часов подряд сильно утомляет человека. Приходится брать для смены вторых и третьих пилотов, что приводит к уменьшению полезной нагрузки. Отсюда настоятельная потребность в таком механизме, который, имея небольшой вес, мог бы освобождать человека от утомительной работы управления.

Автопилот Сперри последнего образца вполне удовлетворяет назревшей потребности.