Отцы Русской космонавтики

НИКОЛАЙ ЕГОРОВИЧ ЖУКОВСКИЙ

Отец русской авиации, Николай Егорович Жуковский, родился 5 (17) января 1847 г. в семье инженера путей сообщения Егора Ивановича Жуковского.

В 1876 г. Николай Егорович впервые получил возможность поехать за границу для того, чтобы познакомиться с выдающимися французскими и немецкими учеными. Во Франции Жуковский встречался с Дарбу и Резалем, в Германии - с Гельмгольцем и Кирхгоффом.

В 1879 г. Жуковский получил место профессора на кафедре аналитической механики в Московском высшем техническом училище. В 1882 г. он защитил докторскую диссертацию на тему: “О прочности движения".

Начиная с 1886 г. Жуковский читает в Московском университете курс гидроаэродинамики.

Проблемы летания заинтересовали Николая Егоровича еще в юности. В 1877 г. в Париже Жуковский познакомился с французскими исследователями, работавшими над созданием летательных аппаратов тяжелее воздуха и изучавшими полет птиц. Из этой поездки Николай Егорович привез много летающих моделей, которые демонстрировал на своих лекциях и докладах.

Вспоминая об этом периоде, Жуковский пишет: "При кабинете прикладной механики уже с 1889 г. проводились исследования по различным вопросам воздухоплавания - испытывались различные модели летательных машин и строились небольшие аэродинамические аппараты". Жуковский привез из-за границы и велосипед с громадным передним колесом, изобретенный французом Мишо. Николай Егорович разъезжал на этом велосипеде, укрепив за плечами большие крылья из ткани. Этими экспериментами он старался определить подъемную силу крыльев и изменения как величины этой силы, так и точки ее приложения (центр парусности).

Дальнейшие поездки за границу и знакомство с Отто Лилиенталем, знаменитым немецким планеристом, книга которого "Полет птиц, как основа искусства летания" стала для Жуковского настольной книгой, все больше и больше втягивали Николая Егоровича в изучение проблемы летания.

Жуковский вместе с тем правильно указал на значение восходящих потоков воздуха, так искусно используемых птицами. Он пишет:" Если на некоторой высоте над землей плывут громадные вихри с горизонтальными осями, то птица, забравшись с той стороны вихря, с которой имеется восходящий поток воздуха, и следя за движением вихря, может некоторое время оставаться в восходящем потоке и описывать благодаря ему в движении относительно некоторых подвижных осей горизонтальные круги".

Все это говорило о том, что Жуковский уже ясно представлял себе принципы полета аэроплана. Труд "О парении птиц" явился зрелой работой, в которой было критически оценено все сделанное за границей и в России в области теории летания. Здесь проявляется замечательная особенность Жуковского - не двигаться вперед, пока не изучено все главное, что сделано другими для решения рассматриваемой проблемы. Жуковский внимательно следит за успехами летания в Европе, ему хорошо знакомы работы Адера, Филиппса, Максима, сконструировавших летательные аппараты.

Жуковский, продолжая упорно работать над проблемой летания, опубликовал в 1897 г. статью "О наивыгоднейшем угле наклона аэропланов". В этой статье он пересмотрел выводы Джевецкого, относящиеся к данному вопросу, и определил оптимальный угол атаки крыла аэроплана.

Год спустя Николай Егорович подробно разобрал орнитоптерную теорию полета и на основании проведенных опытов (им была сконструирована специальная модель) отметил, что колеблющаяся пластинка получает сопротивление, в десять раз большее, "...нежели пластинка, движущаяся поступательным равномерным движением с той же средней скоростью". Опыт показал, что если быстро перевести пластинку из покоя в движение, то "... на каждый метр скорости и квадратный метр площади пластинки приходится 80 кг сопротивления воздуха".

Жуковский указывает, с одной стороны, на постепенное уменьшение массы двигателей, с другой, - правильно подчеркивает значение поступательной скорости для летательной машины. Он говорит: "Двигаясь под малым углом к горизонту с большой горизонтальной скоростью, наклонная плоскость сообщает громадному количеству последовательно прилегающего к ней воздуха малую скорость вниз и тем развивает большую подъемную силу вверх при незначительной затрате работы на горизонтальное перемещение".

Анализируя достигнутые успехи, Николай Егорович особое значение придает планеризму, заявляя, что "... проще прибавить двигатель к хорошо изученной скользящей летательной машине, нежели сесть на машину, которая никогда не летала с человеком".

В 1902 году Жуковский построил в Московском университете (МВТУ) аэродинамическую трубу квадратного сечения размером 75х75 см. Длина трубы 7 м, скорость потока 9 м/с. В университетской же лаборатории был установлен сконструированный Николаем Егоровичем прибор для испытания винтов без поступательной скорости. Аэродинамическая трубка Жуковского была одной из первых в Европе.

С помощью этих аппаратов Николай Егорович провел вместе со своими учениками ряд интересных исследований, в частности, о центре парусности, о вращении в потоке воздуха пластинок, ось которых перпендикулярна потоку, а также проверил законы Вельнера и Ренара для геликоптерного винта. Эти исследования позже позволили Жуковскому предложить весьма рациональный профиль (дужку) крыла с высокими аэродинамическими качествами. Этот профиль известен до сих пор во всем мире под названием "профиля Жуковского ". В 1904 году Н.Е. Жуковский "...нашёл источник поддерживающей планы силы...", - как пишет один из его коллег - " ...безусловно, его открытия ведут к созданию аэродинамики...".

Николай Егорович сделал также немалый вклад и в развитие военной авиации. Под его руководством велись работы по созданию авиабомб большого калибра, в 1916 году он основал новую науку - аэробаллистику, опубликовав свою работу "Бомбометание с самолётов".В этой работе он научно обосновал полёт авиабомбы и его особенности, указал возможные типы бомбардировочных прицелов. Жуковский за свою жизнь написал : по теоретической механике (включая астрономические и математические задачи) - 40 печатных работ, по прикладной механике - 23, гидравлике и гидродинамике - 40, аэродинамике - 22, воздухоплавания - 21. Кроме всего вышеперечисленного, Николай Егорович помогал другим авиаконструкторам в разработке новых аппаратов и усовершенствовании старых. В качестве эксперта давал заключения о пригодности или непригодности к использованию летательных аппаратов, проверял модели строящихся самолётов в аэродинамических трубах и так далее. В общем, Николай Егорович принес наибольшую практическую пользу России, и его труды вполне оправдывают звание "отца русской авиации".

Русские учёные не были только теоретиками. Перечисление всех проектов русских конструкторов - это тема для отдельного реферата, но нельзя не рассказать о гордости русской авиации - самолётах "Русский витязь" и "Святогор", которые в то время не имели аналогов.

Самолёт "Русский витязь" был сконструирован И. И. Сикорским, причём проект этого аэроплана Сикорский обдумывал ещё в 1911 году, когда ни один самолёт не поднимал груза больше 635 кг (рекорд грузоподъёмности на 1911 год принадлежал французскому лётчику Дюси, пролетевшему 800 метров с грузом 600 кг). Аэроплану предрекали полный провал, однако 13 мая 1913 года были успешно проведены первые испытания "Русского витязя". Как рассказывали очевидцы: " Самолёт легко оторвался от земли, и совершив несколько больших кругов, плавно опустился у ангара, при бурном ликовании собравшихся зрителей...". За границей долго не хотели верить сообщениям о полёте "Русского витязя", считая эти сообщении газетной уткой. Это неверие вполне естественно для того времени, ведь считалось, что самолёт, подобный "Русскому витязю" полететь не мог.

"Русский витязь" представлял собой четырёхмоторный многостоечный биплан, нижнее крыло которого было короче верхнего. Общая площадь несущих поверхностей составляла 120 мі (верхнее крыло 66 м І и нижнее крыло 54 м І). Размах верхнего крыла составлял 27 м, а нижнего - 20 м. Штурвальное управление было дублировано.Общая масса "Русского витязя " без нагрузки равнялась 3500 кг, а полезная нагрузка составляла 1440 кг. Крылья двухлонжеронной конструкции были прямоугольной формы и имели глубину 2,5 м, причём расстояние между крыльями также равнялось 2,5 м.

Опасения за устойчивость такого самолёта заставили сделать его достаточно длинным (20 м ). Фюзеляж представлял собой деревянную ферму прямоугольного сечения, обшитую снаружи фанерными листами. В фюзеляже была расположена капитанская рубка (с двойным рулевым управлением), две пассажирские каюты и помещение для запасных частей и инструмента. Перед капитанской рубкой вперёд выдавалась площадка для прожектора и пулемёта. Поперечная остойчивость обеспечивалась элеронами на верхних крыльях. В движение самолёт приводили четыре двигателя "Аргус", установленные попарно в тандем (самолёт был спроектирован как двухмоторный ).

Самолёт оказался достаточно устойчивым в полёте. После первых полётов (10 - 27 мая 1913 года) было установлено, что по кабине можно вполне свободно ходить, причём это не отражалось на устойчивости. "Русский витязь" отделялся от земли после пробега в 700 метров и развивал скорость в 90 км/ч.

Еще одним шедевром самолётостроения того времени был самолёт "Святогор", построенный вскоре после "Ильи Муромца" (которого я не касаюсь, так как он достаточно известен). Этот двухмоторный биплан был спроектирован Василием Андриановичем Слесарёвым и был самым большим самолетом в мире. Его запроектированные размеры и расчетные данные были следующие: площадь крыльев 180 м І, площадь хвостогого оперения 20 м І, размах верхнего крыла 36 м, угол установки крыльев 4,5° , длина самолёта 21 м, полётная масса 6500 кг, причём нагрузка составляла около 50 % полётной массы, продолжительность полёта 30 ч, высота полёта 2500 м, скорость свыше 100 км/ч, общая мощность моторов 440 л. с.

Форма крыльев, по очертаниям напоминавших крылья стрижа, использование обтекаемых наружных стоек, тщательное сглаживание выступов говорили об огромной исследовательской работе, проделанной изобретателем.

Святогор был гораздо совершеннее "Ильи Муромца" и других самолётов того времени. Чего стоило хотя бы нововведение Слесарёва: двигатели помещались в корпусе, близко к центру тяжести и приводили винты в движение с помощью тросовой передачи.

Предыдущие исследования Слесарёва в области аэродинамики и его сотрудничество при создании тяжёлых самолётов типа "Илья Муромец" создали ему авторитет, достаточный для признания его проекта. Тем не менее выполнимость такого проекта вызывала сомнения и проект Слесарёва был предоставлен на рассмотрение технической комиссии особого комитета Воздухоплавательного отдела. Расчёт и обоснование проекта были признаны убедительными; комитет единогласно признал, что проект осуществим, и рекомендовал приступить к постройке самолёта.

Предварительные переговоры позволили установить срок постройки в 3 месяца, причём стоимость равнялась 100 000 рублей. Кстати, правительство и на этот раз отказалось финансировать проект, и эту обязанность взял на себя богатый польский помещик М. Э. Малынский. Заказ на постройку самолёта был передан заводу Лебедева в Петербурге.

К 22 июня 1915 года "Святогор" был собран, но война 1914 года сильно осложнила положение конструктора. Во-первых, Слесарёв лишился возможности купить двигатели "Мерседес", а установка двигателей "Рено" (и то полученных только в 1916 ) перетяжелила самолёт. Во-вторых, по требованиям военных, Слесарёв должен был обеспечить десятикратную прочность всех ответственных деталей (зачем это понадобилось? "Святогор" и так обладал достаточной прочностью - он изначально предназначался для военных целей) что ещё больше перетяжелило самолет, а так же вызвало смещение центра тяжести.

К этим проблемам добавилось отсутствие средств и нежелание военной комиссии финансировать эти работы. Мнение профессора Н. Л. Кирпичёва, председателя комиссии: "...при мощности двигателей в 440 л. с. аэроплан мог бы обладать общей грузоподъёмностью в 6500 кг при скорости около 60 км/ч, однако для этого он должен был бы иметь поддерживающие поверхности площадью не менее 440 м І...". Соответственным было и решение комиссии: "...затрата на достройку этого аппарата даже самой ничтожной суммы является недопустимой...".

Однако конфликт между комиссиями привел к тому, что на проект Слесарёва обратил внимание Н. Е. Жуковский. Самолет был тщательнейшим образом проверен в лабораториях, также был сделан расчет прочности основных элементов. Кроме того, впервые в России был проведён полный аэродинамический расчёт самолёта. На основании проведенных исследований и расчетов комиссия под председательством Жуковского 11 мая 1916 года "единогласно пришла к выводу, что полет аэроплана Слесарёва при полной нагрузке в 6,5 т и при скорости в 114 км/ч является возможным, а посему окончание постройки аппарата Слесарёва является желательным".

В марте 1916 года состоялись первые испытания аэроплана. "Святогор пробежал по земле около 200 м, как поломались некоторые детали правого двигателя и обнаружились неполадки в передаточном механизме. По мере устранения одних недоделок стали обнаруживаться другие. Они не порочили саму конструкцию самолёта, а являлись следствием доделки самолёта в кустарной мастерской Слесарёва, где не могли изготовить детали с достаточно большим запасом прочности. То разлетался вентилятор, то ломался вал, то разваливалось колесо.

Слесарёв вынужден был переделывать всю трансмиссию из - за непригодности шарниров Гука. Но переделка трансмиссии затянулась и самолет не был испытан до 1917 года.

В 1922 - 1923 годах была сделана попытка достроить и испытать этот самолёт. Слесарёва уговаривали отказаться от централизованных моторных установок и установить на крылья два двигателя "Либерти" мощностью по 400 л. с. Работы по восстановлению "Святогора" были прерваны смертью Слесарёва.

КОНСТАНТИН ЭДУАРДОВИЧ ЦИОЛКОВСКИЙ

Рассказывая о работах русских изобретателей нельзя не рассказать о работах Константина Эдуардовича Циолковского.

Его труды охватывали все горизонты авиации: от дирижаблей до космических кораблей, и тем не менее признание он получил только после революции, как и Слесарёв. Как и подавляющее большинство людей, опередивших свое время, Циолковский остался непонятым своими современниками, тем не менее, его работы вспоминают и сейчас, так как только в наше время появились возможности для воплощения его проектов в реальные аппараты (такая же история произошла в своё время с Леонардо да Винчи: спроектировав экскаватор, да Винчи оставил свой проект без двигателя - паровой двигатель изобрели гораздо позже).

Константин Эдуардович Циолковский родился 5 (17) сентября 1857 года в селе Ижевское (сейчас - Спасский район Рязанской области). Родившись в семье лесничего и не получив никакого специального образования, он тем не менее успешно защитил диплом на звание учителя. Свою работу учителем он совмещал с научной деятельностью. Также Циолковский писал рассказы, которые являлись дополнением к его исследованиям.

Например, его произведения "На луне", "Изменение относительной тяжесть на Земле", "Вне Земли" и "Грёзы о Земле и небе..." представляют собой сплав популярных сведений о физических законах, научно- технического предвидения и утопии. Тем не менее, в произведениях такого необычного жанра Константин Эдуардович сумел правильно предсказать некоторые явления (например, невесомость).

Большинство научно-фантастических рассказов Циолковского были опубликованы ещё в 1887-1906 годах, однако действительно ценные научные труды Циолковского получили признание только после революции (приблизительно в 1920 году).