Немецкий след в истории отечественной авиации
Шрифт:
Хотя в начале XIX века в Москве попытка построить управляемый аэростат невиданных для того времени размеров оказалась неудачной, Леппих не ошибся в одном из своих прогнозов: в XX веке машины с крыльями стали действительно адскими, и впоследствии причинили «роду людскому еще больше зла, чем сам Наполеон…». [6]
Крылья Лилиенталя
Первым, кому удалось осуществить полеты на планере, был немецкий инженер и изобретатель Отто Лилиенталь. Прежде чем построить планер, Лилиенталь долго изучал законы полета птиц. Он заметил, что крыло птицы, в отличие от воздушного змея, имеет изогнутый профиль. С помощью опытов немецкий исследователь установил, что такое крыло создает большую подъемную силу, чем плоское. Результаты своих наблюдений он описал в книге «Полет птиц как основа искусства летать». {24}
6
Удивительно,
Шварц согласился изготовить и испытать свой аппарат с бензиновым двигателем на деньги русского правительства, заказав его детали на германских и австрийских заводах. С самого начала он полностью засекретил свое изобретение до начала испытаний. Первоначально Шварц сообщил русским властям, что его прибор «пристегивается к шару и может быть приготовлен примерно в месяц, он будет стоить несколько тысяч. Подробности изобретения г. Шварц не считает возможным сообщить <…> до заключения с ним условия насчет вознаграждения». (Воздухоплавание и авиация в России до 1907 г. Сборник документов и материалов. М., 1956. С. 566).
В марте 1893 г. комиссия Главного инженерного управления осмотрела мастерскую Шварца на Волковом поле и лишь тогда выяснилось, что изобретатель начал строить цельнометаллический дирижабль из алюминия общим объемом около 2600 м3 с 10-сильным керосиновым двигателем «Даймлер» весом около 500 кг. Форма оболочки — цилиндрическая, длиной 21 м и диаметром 12 м. Внутри находились баллонеты с газом. Сзади оболочка заканчивалась конусом, спереди — сферой. Двигатель помещался в гондоле, а ось двухлопастного винта — на горизонтальной алюминиевой раме в задней части аэростата. Шварц планировал получить полезную нагрузку около 300 кг и достигнуть скорости 11–15 м/с. Продолжительность полета двух человек, по его расчетам, достигала 10 часов. Хотя сомнения относительно достижения указанной скорости возникали, но, с учетом уже истраченных средств, постройку решили продолжить.
Наполнение дирижабля водородом было назначено на 17 августа 1894 г., тут сразу же выяснилось, что баллонеты не держат газ, за ночь из них выходило до половины закаченного накануне объема. В начале сентября предприняли еще одну попытку заполнить дирижабль водородом, также неудачную. 3 сентября комиссия пришла к заключению о бесперспективности дальнейшего продолжения работ, учитывая тот факт, что скорость дирижабля не превысит 3 м/с, а окончание постройки придется отложить до весны. В письме М. М. Борескову от 4 сентября Шварц просил продолжить финансирование для замены баллонетов, но безуспешно. Работы продолжались еще два месяца, 25 октября аэростат осмотрела новая комиссия под председательством генерал-лейтенанта
Величко, признавшая его непригодным для военных целей. В ноябре с Шварцем произвели расчет и он уехал Германию. Расходы на постройку дирижабля и эллинга составили около 100 тыс. рублей.
Русский опыт не пропал даром для изобретателя. В 1896 г. Шварц возобновил постройку дирижабля в Берлинском воздухоплавательном парке в Темпельгофе. Дирижабль увеличенного объема (3697 мЗ) по конструкции был аналогичен российскому. Несмотря на смерть изобретателя в январе 1897 г., постройку все же закончили. Первый же полет 22 октября 1997 г. окончился катастрофой: со шкивов двигателей соскочили приводные ремни к винтам, и пилот Ягельц не справился с потерявшим управление дирижаблем.
Летом 1891 г. в холмистой местности к югу от Берлина Лилиенталь совершил первые полеты на сконструированном им планере. Это был легкий аппарат из ивы, бамбука и полотна, напоминавший по форме птицу. Планерист поднимался в воздух, разбегаясь против ветра с планером в руках вниз по склону холма. В полете он держался руками за крыло, управляя аппаратом наклонами нижней части тела вправо-влево или вперед-назад. Эти полеты Лилиенталя длились всего несколько секунд. Но постепенно росло его мастерство, совершенствовалась конструкция планеров. К середине 90-х годов дальность полета достигала уже 200–250 м.
Научные опыты Лилиенталя и особенно его полеты на планере вызывали всеобщий интерес. Среди тех, кого привлекли работы немецкого исследователя, были также ученые и изобретатели из России.
Правящие круги нашей страны в то время мало интересовались проблемами динамического полета, основные усилия направлялись на развитие аэростатов, поэтому деятельность приверженцев летательных аппаратов тяжелее воздуха не находила поддержки со стороны государства. Однако среди членов общественных организаций — Воздухоплавательного отдела Императорского Русского технического общества (ИРТО), основанного в Петербурге в 1880 г., и исследовательской группы при кабинете механики Московского университета, созданной в 1889 г. по инициативе профессора Н. Е. Жуковского, было немало сторонников птицеподобных машин.
О книге Лилиенталя «Полет птиц как основа искусства летать» в России узнали из сообщений Е. С. Федорова и Н. Е. Жуковского в 1890 г.
Евгений Степанович Федоров был членом воздухоплавательного отдела ИРТО, активным сторонником летательных аппаратов тяжелее воздуха. Он занимался изучением полета птиц, хорошо знал немецкий язык, и не удивительно, что книга Лилиенталя сразу же привлекла его внимание. В 1890 г. Федоров сделал доклад о работах немецкого исследователя на заседании воздухоплавательного отдела ИРТО, в том же году доклад был опубликован в трудах общества. Изложив содержание книги Лилиенталя, Федоров высоко оценил ее значение. Он писал: «Свою идею г. Лилиенталь развил так полно, так логично и последовательно, что труд его навсегда останется ценным памятником в истории техники воздухоплавания.
<…> Лишь следуя по тому пути, по которому шел Лилиенталь, мы придем к желаемому результату, и долго лелеемая человеком мечта носиться по воздуху наподобие птиц осуществится на деле».{25}
Федоров предложил повторить опыты Лилиенталя для подтверждения его вывода о том, что изогнутая поверхность развивает большую подъемную силу по сравнению с плоской. Эксперименты проводились в 1891–1892 гг. на средства ИРТО. Е. С. Федоров измерял силу, действующую на исследуемые поверхности в ветреную погоду, а другой член Общества, В. В. Кузнецов, определял подъемную силу поверхностей, установленных на тендере движущегося паровоза. Несовершенство измерительных приборов не позволило получить точные данные, но в целом опыты подтвердили аэродинамические преимущества изогнутых поверхностей.
Пропагандистом и популяризатором идей Лилиенталя среди энтузиастов авиации в Москве был выдающийся ученый-механик профессор Николай Егорович Жуковский. Он начал интересоваться проблемами полета в 80-е годы. По сведениям биографа ученого, его племянницы Е. А. Домбровской, еще в начале 80-х годов Жуковский экспериментировал с крыльями, сделанными из бамбуковых тростей, обтянутых материей. Привязав к себе крылья, он садился на велосипед и, съезжая под уклон, оценивал действие аэродинамических сил.{26} Однако всерьез Жуковский стал заниматься вопросами авиации после участия в Воздухоплавательном конгрессе в Париже в мае 1889 г. В этом же году ученый организовал опыты с летающими моделями в Московском университете и сделал свой первый доклад о проблемах полета.
Таким образом, время опубликования книги Лилиенталя «Полет птиц как основа искусства летать» совпали с началом систематических научных исследований Жуковского в области авиации. Известно, что ученый имел эту работу в своей библиотеке и часто пользовался ею. В начале 90-х годов в письме своему другу А. А. Микунину он писал: «…забыл у тебя очень нужную мне книжку Отто Лилиенталя; буду просить тебя послать мне ее по почте, так как я теперь пишу работу именно об этой книге — „Теория аэропланов на основании кривых Лилиенталя“».{27}
7 ноября 1890 г. Жуковский сделал доклад «Об исследованиях Лилиенталя о летании» на заседании Общества любителей естествознания при Московском университете. Это было первое из серии его сообщений о немецком пионере авиации.
Знакомство с трудами Лилиенталя было для Жуковского, вероятно, одним из стимулов заняться изучением полета птиц. В опубликованной в 1892 г. статье «О парении птиц» ученый дал подробный анализ законов движения птиц с неподвижно распростертыми крыльями при различных атмосферных условиях, математически доказал возможность выполнения «мертвой петли» в воздухе.{28} Это было первое научное исследование по динамике полета. В этой статье и в последующих своих работах Жуковский подчеркнул значение экспериментальных исследований Лилиенталя. Он, в частности, указал на важность открытия достоинств искривленного профиля, отметил удобство графического способа изображения аэродинамических сил в виде кривой, получившей позднее название «поляра Лилиенталя». Вместе с тем, являясь превосходным ученым-аналитиком, Жуковский заметил некоторые неточности в книге Лилиенталя. Так, в 1899 г. в письме члену ИРТО С. И. Квятковскому он написал, что не согласен с выводом Лилиенталя о возможности возникновения пропульсивной (направленной вперед) аэродинамической силы на искривленном профиле крыла.{29}
Как и Федоров, Жуковский не ограничился теоретической оценкой аэродинамических исследований Лилиенталя. Он заказал в Москве у мастера Трындина специальный прибор для экспериментальной проверки выводов немецкого исследователя. Прибор был установлен в кабинете механики Московского университета.
Уже первые сообщения Е. С. Федорова и Н. Е. Жуковского о результатах опытов О. Лилиенталя привлекли внимание изобретателей летательных аппаратов. В 1890 г. В. К. Герман разработал проект самолета-триплана, поверхности которого имели кривизну 1/12, как рекомендовал Лилиенталь в своей книге. К. Э. Циолковский в комментарии к своей статье 1984 г. «Аэроплан или птицеподобная (авиационная) летательная машина», в которой описывается конструкция самолета-моноплана со свободнонесущим крылом изогнутого профиля, отметил, что стимулом к публикации работы послужили сведения об опытах Лилиенталя и Максима.{30} В 90-е годы за создание самолета с крыльями, спроектированными на основе расчетов О. Лилиенталя, взялся и Е. С. Федоров. Его летательный аппарат имел пять крыльев, пилот мог изменять угол их установки. Самолет был построен, но в полете не испытывался.