CC BY
30
УДК 004
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-7-695-696
ПЕРВЫЙ РУССКИЙ САМОЛЁТ КОНТР-АДМИРАЛА А.Ф.МОЖАЙСКОГО
М.Ю.Куприков, А.А.Пухов, Н.М. Куприков
Характерной чертой периода становления мировой авиации является личностный фактор. История знает многих пионеров авиации, пытавшихся воплотить мечту о полете человека. Особенно значимо сегодня зарождение и развитие механических (аэродинамических) способов полета, столь совершенных и распространенных повсюду. И первостепенным здесь являются люди, зародившие базу знаний о полете летательных аппаратов с неподвижным крылом (самолетов). Кем же были пионеры самолетостроения? Какова роль их разработок в создании современных самолетов? Как правило, эти авторы были и ученые, которые реализовывали свои идеи, и летчики, и бизнесмены, которые вкладывали свои деньги, свое время и судьбу. Мы знаем и помним тех, кого успех и популярность не обошли стороной. Но сотни разбившихся и разорившихся, но не покоренных авиаконструкторов до сих пор остаются «в тени» истории. Поэтому до сих пор актуальны исследования, по фактам того, кого мы все-таки должны считать первыми, а кто лишь повторял и совершенствовал принципы полета человека на аппаратах тяжелее воздуха?
Ключевые слова: Можайский, первый русский самолет, самолеты, история, самолетостроение, планер
1.Первое столетие авиации: истоки и следствия. Авиация - торжество научно-технической мысли, соизмеримое с изобретением колеса, книгопечатанием, укрощением ядерной и термоядерной энергий. Развитие авиации позволило человечеству выйти в космос. Если рассматривать период с момента полета братьев Райт в 1903, то авиации чуть меньше ста двадцати лет. И тут уже многое понятно и фактически зафиксировано. Но был период, предшествующий 1903 году.
Полет птиц всегда привлекал человека своей простотой и изяществом. Сказания и мифы сохранили это стремление людей проложить дорогу в небо. Этой мечтой пронизан прекрасный и в то же время трагический миф о Дедале и Икаре. Люди мечтали обрести искусственные крылья, чтобы уподобиться птицам и воспарить над землей. Человек добился многого, но до настоящего времени человек не превзошел птиц по экономности и безопасности полета. Полет у «живых» летунов (птиц, насекомых, млекопитающих) по сравнению с искусственными летательными аппаратами более адекватен изменяющимся условиям внешней среды. Человеческий ум добился того, что человек стал летать быстрее птиц, выше птиц и, наконец, научился летать в безвоздушном пространстве. Тем не менее загадка «живого» полета до сих пор до конца не разгадана.
В середине прошлого века в советской авиационной истории с подачи академика А.Н.Крылова возродился интерес к работам русского изобретателя морского офицера Александра Федоровича Можайского. Его имя по праву было записано на страницах истории рядом с именами талантливейших людей нашей страны, завоевавших приоритет отечественной мысли в самых различных областях науки и техники. Вместе с тем первооткрывателями самолетной эры до сих пор принято считать американцев братьев Уилбура и Орвила Райт (Wilbur Wright (1867-1912) и Orville Wright (1871-1948)), за которыми в большинстве стран мира признаётся приоритет изобретения, постройки и первого управляемого полета на самолёте. Теперь известно, что братья Райт полетели на двадцать лет позднее натурных летных экспериментов Можайского, и не в «дремучей» России, а на «продвинутом» Западе. И не самостоятельно, а при активнейшем содействии признанного тогда теоретика движения по воздуху американского железнодорожного инженера и пионера авиации Октава Шанюта (Octave Chanute, (1832-1910). Их история благодаря «гражданским» целям изысканий и продвинутым практикам популяризации и капитализации собственных достижений была тщательно зафиксирована как национальными, так и международными организациями. А историю работ Можайского, имеющую военный характер применения сначала «засекретили» а потом на волне борьбы с космополитизмом смяли и затоптали. В этом сильно тогда преуспели как русофобы всех мастей, так и энтузиасты научных исследований воздухоплавания с скоропалительными выводами своих гипотез.
А как же сегодня мы могли бы увидеть историю научных опытов А.Ф.Можайского? В чем их действительное историческое первенство? И почему русский человек, сделавший так много и успешно был забыт и до сих пор упоминается с неоднозначными эпитетами? Конечно, спустя сто сорок лет трудно добавить понимания того как это было. Но зато можно объективно понять то, чего точно не было в этой истории. Есть надежда, что это понимание, обоснованное документами и современными знаниями о механике низкоскоростного полета вблизи земли с работающими винтами, послужит хорошей пищей для ума следующих поколений, задумывающихся о роли отдельных личностей в научно-техническом прогрессе и может быть вернет исторические приоритеты на свое законное место.
В разное время личностью А.Ф.Можайского и исследованием его достижений занимались такие известные авиационные специалисты как: Крылов А.Н., Дузь П.Д., Вейнгелин К.Е., Шавров В.Б., Юрьев Б.Н., Арцеулов К.К., Меос Э. Виноградов Р.И., Свищев Г.П. Батков А.М. и многие другие. Историей жизни и подвига А.Ф.Можайского занимались и военные инженеры: Соболев С.А., Бурче Е.Ф., Крылов В.Я., Вишняков С.А. и др. Исследованием технических аспектов проекта А.Ф.Можайского занимались и авиационные историки: Соболев Д.А., Михеев В.Р., Демин А.А. и др. За время этих исследований (период с 1914-2004) в печати и интернете появилось более ста монографий, посвященных исследованию личности А.Ф.Можайского.
Из более 400 документов, найденный в архивах, связанных с именем А.Ф.Можайского более 100 из них, относятся непосредственно к организации, постройке, испытаниям и утилизации экспериментальной базы и объектов испытаний воздухоплавательного снаряда А.Ф.Можайского. Надо отметить, что среди этих документов нет ни одного прямо указывающего на облик, конструкцию и параметры реально строившегося самолета, ровно, как и на то, как, когда и кем проводились летные испытания, их результаты и причины прекращения работ. Вся эта информация в течение десятилетий творчески домысливалась авиаторами и писателями всех мастей на основе нескольких прошений Можайского, в частности Сметы от 23 марта 1878 года и перечня оборудования 1897 года, составленной уже после смерти А.Ф.Можайского его сыном Александром. Отсутствие подлинных документов (как и фотографий
695
и подробных публикаций в прессе) абсолютно обосновано тем, что Военное ведомство тщательно сохраняло секретность разработок Можайского. Изначально все работы велись в интересах использования летательного аппарата Можайского в начавшейся тогда русско-турецкой войне. В дальнейшем (после смены правящего императора Александра II его сыном Александром III), отказ военного министерства поддерживать работы Можайского и после смерти ученого выкупить у семьи научно-техническую базу Можайского, так же объясняет исчезновение (как видно бесследное) личного архива Можайского с подробными описаниями аппарата, проведенных опытов, летных экспериментов, планов постройки усовершенствованной конструкции самолета и пр.
Тем удивительнее и странным кажется нам сегодня ожесточенные дискуссии и споры вокруг совершенно надуманного вопроса: «летал ли самолет Можайского или нет?!» Вопроса, на который то же военное министерство в далеком 1914 году, спустя тридцать лет после событий, ответило вполне ясно и однозначно. В разделе весьма серьезного издания военной энциклопедии, посвященном А.Ф.Можайскому моно прочитать: «первый полет аэроплана на военном поле в Красном селе дал результаты неважные: аппарат отделился от земли, но, будучи неустойчив, накренился на бок и поломал крыло».
Таким образом, главным все это время был вопрос «как летал самолет Можайского», а не вопрос «мог ли он летать вообще». Эта принципиальная разница привела к тому, что более полувека в условиях частичной неопределенности, несколько поколений ученых пытались на упрощенных моделях доказать то, что в общем то не требовало доказательств как полет Ю.А.Гагарина в 1961 году. Именно отсутствие достоверных данных об аппарате и упрощенные методики расчета стали основой ошибок в категорических выводах уважаемых авторитетов о том, как летал аппарат Можайского.
Другой крайностью стало шапкозакидательская эпопея, связанная с патриотической линией ложных утверждений и свидетельств полета Можайского, что вызвало ответное сопротивление западных историков и русских русофобов, поднявших свой любимый флаг против советского космополитизма в пятидесятые годы прошлого века. Многие русские люди, занимавшиеся тогда изучением документов вокруг Можайского, интуитивно понимали, что самолет все-таки летал, но не имея надежных доказательств стали их просто выдумывать, тем самым нанося не пользу, а вред памяти А.Ф.Можайского.
И вопрос этот начал долгое путешествие к поиску не технического или исторического подтверждения, а к соблюдению политического компромисса. С падением СССР этот компромисс стремительно изменился в сторону отрицателей настолько, что это стал превосходить всякие приличии.
В качестве подтверждения этого рассмотрим две цитаты из русских авторитетных изданий временной интервал между которыми 90 лет. Первое: Новицкий В.Ф. Военная энциклопедия. СПб. Издавалась книгоиздательским товариществом Сытина И.Д. с 1911 по 1915 год под редакцией полковника Генерального штаба Новицкого В.Ф. По причине Первой мировой войны и последующей Октябрьской революции издание осталось не завершено; всего вышло 18 томов, последнее слово 18-го тома - Порт-Артур. И второе издание: Большая российская энциклопедия 2004. Автор раздела профессор МАИ Игнаткин Ю.М.
Соответствие версий энциклодей разных лет
Новицкий В.Ф. Военная энциклопедия. Санкт-Петербург: Изд. П.Д.Сытина. 1914.
Большая российская энциклопедия. 2004. Автор раздела проф. МАИ Игнаткин Ю.М._
М0ЖАИСК1И, Александръ Федоровичу кап. 1 р., строитель одного нзъ пер-выхъ руо. аэроплановъ, шонсръ нашей aBÍau,i¡i. Произв-ный въ гард-рины въ 1841 г., много пла-вадъ вт. молод, чииахь и, м. проч., находясь на фрег. Д1ана (est. это) во время его круше-шя въ Симод'Ь (1854 r.J, пос.гЬ аварш совер-шидъ переходъ въ устье лимана съ частью команды на аыерик. судий. Въ 1853 г. заучастае въ Хивинской эксп-цш и походЬ въ Бухару награлсденъ орд. св. Владимира 4 ст. Въ Í863 г, уволенъ для занятш долж-ти мирового посредника, загЬмъ служилъ на коммерч. судахъ, въ 1873 г. назн. ночетнымъ миров, судьей Брац-лавскаго округа Подольск, губ. и въ 1879 г. снова зачисденъ на дЪйствит. службу, on, к-poií уволенъ въ отставку въ1883г. съ произв-вомъ въ г.-м. Проекть его аэроплана б. составленъ еще въ 181 (i—77 гг. Тогда же б. произведено и исиыташе модели его, а самый ап-тъ б. по-строенъ, при материал, поддержка воен. ведомства, лишь въ 1884—86 гг. Аэр-нъ им'Ьлъ большую поддерживающую пов-сть (ок. 4 т. кв. фт.), подъ угломь въ 6° къ направленно двнжешя. Для разб'Ьга пов-сть rip икр-Ёплядась въ особой додк-Ь на колесахъ; винтовъбыло 3—одпнъ впереди и два сзади;въгондол-í; помещались 2па-ровыхъ легк. мотора, выпнеанныхъ изъ Англш; сзади им'Ьлиеь рули иапр-нш л высоты; в'Ьсъ всей системы 67 пд. Первый полсть аэр-на на воен. пол'Ь въ Краен. седЬ далъ резул-ты неважные: аи-гь отделился отъ земли, но, будучи неустойчпвымъ, накренился на бокъ и поломалъ крыло. Дальней шнхъ опытовъ не было, за не-им'Ьшемъ средствъ. Ап-ть Ы. интересеиъ, какъ 1-я практич. попытка построить бодьш. иэр-нъ.
МОЖАИСКИИ Александр Фёдорович [09(21).03.1825, Роченсальм Выборгской губ., ныне Котка, Финляндия -20.03(01.04).1890, С.Петербург], российский военно-морской деятель, изобретатель, один из пионеров авиации. Родился в семье морского офицера, адмирала русского флота Ф.Т.Можайского. Окончил Морской кадетский корпус (1841); в 1841-63 и 1879-82 служил в воен.-мор. флоте, в 1863-79 в гражд. ведомствах по проведению крестьянской реформы. В
1882 вышел в отставку в чине генерала-майора (с 1886 контрадмирала). С 1856 исследовал возможности создания летательного аппарата тяжелее воздуха: изучал полёт птиц, воздушных змеев. В 1876 совершил первые в мире полёты на буксируемом змее. В 1876-1877 с успехом демонстрировал полёты моделей самолётов с неподвижным (относительно корпуса) крылом, приводимых в действие пружиной от часов. 23.03.1878 подал в Воен. мин-во проект натурного самолёта, который комиссия отклонила, указав в т.ч. на недостаточную мощность силовой установки. 03(15).11.1881 [по заявке от 04(16).06.1880] получил первый в России патент на ЛА. Летом 1882 приступил к постройке самолёта в Красном Селе, под С.Петербургом. Летом
1883 завершил сборку самолёта. Самолёт представлял собой моноплан деревянной конструкции массой ок. 934 кг с расчётной скоростью полёта до 40 км/ч; состоял из фюзеляжа-лодки длиной 14,6 м; двух паровых машин мощностью 20 и 10л.с. (14,9 и7,46 кВт) с водотрубным котлом и холодильником к ним; трёх винтов одного диаметра; крыльев, каждое длиной 10,7 м; хвоста, который поднимался и опускался, и служил для изменения направления полёта по вертикали и горизонтали; четырёхколёсного шасси. Во 2-й пол. июля 1885 (по др. данным, в начале осени 1884) попытка полёта окончилась неудачно. Летательный аппарат Можайского представляет интерес как одна из первых практических попыток построить самолёт, пилотируемый человеком.
Беспристрастный читатель легко поймет разницу между конкретными трактовками изначальной героической биографии русского моряка и ученого с лаконичной и ясной точкой: «аппарат отделился от земли, но, будучи неустойчив, накренился на бок и поломал крыло» и современной редакцией без упоминания известных служебных и научных заслуг Можайского с размытой фигурой речи: «попытка полёта окончилась неудачно». Напомним, что новых фактических документов относительно летных экспериментов Можайского между этими двумя публикациями найдено не было. Это всего лишь один пример уничтожения исторической памяти и правды. Если почитать другие энциклопедии, то эта картина как правило будет повторяться.
2.Схемно-компоновочная структура самолета Можайского. Один из первых теоретиков и исследователей в области летательных аппаратов тяжелее воздуха, опубликовавший в начале XIX века описания принципов полёта планёра и самолёта был сэр Джордж Кейли. Работы Кейли были мало известны до 1930-х годов XX века, поэтому маловероятно, что А.Ф.Можайский был с ними знаком. Гораздо более сильное и плодотворное воздействие на Можайского имели работы Д.И.Менделеева, С.К.Дежевецкого и О.С.Костовича.
Жизненная линия А.Ф.Можайского столь яркая и многотрудная сформировала и укрепила его личность и сформировала многогранные дарования этого человека. Дарования ученого-экспериментатора, организатора авиационного производства и теоретического обоснования механики полета аппаратов с неподвижным крылом. Потомственный моряк, он получил образование и профессиональную подготовку в одном из лучших учебных заведений России - Морском кадетском корпусе, который возглавлял в то время адмирал и академик И.Ф.Крузенштерн, а преподавали выдающиеся ученые: В.Я.Буняковский, Л.В.Остроградский, А.Я.Купфер, Э.Х.Ленц и др. Профессиональные навыки моряка, офицерская выучка, смекалка, образованность, физическая выносливость, умение организовать людей и поставить дело ярко проявились в службе на флоте, в частности, в походе в составе экипажа фрегата «Диана» под командованием С.С.Лесовского из Кронштадта на Дальний Восток с целью обеспечения миссии адмирала Е.В.Путятина.
Пройдя долгий и опасный путь моряка русского флота, он достаточно рано увлекся идеей полета. Примерно с 1856 наблюдения за птицами, изучение их парения в встречных движениях воздуха убедили его в выборе направления исследований полета аппарата, имеющего неподвижное относительно корпуса крыло. Для того времени это было совсем непризнанное и спорное решение. Тогда в науке и технике и повседневных обсуждениях преобладали аэростаты и дирижабли. На худой конец выдвигались причудливые прожекты винтокрылов и махолетов. Продвижение аппарата с аэродинамическим принципом полета — это первая неоспоримая историческая заслуга А. Ф.Можайского. Создавая маленькие модели на основе изучения крыльев птиц Можайский перешел к строительству воздушных змеев. Испытания змеев привели его к новой для того времени системы исследований и экспериментов: буксируемых змеев. По свидетельствам ряда очевидцев он и сам поднимался в воздух на воздушном змее собственной конструкции, который тянула повозка, запряженная тройкой лошадей. Можно уверенно утверждать, что эти эксперименты заканчивались не только полетами на буксируемом змее, но и при ослаблении тянущей силы превращались на полеты человека на планере. По свидетельству академика А.Н.Крылова эти эксперименты для самого Можайского не прошли бесследно, и он, впоследствии, ходил прихрамывая с огромной палкой. Первенство в проектировании, постройке и испытаниях буксируемых змеев с подъемом человека это вторая неоспоримая историческая заслуга А.ФМожайского. И, наконец, проектирование, постройка и многочисленные успешные демонстрации летающих моделей аппаратов с неподвижными крыльями, винтами с механическим приводом и управлением это третья неоспоримая историческая заслуга А.ФМожайского.
В 1911 вышла в свет монография российского инженера Льва Захаровича Марковича (1867-1918). Книга стала чрезвычайно актуальна, оказавшись первым крупным обзором истории воздухоплавания и первых десятилетий развития самолетостроения на русском языке. К тому же она, хоть и была компиляцией из иностранных переводов, но принадлежала перу русского специалиста. Книга стала одиннадцатым, дополнительным, томом в серии: «Промышленность и техника. Энциклопедия промышленных знаний», изданным Товариществом «Просвещение». В этом уважаемом издании о А.Ф.Можайском можно прочитать следующее.
Ш, 1881 г. кшшгагь 1-горанга А. У. Можайск! взллъ прииллопю на свой аэроггланъ. Эчэтъ пвроплалъ пмГ.лт 4,000 кв. ф, (372 кв. метр.) поддерживающей поверхности, которая отставляла угон га наиравладйеиъ движении нь ü . Шсъ всей системы составлял* 67 пудовъ. Въ гондолЬ подвешенной подь &1ршглак€лъ, помещался Лепйй паровой двигатель въ ЭО HP, ВОТОрив при водилъ въ дшшеюе 3 и и л та, расположенные въ передней части аэроплана. Сзади uspoiriaifa расподожшъ вертикальный руль.
A. t). Можайск)в исходи.п ц:гь того соображения, что при углЬ въ G<> отноптоик) вертикальной составлявшей къ горизонтальной всего сопротивления поддерживающей поверхности бцсгь ^ 9,в, поатону, паПдя шризон-
Гллил ВТОРАЯ ПРВДШЕСТИВИШШИ СОИГИМКПНОВ ЛИ1АЦ1Н. 37!)
тальное Сопротивление своего аэроплана рачиыиъ 6 нудач'ь, опт. лрннялъ поддержисающую силу аэроплана равной 6 X 9,в — 57,в иуд. Въ 1884—05 гг. аэроилапъ былъ выстроонъ на военном-ь иолЬ >iî. Нраепонъ (.'ел!-.. При валетЬ аэроилапъ павренался на бокъ п полом а лт. поддерживаю mta поверхности. А. в. MoataScKLH, тогда ужо аданралъ въ отставки, на утомъ и кооввалъ свои опыты.
Рис. 1. Цитаты из монографии инженера Льва Захаровича Марковича
Изучение указанной Привилегии №103 от 3 ноября 1881 и найденных в архивах других документов показывает, что самолет Можайского в натуральную величину начал тайно строится весной 1882 под открытым небом на Красносельском военном поле вблизи лагеря Николаевского кавалерийского училища и летней резиденции русского царя. Сам факт начала постройки летательного аппарата тяжелее воздуха с человеком-пилотом является следующей неоспоримой исторической заслугой А.Ф.Можайского.
I ' pi
iL-, r-i
.. 1
; J
j'-j У / 4VX ТТЛ
1 / •wl i'
Рис. 2. Конструктивная схема самолета Можайского
Облик вариант А (из привилегии №103) и облик вариант В (реконструкция), который по совокупности разрозненных данных был взят при постройке аппарата А.Ф.Можайского в натурвльную величину.
Рассмотрим в современных терминах что же это был за самолет. Определенности ради мы будем опираться лишь на архивные документы и доклады самого А.Ф.Можайского. Одним из первых наиболее информативных здесь считается Смета от 23 марта 1878 года составленная А.Ф.Можайским. Считается потому, что других подробных описаний до сих пор не найдено. Тем не менее этот документ для многих стал основой для воссоздания технического облика аппарата. Напомним, что строительство было начато спустя четыре года после его составления. В течение этих лет сам Можайский успел съездить в Америку и Англию, спроектировать паровые компаунд-машины и заказать их в Англии (в США этого сделать ему не удалось), получить Привилегию №103 (где было дано подробное описание аппарата и дан его общий вид), получить отказ в поддержке своих работ нового царя Александра III и самое важное он успел проработать более тщательно все детали и порядок организации работ по созданию своего аппарата уже без прежней поддержки со стороны военного министерства. Эти события оказали конечно же влияние на масштабы строительства, но мы о них, к сожалению, ничего до сих пор не знаем доподлинно. В силу этого гипотезы по воссозданию технического облика аппарата носят вероятностный характер, а расчеты по летно-техническим возможностям не могут служить базой для категоричных утверждений, противоречащих печатным источникам того времени.
Архивные документы указывают на то, что капитан А.Ф.Можайский весной 1881 привез из Великобритании две паровые машины (7,46 и 14,9 кВт) собственной конструкции с водотрубным котлом и холодильником и начал заготавливать все остальные необходимые материалы и детали к постройке самолета. Благодаря опубликованным англичанами (вопреки пунктов договора с А.Ф.Можайским) описаниям паровых машин в журнале Engineering magazine 1881 мы сегодня можем иметь представление о размерах, конструкции, весах и мощности этих агрегатов. Это пожалуй, самая точная информация, которой мы располагаем. Создание А.Ф.Можайским уникальной паровой силовой установки, состоящей из распределенной компаунд машины, топливной системы, котла с сепаратором и системы воздушных винтов яаляется следующей неоспоримой исторической заслугой А. Ф.Можайского.
Итак, именно с весны 1882 конструктор руководил постройкой самолёта на отведённом ему участке военного поля в Красном селе под Петербургом. Сами работы (включая зимние простои, так как самолет строился без ангара под открытым небом) вероятно заняли почти год и к лету 1883 сборка самолёта была окончена. Самолет А.Ф.Можайского, стал первым отечественным натурным самолётом, доведённым до стадии лётных испытаний. По косвенным данным построенный самолёт имел существенные конструктивные отличия от заявленного технического облика в Привилегии №103. (см. вариант А и вариант В). Вероятно, в силу выгоды компоновки силовой установки и сохраняя подобие ранее созданных им летающих моделей (моделек) боковые винты с задних кромок крыла были перенесены в переднюю часть лодки и приводились от более мощной паровой машины, все три винта были сделаны одного диаметра. Самолёт-моноплан с крылом-парашютом малого удлинения, расчаленным к двум стойкам и ступицам четырёхколёсного шасси, с лодкой-фюзеляжем и хвостовым оперением с рулями высоты и направления. Привод боковых винтов осуществлялся от паровой машины с помощью ремённой передачи, а центрального - через шестерённый редуктор.
Из архивных документов следует, что зимой 1883 проект самолёта рассматривала специальная комиссия Воздухоплавательного отдела Русского технического общества под руководством М.А.Рыкачева. Отметив интерес, который представят опыты над полноразмерным летательным аппаратом, комиссия указала автору проекта на недостаточную мощность силовой установки. В течение двух лет в ходе натурных испытаний Можайский улучшал конструкцию самолёта. Наиболее вероятно, что 20 июля 1885 им была предпринята попытка первого полета самолёта.
Во время разбега по уложенным под наклоном шесть градусов деревянным рельсам самолёт оторвался от земли, пролетел несколько десятков метров, затем накренился и при снижении с креном поломал крыло. После этого испытания, сняв все машины, Можайский принялся восстанавливать свой самолёт. Документы свидетельствуют, что он заказал на Обуховском сталелитейном заводе два дубликата 15-киловаттной паровой машины, намереваясь поставить на самолёт 3 паровые машины по 15 кВт. Таким образом, Можайский стал первым авиационным инженером, который использовал зарубежные технологии производства для реализации своих конструкторских идей, а далее осуществил их импортозамещение в России. Смерть Можайского 20 марта 1890 оставила эти замыслы неосуществлёнными до конца, а впоследствии и забытыми на долгие годы.
3. Структурно-параметрический анализ возможности горизонтального полета самолета Можайского. Сегодня мы знаем несколько попыток экспериментальных исследований летных возможностей самолета Можайского. Первой серьезной работой в этом направлении стали исследования известного авиационного конструктора Шав-рова В.Б. В 1949 году, опираясь на архивные данные Шавров провел свой структурно-параметрический анализ конструкции Можайского. Инженерный подход Шаврова В.Б. к расчету возможного облика показал резкое несоответствие данных из докладов Можайского военному ведомству о размерностях аппарата с расчетами массы реальной конструкции. Это вскрылось, когда он, получив от киностудии Мосфильм заказ на постройку полномасштабного макета самолета для участия в съемках фильма «Жуковский», провел в МАИ и в ЦАГИ серию испытаний аэродинамической модели в масштабе 1:20 (без имитации работы силовой установки и экрана). Сам же макет в результате был построен в ПОЛОВИНУ от размерностей, указанных Можайским. Кроме высокой проработки конструкции макета, он был оснащен динамически-подобными двигателями, которые вращали винты, имеющие так же достаточно точное конструкторское воплощение. При этом советскими конструкторами были выявлены высокие вибрации аппарата при работе винтов, с которыми наверняка в свое время сталкнулся и сам Можайский. При создании макета (игрового самолета), именно Шавров первым обратил внимание, что аппарат Можайского будь он выполнен в технологиях двадцатьго века с широким применением сосны, дуба и других древесных пород не мог быть легче 1600 кг взлетной массы. Напомним, что все материалы, указанные Можайским в смете от 23-03-1887 по совокупности весили порядка 57 пудов (933.66кг) и древесных полуфабрикатов там не упоминалось совсем. И сам Можайский неоднократно указывал, что основной цифрой для расчета потребной площади крыла и мощности силовой установки являлось значение в 57 пудов веса всего аппарата. Шавров при стрительстеве полуразмерного макета для фильма для сокращенных размерностях вдвое получил массу в 1400кг. Соответсвенно полноразмерный самолет в полных размерностях весил бы не менее 2897 кг. Понятно, что гипотеза о якобы деревянном каркасе при этом совершенно не выдерживает никакой критики. Таким образом, можно уверенно полагать, что Можайский изобрел силовую схему планера самолета с металлическим подкрепленным растяжками каркасом и натянутым на него парусом. В последствии в модифицированном виде подобная силовая схема широко используется в конструкциях современных парапланов.
Мо = 1400 кг ■
5кр = 107 м2
N£7 = 30 л,с. -1—□
Весовая сводка самолета
Можайского в технологиях
самолета Шаврова В.Б. Ш-2
■ Лодка-фюзеляж И 3,08
■ Крылья 534,59
■Опррйми* 10 £>,40
■ шасси /5.00
■ Сипении! 261,10
Оборудование и управление 30.00
Мо = 2397 кг
5кр = 330 м2
Ису - 30 л.с.
Весовая сводка самолета
Можайского в технологиях
самолета Шаврова В.Б. Ш-2
■ Лодка-фюзеляж 279,64
■ Крылья 1769,76
■ Оперрмие 207,05
■ Ш«Си 130,00
■ (!ИЛГШ.П1 283ДО
Оборудование и управление 30,00
Мо = 1266 кг
5кр = 330 м2
Г^су = 30 л.с.
1_
Зесоаал сводка стмеп Можайского в гипотетических
■ Лсдкэ-фюаеляж
■ Крылья
иборудование и управление
технологиях 126,72 ■165,00
ЗОДОО 208.10
20100
Рис. 3. Месовые сводки самолета Можайского
Сравнение весовых сводок самолета Можайского для: а) Игрового самолета (вдвое меньших размеров) в технологиях авиетки Ш-2; б) самолета заявленных размеров в технологиях авиетки Ш-2; в) самолета в гипотетических технологиях (гипотетическая модель ЦАГИ).
Другим этапом исследований аппарата Можайского стали работы 1979-1981 в Центральном аэрогидродинамическом институте (ЦАГИ) под руководством академика Г.П.Свищева. Тогда были проведены широкие комплексные исследования по воздухоплавательному снаряду А.Ф.Можайского. Эти исследования проводились по следующим направлениям: 1) определение облика аппарата (размерность, массы и центровки); 2) определение облика силовой установки (размерность и эффективность винтов, передаточные отношения трансмиссии); 3) определение уровня аэродинамического качества самолета на продувочной моделе. Модель самолёта, построенная в масштабе 1:20, продувалась в аэродинамической трубе Т-102 ЦАГИ с целью определения её аэродинамических характеристик. Основные параметры самолёта: размах крыла 23,2 м; площадь крыла 329 м2; удлинение крыла 1,64; площадь горизонтального оперения 41,4 м2; длина самолёта 25 м; высота самолёта 7,5 м; колея шасси 3 м; база шасси 9,4 м; диаметр воздушных винтов 4,75 м; частота вращения винтов 160 об/мин; КПД винта 0,55; мощность двигателей 22,36 кВт; масса двигателей с котлом, конденсатором и сепаратором 167,1 кг; удельная масса двигателей с котлом, конденсатором и сепаратором 7,47 кг/кВт; взлётная масса самолёта 1266 кг; нагрузка на крыло 3,85 кг/м2; энерговооружённость 0,0177 кВт/кг; аэродинамическое качество вдали от земли 4,05, вблизи земли 4,6; центр масс самолёта расположен на расстоянии, равном 38,6% средней аэродинамической хорды Всах=14,2 м.
Как видно из этих исследований, полученные весовые данные так же указывают на уникальную весувою отдачу конструкции Можайского, в сравнении их с технологиями лучших образцов советского деревянного самолетостроения (У-2 и Ш-2).
Моделирование современными методами позволяет сегодня существенно приблизить расчетную модель к наиболее вероятной конструкции самолета Можайско. Рассмотрим факторы, которые в силу ряда причин ранее не были учтены.
Первым заметным упрощением расчетных моделей было отсутствие учета влияния обдувки винтами. Этот фактор важен вдвойне, так как он снижает не только вредную интерференцию и общее сопротивление самолета, но и в присутствии подстилающей поверхности (земли) при определенном страгивании аппарата создает благоприятный эффект (поддув), который позволяет при достижении определенной скорости автоматически (без воздействия рулей) вывести аппарат на динамическую воздушную подушку (движение на экране). Работы по изучению этого явления, проведенные советскими инженерами под руководством Р.Е.Алексеева в ОКБ СПК позволяют сегодня определить, что для компоновки самолета Можайского это скорость была порядка 35-40 км/час, а высота динамического экрана (0,2Всах) 2,8-3,2 м.
Вторым фактором является упрощенное моделирование несущей поверхности. Мы уже упоминали о работах Можайского по моделькам и воздушным змеям. Не имея теоретических обоснований природы возникновения подъемной силы (ее Н.Е.Жуковский создал только через двадцать лет после смерти А.Ф.Можайского) он при исследований устойчивости полетов змеев интуитивно нащупал выгоды от неплоских несущих поверхностей перед плоскими. Поэтому крылья аппарата Можайского имели симметричную конструктивную кривизну в продольном и горизонтальном направлении, что существенно увеличивало их несущие качества. При внимательном рассмотрении чертежа из привилегии №103 можно заметить явное наличие выгнутых вниз законцовок крыльев, что так же указывает на знание Можайским этого эффекта.
Рис. 4. Результаты моделирования несущей поверхности
Моделирование летных характеристик самолета Можайского в виртуальной аэродинамической трубе. «Мягкий каркас», скорость 10 и 60м/с, экран 0,2Всах. Аэродинамическое качество соответственно 8,4 и 10,8 единиц.
Учет этих факторов при моделировании в виртуальной трубе показывает адекватную картину обтекания аппарата и значительно большие коэффиценты подъемной силы на рачетных скоростях при угле атаки порядка шесть градусов. Как не странно, но именно эти же значения докладывал и сам Можайский россйискому инженерному обществу, когда ему пафосно указывали на ошибки в расчетах и малой расчетной мощности силовых машин. В своих (как оказывается совершенно правильных) расчетах он опирался на значение аэродинамического качества в 9,7 единиц, что до десятых знаков совпадает с современным расчетом средствами компьютерного моделирования. Поистине нет Прорка в своем Отечестве.
Таким образом, при стечении ряда высоковероятных событий воздухоплавательный снаряд Можайского мог совершать кратковременный полет при угле атаки в 6-7 градусов к потоку на высоте 2,8-3,2 м на динамической воздушной подушке в течение 1-2 минут, что при скорости 40 км/час составляло бы 500-1000 м.
Напомним, что через двадцать лет, 17 декабря 1903 года Братья Райт на сконструированном ими самолёте Flyer выполнили четыре полёта по прямой продолжительностью от 12 до 59 секунд и дальностью от 37 до 260 м. Все полёты окончились столкновением с землёй с повреждением аппарата (сами авиаторы при этом не пострадали, в первых трёх случаях повреждения были незначительны, так что ремонт занимал менее часа). Тем не менее эти полёты (или, по крайней мере, последний из них принято считать первым в истории примером управляемого установившегося полёта на самолёте (иногда его кратко характеризуют, как «успешный полёт»). Взлёт выполнялся горизонтально против сильного встречного ветра.
Выводы:
1.Предтечей дорайтовской эпохи самолетостроения была серьезная подготовка теоретической, экспериментальной и практической теории возможности аэродинамического управляемого полета человека в России, ярким представителем которой был А.Ф.Можайский.
2.Создание А.Ф.Мажайским воздухоплавательного снаряда изначально было (и осталось) военной разработкой для участия в русско-турецкой компании, поэтому и сам инженер, и все информированные лица (включая возможность фотографирования и киносъемок) не имели права широкого хождения информации об разработке. В силу этого основной (личный) архив Можайского до сих пор не найден, и мы можем судить лишь по косвенным данным и документам 1878-1887 (в архивах их было найдено более 100 ед) о возможном техническом облике конечного варианта самолета.
3.Создание А.Ф.Мажайским воздухоплавательного снаряда в натуральную величину предвосхитило все существующие правила современной науки и техники: 1) исследование отдельных частей самолета на моделях крыльев птиц, тяги и формы воздушных винтов, подъемной силы пластин разной формы. 2) исследования на комнатных динамически подобных летающих моделях, 3) исследования на крупных моделях воздушных змеев (планеров) включая подъем человека (самого Можайского) с тяговым приводом в три лошадиные силы, 3) защита приоритета с получением «привилегии» на изрбретение 4) начертание общего вида самолета с левосторонней ориентацией (вопреки традициям начертания общих видов кораблей) 5) организация создания уникальных по легкости паровых двигателей и постройка их опытного экземпляра. 6) проведение серии натурных испытаний, ремонт аппарата, модернизация силовой установки и конструкции. 7) импортозамещение двигателей, произведенных за границей силами российского производства.
4.Современное изучение известных попыток полетов прошлого с определением (в том числе на основе продувок моделей в аэродинамических трубах) в частности летно-технических характеристик аппарата Можайского показало нарушение исторической логики, состоящей в отрицании факта полета (с поломкой крыла) на основе косвенных (искаженных) данных моделирования предполагаемого облика аппарата.
5.Структурно-параметрический анализ последующих попыток определения летно-технических характеристик аппарата Можайского показывает недостаточное основание отрицания возможности горизонтального полета воздухоплавательного снаряда Можайского в виду малой мощности силовой установки.
6.Выводы о несовершенстве компоновки и уровне аэродинамических характеристик и, как следствие, недостаточности мощности силовой установки были сделаны на основании исследований модели самолета Можайского без учета: 1) Кривизны крыла за счет гибкой конструктивно-силовой схемы с регулировкой расчалками, до требуемой формы 2) Обдувки крыла тремя винтами силовой установки, существенно изменяющими циркуляцию вокруг изогнутой пластины и создающей эффект поддува, изученный и используемый впоследствии главным конструктором Р.Е.Алексеевым в экранопланах «КМ», «Орленок» и «Лунь», 3) Эффекта экрана на удалении 0,2Всах (т.е. на высоте 2,8.. .3,2 м) от задней кромке крыла.
7.Виртуальное моделирование в условиях, приближенных к натурным показывает, что при стечении ряда высоковероятных событий воздухоплавательный снаряд Можайского мог совершать кратковременный полет при угле атаки в 6-7 градусов к потоку на высоте 2,8-3,2 м на динамической воздушной подушке в течение 1-2 минут, что при скорости 40 км/час составляло бы 500-1000 м.
Список литературы
1.Привилегия № 103, выданная изъ Департамента Торговли и Мануфактуръ въ 1881 г. капитану 1-го ранга Александру Можайскому, на воздухолетательный снарядъ. 1881.
2.Маркович Л.З., Найденов В.Ф. Воздухоплаваше. Его прошлое и настоящее. Санкт-Петербург: Типо-литографш Акцюнернаго О-ва "Самообразоваше", 1911. 668 с.
3.Новицкий В.Ф. Военная энциклопедш. Санкт-Петербург: Книгоиздательское товарищество И.Д. Сытина, 1911-1915.
4.Дузь П.Д. Паровой двигатель в авиации. Москва, Ленинград: Оборонгиз, 1939. 317 с.
5.Крылов А.Н. Мои воспоминания. Москва: Изд-во АН СССР, 1945. 556 с.
6.Вейгелин К.Е. Очерки по истории лётного дела. Гос. изд-во оборонной промышленности, 1940.
459 с.
7.Данилевский В.В. Русская техника. Ленинград: Ленинградское газетно-журнальное книжное изд-во, 1947. 516 с.
8.Крылов В.Я. Александр Федорович Можайский. 1825-1890. Ленинград: Молодая гвардия, 1951.
295 с.
9.Вишенков С.А. Александр Федорович Можайский. Москва: Изд-во ЦК ВЛКСМ "Молодая гвардия", 1950. 200 с.
10. Юрьев Б.Н. Можайский А.Ф. - создатель самолета. Вестник АН СССР. 1955. № 5.
11. Голованов Л. Самолёт Александра Можайского. Наука и Жизнь. 1965. № 2.
12. Меос Э. Авиамоделизм Можайского. Юный техник. 1965. № 4.
13. Костенко И., Вятич Ю. Я желал быть полезным своему Отечеству. Моделист-конструктор. 1973.
№ 12.
14. Шавров В.Б. История конструкций самолетов в СССР до 1938 г. М.: Машиностроение, 1978. 576 с.
15. Келдыш М.В., Свищев Г.П., Христианович С.А. Авиация в России. Москва: Машиностроение, 1988.
366 с.
16. Виноградов Р.И., Пономарёв А.Н. Развитие самолетов мира. Москва: Машиностроение, 1991. 381 с.
17. Никулин Ю.А. Александр Федорович Можайский - русский морской офицер и авиаконструктор: жизнь и деятельность: 1825-1890 гг.: автореферат дис. ... кандидата исторических наук: 07.00.02 / Сев.-Зап. акад. гос. службы. Санкт-Петербург, 2006. 22 с.
Куприков Михаил Юрьевич, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, Россия, Москва, Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет),
Куприков Никита Михайлович, канд. техн. наук, доцент, старший научный сотрудник, nkuprikov@yandex.ru. Россия, Москва, Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет),
Пухов Андрей Александрович, д-р техн. наук, директор проектного комплекса, Россия, Москва, «Гражданская авиационная техника» ФГБУ «НИЦ имени Н.Е. Жуковского»
THE FIRST RUSSIAN AIRCRAFT OF REAR ADMIRAL A.F.MOZHAISKY M.Yu. Kuprikov, A.A. Pukhov, N.M. Kuprikov
A characteristic feature of the period of the formation of world aviation is the personal factor . History knows many aviation pioneers who tried to realize the dream of human flight. Especially significant today is the origin and development of mechanical (aerodynamic) flight methods, so perfect and widespread everywhere. And the first priority here are the people who originated the knowledge base about the flight of fixed-wing aircraft (airplanes). Who were the pioneers of aircraft construction? What is the role of their developments in the creation of modern aircraft? As a rule, these authors were scientists who implemented their ideas, and pilots, and businessmen who invested their money, their time and destiny. We know and remember those who have not been spared success and popularity. But hundreds of crashed and ruined, but not
701
conquered aircraft designers still remain "in the shadow" of history. Therefore, research is still relevant, according to the facts of who we should still consider the first, and who only repeated and improved the principles of human flight on heavier-than-air vehicles?
Key words: Mozhaisk, the first Russian aircraft, airplanes, history, aircraft construction, glider.
Kuprikov Mikhail Yuryevich, doctor of technical sciences, professor, head of department, Russia, Moscow, Moscow Aviation Institute (National Research University),
Kuprikov Nikita Mikhailovich, candidate of technical sciences, docent, senior researcher at the institute, nkuprikov@yandex.ru, Russia, Moscow, Moscow Aviation Institute (National Research University),
Pukhov Andrey Alexandrovich, doctor of technical sciences, director of the project complex, Russia, Moscow, «Civil Aviation Equipment» of the Federal State Budgetary Institution «Scientific Research Center named after N.E. Zhu-kovsky»
УДК 004
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-7-702-703
МЕЖДУНАРОДНАЯ СТАНДАРТНАЯ АТМОСФЕРА - ИНСТРУМЕНТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО СУВЕРЕНИТЕТА ИЗМЕРЕНИЙ В АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ
Н.М. Куприков, М.Ю.Куприков
При проектировании ЛА все расчеты проводятся для условий Международной стандартной атмосферы (МСА), что позволяет сравнить результаты расчетов и летных испытаний нескольких ЛА, проводимых в различных климатических поясах, путем пересчета результатов испытаний на параметры международной стандартной атмосферы, «поместив» все ЛА в одинаковые условия - условия МСА.Исторически материалы для разработки международных стандартов в сфере МСА были разработаны в СССР и легли в основу международных стандартов ISO, которые в свою очередь стали основой документов ICAO 7488/3 Международной организации по гражданской авиации (ICAO) и в последствии стали государственными документами по стандартизации идентичным международным стандартам ISO. Указанные выше работы были проведены в рамках международного технического подкомитета по стандартизации ИСО/ТК 20/ПК 6 «Стандартная атмосфера», образованным в 1980 году в составе международного технического комитета по стандартизации ИСО/ТК 20 «Авиационная и космическая техника» по инициативе СССР. Стандартизация - основа единства измерений. В Российской Федерации создан технический комитет по стандартизации ТК 484 «Стандартная атмосфера». Разработанная модель международной стандартной атмосферы позволяет сравнить результаты расчетов и летных испытаний нескольких ЛА, проводимых в различных климатических поясах, путем пересчета результатов испытаний на параметры международной стандартной атмосферы, «поместив» все ЛА в одинаковые условия - условия МСА. С развитием авиационной и космической техники список параметров атмосферы, подлежащих нормированию и стандартизации, расширяется.
Ключевые слова: самолет, МСА, атмосфера, стандартная, единство измерений, история, летчик, кадры, технологии, материальное обеспечение, метеорология.
1. Актуальность. Физические процессы и явления, происходящие в атмосфере, в их неразрывной связи и взаимодействии с подстилающей земной поверхностью моря и суши требуют изучения [9-10]. На Земном шаре такое многообразие альтернативных зон базирования аэрокосмических аппаратов от Арктики и Антарктики до тропиков и пустынь, что вольно и невольно требуется их структурно-параметрическая декомпозиция для обеспечения единства измерений летно-технических характеристик. Для примера высоты измеряют относительно уровня моря. И, казалось бы, океаны и моря все сообщаются, однако в силу разных природных явлений единство измерений не обеспечивается. Уровень моря в разных регионах разный. Поэтому в России еще с Петровских времен в качестве единого мерила принят Кронштадтский футшток, который закрепляет нулевой уровень Балтийского моря. В других странах приняты свои нулевые уровни моря. Например, во Франции Марсельский футшток, а Амстердамским (На высоте 9 футов 5 дюймов над уровнем моря - Normal null) пользуются все страны северной Европы. Италия использует уровень Евразийской литосферной плиты, а Турция за начало отсчета приняла средний уровень Средиземного моря за период 1936 по 1971 год, измеренный в районе Анталии. Так исторически получилось, что морское дело определило единство измерений высотности.
Метеорология - наука об атмосфере, окружающей земной шар, имеет несколько разделов:
1.Синоптическая Метеорология - учение о погоде и ее предсказании,
2.Динамическая Метеорология - изучает теоретическими методами атмосферные движения и их связи и взаимодействии с термодинамическими процессами в атмосфере,
3.Климатология - изучает климат,
4.Физика верхних слоев атмосферы - изучает состав, строение и процессы на высотах более 100 км.
Опираясь на эти разделы, авиационная метрология изучает условия полета, которые зависят от параметров: давление, температура и влажность воздуха, направление и скорость ветра, облачность, осадки, видимость и атмосферные явления (грозы, ураганы, смерчи, туманы, метели и пыльные бури). Важным фактором в метеорологии является условие базирования (поверхность взлетно-посадочных полос и рулежных дорожек аэродрома).
Поэтому при проектировании и эксплуатации летательных аппаратов необходимо учитывать и анализировать метеорологическую обстановку. И решая обратную задачу формировать облик самолётов из условия их эксплуатации с учетом естественной и искусственной среды эксплуатации.
702
