ТАДАМ-М-М! А самолет Можайского таки летал

Статья с из жж Андрея Фирсова, которая, думаю, заинтересует читателей и коллег.

На очереднадцатом заседании Клуба любителей авиации в Музее Н.Е.Жуковского Дмитрий Сбоев (demyan) выступил с пространным докладом о А.Ф. Можайском и его самолете. Краткое содержание доклада приводится по тезисам XXXV конференции по аэродинамике

ЧТО А.Ф. МОЖАЙСКИЙ ЗНАЛ ОБ АЭРОДИНАМИКЕ?
(К 200-ЛЕТИЮ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ)
Д.С. Сбоев (ФАУ «ЦАГИ» г. Жуковский)

Александр Федорович Можайский родился 21 марта (нового стиля) 1825 г. и является первым отечественным авиаконструктором, осуществившим второй в мире натурный самолет и первый в мире самолет, проходивший летные испытания. Эти факты надежно установлены тщательным, на протяжении 90 лет, начиная с 30-х гг. ХХ века [1], научным изучением жизни и творчества Можайского. Однако до сих пор не ставилось вопроса о том, какими знаниями в области аэродинамики обладал Можайский и как они проявились в построенной машине. Представляется, что исследование этой темы позволит лучше понять и интерпретировать те немногие факты, которые известны об этом самолете.

Можайский пристально изучал птиц, их вес и размеры, строил летающие модели и планёр, на котором лично совершил несколько полетов, а затем летал его племянник. Тем не менее, основываясь только на наблюдениях и экспериментах такого рода, было бы невозможно составить детальный проект самолета. Между тем, подробный проект, обоснованный количественными данными, был в 1878 г. представлен Можайским в Главное инженерное управление (ГИУ) Военного ведомства. ГИУ вернуло проект автору с отрицательным заключением и потому он не отложился в государственных архивах. Личный архив Можайского, по всей вероятности, навсегда утрачен. Несмотря на эти затруднения, основываясь на сохранившейся переписке Можайского и ГИУ, а также привлекая литературу и печать XIX века, имеется возможность составить представление о тех аэродинамических знаниях, которыми он обладал. Следуя этому подходу можно кратко выделить следующие факты.

Аэродинамическое сопротивление Можайский разделял на связанное с крылом как органом создания подъемной силы и на, в современной терминологии, вредное, обусловленное не участвующими в создании подъемной силы элементами самолета. Это последнее было оценено по методу Дюпюи-де-Лома, использованному для построенного им в 1872 г. дирижабля.

Можайский не имел достоверных экспериментальных данных о подъемной силе крыла, однако хорошо знал работы того времени по измерению сопротивления устанавливавшихся под разными углами атаки плоских пластинок на ротативных машинах. Эти сведения публиковались во французской печати и были известны русским энтузиастам «воздухоплавания на аппаратах, тяжелейших воздуха». Для количественного определения сопротивления крыла Можайский воспользовался именно этими данными. Подъемная же сила крыла была вычислена по сопротивлению, исходя из гипотезы о равенстве качества котангенсу угла атаки. В то время не имелось научного оборудования, позволявшего в аэродинамическом эксперименте надежно измерять малые нагрузки на модели, при больших же углах атаки имеющиеся данные, в том числе и полученные самим Можайским, говорили о правильности закона котангенса. Поэтому Можайский экстраполировал этот закон на малые углы. Как теперь известно, такой закон на малых углах не работает. Тем не менее, Можайскому удалось в эксперименте верно определить максимального качества для пластинки удлинением 1,6. Однако расчетное качество на угол атаки 6 гр. оказалось завышено примерно в два раза. Это стало критическим недостатком проекта, поскольку на этих данных базировались расчеты потребной мощности.

Реплика самолета А.Ф. Можайского в фильме 1950-го года «Жуковский»

Можайский имел ясное представление о необходимости избытков располагаемых тяги и мощности для обеспечения самолету возможности набора высоты. Им была впервые решена задача о наборе самолетом высоты и вместе с французом Альфонсом Пено он может считаться одним из основоположников динамики полета.

При создании воздушных винтов Можайский придерживался не распространенных в то время неверных представлений о «ввинчивании» пропеллера в среду, а следовал более перспективной идее об аналогии между крылом и лопастью. Тем не менее, создание винтов было одной из наиболее трудных задач, которые ему пришлось решать. В составленной его сыновьями описи имущества летающих моделей было только 3, а моделей винтов 8. КПД своих винтов Можайский оценивал как приблизительно 0,5.

В докладе приводятся обнаруженные автором ранее неизвестные данные 1882 г. о размерах построенного самолета и на основании этого сделана новая оценка веса машины. Пользуясь результатами проведенных 45 лет назад в ЦАГИ исследований аэродинамики самолета [2], сделан вывод о возможности отрыва самолета при разбеге под уклон 6 гр., качестве 4,6, кпд винтов 0,55 и располагаемой мощности на валу 30-38 л.с. Рельеф местности проведения испытаний на поле в Дудергофе имеет такие уклоны длиной не менее 200 м. Кроме того, приводится вновь обнаруженное ранее неизвестное в отечественной литературе свидетельство 1894 г. о том, что такой отрыв самолета Можайского действительно имел место.

Можно сформулировать главные выводы:

1. 1. Можайский знал и правильно понимал практически все надежно установленные аэрогидродинамикой того времени факты.
   2. Самолет Можайского был первым в мире пилотируемым летательным аппаратом тяжелее воздуха с собственной силовой установкой, построенным на строго научных основаниях. Ни одна существенная особенность проекта не являлась выдумкой фантастического воображения, но основывалась на современных на тот момент данных зарождавшейся аэродинамики. Даже ключевая ошибка в определении качества была добросовестным заблуждением ученого и конструктора, а не плодом стремления выдать желаемое за действительное.
   3. Самолет Можайского по своей энергетике не имел возможности совершать установившийся горизонтальный полет, однако обладал качествами, позволившими впервые в мире осуществить взлет самолета. В этом состоит приоритет нашей страны.

Литература:

1. 1.  Дузь П.Д. Паровой двигатель в авиации. — М.-Л.: Оборонгиз, 1939. — 316 с.
   2.  Авиация в России. К 100-летию отечественного самолетостроения. — М.: Машиностроение, 1983. — 298 с.

Теперь живите с этим!

источник: https://afirsov.livejournal.com/1091185.html