Летчик-кавалерист
Константин Арцеулов родился в богатой и знаменитой дворянской семье. Его дедом по матери был знаменитый художник-маринист Иван Айвазовский, а отцом — царский генерал-кораблестроитель, потомственный моряк-инженер. В детстве Константин много времени проводил с дедом, научился от него рисованию и в целом, учитывая свое происхождение, мог бы готовиться к богемно-художественной жизни дворянского отпрыска.
Но технику, море и военную службу мальчик любил больше искусства, и потому, окончив реальное училище, он поступил в Морской кадетский корпус. Оттуда Арцеулова отчислили по здоровью, поскольку его легкие не выносили жизнь на море. В художественную академию его не приняли, и, столкнувшись с тупиком на обоих карьерных путях, юноша открыл для себя третий.
В 1909 году петербургский юрист Сергей Щетинин, увлекавшийся авиацией, решил заняться ею всерьез, и на полученную от правительства ссуду открыл небольшую авиамастерскую на Корпусной улице. Кустарное производство в только что зародившейся отрасли не требовало от своих сотрудников дипломов и многолетнего опыта работы. Поэтому юный Арцеулов, еще в училище построивший свой первый планер, устроился мастером на предприятие Щетинина. К 19 годам он стал летчиком, научившись всему сам. В 1911 году самоучка получил официальный диплом авиатора, сдав экзамен на французском «Фармане» в Гатчинской школе, а через год устроился работать инструктором в Севастополе, в родном для себя Крыму.
В ту пору самолеты были ожившей детской мечтой о небе, и взрослые болели ей так же, как дети.
«Я настолько увлекался полетом, что уже подозревал, нормален ли я? Тогда авиации еще не было, считали, что тот, кто думает летать, уж не говоря о том, кто пытается, что это человек ненормальный», — рассказывал он о тех годах.
Эпоху мечтаний разрушила начавшаяся Первая мировая война. По иронии судьбы, ее Арцеулов начал в коннице — устаревшем и доживающем последние годы виде вооруженных сил. Не желая тратить талант понапрасну, он написал рапорт о переводе в авиацию. Его удовлетворили, и кавалерист стал летчиком-разведчиком, затем истребителем, а потом инструктором летчиков-истребителей.
Именно на этой должности в Качинской школе в Севастополе он внес свой главный вклад в авиаторское дело — победил штопор.
Что такое «штопор»?
На самолет в небе постоянно воздействуют сила тяжести и подъемная сила. Первая тянет его вниз, вторая создается главным образом крыльями и направлена примерно поперек набегающего потока воздуха. От соотношения действующих на самолет сил зависит, будет ли он ускоряться вверх, вниз или продолжит двигаться равномерно. Если воздействующая на машину сила тяжести относительно постоянна и зависит от объема израсходованного топлива, то подъемная сила очень зависит от угла атаки — угла, под которым набегающий воздух обдувает крылья.
Увеличивая угол атаки, летчик обычно увеличивает и подъемную силу. При обычном прямом полете это позволяет, например, перейти к набору высоты. При полете с креном подъемная сила наклоняется вместе с самолетом: часть ее начинает тянуть машину в сторону, и поэтому самолет поворачивает.
Увеличивать угол атаки бесконечно нельзя. До определенного значения подъемная сила растет, но затем поток воздуха начинает срываться с поверхности крыла, и подъемная сила резко уменьшается, будто внезапно самолет «свалился» с воздуха. Допустимый угол очень сильно зависит от продуманности конструкции самолета, и у истребителей обычно сильно выше чем у гражданских самолетов.
Сваливание само по себе не означает катастрофу, и посадка на полосу также иногда технически проходит через сваливание при задранном носе, а не путем направления самолета вниз. Но при нормальном полете и при маневрах сваливание считается опасным, часто катастрофическим явлением, которое порождает еще более опасное состояние — штопор. Оно возникает, когда одно крыло уже «свалилось», а второе нет, либо когда так или иначе подъемная сила на левом и правом крыльях асимметрична, в основном при крене.
В таком случае самолет начинает падать почти вертикально вниз, вращаясь вокруг своей оси и почти не слушаясь рулей. Для пионеров авиации штопор был опасным и непредсказуемым явлением, из которого нельзя выйти, — ведь пытаясь предотвратить падение, летчик задирает нос самолета, увеличивает угол атаки и только усугубляет проблему.
Тянуть не вверх, а вниз
Арцеулов, в роли летчика и инструктора наблюдая, как от штопора гибнут пилоты, взялся решить эту проблему. Он предположил, что раз проблема возникает из-за слишком большого угла атаки, то глупо бороться с ней путем дальнейшего его увеличения. Его необходимо уменьшить, что в ситуации, когда самолет падает плашмя вниз, означает направить нос к земле. Дополнительно, чтобы остановить вращение, нужно было отклонить руль направления в сторону, противоположную направлению штопора.
Теория, особенно в те годы, мало стоила без проверки, и Арцеулов как опытный летчик решил испытать ее сам. Утром 24 сентября 1916 года его истребитель «Ньюпор-XXI» взлетел с аэродрома Качинской школы и набрал высоту 2000 метров. Там летчик преднамеренно добился сваливания и ввел самолет в штопор. Машина успела сделать три витка, после чего ее нос наклонился вниз и она перешла в крутое пикирование. Выйдя из него, Арцеулов повторил маневр, на этот раз выйдя из штопора за пять витков.
Наблюдающие за полетом инструкторы поняли суть метода, и к октябрю вывод из штопора стал стандартным элементом при обучении пилотированию в Качинской школе. Обученные по этой механике летчики иногда даже применяли маневр в бою, чтобы сымитировать сбитие самолета и отвлечь от себя внимание противника.
Важно отметить, что это был не первый случай вывода самолета из штопора в мире. В 1912 году британец Уилфред Парке сумел спасти спускающийся по спирали биплан Avro Type G. Правда, его метод отличался от метода Арцеулова, поскольку в основном он добился остановки вращения за счет работы педалями (рулем направления). Спустя два года другой британец, Гарри Хокер, повторил этот маневр, введя самолет в штопор преднамеренно.
Арцеулов ничего не знал об этих достижениях и решал эту проблему независимо. При этом современные инструкции по выходу из штопора обычно ближе к его методу и подразумевают опускание носа, — хотя инструкции разнятся от самолета к самолету, а некоторые модели невозможно вывести из штопора никакими маневрами.
Несправедливо лишь то, что по аналогии с петлей Иммельмана или петлей Нестерова, технике выхода из штопора не дали имени в честь изобретателя. «Маневр Арцеулова» было бы достойным для нее названием.