Можайский
Шрифт:
Можайский обнаружил, что при угле атаки, равном приблизительно 15°, подъемная сила плоской пластинки достигает своего наивысшего значения. Теперь этот вывод подтвержден и объяснен, и данный угол атаки получил название критического.
Таким образом, именно Александр Федорович Можайский явился первооткрывателем характеристических углов атаки, знание которых предшествует аэродинамическому расчету самолета.
Первая заслуга Можайского - ученого и исследователя - в том, что он заложил основы экспериментальной аэродинамики и установил важнейшие аэродинамические соотношения.
Вторая его заслуга заключается в том, что он
Можайский дал качественную формулировку для определения динамической подъемной силы:
"Для возможности парения в воздухе существует некоторое отношение между тяжестью, скоростью и величиной площади или плоскости, и несомненно, что чем больше скорость движения, тем большую тяжесть может нести та же площадь".
Он же применил формулы для расчета подъемной силы и силы сопротивления своего самолета. Эти формулы после элементарных математических преобразований приводятся к такой форме, в какой их применяют конструкторы в наши дни.
Можайский все это сделал в годы, когда природа подъемной силы не была еще достаточно изучена, более чем за четверть века до того, как Николай Егорович Жуковский завершил построение новой науки - аэродинамики.
Самолет Можайского явился новым инженерным сооружением. Этот первый в мире самолет был рассчитан, а не построен на основе голой интуиции, и в этом еще одна заслуга Александра Федоровича Можайского - основоположника аэродинамического расчета.
Полет на змее
Знаменитый математик XVIII столетия Леонард Эйлер однажды заметил: "Бумажный змей, детская игрушка, пренебрегаемая взрослыми, будет когда-нибудь предметом глубоких исследований". Его слова сбылись: Можайскому воздушный змей понадобился именно для глубоких исследований.
Много лет уже Александр Федорович изучал птиц, размышлял над вопросами летания, пробовал строить летающие модели.
Если соорудить змей и попытаться на нем совершить полет, то это не только позволит убедиться в правильности расчетов, но и даст возможность разрешить вопрос устойчивости летательного аппарата в полете. А тогда не трудно перейти от змея к летательному снаряду, обладающему большой, неподвижной несущей поверхностью, которую движут в воздухе винты, вращаемые каким-либо двигателем.
Когда корабль не может близко подойти к берегу и на землю не удается бросит веревку - линь, моряки запускают змей и таким образом перебрасывают линь на берег. Можайский много раз видел запуск змея, и сам не раз проделывал эту операцию. Если маленький змей способен поднять веревку, то, следовательно, змей больших размеров сможет поднять большой груз. Но Можайский знал, что мало увеличить размеры змея, надо учесть еще скорость ветра, которая также влияет на подъемную силу змея. Один и тот же парус при более сильном ветре движет судно с большей скоростью. В конце концов воздушный змей - это тот же парус, только повернутый в другой плоскости.
Если между парусом и воздушным змеем много общего, то многовековая практика кораблестроения поможет найти наилучшие формы змея. Не случайно старинные прямые паруса распространялись с северных русских морей по всему свету. Пожалуй, лучше всего - змей прямоугольных очертаний. В книге Константинова{25} "Воздухоплавание", вышедшей еще в 1856 году, которую знал Можайский, были подробно разобраны различные конструкции воздушных змеев. В этой старой книге
"Изложенные начала конструкции воздушного змея осуществляются простейшим образом нашими уличными мальчишками. Для чего берется лист писчей бумаги, большею частью обыкновенных размеров, узкие стороны листа составляют верхнюю и нижнюю стороны змея. Плоскость его укрепляется двумя тонкими, деревянными планками, приклеиваемыми к бумаге. Концы этих планок скрепляются толстою ниткой, окаймляющей змей, причем нитки (идущие по диагонали змея) вверху и внизу змея натягиваются, чтобы придать змею несколько вогнутую поверхность".
У отличных парителей - орлов-сивучей очертания крыльев очень близки к прямоугольным - короткие и широкие.
Замечание Константинова насчет вогнутых поверхностей змея было очень важным. Можайский, задумав построить огромный змей, постарался придать ему такую же вогнутость плоскостей. Это улучшит устойчивость змея в поперечном направлении.
В те годы вышла из печати брошюра доктора Арендта из Симферополя. Этот врач так же, как и Александр Федорович, давно изучал полет птиц. Замораживал убитых птиц и, расправив им крылья, заставлял парить в воздухе на привязи при сильном ветре. Правда, выводы своих исследований Арендт хотел применить только для создания летательного аппарата с машущими крыльями.
Так русские исследователи Константинов, Арендт, Можайский сделали ряд важных открытий, намного опередив иностранцев. Но как это часто случалось в царской России, истинных авторов забывали, а их открытия приписывали иностранцам.
Константинов, например, первым указал, что вогнутая несущая поверхность создает большую подъемную силу. Арендт же высказал мысль, что ветер не мешает, а помогает полету. Но за границей это положение приписали Лилиенталю{26}, немецкому исследователю планеризма, который проводил свои опыты в девяностых годах. По этому поводу русский ученый Евгений Степанович Федоров{27} писал:
"На основании ряда опытов и измерений, Лилиенталь приходит к выводам, которые были угаданы Арендтом..."
В годы, когда Александр Федорович Можайский выступил как смелый новатор, собираясь совершить полет на буксируемом воздушном змее прототипе планера, среди иностранных ученых находилось не мало людей, которые утверждали, что полет на машинах тяжелее воздуха вообще неосуществим. Они приводили слова известного немецкого ученого Гельмгольца, который сказал:
"Надо прийти к заключению, что в образе большого коршуна природа поставила предел организму, который может подняться с помощью своих собственных мускулов, посредством своих крыльев держаться в течение продолжительного промежутка времени в воздухе.
На основании всего этого мало вероятно, чтобы человек когда-либо, хотя бы с помощью наиболее искусно приготовленных крыльев, мог свой собственный вес поднять на высоту и продержаться известное время в воздухе".
Таким образом сам Гельмгольц считал неосуществимым мускульный полет, но ничего не говорил о полете "с помощью двигателя". Однако враги авиации стремились использовать слова Гельмгольца как тормоз для ее развития.
Александра Федоровича в его решении совершить полет не могли сбить с пути никакие авторитеты. Он начал строить большой воздушный змей, добиваясь наименьшей нагрузки на единицу поверхности крыла, чтобы змей мог поднять человека. В записях Можайского о наблюдениях над птицами было сказано: