Воздушный путь

Сикорский Игорь Иванович

Первая лаборатория такого рода была открыта в России за много лет до того, как такие учреждения появились в других странах. Это был Аэродинамический институт в селе Кучине вблизи Москвы. Он был основан Д. П. РЯБУШИНСКИМ. В его научных работах принимал участие профессор Московского Университета Николай Егорович ЖУКОВСКИЙ, бывший одним из первых ученых, проливших свет на эту до тех пор неведомую область техники и науки.

Работы лабораторий принесли делу создания летательных машин очень большую пользу. Лет 25 тому назад строители летательных машин должны были создавать главные части — крылья, корпус и т. д., руководясь своим чутьем, т. е. попросту говоря так, как им казалось. Иногда они поступали удивительно правильно; но сплошь и рядом делали ошибки, вызывавшие неуспех всей работы. Аэродинамические лаборатории дали строителям аэропланов множество очень важных сведений. Они показали, какие крылья действуют лучше, какие — хуже; какое сопротивление оказывают воздуху предметы разной формы, движущиеся в нем. Лабораторные исследования выяснили много интересных особенностей давления воздуха на движущиеся в нем тела. При испытании сопротивления воздуху предметов разной формы оказалось, что на малых скоростях лучшими были одни из них, а на больших скоростях —

другие. Еще сложнее оказалось дело с крыльями. Для различных скоростей также оказались нужными разные формы крыльев. Кроме того, и при одинаковых скоростях крылья, работающие при больших углах встречи, должны быть несколько иными, чем встречающие поток воздуха под малым углом, т. е. идущие с едва приподнятым передним краем. Но, самое главное, лаборатории выяснили во всех этих случаях не только, какое крыло лучше, а какое — хуже, они выяснили точно, что крыло такого-то типа, при такой-то скорости и таком-то угле может поднять на каждый квадратный аршин столько-то груза и при этом его понадобится тянуть вперед с такой-то определенной силой. Над каждым крылом лаборатории производили много опытов и полученные результаты привели в такой вид, чтобы каждый строитель мог легко сосчитать, сколько груза поднимает выбранное им для своей машины крыло и сколько силы потребуется, чтобы двигать его вперед. Можно было также сосчитать все «вредное сопротивление» аппарата, высчитать, с какой силой будет тянуть винт при такой-то скорости полета и известной мощности двигателя. Иначе говоря, можно было, благодаря этим сведениям, делать расчет аэропланов, то есть делать машину сознательно, зная почему и для чего делается каждая ее часть, заранее зная с большой точностью, какими свойствами будет обладать построенный аппарат. Без этого строитель мог только угадывать, что получится из его машины, и при испытаниях получить иногда приятные, но гораздо чаще неприятные неожиданности.

Ознакомимся, каким образом производились эти опыты в лабораториях. Основой действия решительно всех летательных аппаратов, т. е. машин тяжелее воздуха, равно как и всех птиц и летающих насекомых, является давление воздуха на предмет, который в нем движется. Легко понять, что если предмет неподвижен, а воздух вокруг него движется, т. е. если на него дует ветер, то будет происходить то же самое. Значит, для производства наблюдений надо было заставить воздух двигаться мимо данного предмета с точно известной скоростью и измерять, с какою силой и в какую сторону воздух давит на этот предмет.

Поэтому безразлично, будем ли мы двигать воздух мимо неподвижного предмета, т. е. попросту дуть на него с помощью какого-нибудь насоса или вентилятора, или же мы будем в неподвижном воздухе двигать наш предмет. Важно только, чтобы скорость была точно известна и получаемые давления аккуратно измерялись. Большая часть испытаний производилась первым из указанных способов, т. е. помещали неподвижный предмет в струю воздуха — ветра, даваемую сильным вентилятором. Этим способом производились опыты и в лаборатории ЭЙФЕЛЯ [ 36 ] .

36

Инженер Эйфель - известный строитель самой высокой в мире башни, поставленной в Париже. (Прим. авт.)

Главную часть лаборатории Эйфеля составляет большая труба, как бы разрезанная примерно посередине. Две части этой трубы, имеющей около сажени в поперечнике в самом узком месте, соединены между собой так называемой «комнатой испытаний». В конце более длинной части трубы расположен огромный вентилятор, приводимый в движение электрическим мотором в 100 лош. сил. Вентилятор высасывает воздух из трубы, а следовательно, и из «комнаты испытаний», снабженной очень плотно затворяющимися дверями. Поэтому воздух устремляется широким и сильным потоком через большой раструб, насаженный на короткой части трубы, затем в виде струи сильного равномерного ветра проходит комнату испытаний, попадает в длинную часть трубы и вентилятором выгоняется прочь. Опытами было выяснено, что лучше несколько удалять вентилятор от места испытаний и, во всяком случае, не пользоваться струей ветра, идущего прямо от него. Такая струя не имеет одинаковой во всех частях скорости и всегда несколько «закручивается». А в комнате испытаний воздух проходит потоком достаточно равномерным, чтобы в нем можно было производить измерения. Для большей части испытаний воздух в лаборатории Эйфеля заставляли двигаться со скоростью около 35 и около 70 верст в час. А зная, с какою силой воздух давит на данный предмет при одной скорости, можно было легко вычислить давление и для всякой другой скорости [ 37 ] .

37

Вычисление это можно производить таким образом: допустим, что лаборатория испытала сопротивление какой-нибудь части аэроплана при скорости в 70 верст в час, причем испытанная часть имела поверхность, подставленную действию струи воздуха, в один квадратный аршин; лаборатория нашла, что эта часть дает при 70 верстах в час сопротивление в 10 фунтов. А скорость строящегося аэроплана предполагается в 100 верст в час и эта же часть на нем будет иметь не один, а 2? квадратных аршина поверхности. Искомое воздушное сопротивление получится, если даваемую лабораторией цифру увеличить во столько раз, во сколько поверхность данной части аэроплана больше поверхности модели, а затем полученное помножить на помноженную на себя скорость, на которую ведется расчет, и разделить на помноженную на себя скорость испытания. В данном примере можно рассуждать так: 2? кв. аршина дадут при одинаковой скорости сопротивление в 2? раза большее, чем один, т. е. 10 х 2?
– 25 ф. Это при скорости в 70 верст в час, а при 100 верстах будет 25 х (100 х 100)/(70 х 70) = 25 х 10000/4900, т. е. приблизительно 51 фунт. Таким же способом можно отыскать сопротивление какой угодно другой части аэроплана и, сложив сопротивление всех частей и крыльев, получить полное сопротивление машины. (Прим. авт.)

При лабораторных испытаниях крыльев, корпуса и некоторых других крупных частей аэроплана обычно исследовали не само крыло, а небольшую модель его. Мелкие части — проволока, стальные трубы, стойки и т. д. испытывались в действительную величину. Испытываемая часть помещалась на конце особой палочки в самой середине струи ветра в комнате испытаний. Другой конец палочки, находившийся вне струи ветра, был соединен с особыми весами, позволявшими точно измерить силу давления ветра на предмет, закрепленный на конце палочки. Находящийся рядом наблюдатель должен был измерять давление и записывать результаты.

Таким образом было испытано огромное множество моделей различной формы и вида, изображавших как целые аэропланы, так и отдельные их части. Новые формы крыльев, частей и т. д. придумывались как руководителями лабораторий, так и отдельными частными лицами. В таких случаях лаборатория Эйфеля делала испытания бесплатно, но оставляла за собой право описать в своих справочниках модель и даваемые ею результаты, чтобы не один человек, а все сообща пользовались получаемыми научными сведениями, и все дело воздухоплавания развивалось таким образом успешнее и быстрее.

Понятно, что множество интересных моделей было придумано и доставлено изобретателями летательных машин. В большинстве случаев они просто добивались получения возможно лучшего крыла, винта и т. д. для своей машины, оставляя часто в стороне вопрос о том, почему именно такое крыло действует лучше, что именно происходит в воздухе, когда в нем работает винт, и т. д. Но для надежного разрешения связанных с этим делом вопросов надо было разъяснить полностью, что именно, как и почему происходит в воздухе с данным крылом, винтом или иной частью аэроплана. Иначе говоря, надо было создать науку, разъясняющую связанные с летанием по воздуху вопросы. Создать науку, т. е. накопить достаточное число точных знаний и сведений, расположить их в правильном порядке и объединить их общими рассуждениями, делающими понятными вопросы, относящиеся к данной науке, — все это является делом очень большим и нелегким, и очень важным. С конца прошлого столетия за это дело принялись многие ученые почти во всех странах. Выдающееся значение имела работа русских ученых. Выше приводилось уже имя профессора Жуковского; кроме того, из среды ученых, главным образом Петрограда и Москвы, выделился ряд серьезных работников, посвятивших свои дарования новой науке. Профессором Петроградского политехнического института БОТЕЗАТОМ было сделано много интересных и ценных работ, в их числе — исследование работы воздушных винтов. Много сделали проф. Петроградского политехнического института Ван дер ФЛИТ, инженеры СЛЕСАРЕВ, РЫНИН, военные инженеры НАЙДЕНОВ, УТЕШЕВ и многие другие. Эти лица организовали в России теоретическое обучение будущих летчиков и интересовавшихся делом студентов технических учебных заведений. А своими научными трудами и открытиями русские ученые сделали ценный вклад в мировую авиационную науку и заслужили России почетную известность.

Модели аэропланов

Попытки создания летательной машины по типу аэроплана производились, главным образом, в середине прошлого столетия. В этом случае, как и в других, маленькие модели были осуществлены раньше, чем могли быть построены настоящие аэропланы, от которых можно было бы ожидать, что они поднимут человека. В 1842 году англичанин ХЕНСОН спроектировал и взял патент на паровой аэроплан. Проект по тому времени был очень интересным, но осуществить его изобретателю не удалось. Немного позднее, в 1847 — 1848 годах, сотрудник Хенсона СТРИНГФЕЛЛОУ сделал маленькую модель аэроплана, которая, вероятно, была первой поднявшейся на воздух [ 38 ] . В 1871 году француз ПЕНО сделал интересную маленькую модель аэроплана, двигавшуюся с помощью винта, действовавшего от закрученной резины. Эта модель отлично летала. В 1879 году другой француз, Виктор ТАТЕН, построил интересный маленький аэроплан, весивший около 4-х фунтов и приводившийся в движение сжатым воздухом. Модель эта отлично взлетала на воздух и могла пролететь в длину около 20 аршин. 12 лет спустя в Австралии изобретатель коробчатого воздушного змея ХАРГРЕЙВ построил модель аэроплана, также действовавшую сжатым воздухом, которая пролетела однажды около 55 аршин в течение 8-ми секунд. Обыкновенно полеты моделей бывали гораздо более короткими. Наиболее крупными результатами с моделями аэропланов были, по всей вероятности, полеты машин, построенных американским ученым ЛЕНГЛИ. Им были построены аппараты в 30 и более фунтов весом и двигателями до нескольких лош. сил. Во время одного из полетов в 1896 году модель, приводимая в движение паровой машиной, самостоятельно поднялась на высоту 35 — 40 аршин. Весь полет продолжался около 1 1/2 минут. Модели проф. Ленгли интересны еще и в том отношении, что они представляли из себя машины более крупные и тяжелые, чем большие птицы.

38

В наши дни многие историки авиации подвергают сомнению факт успешных испытаний модели Д. Стрингфеллоу, которая была снабжена миниатюрным паровым двигателем. (Прим. ред.)

Полеты моделей аэропланов представляли большой интерес, так как они доказали возможность постройки летающего аэроплана. Но, в большинстве случаев, полеты эти были столь короткими, что ознакомиться с устойчивостью и управляемостью этих приборов было почти невозможно. Гораздо больше могли дать в этом отношении опыты Ленгли, бывшие, можно сказать, последним шагом в деле постройки модели. После этого уже, казалось, можно было строить настоящие аэропланы. И действительно, около этого времени были сделаны первые серьезные попытки создания аэропланов, способных поднять на воздух человека.

Первые аэропланы

Выдающийся интерес представляют в этом отношении работы французского инженера АДЕРА. Воздухоплавание интересовало его в течение всей его жизни. Когда его деятельность как инженера-электрика позволила ему собрать достаточное количество денег, он принялся за осуществление своих проектов. Работы свои он начал с того, что отправился в Африку, чтобы изучить на месте полет живущих там больших птиц. После долгого и серьезного изучения полета птиц и строения их крыльев Адер приступил в Париже к постройке своей первой летательной машины. В 1890 году был закончен его первый аппарат — аэроплан с крыльями, похожими на птичьи, с легким паровым двигателем в сорок лош. сил.