Можайский

Если бы теперь авиаконструкторы захотели воспользоваться законом "квадратов синуса", то они пришли бы к чудовищному выводу, что ни один современный самолет летать не может.

Простой опыт показывал, что вычисленная по формуле Ньютона подъемная сила во много раз меньше той, которая в действительности возникает на крыле. Причем, чем меньше угол наклона крыла к потоку - угол атаки, тем больше расхождение между опытом и теорией. Эта разница огромна: при угле атаки, равном 20°, подъемная сила в три раза больше вычисленной по ньютоновской формуле. При угле атаки около 1° теоретический подсчет дает величину подъемной силы почти в сто раз меньше ее действительного значения, которое получается при этом из опыта.

Неудивительно, что у многих изобретателей опускались руки, как только они, на основе формулы Ньютона, приходили к выводу, что запроектированный ими летательный аппарат не сможет летать, так как его подъемная сила будет меньше веса.

Крупный, талантливый русский конструктор С.С. Неждановский{16}, в самом конце прошлого века много и хорошо поработавший над развитием планеров, но долго находившийся в плену теории Ньютона, однажды записал, как итог своих расчетов:

"...Создание летательного аппарата, снабженного паровыми двигателями невозможно".

Но не все неверно в теории Ньютона. В ней правильно учтено влияние плотности среды, скорости движения и размеров поперечного сечения тела. Следовало отбросить ошибочное предположение о том, что воздух подобен скоплению шаров, ударяющих по движущимся в нем телам.

Великий Ломоносов{17} был первым, кто стал говорить о токе, о течении воздуха. Его рассуждения о токе воздуха вывели новую науку - науку о движении воздушных масс - из того тупика, в котором она находилась.

В 1749 году в "Новых комментариях" Академии наук, был опубликован ряд замечательных работ первого русского академика. Одна работа: "Опыт теории упругой силы газов" содержала основы кинетической теории газов. Работа "Размышление о причине теплоты и холода" наносила смертельный удар господствующей в то время ложной теории теплорода "О вольном движении воздуха, в рудниках примеченном", явилась первой работой, посвященной изучению движения воздушных масс.

Опыты Ломоносова, которые привели к открытию закона сохранения вещества и стали теоретической основой для закона сохранения энергии, позволили сделать важный вывод о том, что воздух представляет собой смесь, по крайней мере, двух газов.

Мысли Ломоносова о воздухе, о его свойствах, о законах, которым подчинено его движение, высказанные два столетия тому назад, остаются правильными и сегодня.

Друг Ломоносова, крупнейший математик XVIII века, Леонард Эйлер{18}, действительный член Петербургской Академии наук, облек эти мысли в стройную математическую форму. Внешне формула Эйлера для определения силы сопротивления имела большое сходство с первой формулой Ньютона.

В правой части формулы Эйлера также записаны и площадь поперечного сечения тела, и массовая плотность среды, и квадрат скорости движения. Также - потому, что это было правильным у Ньютона. Но вместо коэффициента пропорциональности, введенного Ньютоном, Эйлер написал новый, как он назвал, коэффициент сопротивления. Это резко изменило существо закона: коэффициент сопротивления различен для тел разной формы.

К такому выводу Эйлер пришел, пересмотрев основу теории Ньютона. Воздух нельзя рассматривать как скопление отдельных мельчайших частиц, считал Эйлер. Воздух есть материя, непрерывно распределенная в пространстве, утверждал он. Отсюда ученый делал важный вывод: сопротивление, которое испытывает тело при своем движении в воздухе, не есть следствие удара воздуха о переднюю часть тела; сопротивление есть результат той разности давлений, которая возникает перед телом и за ним при обтекании его потоком воздуха.

Другой ученый, работавший в России, академик Даниил Бернулли{19} написал классический труд "Гидродинамика", в котором изложил открытый им закон, устанавливающий зависимость между давлением в потоке и скоростью движения.

Так на смену ударной теории Ньютона пришла струйная теория сопротивления, основные положения и главнейшие выводы которой сохранили свою силу до сегодняшнего дня. Так, еще в XVIII веке, трудами ученых Михаила Ломоносова, Леонарда Эйлера, Даниила Бернулли в России был заложен тот прочный фундамент, на котором в начале XX столетия Николай Егорович Жуковский{20} воздвиг величественное здание новой науки - аэродинамики.

Вторую формулу Ньютона - "закон квадратов синуса" Эйлер не затронул. Исследователя интересовало только сопротивление среды, и свои работы он создавал для нужд развивавшегося кораблестроения. Вопросы подъемной силы, знание которых необходимо для авиации, его не занимали. Так ошибочный "закон квадратов синуса" продолжал некритически восприниматься учеными, считавшими, что Ньютон не мог ошибаться.

В конце шестидесятых, в начале семидесятых годов XIX столетия перед Можайским встала неотложная задача - установить действительную закономерность подъемной силы при изменении угла наклона крыла к направлению движения.

От наблюдений к опыту

Низкопоклонствуя и пресмыкаясь перед всем иностранным, официальные представители науки в царской России делали все, чтобы замолчать правду о прогрессивном направлении русской научной мысли. Так оставалась забытой та борьба, которая выпала на долю русских ученых, снимавших ньютоновские путы с нарождающейся авиационной науки.

Именно русские ученые нанесли смертельный удар "закону квадратов синуса", уничтожив тормоз, который задерживал развитие авиации.

Передовые русские ученые свято хранили завет Ломоносова:

"Из наблюдений установлять теорию, через теорию исправлять наблюдения - есть лучший способ к изысканию правды".

Изучая, исследуя, обогащая науку, сам Ломоносов никогда не ограничивался одной теорией. Он придумывал и строил новые приборы, своими руками проделал тысячи различных опытов.

Свои теоретические выводы Ломоносов стремился проверить опытом. Поняв основные свойства атмосферы, он хотел проникнуть в тайну ее верхних слоев. Для этого Ломоносов создал модель изобретенного им в 1754 году летательного аппарата. Сильная часовая пружина вращала в разные стороны два больших винта, сидящих на одной вертикальной оси. Винты отбрасывали воздух вниз. Его реакция создавала подъемную силу, которая заставляла аппарат подниматься вверх. Термометры, барометры и другие приборы можно было поднять этим аппаратом высоко в небо, чтобы узнать, как изменяются свойства воздуха при подъеме на высоту.

Теперь такой летательный аппарат называют вертолетом. В наши дни вертолеты поднимаются на большую высоту, берут на борт пассажиров и груз, неподвижно висят в воздухе, взлетают с маленькой площадки и садятся на нее.

Но ломоносовская модель не могла подняться в верхние слои атмосферы слишком слаба была часовая пружина. А другого двигателя для летательного аппарата в те времена не существовало.

Отсутствие двигателя не позволило Ломоносову довести до конца свое гениальное изобретение. Но главное в том, что основные идеи, заложенные в этом изобретении, были верными. Великий ученый правильно указал один из путей, по которому человечество пришло к овладению полетом. Заветы Ломоносова воспринял Менделеев. Его слова: "В опыте и наблюдении надо искать ключ к задачам сопротивления, а только затем прилагать к скопленному запасу силу анализа, если не желают дискредитировать силу самого анализа" стали знаменем, под которым объединились молодые представители передовой русской науки, чтобы преодолеть отжившие, устарелые, но еще прочно державшиеся, схоластические положения.

Молодой Рыкачев{21}, впоследствии крупный ученый, действительный член Академии наук, в начале 70-х годов прошлого столетия исследовал тягу винта вертолета. Этими опытами он продолжил дело, впервые в мире начатое свыше столетия до него великим Ломоносовым.