Можайский

Можайский, также стихийно применив диалектический опытный метод, получил ответ на основные вопросы, без которых нельзя было на научной основе осуществить проект самолета. Можайский построил специальный испытательный прибор и с его помощью определил аэродинамические характеристики крыльев и других частей самолета.

В "Записках Русского технического общества" за 1883 год было напечатано описание прибора, которым пользовался Можайский при своих опытах. Этот испытательный прибор, реконструированный в наше время{24}, представляет собой четырехколесную тележку, на которой установлена пирамида из стержней. К вершине пирамиды шарнирно крепится труба, внутри которой вставлена другая трубка, способная скользить в первой. На выдвигающейся трубке устанавливают под любым углом модель крыла.

К свободному концу скользящей трубки прикреплен шнур, перекинутый через ролик, привязанный другим концом к гирьке, лежащей на тележке.

Когда двигают тележку с какой-либо скоростью, то на модели крыла возникает подъемная сила, которая поднимает крыло, приводя его в положение II. Зная, что подъемная сила равна весу крыла, можно ее определить, взвешивая модель крыла.

Сила сопротивления, которая также возникает при движении испытательной тележки, перемещает модель крыла из положения II в положение III, поднимая гирьку.

В этих опытах аэродинамические силы, действующие на модели, уравновешиваются и весом модели и гири. Если установить крыло под другим углом, а тележку двигать с прежней скоростью, то аэродинамические силы, действующие на модель крыла, становятся иными. Измерить их можно тем же способом.

Так, меняя углы установки модели крыла, зная скорость движения испытательной тележки, Можайский определял подъемную силу и лобовое сопротивление. Это были первые в мире систематические опыты над моделями крыльев и других частей самолета.

Прибор Можайского представлял собой, по существу, первые аэродинамические весы, как сегодня называются приборы, которые применяют для измерения аэродинамических сил. Можайский создавал аэродинамические силы, двигая тележку с моделью в неподвижном воздухе. В современных лабораториях применяются аэродинамические трубы, в которых воздушный поток, гонимый мощным вентилятором, набегает на неподвижную модель. В те далекие годы, когда Можайский закладывал основы опытной ветви авиационной науки экспериментальной аэродинамики, еще не были созданы мощные электродвигатели, поэтому построить аэродинамические трубы было невозможно.

Современная аэродинамическая труба помещается в огромном длинном здании. Ровный гул проникает сквозь стены.

Как только закрывают дверь, все покрывающий гул вытесняет остальные звуки. Громадные многометровые вентиляторы гонят воздух со скоростью, превышающей скорость урагана. Труба, по которой движется воздух, рассечена надвое, и ее части отодвинуты друг от друга. В образовавшееся пространство трубы - в ее открытую рабочую часть вводят самолет. Не маленькую модель самолета, а большой настоящий двухмоторный самолет. Он стоит, опираясь на систему стержней, напоминая гигантское фантастическое насекомое. Стоит, упрямо сопротивляясь давящему на него урагану, невидимой, но колоссальной силе. Только легкое подрагивание крыльев показывает, как трудно противостоять бешеному напору безостановочно мчащейся воздушной массы.

Стержни, которые держат самолет - это рычаги и тяги аэродинамических весов. В закрытой, изолированной от шума, кабинке, исследователь наблюдает за ходом испытания. Бесстрастные стрелки точных приборов показывают величины тех сил и моментов, которые действуют на испытуемый самолет. Все взвешено, измерено, сосчитано.

Наука сегодняшнего дня - это не только "орудие надобности", говоря словами Менделеева, но и "власть знания". В аэродинамических трубах сверхзвуковых скоростей изучается техника завтрашнего, а может быть даже послезавтрашнего дня.

Но все, что выполнил Александр Федорович Можайский при помощи своей маленькой, примитивной тележки, нынче не кажется устарелым, или наивным. С помощью простого прибора выдающийся русский исследователь сделал величайшие аэродинамические открытия, незыблемость которых нельзя поколебать.

Научные открытия Можайского очень важны, так как они опрокидывали неправильные старые представления, опиравшиеся на ошибочные предположения Ньютона. Можайский опроверг отживающие представления, выступил как смелый новатор, как подлинный ученый" как представитель той науки, о которой товарищ Сталин говорит, что

"Наука потому и называется наукой, что она не признает фетишей, не боится поднять руку на отживающее, старое и чутко прислушивается к голосу опыта, практики".

Можайский установил, что существует угол атаки, при котором отношение подъемной силы к силе сопротивления достигает наибольшего значения. Он нашел, что для плоской пластинки, которая положена в основу крыла, этот угол равен 5°. Позже Александр Федорович предложил установить крыло своего самолета именно под этим углом атаки. Теперь принято называть отношение подъемной силы к силе сопротивления качеством, а угол, соответствующий наибольшему качеству - наивыгоднейшим.

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 применил свои выводы для создания первого в мире аэродинамического расчета самолета.

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.