Содержание
«Военная Литература»
Биографии

От модели к самолёту

Модели, построенные Можайским, летали. Их полет подтверждал правильность избранного принципа, но оставлял без ответа множество мелких, но иной раз очень важных вопросов, вставших перед Можайским. Только систематические опыты над летающими моделями могли дать ответ на всевозможные вопросы. Значит, прекращать исследований нельзя, следовало не только наблюдать, но и измерять.

Для проведения больших испытаний Александру Федоровичу нужны были средства. А денег неоткуда было взять. В конце 1876 года он подал рапорт в Главное инженерное управление, в котором просил оказать содействие

«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».

Военный министр назначил специальную комиссию и поручил ей ознакомиться с изобретением [131] Можайского, разобрать существо его предложений. В состав комиссии вошли: начальник Главного инженерного управления генерал-лейтенант В. Ф. Зверев; профессор Санкт-Петербургского университета Д. И. Менделеев, труды которого уже в то время получили всемирную известность; профессор Инженерной Академии, президент Русского технического общества, Н. П. Петров{28}; член Технического комитета морского министерства, полковник П. А. Богославский и военный инженер Струве.

В вопросах воздухоплавания Менделеев пользовался огромным авторитетом. Он должен был принять участие в разборе предложения Можайского. Это понимали в Главном инженерном управлении, и генерал Тотлебен, как представитель управления, обратился к Менделееву с таким письмом:

«Милостивый Государь Дмитрий Иванович. Капитан 1-го ранга Можайский предлагает воздухоплавательный снаряд. Для предварительного обсуждения и разъяснения этого предложения, назначив совещание, имею честь просить Ваше Превосходительство не отказать в Вашем участии по этому делу, которое весьма важно, так как предмет этот Вам более знаком, чем другому лицу и Вы в течение нескольких лет посвятили много трудов и времени для обследования этого предмета».

Комиссия собиралась дважды: 20 и 25 января 1877 года. В предложении Можайского Менделеев прозорливо увидел путь к завоеванию воздуха и поддержал смелого новатора. Именно Менделеев настоял на том, чтобы опыты Можайского продолжались. В них Менделеев видел не только самоцель - постройку самолета, но и развитие нового [132] раздела науки - аэродинамики. Опыты могут, писал Менделеев,

«привести к определению некоторых данных для обогащения весьма неполных и скудных сведений о законах сопротивления воздуха движущимся в этой среде телам и дадут средства точнее судить о возможности достижения успеха в воздухоплавании, следуя избранному пути».

Комиссия приняла решение, где говорилось, что Можайский «в основание всего проекта принял положения, признаваемые ныне за наиболее верные и способные повести к благоприятным конечным результатам».

Комиссия постановила выдать Можайскому на производство опытов три тысячи рублей и потребовала, чтобы изобретатель представил Главному инженерному управлению подробную программу предполагаемых опытов. Военный министр утвердил решение комиссии.

Так Александр Федорович одержал свою вторую победу - получил поддержку и одобрение комиссии, в которую входили видные представители русской науки.

Менделеева очень заинтересовал смелый проект Можайского. Это доказывают многочисленные пометки по авиации и воздухоплаванию, расчеты, прикидки и эскизы, сделанные на страницах записной книжки Менделеева. А на одной из страниц отчетливо и ясно написаны имя, отчество и фамилия создателя первых летающих моделей.

В жизни Можайского встреча с Менделеевым ознаменовала собой новый этап. Великий ученый подтвердил правильность его, Можайского, рассуждения. Изобретатель нашел в Менделееве научного [133] единомышленника, - и это укрепило уверенность Можайского в успехе начатого дела. Встреча Можайского с Менделеевым, личное общение двух замечательных людей, единство их научных взглядов - явилось важным моментом в создании самолета.

Можайский спешил исполнить решение комиссии. Да и как не спешить, когда открылась возможность сказать, что еще нужно исследовать, изучить, чтобы подойти к созданию нового летательного аппарата - самолета.

Можайский составил «Программу опытов над моделями летательного аппарата». Этот документ явился первой в мире научно разработанной программой систематических аэродинамических исследований, предшествующих созданию самолета, В этом важном для развития будущего самолетостроения документе Александр Федорович поставил перед собой самые главные, узловые вопросы - ответа на которые в те времена еще никто не мог дать. Вот что писал Можайский в своей Программе опытов:

«...Исследовать и приискать наилучшую форму винта двигателя аппарата в отношении числа перьев или лопастей его, изгиба их или угла с валом. Отыскать наиболее выгодную величину площади винта в отношении двигающей его силы, диаметр его.

Так как нижняя площадь перьев винта не дает полезной работы, то понемногу вырезая ее, определить наивыгоднейшую величину выреза покрышки винта около вала. [134] Вернее определить величину площадей хвоста аппарата; это можно только сделать при испытаниях во время полета моделей.

Испытать также при полете движение маленьких площадей на задней части крыльев на повороты аппарата, на направление его вверх и вниз.

Для движения моделей заказать маленькую паровую машинку, а до того взамен машинок с часовым механизмом, часто ломающихся, сделать механизм, в котором стальную пружину заменить резиновыми шнурами. Имеющаяся у меня подобная маленькая машинка оправдывает свое назначение.

По заключению, выведенному над маленькими винтами, т. е. по приисканию наилучшей его формы, сделать винт большого размера и подвергнуть его пробе паровою машиною, причем выяснится, достаточна ли крепость материала, введенная в его постройку, толщина вала и сила винта по индикатору.

Сделать модельку большого размера с целью получения большей скорости полета, причем определить сравнительно с малою моделькою величину площадей крыльев и хвоста, скорость, необходимую для движения в воздухе тяжести, на один квадратный фут площади.

Капитан 1-го ранга А. Можайский. 1877 г. февраля, 14 дня.»

Этот документ замечателен тем, что в каждом его абзаце намечены большие, важные для авиации задачи.

«Исследовать и приискать наилучшую форму винта» - никто до Можайского систематизированно не изучал формы воздушных винтов. [135] «Вернее определить величину площадей хвоста аппарата» - правильное решение вопросов устойчивости и управляемости требует грамотного обоснованного выбора размеров хвостового оперения. Слабым местом многих проектов, которые зарубежные конструкторы создадут десятилетиями позже Можайского - еще долго будет оставаться пренебрежение к вопросам устойчивости.

Устойчивость - способность летательного аппарата автоматически возвращаться в исходное положение - является обязательным условием безопасного полета.

И, наконец, настойчивое повторение о необходимости перехода к крупномасштабным опытам показывает, что Александр Федорович хорошо сознавал недостатки опытов на малых моделях, то есть понимал вредное влияние того, что сегодня называют масштабным эффектом.

Это очень важный вопрос. Когда строят какое-нибудь большое здание, то прежде создают его модель, чтобы на маленькой модели увидеть то, что впоследствии станет реальностью. При этом достаточно, чтобы модель точно воспроизводила будущее здание, была бы ему геометрически подобна.

Но когда речь идет об испытании моделей летательного аппарата, надо обеспечить не только геометрическое подобие модели и будущего самолета, но и подобие потоков, которые станут обтекать маленькую модель и большой самолет. А для этого придется строить и испытывать не маленькую, а большую модель, незначительно отличающуюся от будущего самолета. Для создания большой модели требовалось не мало средств. [136]

Царская казна отпускала деньги неохотно и тем тормозила систематические исследования над моделями летательного аппарата. С февраля 1877 года по май 1878 года Можайский получил на свои опыты в три срока всего 2192 рубля, вместо обещанных 3000 рублей. Изобретатель, отказавшись от своих служебных занятий, все свое время отдавал исследованиям, а сам жил на пенсию, составлявшую 175 рублей в год. Это обрекало на нищенское существование. Но вера в то, что он избрал правильный путь, не оставляла Можайского. Он стойко переносил лишения, но день ото дня жить становилось все труднее и труднее. Обстоятельства сложились так, что Александр Федорович принужден был просить военного министра выдать пособие.

«Состоящий на службе на коммерческих судах в Русском обществе пароходства и торговли и Одесской железной дороги, капитан 1-го ранга А. Можайский, желая проверить опытами на модельках свой проект воздухоплавания, взял отпуск из Общества и поселился в Петербурге с сентября м-ца прошлого 1876 года, - писал Можайский министру. - Стремясь достигнуть разрешения вопроса воздухоплавания, Можайский, не получая содержания от Общества и имея от казны, как состоящий на коммерческих судах, всего 25% жалования по чину, то есть около 14 1/2 рублей в месяц, затратил на модельки, опыты и на проживание в Петербурге в течение 6-ти месяцев свои собственные деньги.

По рассмотрению проекта Можайского особою комиссиею специалистов и ученых, собранною по распоряжению г. военного министра, и одобрении [137] комиссиею проекта Можайского, ему ассигновано военным министерством 3000 рублей для опытов над модельками и частями аппарата воздухоплавания, каковые деньги будут им, Можайским, расходоваться собственно, для этой цели, а для существования его и для потребностей жизни у него уже нет более собственных денег, почему он, Можайский, имеет честь покорнейше просить Ваше Высокопревосходительство о прикомандировании его к военному министерству с назначением ему денежного содержания от казны.

Капитан 1-го ранга А. Можайский.»

Просьба не осталась без ответа. За 1877 год Можайский получил от военного министерства пособие - но это было всего лишь 475 рублей. Надо было жить, работать, выполнять в срок обширную программу опытов. Правда, Александр Федорович стал продавать и закладывать все свое имущество и, как писал начальник Главного Штаба

«за неуплату им, по некоторым обстоятельствам, небольшое имение, принадлежавшее его детям, назначено уже к продаже, следствием которой будет окончательное разорение всей семьи».

Но исследований Можайский не прекращал. Он установил опытным путем наилучшую форму и размеры винтов. Выяснил, какие соотношения между площадью крыла и площадью оперения наиболее выгодны, как следует располагать винты, как влияет отклонение рулей на поворотливость модели.

Каждый день наблюдения за полетом моделей приносил новые открытия, а с ними прояснялись и тысячи маленьких, но важных вопросов, помогая [138] Можайскому отшлифовать облик будущего самолета. К концу этих первых в мире аэродинамических исследований Можайский определил, какую полезную нагрузку способны нести летающие модели.

Военный инженер Зарубин, флагманский механик Балтийской эскадры, с которым Александр Федорович был знаком еще со времен плавания в Японию, писал в газете «Санкт-Петербургские Ведомости»:

«... С результатами исследований одного нашего специалиста, давно уже работающего над проектированием совершенно своеобразного летательного аппарата, мы имели случай на днях познакомиться. Мы говорим об аппарате, изобретенном нашим моряком г. Можайским».

... В нашем присутствии опыт был произведен... над маленькой моделькой, которая бегала и летала совершенно свободно и опускалась очень плавно; полет происходил и тогда, когда на модель клали кортик, что сравнительно представляет груз весьма значительного размера.

Изобретение г. Можайского было уже на испытании нескольких известных специалистов и заслужило их одобрение; тем не менее изобретатель продолжает упорно работать над усовершенствованием своего аппарата, прообраз которого был им придуман еще в 1873 году...

... К этому немногому, что мы имели право сказать об аппарате г. Можайского, мы можем прибавить, что стоимость изготовления летательной машины сравнительно небольшая... Быстрота полета может быть доведена до размеров чрезвычайных».

1877 год был особенно плодотворным для работы [139] Можайского. Он трудился с особым подъемом. В апреле 1877 года разразилась война с Турцией.

Царское правительство всячески оттягивало ее объявление: и армия после введения в 1874 году военной реформы недостаточно повысила свою боеспособность; и флот на Черном море был слишком малочисленный, чтобы парализовать действия турецкого флота; и боязнь нового поражения, которое могло вызвать новый взрыв революционного движения; и незатухавшие крестьянские восстания - все эти моменты вынуждали царскую дипломатию действовать осторожно.

Но давние притязания России на проливы, открывавшие русскому флоту выход из Черного в другие моря, и вновь возникшая возможность упрочить свое влияние на Балканах и странах Ближнего Востока, и то, что соперник России - Англия, не имея союзников, не могла выступать против России и поддержать Турцию все эти благоприятные условия побудили русское правительство объявить войну Турции. Тем более, что общественность поддерживала идею помочь славянам в их борьбе с турецким игом.

В середине лета начались активные действия русской армии на Балканах, а вблизи Черноморского побережья действовали русские суда, пароходы РОПиТ'а, наспех преобразованные в военные.

Весь 1877 год Можайский работал много и напряженно. То был его патриотический вклад в дело технического преобразования русской армии.

Александр Федорович уже отчетливо видел контуры будущего самолета, уже явственно вырисовывались отдельные детали. [140] Работа спорилась, и все же Можайский не был удовлетворен ею. Как он ни бился, но одного недостатка своих моделей преодолеть не мог.

Двигателем летающих моделей служила пружина или резина. Во время полета она раскручивалась, а раскручиваясь - ослабевала. Скорость полета непрерывно менялась, убывала. А это представляло огромный недостаток. Исследователь не имел возможности наблюдать равномерный полет.

Дело заключалось в том, что каждой скорости соответствует свой угол, под которым выгодно устанавливать крылья. При постоянной убыли скорости судить - удачно ли установлены крылья - было невозможно.

Этот неустранимый недочет подметил сам Можайский, и он понимал, что пока двигателем служит резина или пружина, этот порок устранить нельзя.

23 марта 1878 года, подводя итоги исследованиям, он писал в докладной записке, адресованной в Главное инженерное управление:

«Модельки можно было только приводить в движение пружинными или резиновыми механизмами, сила которых беспрерывно изменялась и не могла быть определена с точностью, а вследствие свойства этих механизмов в начале действия моментально развивать наибольшую свою силу и производить как бы быстрый удар на вал и двигатель модельки, они ломались сами или часто ломали вал или двигатель. Исправление машин требовало много времени, а исправленные или вновь сделанные вследствие несовершенства технической работы ломались опять или развивали уже другую силу, [141] так что не было возможности связать предыдущие опыты с последующими и получить ряд параллельных верных выводов. Кроме того, во время производства опыта нельзя было дирижировать силою машины, увеличивать или уменьшать ее и переменять направление аппарата».

Из этого глубокого анализа Можайский сделал очень важный вывод: нужно изменить самый способ исследований. Не на модельках следует производить опыты, а только на аппарате таких размеров, на котором «силою машины и направлением аппарата мог бы управлять человек». В своей докладной записке Можайский указывал, что постройка большого аппарата обойдется дешевле, чем затраты на приборы, которые придется сделать, чтобы продолжать опыты с небольшими моделями, А главное, на большом летательном аппарате можно выяснить такие вопросы, которые невозможно решить на маленьких моделях. В заключение Можайский просил предоставить ему средства на постройку большого аппарата, «стоимость которого определена в смете, при сем приложенной».

Так 23 марта 1878 года впервые был поставлен вопрос о строительстве первого в мире самолета, Можайский брался за разрешение исключительно трудной задачи, и его проект самолета был обдуман, рассчитан, вычерчен. Это подтверждали чертежи, расчеты, описание спроектированного летательного аппарата и даже подробная смета на постройку, приложенные к докладной записке.

Те чертежи, которые Можайский приложил к своей докладной записке - первые чертежи самолета, четкие линии которых запечатлели мысли [142] изобретателя, до сих пор еще ее найдены. Известен только эскиз, быстрый набросок, сделанный рукой Можайского на обороте чертежа двигателя. На каждой из трех проекций самолет не дорисован, Но основная идея его ясна. И в этом, стремительно сделанном рисунке, легко узнать все, знакомые по последующим чертежам, черты будущего самолета. Зато сохранился полный текст описания самолета, где Можайский, разъясняя чертеж, [143] писал:

«Проектированный мною воздухоплавательный аппарат, как это видно на чертеже, состоит:

1) из лодки, служащей для помещения машины и людей;

2) из двух неподвижных крыльев;

3) из хвоста, который может подыматься и опускаться и служит для изменения полета вверх и вниз, равно через движущуюся на нем вертикальную площадь вправо и влево получать направление аппарата в стороны;

4) из винта большого переднего;

5) двух винтов малых на задней части аппарата, служащих к уменьшению размеров переднего винта и для поворотов вправо и влево;

6) из тележки на колесах под лодкою, которая служит отвесом всего аппарата, и для того, чтобы аппарат, поставленный площадью своих крыльев и хвоста наклонно, около 4 градусов к горизонту, переднею частью вверх, мог сперва разбежаться по земле против воздуха и получить ту скорость, которая необходима для парения его;

7) из двух мачт, которые служат для укрепления крыльев и связи всего аппарата по его длине и для подъема хвоста».

Слова этого официального документа скупы и не дают полного представления о первом проекте самолета, однако смета, приложенная к докладной записке позволяет уточнить характерные особенности летательного аппарата. Очень интересен перечень работ, позволяющий глубже вникнуть в то, как изобретатель думал сделать отдельные части своего самолета. [144]

«Смета на постройку воздухоплавательного аппарата при следующих его главных размерениях: длина лодки 20 1/2 аршин, длина каждого крыла 15 аршин, ширина крыла 20 аршин, машины в 30 индикаторных сил.

1. Угловой стали разной толщины и ширины для устройства лодки, крыльев, хвоста, винтов, мачт и тележки с запасом на переделки 25 пудов, ценою с доставкой из-за границы в Петербург по 6 руб. 50 коп. за пуд 162.50

2. Плата за работу по обделке стали: за просверление, опиловку и полировку ее и выделке из нее вышеупомянутых частей аппарата по 25 руб. с пуда 625. -

3. За две стальные оси и 4 колеса к тележке 125.

4. 4 спиральных рессоры и устройство их 80. -

5. Шелковой материи, плотного фаю, для крыльев, хвоста и верхней части лодки, на покрытие площади в 820 квадратных аршин, при ширине фая в 14 вершков требуется купить 922 1/2 аршина, а с добавкою полос на швы, на зашивку шкаторин у полотна крыльев, на нашивку особых полос в местах прикрепления материи к стали требуется еще 45 квадратных аршин, а при ширине фая в 14 вершков 50 1/2 аршин, что составит всего фая 973 аршина ценою за аршин по 3 руб. 15 коп. 3064.95

6. Холста [145] для покрытия площади лопастей трех винтов в 172 кв. арш. при ширине холста в 2 1/2 аршина и с прибавкою на швы и потери при выкройке 2 1/2 аршина, требуется купить 71 аршин ценою 1 руб. за аршин 71.

7. Холста для обивки нижней части лодки и киля, для покрытия площади 45 квадр. аршин, при ширине холста 2 1/2 аршина, требуется купить 19 аршин по 1 руб. за аршин 19.

8. За шитье площади крыльев, хвоста, винтов и лодки за парусную работу 220.

9. Химических материалов для сделания площадей аппарата непромокаемыми от дождя и влаги и непроницаемыми для воздуха на сумму 105.

10. За работы по обтяжке винтов холстом и по покрытию всех площадей химическим лаком 260.

11. Столярной работы, для устройства деревянных рыбин по корпусу лодки, легких деревянных решетчатых люков, сидений, устройств для помещения инструментов, разных стоек, материал и работы 190.

12. За выделку мелочных вещей, как то: медных колец или коушей в полотне крыльев, маленьких стальных блоков с медными шкивами для действия рулем, блоков для растягивания и уборки полотна крыльев, для наделки медных крюков, планок, обушков для проводки такелажа и укрепление [146] его 225.

13. За устройство механического штурвала для действия рулем в 2-х плоскостях 190. -

14. Тонкого стального проволочного троса для укрепления мачт, крыльев, тележки и для управления рулем 250 сажен по справочной цене конторы 90 коп. аршин 200.

15. Тонкого льняного линя и веревок для обшивки сторон площадей крыльев, для привязки их к рамам и для растягивания и уборки полотна крыльев, равно канатов к 2м якорям, всего 300 сажен 34. -

16. Два стальных якоря особого устройства 24. -

17. За такелажную матросскую работу 90. -

18. Для заказа и уплаты 2-х цилиндровой машины в 20 индикаторных сил для вращения винта большого 4600. -

19. Для действия малыми винтами машину о 2 цилиндрах в 10 индикаторных сил 3000.

20. На устройство фундаментов, за установку машин, провозку их из-за границы и за материал для действия при пробе машин 950. -

21. За три креномера 30. -

Компас 25. -

Барометр 55. -

2 термометров 9. -

За оптический аппарат для прицеливания 75. -

За прибор, измеряющий скорость движения 90. - . [147]

Цинковые ящики для наливания горючей жидкости для действия машинами, с медными кранами и трубками три штуки в войлочных чехлах 27.

23. За место сборки аппарата, склад, навес и чехлы, сторож 980.

24. Помощник, техник 450.

25. Механик 2 месяца 200.

26. Поездки для выбора и закупки материалов и заказа машин 800.

27. Непредвиденные расходы и переделки 2000.

Всего: 18.895.45

Капитан 1-го ранга А. Можайский»

Эта смета - ценнейший документ. Она не просто сухой перечень материалов - а ответ на множество вопросов.

Смета сообщает размеры самолета; подчеркивает его военное назначение; рассказывает о том, что изобретатель первоначально хотел сделать каркас самолета стальным; указывает, что Можайский собирался сделать обшивку крыльев, хвоста и лодки воздухо- и водонепроницаемой; раскрывает конструктивные детали - объясняя, что шасси должно было быть подрессорено, снабжено амортизаторами.

Если сложить затраты по основным статьям расхода, то раскроются предположения Александра Федоровича о том, что цена двигателей составит около 40% от стоимости всего самолета; материалы и готовые вещи - примерно 25%; рабочая сила - всего 15%; а на организационные и непредвиденные [148] расходы он полагал нужным отпустить до 20% всей суммы.

Через пятьдесят лет соотношение между стоимостью двигателей и стоимостью материалов для производства самолета оставалось почти таким же, как его наметил Можайский. Внимательный разбор сметы позволяет сделать заключение, что ее составитель - вдумчивый, осторожный и предусмотрительный конструктор. Он понимал, что в процессе работы первый схематический проект неизбежно подвергнется переделкам и изменениям; что создаваемое впервые обязательно приходится изменять, а изменяя, улучшать в ходе постройки, и отвел много средств на непредвиденные расходы. Ведь поиски нового, лучшего решения не прекращаются с нанесением последней линии на чертеже.

Уверенностью в своих знаниях проникнуты слова Можайского: «аппарат мой, имеющий вид птицы с неподвижными распростертыми крыльями и хвостом, при устройстве своем может сохранить условия, потребные для парения в воздухе, как в отношении величины площади к тяжести, так и получения достаточной скорости... скорость же его движения, как это показало действие винта над модельками, может получиться громадная. Постройка аппарата с технической стороны не представляет ни затруднений, ни невозможностей».

Дальше