Техника

Техника

наука

Воздухоплавание и авиация


САМОЛЕТ — ТВОРЕНИЕ МОЖАЙСКОГО ИЛИ БРАТЬЕВ РАЙТ?

Задолго до того дня, когда в свой первый полет отправился самолет братьев Райт, «воздухоплавательный снаряд», построенный российским изобретателем Александром Федоровичем Можайским (1825—1890), оторвался от поверхности земли. Этот аппарат, на который конструктором был получен патент, имел все основные черты современного самолета. Как же случилось, что американские, а не российские изобретатели стали «крестными отцами» авиации?

Александр Федорович Можайский родился 9 марта 1825 г. в семье потомственного моряка, адмирала русского флота Федора Тимофеевича Можайского. А.Ф. Можайский получил воспитание в Морском кадетском корпусе, который он блестяще окончил 19 января 1841 г.

Мысль о создании летательного аппарата тяжелее воздуха появилась у А.Ф. Можайского еще в 1855 г., когда он начал вести тщательные наблюдения за полетами птиц и воздушных змеев. В 1872 г. после ряда кропотливых исследований и экспериментов он установил зависимость между подъемной силой и лобовым сопротивлением при различных углах атаки и обстоятельно осветил вопрос полета птиц. Немецкий исследователь и планерист О. Лилиенталь проделал аналогичную работу на 17 лет позже А.Ф. Можайского.

Подъемная сила — составляющая полной силы давления жидкой или газообразной среды на движущееся в ней тело. Эта сила всегда направлена перпендикулярно скорости движения тела, и тем больше, чем больше эта скорость.

Проверяя свои выводы и наблюдения на практике, Можайский производил опыты в двух направлениях: с одной стороны, он работал над винтами, которые должны были создавать самолету тягу в воздухе, с другой — над моделями самих самолетов.

В 1876 г. А.Ф. Можайский, по свидетельству инженера Богословского, «два раза поднимался в воздух и летал с комфортом» на воздушном змее. Кроме опытов с воздушными змеями, он работал над созданием летающих моделей своего будущего самолета, в результате чего в сентябре была построена первая летающая модель самолета.

Эта модель, названная им «летучкой», состояла из небольшой лодочки-фюзеляжа, к которой была прикреплена одна прямоугольная несущая поверхность — крыло. Тягу модели создавали три воздушных винта, один из которых располагался в носу лодочки, а два других — в специально сделанных прорезях крыла. Винты приводились в движение заведенной часовой пружиной. Рулевые поверхности (горизонтальная и вертикальная) были вынесены назад. Для взлета и посадки модель имела четыре колеса, расположенных под фюзеляжем. Модель совершала устойчивые полеты со скоростью свыше 5 м/с с дополнительной нагрузкой около 1 кг.

Российский изобретатель, контр-адмирал Александр Федорович Можайский (1825—1890). Получил в 1881 г. «привилегию» (патент) на изобретенный им «возлухоплавательный снаряд» (самолет), который был построен в натуральную величину в 1882 г.

Следует отметить, что А.Ф. Можайский, как и В.Я. Данилевский, по своей профессии был далек от авиации. Его больше привлекала другая стихия — водная. Но это не помешало контр-адмиралу Можайскому стать изобретателем самолета.

Пример обтекания профиля крыла самолета: у — подъемная сила; v — скорость потока воздуха; давление под крылом (Рн) больше давления над крылом (Рв).

Как писал в те годы «Кронштадтский вестник», на испытания модели самолета А.Ф. Можайского была приглашена специальная комиссия, в состав которой входил Д. И. Менделеев. Они с восхищением наблюдали, как небольшой летательный аппарат раз за разом поднимался в небо и кружил там, пока не кончался завод часовой пружины.

После того как полеты модели показали, что путь, который избрал А.Ф. Можайский был правильным, он приступил к детальной разработке проекта своего летательного аппарата в натуральную величину. Однако, если предшествующие работы изобретатель мог выполнить на собственные ограниченные средства, то сооружение самолета в его натуральную величину требовало затраты значительных денежных сумм, которыми он не располагал.

В 1877 г. А.Ф. Можайский решил «подвергнуть свое изобретение суду научной критики, предложив военному министерству использовать свой проект для военных целей в предстоящей войне с Турцией». Изобретатель обратился к председателю Воздухоплавательной комиссии военного министерства графу В. Тотлебену с просьбой исходатайствовать ему необходимые средства «для дальнейшего производства изысканий и опытов как над движением проектированного... снаряда, так и для определения различных данных, необходимых для рационального и правильного устройства всех составных частей такого снаряда».

20 января 1877 г. по распоряжению военного министра графа B.C. Милютина для рассмотрения проекта А.Ф. Можайского была образована особая комиссия, в состав которой входил и Д.И. Менделеев. После двух заседаний комиссия представила Главному инженерному управлению подробный доклад о проекте Можайского. Благодаря поддержке Д.И. Менделеева, было решено отпустить изобретателю 3000 рублей (деньги по тем временам огромные) на дальнейшие работы и обязать его представить программу опытов над аппаратом.

14 февраля 1877 г. А.Ф. Можайский представил Главному инженерному управлению свою программу опытов над моделями летательного аппарата. Она предусматривала исследование воздушных винтов, определение размеров и форм рулевых и несущих поверхностей, удельной нагрузки на крыло, разрешение вопроса управляемости и прочности самолета.

Чертежи «воздухоплавательного снаряда» (самолета), разработанные А.Ф. Можайским в 1877 г.

На предварительные исслелования А.Ф. Можайский потратил около 15 лет. Потратить столько же времени на строительство летательного аппарата — непозволительная роскошь. И изобретатель справился меньше чем за 5 лет — к началу 1882 г. самолет был готов.

Получив лишь часть обещанной суммы (2192 рубля), изобретатель взялся за осуществление своей программы. Работать ему приходилось в очень трудных условиях. Но, невзирая на трудности и крайнюю нужду, А.Ф. Можайский вскоре построил новую модель аэроплана. Эта модель, по свидетельству современников, «летала совершенно свободно и спускалась очень плавно; полет происходил и тогда, когда на модель клали кортик, что представляет груз весьма значительного размера. Изобретение г. Можайского было уже на испытании нескольких известных специалистов и заслужило их одобрение... Самое изобретение держится в секрете».

В результате новых проведенных исследований А.Ф. Можайский в начале 1878 г. пришел к выводу, что можно использовать сопротивление воздуха для создания подъемной силы. По этому поводу он писал: «...для возможности парения в воздухе существует некоторое отношение между тяжестью, скоростью и величиной площади или плоскости, и, несомненно, то, что чем больше скорость движения, тем большую тяжесть может нести та же площадь». Эта формулировка одного из важнейших законов аэродинамики — о значении скорости для создания подъемной силы — была дана А.Ф. Можайским за 11 лет до опубликования подобных работ Г. Марея и О. Лилиенталя, которые пришли к тому же выводу только в 1889 г. Математическое обоснование возникновения подъемной силы, как известно, впервые было дано в 1905 г. русским ученым Н.Е. Жуковским в его труде «О присоединенных вихрях», в котором он вывел теорему о подъемной силе крыла.

Весной 1878 г. А.Ф. Можайский решил перейти к постройке самолета в натуральную величину. 23 марта 1878 г. он обратился в Главное инженерное управление с докладной запиской, где указывал, что «требуемые для разрешения вопроса данные могут быть получены только над аппаратом таких размеров, на котором силою машины и направлением аппарата мог бы управлять человек», и просил об отпуске средств на строительство аэроплана, стоимость которого им была определена в 18 895 рублей.

Молель «возлухоплавательного снаряда», сконструированная А. Ф. Можайским. Подобно современному самолету он имел все основные узлы — фюзеляж, крылья, хвостовое оперение, управление и силовую установку.

Впервые разработав фюзеляжный тип самолета, Можайский на 30 с лишним лет опере-лил западноевропейских и американских конструкторов, которые только в 1909 г. начали строить подобные самолеты. А илея использовать фюзеляж-лолку для посадки на волу впервые была претворена в жизнь в 1913 г. другим русским конструктором и изобретателем Д.П. Григоровичем — создателем первого лодочного гилроаэроплана.

Предложение конструктора рассматривалось специальной комиссией, которой были представлены подробные чертежи самолета, обоснованные расчетами, и пояснительная записка, содержащая описание аппарата.

В качестве двигателей предусматривалась установка двух паровых машин общей мощностью 30 л.с. Одна из машин должна была работать на носовой тянущий винт, а другая — через передачу на два задних толкающих винта. Аппарат, по замыслу изобретателя, мог совершать посадку и на воду, для чего фюзеляжу была придана форма лодки.

Помимо разработки проекта, А.Ф. Можайский подробно описал технику взлета своего самолета и предусмотрел установку на нем аэронавигационного оборудования: компаса, измерителя скорости, барометра-высотомера, двух термометров, трех кренометров и прицела для производства бомбометания — самолет, по его замыслу, предназначался для бомбардировочных и разведывательных целей.

Экспертная комиссия, в состав которой на этот раз входили иностранцы, мало заинтересованные в деле развития русской авиации, — генерал Паукер, генерал Геря и полковник Вальберг — считали, что если проблема постройки летательного аппарата тяжелее воздуха и будет решена, то отнюдь не в России, а в Западной Европе. Рассмотрев объяснительную записку А.Ф. Можайского, комиссия вынесла поразительное по своему невежеству решение, в котором говорилось, что она «не находит ручательства в том, чтобы опыты над снарядом г. Можайского, даже и после различных возможных в нем изменений, могли привести к полезным практическим результатам, если не будет устроен им снаряд на совершенно иных основаниях, с подвижными крыльями, могущими менять не только свое положение относительно гондолы, но и свою форму во время полета... Сумма, испрашиваемая ныне г. Можайским, настолько значительна, что комиссия не решается приветствовать ее ассигнования».

Несмотря на то, что АФ. Можайский натолкнулся на откровенное недопонимание важности развития авиации в России, он продолжил работу над своим изобретением. По истечении двух лет, когда были изготовлены рабочие чертежи и проведен ряд дополнительных экспериментов, уточняющих расчеты, А.Ф. Можайский, чтобы обезопасить себя от многочисленных «дельцов» из министерства, стремящихся присвоить чужое достижение или же продать его за границу, решил запатентовать свое изобретение.

Вполне уверенный в реальности своего изобретения, решив довести до конца начатое дело, А.Ф. Можайский обратился к морскому министру С.С. Лесовскому с целью получения средств на постройку паровых машин, чертежи которых были им разработаны. Когда деньги наконец были получены, конструктор дал заказ на изготовление двух паровых машин по разработанному им проекту. В 1881 г. машины были изготовлены. Одна из машин развивала мощность в 20л.с. при весе 48 кг. Другая машина имела мощность в 10 л.с. при весе 29 кг. Пар в машины поступал от котла весом 65 кг. Топливом служил керосин.

Получив машины, А.Ф. Можайский приступил к сборке самолета. Для производства некоторых работ изобретатель обратился за помощью на Балтийский завод. Но дирекция завода, узнав, что у изобретателя нет денег, отказала ему. Тогда он вновь обращается к царскому правительству с просьбой отпустить на сборку и испытание самолета 5000 рублей. «Высочайшим повелением» просьба А.Ф. Можайского была отклонена. Но все же постройка самолета была доведена им до конца — на деньги, вырученные от продажи личных вещей и занятые у родных и заинтересованных лиц, он весной 1882 г. закончил сборку самолета.

По свидетельству современников, готовый аппарат АФ.Можайского представлял собой деревянную лодку. К бортам лодки были прикреплены прямоугольные крылья, слегка выгнутые вверх. Лодка, крылья и хвостовое оперение самолета были обтянуты тонкой шелковой материей, пропитанной лаком. Аппарат стоял на шасси с колесами. Обе его машины были расположены в передней части лодки. Самолет имел три четырехлопастных винта и два руля — горизонтальный и вертикальный. Размах крыльев самолета был около 24 м при длине фюзеляжа 15 м. При полетном весе около 950 кг полезная нагрузка самолета была 300 кг, а расчетная скорость полета не превышала 40 км/ч при общей мощности машин 30 л.с.

Летом 1882 г. самолет был готов к испытаниям. Для разбега самолета А.Ф. Можайский построил специальную взлетную дорожку в виде наклонного деревянного настила.

20 июля 1882 г. на военном поле в Красном Селе (под Петербургом) собрались представители военного ведомства и Русского технического общества. Самому изобретателю лететь не разрешили, так как ему в это время было уже 57 лет. Испытание самолета в воздухе было доверено помощнику А.Ф. Можайского — механику И.Н. Голубеву.

4 июня 1880 г. А.Ф. Можайский обратился в департамент торговли и мануфактур с просьбой о выдаче ему патента на изобретенный им «возлухоплавательный снаряд» и получил его 3 ноября 1881 г. Это был первый в мире патент на самолет, и он был выдан русскому изобретателю — моряку, капитану 1 ранга А.Ф. Можайскому.

В 70-х гг. XX в. в Центральном аэрогидролинамическом институте ЦАГИ) была сделана попытка ответить на вопрос: «Мог бы полететь самолет Можайского?». Современные расчеты показали, что самолет с тремя двигателями был способен летать. Совсем немного времени не хватило Можайскому для того, чтобы стать первым авиатором.

Самолет, пилотируемый И.Н. Голубевым, набрав в конце разбега необходимую скорость, поднялся в воздух и, пролетев некоторое расстояние по прямой, сел. При посадке было повреждено крыло самолета. Несмотря на это, А.Ф. Можайский был доволен результатами испытания, так как впервые была практически доказана возможность полета человека на аппарате тяжелее воздуха. Казалось, теперь обеспечены всеобщее признание и поддержка со стороны правительства. Однако на деле все оказалось иначе.

«Можно ли считать планирование самолета Можайского после разгона по наклонной дорожке первым полетом аппарата тяжелее воздуха?» — усомнились члены комиссии. Вскоре последовало заключение комиссии военного министерства — для полета «воздухоплавательного снаряда» А.Ф. Можайского мощности установленных на нем двигателей было недостаточно.

Изобретатель согласился с выводами комиссии. Он и сам понял этот недостаток своего самолета и уже заказал на заводе еще одну паровую машину. К сожалению, установить ее на усовершенствованную конструкцию своего аппарата Александр Федорович не успел. В 1890 г., в возрасте 65 лет, он умер.





Авиация и космонавтика, вооружения, hi-tech, открытия, концепции и изобретения...

Наука, техника, изобретения © 2009-