Паровой самолёт Можайского А. Ф.
Самолёт был задуман еще в 1876 году. Можайский А. Ф. демонстрировал слушателям Морской академии свою летающую модель самолёта с пружинным двигателем. Модель могла пролететь через весь лекционный зал, даже неся полезную нагрузку — морской офицерский кортик. Затем последовали полёты на воздушном змее, который тащила тройка лошадей. Видимо, тогда Александр Федорович установил пропорциональность подъёмной силы площади крыла и углу атаки. Позднее он воспользовался этой зависимостью для расчёта своего «прибора».
Самолёт имел два паровых двигателя общей мощностью 30 л.с., расчётную скорость полета до 40 км/час, полётный вес около 950 кг, размах крыльев 24 м и длину фюзеляжа 15 м.
Точные чертежи самолёта не сохранились. Уже в XX веке обнаружены эскизы аппарата, выполненные от руки, а также его текстовое описание. Все существующие изображения и модели самолёта Можайского основаны на них.
21 января 1883 года, после того как был разработан новый проект самолёта, Можайский представил его в VII (воздухоплавательный) отдел Русского технического общества. На специально созванном заседании Можайский сделал сообщение о создании нового самолёта. Для подробного рассмотрения новых работ Можайского была создана комиссия, в которую помимо представителей воздухоплавательного отдела вошли представители и от II (механического) отдела Русского технического общества. Комиссия, ознакомившись с результатами работ изобретателя, признала желательным, «…чтобы VII отдел оказал содействие А. Ф. Можайскому — окончить его прибор и произвести интересные опыты над летательным прибором столь больших размеров». Вместе с тем, она указала на недостаточную мощность силовой установки на самолёте Можайского. Оказать материальной помощи VII отдел не мог, и Можайский вынужден был снова обратиться в военное министерство. Из министерства ему ответили, что «…продолжение испытания изобретенного им аппарата приняло на себя императорское русское техническое общество, которому и назначена определенная на этот предмет сумма». Однако никакой суммы ни изобретатель, ни Русское техническое общество так и не получили. Как впоследствии выяснилось, военное министерство решило не выделять средств на «сомнительные изобретения».
В 1885 году Можайский подал заявление в Главное инженерное управление, в котором указывал, что им получены новые практические выводы, «представляющие возможность сделать изложение теории более ясным, а вычисления более определенными» и просил не отказать в отпуске средств на производимые им работы. Комиссия, рассмотрев заявление изобретателя на своём заседании 29 июня 1885 года, отметила, что она «…не видит никакого повода к ходатайству о пособии г. Можайскому».
Наземные испытания самолёта Можайский проводил на протяжении нескольких лет, начиная с 1882 года. В записке Главного инженерного управления Военного министерства, составленной по результатам испытаний в 1883 году, отмечалось, что самолёт Можайского «был приводим в действие… но взлететь не мог».
В июле 1885 года Можайский попытался поднять самолёт в воздух, в присутствии представителей военного ведомства и Русского технического общества. Пилотировал механик И. Н. Голубев. В книге В. Б. Шаврова приведён обширный перечень сохранившихся документов, в том числе цитируются свидетельства очевидцев. Все очевидцы утверждают, что при испытании «прибора» самолёт совершил разбег, кратковременно оторвался от земли, а затем рухнул на крыло.
Тем не менее, до сих пор периодически появляются утверждения, будто самолёт Можайского оторвался от земли. Сообщения этого рода впервые появились в газете в 1909 году, были повторены в статье о Можайском в «Военной энциклопедии» 1916 г. и затем широко запущены в оборот в конце 1940-х — начале 1950-х годов.
Позднее Можайский начал на личные средства восстанавливать самолёт и заказал для него на Обуховском заводе новые, более мощные машины. С этими новыми двигателями по заключению ЦАГИ, сделанному в 1982 году, мощности было бы вполне достаточно для взлёта. По тому времени это были наиболее легкие и мощные паровые машины с воздушным поверхностным холодильником для пара. Общая мощность двух машин составляла 50 л.с. при удельном весе 4,9 кг на 1 л.с. После смерти изобретателя его самолёт долгие годы стоял под открытым небом в Красном селе и, после того как военное ведомство отказалось его купить, был впоследствии разобран и перевезен в имение Можайских близ Вологды.
В 1979-81 гг. в ЦАГИ были проведены широкие исследования по установлению облика самолёта Можайского, его воздушных винтов, весовые и прочностные расчёты. Модель этого самолёта, построенная в масштабе 1:20, продувалась в аэродинамических трубах ЦАГИ с целью определения её аэродинамических характеристик.
Б. Н. Юрьев совместно с самим В. Б. Шавровым выполнили расчёт самолёта, согласно которым оказалось, что тяги двигателей самолёта не хватало для горизонтального полёта примерно на 12-15 процентов, даже при самом смелом предположении об аэродинамическом качестве крыла и КПД воздушных винтов. На самом деле, реальный КПД винтов был, конечно, ниже.
В итоге: самолёт вполне мог разогнаться до взлётной скорости при помощи собственной силовой установки, и даже оторваться от земли после увеличения пилотом угла атаки. Кроме того, отрыву от земли мог поспособствовать «экранный эффект», о котором в то время было совершенно ничего не известно. После отрыва экранный эффект исчез, а возросшее индуктивное сопротивление тут же погасило скорость. Сваливание на крыло стало неизбежным, что немедленно и произошло, судя по описаниям испытания.
Самолёт Можайского был первым в мире летательным аппаратом тяжелее воздуха, построенным в натуральную величину и имевший все составные части современного самолёта: фюзеляж, крыло, силовую установку, хвостовое оперение и шасси. Кроме того, по утверждению российских исследователей, это был первый в мире запатентованный самолёт.
Основная причина неудачи А. Ф. Можайского с технической точки зрения заключалась: во-первых, в отсутствии мощного и легкого двигателя; во-вторых, в те годы совершенно отсутствовала теория расчёта как крыльев, так и воздушных винтов; в-третьих, отсутствие материалов и технологий, пригодных для строительства самолёта.
Строительство «прибора» за свой счёт тоже не могло не сказаться на качестве самолёта. А. Ф. Можайский при строительстве использовал так знакомую ему морскую технологию. Например, обшивка крыла представляла собой обычную парусину с медными люверсами, через которую пропускался слаблинь. Аналогия с парусной оснасткой налицо.
А. Ф. Можайский неоднократно хлопотал о выделении средств — и перед Военным ведомством, и непосредственно перед Александром III, но добился помощи лишь дважды. В первый раз (в конце 1876 года) ему было выделено 3 тысячи рублей комиссией под председательством Д. И. Менделеева, второй раз, в 1880 году он получил 2500 рублей для приобретения в Англии паровых машин. Кроме того, в 1882 году военное ведомство отвело А. Ф. Можайскому участок под Петербургом «для проведения опытов».
Справедливости ради следует признать, что зачастую отказ имел обоснованный характер. Например, комиссия под председательством М.А Рыкачева, состоявшаяся 22 февраля 1883 года, после изучения проекта рекомендовала «соотношение подъёмной силы к силе сопротивления принять равным 3.7, вместо 9.6, (как было заявлено изобретателем), в связи с чем потребная мощность двигателей определялась в 75 лошадиных сил, а не 30». Продувки в ЦАГИ показали, что комиссия М. А. Рыкачева гораздо реальнее оценивала характеристики «прибора», нежели сам автор проекта.
Основные параметры самолёта и результаты расчётов и продувок:
размах крыла 23,2 м;
площадь крыла 329 кв.м;
удлинение крыла 1,64;
площадь горизонтального оперения 41,4 кв. м;
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/кв. м;
энерговооружённость 0,0177кВт/кг;
аэродинамическое качество вдали от земли 4,05 (сам В.Б Шавров утверждает, что качество по расчетам было около 5.5);
аэродинамическое качество вблизи земли 4,6;
центр масс самолёта расположен на расстоянии, равном 38,6 % САХ.
Чертеж самолета
Самолет(рисунок)
Александр Федорович Можайский
Re: Наука и техника в сценариях
Линейный вид
