Сэр Джордж Кейли , 6-й баронет Бромптон ( англ. George Cayley , 27 декабря 1773 ( 1773-12-27 ) — 15 декабря 1857 ) — английский учёный и изобретатель . Один из первых теоретиков и исследователей в области летательных аппаратов тяжелее воздуха, опубликовавший в начале XIX века описания принципов полёта планёра 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) . Его идеи и проекты намного опережали время, поэтому большинство из них не было реализовано при жизни учёного. Работы Кейли были мало известны до 1930-х годов XX века.

Биография

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 , 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 — , также — священнику-нонконформисту и учёному, преподававшему в колледже Хэкни (Лондон) механику и электрофизику .

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

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 .

Работы Кейли в области авиации и воздухоплавания

Теоретические и экспериментальные исследования в области авиации

Джордж Кейли начал интересоваться вопросом создания летательного аппарата тяжелее воздуха, по крайней мере, с 1796 года. В этот период в его личных записях появляются результаты наблюдений за птицами и проводимых над ними измерений . 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 . Многие исследователи приписывают Джорджу Кейли рождение идеи летательного аппарата с неподвижным крылом и отдельным от него движителем, то есть самолёта . 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 .

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

В том же году Кейли изготовил для экспериментов модель планёра с крылом малого удлинения площадью около 993,5 см². По словам самого Кейли, модель совершала полёты на расстояние 18-27 м .
В 1808 году учёным была изготовлена ещё одна модель планёра, особенностью которого были: крыло значительного удлинения сложной в плане формы и искривлённый профиль крыла . Модель испытывалась в свободном полёте, а также на привязи (как воздушный змей ) .

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 планёра и самолёта .

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 .

В 1852 году Кейли опубликовал статью в журнале Mechanics’ Magazine, в которой был представлен проект планёра (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 .

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 . Так как машущие крылья не применялись во время этих подлётов, некоторые источники классифицируют эти подлёты, как выполненные на планёре , хотя есть авторы, которые оспаривают такую классификацию .

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 (то есть аппарат был трипланом ). Машущие крылья-пропеллеры предположительно, должны были приводится в движение мускульной силой авиатора или же тепловым двигателем , используемым в качестве рабочего тела нагретый воздух . Испытывался, однако, данный аппарат так же, как и предыдущий, — без задействования движителя . В таком режиме, при разбеге под уклон, он, по словам создателя, оказался способен поднять « мальчика лет десяти » на высоту нескольких метров . Некоторые источники классифицируют эти испытания, как первые в мире полёты человека на планёре . 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 планёре, то есть первый полёт на планёре был выполнен задолго до Кейли ;
• любое намерение использовать машущее крыло не позволяет классифицировать аппарат, как чистый планёр, а потому ни искусственные крылья древних, ни аппарат Кейли планёрами не являлись, первые полёты на планёре были выполнены позднее .

Проекты дирижаблей

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 . Кейли принадлежит ряд идей, нашедших применение в дирижаблестроении, таких как разделение корпуса дирижабля на изолированные отсеки, а также идея дирижаблей жёсткой конструкции, в том числе — с металлической обшивкой корпуса, возрождённая в конце XIX века Константином Эдуардовичем Циолковским .

Память

В честь Джоржда Кейли названы жилые и учебные корпуса Халлского университета и Университета Лафборо , а также планерный клуб в Йоркшире .

Труды

• On Aerial Navigation (О воздушной навигации):
  • от 11 мая 2013 на Wayback Machine

См. также

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

Примечания

Ссылки