НАЧАЛЬНЫЙ ПЕРИОД РАЗВИТИЯ САМОЛЕТОСТРОЕНИЯ (ДО 1908 Г.)
Мы не будем здесь касаться древних сказаний и легенд о полетах человека, не будем также полагаться на свидетельства старинных рукописей и прочих источников о постройках различных летательных “приборов”. Первая в мире документированная практическая разработка летательного аппарата тяжелее воздуха была выполнена великим русским ученым М. В. Ломоносовым. Это была модель вертолета в натуре, с нее мы и начнем обзор.
Работы М. В. Ломоносова в области создания летательного аппарата тяжелее воздуха
Работы М. В. Ломоносова охватывали почти все области знания, в том числе и вопросы создания летательного аппарата. В 1754 г. он построил модель, работавшую по принципу вертолета с соосными винтами, которая должна была летать.
Мысль о такой машине возникла у Ломоносова в связи с его работами по физике и метеорологии. Он изыскивал средство, с помощью которого можно было бы поднять над землей метеорологические регистрирующие приборы. Летательные аппараты легче воздуха тогда еще не имели практического применения, и ученый обратился к идее создания летательной машины тяжелее воздуха.
Дошедшие до нас данные о такой машине, созданной Ломоносовым, очень скудны и в основном содержатся в пяти документах 1, из которых два наиболее ценные. Так, в протоколе заседания Российской Академии Наук от 1 июля 1754 г. 2 имеется следующая запись (в новом переводе с латинского):
“Господин Советник Ломоносов показал придуманную им машину, которую он называет аэродромической и назначение которой должно быть в том, чтобы работой крыльев, приводимых в сильное движение пружиной, каковые обычно бывают в часах, горизонтально в противоположных направлениях, прижимать воздух и поднимать машину в направлении верхней воздушной области с тем, чтобы можно было исследовать условия верхнего воздуха метеорологическими приборами, к этой аэродромической машине присоединенными. Машина подвешивалась на шнурке, протянутом через два блока, и удерживалась в равновесии грузиками, привешенными с противоположной стороны, при заведенной пружине тотчас поднималась вверх и тем обещала желаемое действие. Это же действие, по суждению изобретателя, еще более возрастет, если увеличится сила пружины и если расстояние между крыльями в обеих парах их будет больше, и если коробка, в которую вложена пружина, для уменьшения веса будет сделана из дерева, о чем он обещал позаботиться”.
Другим документом, в котором имеются сведения об этой машине, является годовой отчет за 1754 г., в котором Ломоносов пишет:
“Делал опыт машины, которая бы, подымаясь кверху сама, могла бы поднять маленький термометр, дабы узнать градус теплоты на вышине, которая с лишком на два золотника облегчалась, однако к желаемому концу не приведена”.
Подлинный рисунок машины, выполненный в свое время Ломоносовым, не обнаружен; рисунок же, приводившийся неоднократно в различных книгах, сделан уже в наше время. По этим причинам конструктивная схема машины в деталях неизвестна, но судя по приведенным описаниям, она аналогична схеме соосного вертолета. Машина имела небольшие размеры, поскольку при проведении опытов она под действием несущих винтов разгружалась на два с лишним золотника (9—10 г), что составляло, видимо, немалую долю ее общей массы.
В последующие годы М. В. Ломоносов, занятый многими другими исследованиями, к этой теме больше не возвращался.
Значительно позже Ломоносова французы Пауктон (1768 г.), затем Лонуа и Бьенвеню (1784 г.) создали летающие модели вертолетов простейшего типа.
Работы после М. В. Ломоносова
Русские ученые и изобретатели продолжали работать над созданием аппарата тяжелее воздуха. Из года в год все большее количество энтузиастов летания вовлекались в эти работы, проводились всевозможные опыты, разрабатывалось множество проектов летательных аппаратов, но сколько-нибудь ощутимых результатов в решении проблемы полета на аппарате тяжелее воздуха достигнуто не было. И когда человек уже достаточно уверенно летал на воздушных шарах, до создания самолета и до первого полета на нем было еще очень далеко.
Неудачи многих опытов указывали на необходимость серьезных теоретических изысканий и практических исследований, характер которых часто даже не был достаточно ясен. За границей теоретическими исследованиями занялся Джордж Кейли (1773—1857 гг.), давший первые общие основы теории летания на неподвижных крыльях; над конструкцией самолета-моноплана работали Вильям Хэнсон (1805—1888 гг.), Альфонс Пено (1850—1880 гг.) и др. Наряду с этими работами мысль исследователей уже не в первый раз обращалась к познанию законов полета птицы и, в частности, к исследованию ее парящего полета, к изучению принципов работы крыла птицы с постановкой практических опытов над пластинками, движущимися в воздушной среде, и моделями. Такие работы были характерны для 40—80-х годов прошлого столетия и ими усиленно занимались как в России, так и за границей.
Русский изобретатель адмирал Н. М. Соковнин, автор проекта жесткого дирижабля, писал, что он, занимаясь вопросами летания с 1841 г. и находясь за границей в районе Дарданелл, наблюдал за птичьими перелетами и “беспощадно стрелял разного рода птиц для того, чтобы узнать соотношение их веса к площади их крыльев, которые срисовывал из удивления к разным подробностям покроя этих парусов” 3. В результате изучения этого вопроса он сам нашел соотношение между весом птицы и величиной площади ее крыльев и определил его так: “Это отношение есть на один фунт веса один квадратный фут площади крыльев”4. Н. М. Соковнин также высказывал некоторые предложения, касающиеся создания самолета с неподвижными крыльями и паровым двигателем. Он считал, что в основу создания такого летательного аппарата должен быть положен принцип парящего полета. Будучи горячим патриотом своей родины, он говорил, что “... прежде нежели оказать какое-либо содействие иностранным проектам воздухоплавания, надлежит сперва сделать все возможное для нашего соотечественника” 5.
К 1873—1888 гг. относятся опыты доктора медицины Н. А. Арендта в Симферополе над птицами и планирующими моделями. Он подготовил и опубликовал ряд научных статей по вопросам парящего полета, в которых обосновал идею планера с крыльями вогнутого “сводом” профиля.
Изучение полета птиц, хотя и принесло некоторую пользу, не дало ответа на ряд вопросов, связанных с созданием летательного аппарата тяжелее воздуха. Как показала история, путь к решению этих вопросов лежал через моделизм и аэродинамические исследования с опытами над воздушными змеями и планерами. Успешному развитию моделизма особенно способствовало то обстоятельство, что с 1858 г. в качестве двигателя для летающих моделей начали применять резиновый шнур. Он оказался в 15-20 раз эффективнее двигателя с часовой пружиной при той же массе. Следует отметить, что большинство моделей с часовым механизмом как в России, так и за рубежом не могло летать. С применением резинового шнура сразу же появились модели, успешно летавшие. В дальнейшем они из года в год совершенствовались, и их полеты стали еще более удачными, особенно после того как были поняты некоторые основные принципы устойчивости моделей в полете.
Из числа наиболее удачно построенных и успешно летавших моделей того времени следует отметить небольшую модель “Летунчик” Дедюлина, модель “Летун” Барановского и “Летунью” Можайского. Из них модель Можайского заслуживает наибольшего внимания, так как ее конструкция оказалась очень удачной: модель при взлете разбегалась на своих колесах, подобно настоящему самолету, отрывалась от земли и поднималась в воздух. В описании одного из полетов этой модели говорилось: “Летунья” сначала катится по земле на своих колесах и затем уже взлетает, как птица”6
Проекты Н. А. Телешова. Особое место среди проектов, относящихся к XIX веку, занимают два выдающихся проекта, по крайней мере на три четверти века опередивших свое время, — самолет с крылом треугольной формы и воздушно-реактивный двигатель к нему. Автором этих проектов был отставной артиллерийский офицер Николай Афанасьевич Телешов. В 1864 г. он разработал проект, названный им “Системой воздухоплавания”, — проект пассажирского самолета на 120 человек с паровой машиной и воздушным винтом. Затем этот проект, не получивший признания, был переработан в проект самолета под названием “Дельта”. Для него проектировался и воздушно-реактивный пульсирующий двигатель, названный “теплородным духометом”, — прототип современных реактивных двигателей. В проекте самолета “Дельта” впервые предусматривалось крыло треугольной формы с углом стреловидности 45°, имевшее тонкий профиль, десять лонжеронов по размаху и элементы продольного и поперечного наборов. Фюзеляж — цилиндрический с острой конической носовой частью; конструкция его, если пользоваться современной терминологией, — “геодезическая”.
Выдающиеся работы русского изобретателя не получили признания. Н. А. Телешов не смог получить “Привилегии” на свои изобретения в России: его заявки были лишь зарегистрированы. Патенты были выданы ему Министерством торговли Франции 31 августа 1864 г. на самолет “Система воздухоплавания” и 17 августа 1867 г. на самолет “Дельта” и двигатель 7. Однако его надежды на реализацию своих проектов за границей не оправдались (да и не могли оправдаться). Вплоть до 1890 г. в мире не было построено ни одного самолета в натуральную величину, кроме самолета А. Ф. Можайского. Строились летательные аппараты русских изобретателей А. Н. Лодыгина, С. Микунина и О. С. Костовича 8.
Известный русский изобретатель и ученый, инженер-электрик Александр Николаевич Лодыгин (1847— 1923 гг.) разработал проект оригинального летательного аппарата тяжелее воздуха, названного им электролетом. Это был вертолет с электрическим двигателем, спроектированным самим автором. По своей схеме электролет представлял собой вертикальный цилиндр, с конусом сверху, замыкающийся снизу полусферой. Над конусом был двухлопастный несущий винт с механизмом, позволявшим изменять угол установки лопастей для регулирования тяги. Размер каждой лопасти 10х1,2 м. Второй винт, тоже двухлопастный, помешался в нижней части корпуса и служил для управления аппаратом.
Винты и механизмы должны были приводиться в движение электродвигателем мощностью 300 л. с., питаемым по проводам от аккумуляторов, находившихся на земле. Электролет проектировался как военный аппарат для ведения воздушной разведки, стрельбы и даже бомбометания. Высота полета должна была меняться в зависимости от угла установки лопастей. Полетный вес 500 пудов (8200 кг). Основной материал — железо 9.
Проект рассматривался в Главном инженерном управлении в 1869—1870 гг. В поддержке Лодыгину было отказано. Он поехал во Францию. Там нашлись сочувствующие его проекту, он получил средства и приступил к постройке аппарата. Поражение Франции в войне с Пруссией прервало эту работу.
Лодыгин продолжал свои работы в других областях электротехники, и результатом их было, между прочим, изобретение им лампочки накаливания в 1873 г., задолго до Эдисона 10.
к “Самолету” Е. П. Сверчкова, построенному в 1909 г. Проект Лодыгина реализован не был 11.
Работы С. Микунина. О летательном аппарате Сергея Микуннна, строившемся в России, и об его авторе данных очень мало. В архивах сведений о нем не обнаружено, имеются лишь некоторые данные в литературных источниках. Так, в книге Ж- Лекорню 12 опубликованы следующие сведения о работах этого изобретателя:
“В России изобретатель Сергей Микунин предпринял постройку аэроплана очень больших размеров в 1877 году, но вскоре отказался от продолжения своей работы и обратился к идеям, тогда более популярным — к подражанию полету птиц. Прежде всего он построил модель птицы размахом примерно в два метра по типу такой же модели Вилльнёва (Франция). Потом он стал строить летательный аппарат, который должен был поднять человека. Аппарат этот не был закончен постройкой из-за смерти изобретателя”.
Примечания
1 Вертолет М. В. Ломоносова. — Труды Ин-та истории естествознания и техники АН СССР, 1961, т. 45, с. 115—119.
2 Все даты до 1 января 1918 г. даны по старому стилю.
3 “Морской сборник”, 1856, № 11; 1857, № 9,
4 Там же.
5 Там же.
6 Печковский Д. Прогресс воздухоплавания. М., 1882.
7 “Красная звезда” от 2 июня 1960 г.
8 Каталог 1-й Междунар. воздухоплавательной выставки в Петербурге. 1911, с. 69.
9 ЦГВИАЛ, 1870, оп. 7, д. 48, лл. 69—72. Воздухоплавательная машина Лодыгина. — “Ремесленная газега”, 1871, с. 65. История воздухоплавания и авиации в СССР, М,, Оборонгиз, 1944, с. 239—241.
10 Русская техника. Л., Ленгиз. 1948; “Новое Время”, 1910, 27 ноября, с. 17.
11 ЦГВИА, д. 13462, лл. 364—365.
12 Lecornu J
Франк М. Л. Воздухоплавание, т. 1, ч. 2, Спб. 1911 с. 67.
Аэропланы, Спб, 1913.