Крылья Родины

Наиболее прилежным посетителем лаборатории имени Н. Е. Жуковского был Андрей Николаевич Туполев. Он самым внимательным образом рассматривал черновые результаты экспериментов с моделями самолетов «АНТ», не дожидаясь их окончательной проверки. Он бывал часто и на опытах. Вместе с экспериментатором он просматривал модель с помощью «аэродинамического щупа». Этот щуп состоит из длинного стержня с пучком шелковинок из некрученого шелка на конце. Приближая пучок шелковинок к модели, можно разобраться в поведении воздушного потока около нее. Щуп позволяет определять срывы струй, распределение срывов по размаху крыла, характер истока у сочленений частей модели и в зоне оперения. Многие вопросы проектирования самолета решались тут же, в трубе.

При просмотре обтекания модели в целом применялся метод обклейки крыльев, фюзеляжа и оперения шелковинками, что дает более полную картину обтекания, так как одновременно просматривается весь поток, обтекающий модель. Сейчас таким же образом исследуется самолет и в натурных трубах и при лётных исследованиях. Метод этот оказался особенно полезным при изучении вопросов интерференции — взаимного влияния отдельных элементов самолета друг на друга. Вопросы интерференции, как и некоторые вопросы устойчивости самолета, составляют тот круг вопросов, которые охватить теорией или расчетом весьма трудно.

Одними из первых, как уже говорилось, в лаборатории имени Н. Е. Жуковского были исследованы самолеты А. Н. Туполева «АНТ-2» и «АНТ-3» и истребитель Н. Н. Поликарпова «ИЛ-400».

В конце 1924 года и в начале 1925 года весьма обстоятельному обследованию и в круглой трубе и в трубе НК подверглась модель самолета «АНТ-4», военный вариант которого получил литеры «ТБ-1», как тяжелый бомбардировщик. Опыты показали, что фюзеляж трехгранного сечения с острыми ребрами в сочетании с крылом дает значительное лобовое сопротивление, и форму фюзеляжа конструктор изменил.

Попутно выяснилось, что установка К. А. Ушакова для испытаний на продольную устойчивость в виде «вилки» с центрами дает затенение оперения. Тогда «вилку» заменили новым «центровым прибором», на котором модель при испытании укреплялась за концы крыльев и могла свободно вращаться вокруг вертикальной оси.

Таким образом, создание и совершенствование опытных установок теснейшим образом связываются с запросами опытного самолетостроения в процессе развития производственной дружбы между научной и практической авиацией.

Для нас представляет интерес еще одно обследование, произведенное в это время. Для выяснения вопроса об аэродинамических свойствах птиц тут было испытано чучело вороны с крыльями, раскрытыми для планирования, соответственно натуре. Опыт показал, что аэродинамические качества вороны как планера вдвое ниже, чем самолета.

Низкое качество птиц как планеров объясняется, конечно, тем, что летательный механизм их вырабатывался первоначально для гребного, динамического полета, а не для парения в воздухе. Покрытие из перьев в то же время создает у них значительное сопротивление.

Отсюда можно сделать поучительный вывод, что слепое перенесение внешних форм птицы на самолет, как и вообще слепое подражание природе, в технике не всегда целесообразно. Впрочем, надо иметь в виду и то, что исследовались чучела птиц с нарушенным все же строением тела и оперения.

Связь научной и практической авиации приняла еще более стойкие и определенные формы, когда с 1926 года вступила в строй лаборатория имени С. А. Чаплыгина. К концу своего организационно-строительного периода она располагала пятью аэродинамическими трубами. Они представляли возможность подвергать испытанию как модели, так и отдельные части самолета в натуре, при разных режимах.

Первые испытания в этих трубах имели целью выяснить их качество. Испытывались профили крыльев, уже испытанные в различных иностранных лабораториях.

За первые двадцать лет своего существования лаборатория имени С. А. Чаплыгина только по непосредственному обслуживанию авиационной промышленности произвела около семидесяти пяти тысяч отдельных испытаний!

Эти работы оказали весьма существенную помощь, как мы увидим дальше, в разрешении основных проблем авиации — скорости, дальности, грузоподъемности.

В то же время было произведено и громадное количество исследований для разрешения таких существеннейших проблем динамики и аэродинамики самолета, как штопор, вибрации, прочность.

Необходимость практического решения проблемы полета, стоявшая перед нашим аэродинамическим центром как задача эпохи, была хорошо понята и почувствована школой Жуковского. Его ученики прежде всего обратились к изучению вопросов аэродинамики и динамики самолета.

Отложение снега около модели железнодорожного щита в аэродинамической трубе в условиях искусственной метели.

Первая из этих наук рассматривает установившееся движение самолета в воздухе, а вторая — неустановившееся движение его, имеющее место при взлете, посадке, при совершении различных фигур высшего пилотажа.

Работы Н. Е. Жуковского касаются главным образом аэродинамики летательных аппаратов.

Динамика же самолета дает не только картину поведения машины в различных условиях полета, но является и основанием для расчета самолета на прочность. Динамика самолета выясняет величины тех перегрузок по сравнению с условиями нормального полета, которые возникают при выполнении самолетом фигурных полетов. Она дает возможность установить для отдельных частей аппарата наиболее тяжелую расчетную нагрузку. В результате изучения как установившегося, так и неустановившегося движения получаются указания для выяснения размеров оперения и органов управления машины.

Вопросами динамики самолета много занимался старейший и ближайший ученик Жуковского Владимир Петрович Ветчинкин. Делал он это в упрощенном виде, чтобы инженеры могли непосредственно применять выводы науки к расчету. Ему уже очень давно удалось разрешить основные вопросы динамики самолета, как взлет и посадка, и дать рабочие формулы для расчета. Его теоретические исследования дали возможность рассчитывать пробег и разбег самолета.

В. П. Ветчинкин.

Работы В. П. Ветчинкина в этой области являют собой живой пример одного из решений многостороннего вопроса о связи науки и техники. Его работа «Динамика самолета» в свое время была крупнейшим в мировой литературе исследованием, в котором автор излагал главным образом задачи, им самим решенные. В. П. Ветчинкин рассматривает упрощенную схему самолета, представляемую его центром тяжести, и с точки зрения «динамики точки» изучает движение самолета. Благодаря такой упрощенной схеме ему удалось решить большое количество чрезвычайно интересных задач, относящихся к неустановившемуся движению самолета в воздухе.

Такие переводы трудов Жуковского и своих собственных с языка теоретической науки на язык инженерной практики В. П. Ветчинкин делал много раз с великой пользой для дела науки и техники, но сам он остался навсегда истинным представителем «чистой» науки, хотя и очень своеобразным.

Человек большого дарования, Владимир Петрович Ветчинкин вырос в старой русской офицерской семье, вынужденной вести много лет полупоходную, полубивуачную жизнь.

Окончив курскую гимназию, В. П. Ветчинкин поступил в Московское высшее техническое училище в 1908 году и поселился в студенческом общежитии, где царил тот же полупоходный, полубивуачный быт. Он занимался астрономией, физикой, математикой, проводил много времени в Воздухоплавательном кружке. Мало считался он с общепринятым образом жизни, неуклонно следуя своему собственному: не носил ни калош, ни шапки, ездил неизменно на велосипеде и зимой и летом, в полночь выходил на улицу проверять часы по Полярной звезде при помощи собственноручно изготовленного им какого-то сложного приспособления.