ЛитМир - Электронная Библиотека

Сердце самолета

Еще в середине прошлого века вопросами воздухоплавания занимался русский ученый, артиллерист, генерал К. И. Константинов.

Разносторонний ученый, он изобретал приборы для измерения очень малых промежутков времени, был видным специалистом в области ракетной техники, стал известен как пионер в области автоматики и, в частности, электроавтоматики. В 1856 году Константинов написал большую статью "Воздухоплавание", первый обстоятельный разбор истории развития воздушных шаров и парашютов. Особо ценные мысли высказал Константинов по вопросу о создании управляемых аэростатов. Он пришел к выводу, что нужен двигатель или, как он писал, движитель "несравненно легчайший в отношении доставляемой работы, известных поныне". Такого легкого и, в то же время, мощного двигателя тогда еще не существовало и, следовательно, нельзя было создать управляемый аэростат.

Совершенного двигателя для самолета не было и в тот период, когда Можайский изучал свойства крыла; открыл связь между площадью крыльев, весом летательного аппарата и скоростью его полета; выработал метод расчета лётных характеристик своего воздухолетательного снаряда. Вопрос о двигателе оставался открытым. Для своего будущего самолета Можайский решил уже ряд сложных задач; и все же оставалась последняя, пожалуй, самая трудная задача - создать двигатель. Ведь от модели к самолету можно было перейти лишь после того, как появится двигатель, мощный и обязательно легкий. Простой в устройстве, надежный в работе и, главное, легкий.

Можайский отлично знал судовую паровую машину. Но ее нельзя было перенести на самолет, слишком уж она была тяжела и громоздка. Правда, со времени Ползунова паровые машины стали много совершенней, вместо нескольких тонн на одну лошадиную силу мощности первой машины теперь приходилось лишь сто килограммов на 1 лошадиную силу. Это был большой успех, но все-таки еще недостаточный для самолетостроения.

Можайский знал, что еще в начале второй половины XIX века удалось поставить на аэростат паровой двигатель, весивший без котла, воды и топлива около 17 килограммов на 1 лошадиную силу. Но мощность этого двигателя составляла всего лишь 3 лошадиных силы. Можайскому был нужен двигатель большей мощности и, во всяком случае, еще меньшего удельного веса.

Конструкторы летательных машин пытались обратиться к другим источникам энергии. Так, молодой изобретатель Александр Николаевич Лодыгин{39} в 1869 году предложил установить на летательном аппарате электродвигатель. Французский адмирал Дюпюи де Лом, отчаявшись найти легкий двигатель, посадил в гондолу своего аэростата десять человек и заставил их вращать коленчатый вал с насаженным на нем воздушным винтом. Некоторые изобретатели, например, Соковнин, хотел установить реактивный двигатель. Но их конструкции двигателей были еще далеки от совершенства и не годились для авиации. Словом, легкого двигателя не существовало. Его предстояло создать.

Способность Можайского смотреть далеко вперед, из многообразия возможных решений выбирать наилучшее, проявилась и теперь. Он обратил внимание на новые, недавно изобретенные двигатели. Лишенные котла и холодильника, они не нуждались в воде, превращавшейся в пар. Носитель энергии - светильный газ - прямо поступал в рабочий цилиндр и, зажженный, толкал поршень, вращал вал, следовательно, мог вращать и пропеллер.

Можайский знал, что лет за шесть до его приезда в Петербург один немецкий конструктор поставил такую газовую машину на аэростат. Но что было пригодно, и то с трудом, для дирижабля - не годилось для самолета. Не случайно машину называли пожирателем газа. За час работы на одну лошадиную силу развиваемой мощности эта машина потребляла до трех кубических метров газа.

Для самолета жидкое топливо - лучшее, оно занимает меньше места. Сжигая жидкое топливо, распыленное в воздухе, непосредственно под поршнем в рабочем цилиндре - можно было создать новый, простой, свободный от громоздких частей, присущих паровой машине, двигатель. Можайский хотел воспользоваться таким нефтяным двигателем, конструкцию которого разрабатывал американец Брайтон. В пояснительной записке, представленной в Главное инженерное управление в 1878 году, Можайский писал:

"Машину для вращения винта я предполагаю поставить системы Брайтона (углеводородную), нефтяную. Машина этой системы не имеет котла и потребляет нефти 2/3 фунта в час...

При быстром вращении винта может получиться быстрота движения аппарата, необходимая для разбега его по земле и для получения парения и для отделения аппарата от земли. Но как с силою машины связана и ее тяжесть, то я, соображаясь с предполагаемою мною тяжестью или весом одной лошадиной силы машины системы Брайтона с материалом для действия на два часа с 10 до 11 фунтов, нахожу возможным поставить на мой аппарат машины в 30 индикаторных сил".

Опыт применения двигателей на кораблях давал возможность Можайскому приближенно найти мощность, которую должна развивать новая машина для движения самолета. Изобретатель считал, что мощность в тридцать лошадиных сил будет достаточной для движения его самолета.

Первая построенная Брайтоном машина была газовой. От существовавших газовых машин она отличалась тем, что в ней был осуществлен принцип сгорания смеси газа с воздухом при постоянном давлении. Эта смесь, поступая в цилиндр, загоралась, проходя мимо специальной горелки и, следовательно, давление на поршень возникало не при мгновенном взрыве смеси, а в результате ее постепенного горения.

Но газовый двигатель работал ненадежно, и Брайтон перешел к керосиновой машине, у которой в цилиндр подавался керосин и воздух. Этот новый двигатель, слегка измененный одним французским конструктором, был впервые показан на III Всемирной выставке в Париже летом 1878 года.

Можайский видел и преимущество этой новой машины, и ее конструктивное несовершенство. Для своего самолета изобретатель намеревался изменить конструкцию двигателей, а не просто копировать машину Брайтона. Как всегда, Можайский собирался дать свое, оригинальное, конструктивное решение.

Какой именно двигатель хотел получить Можайский, стало известно теперь из двух документов, найденных в 1949 году в Центральном Государственном архиве военно-морского флота. Один документ - это рапорт помощника главного инженер-механика флота, направленный 14 мая 1879 года управляющему морским министерством; второй - чертежи первого авиационного двигателя в мире, созданного Можайским.

В рапорте помощника главного инженер-механика флота приведено описание двигателя, разработанного Можайским:

"Главный инженер-механик флота. 14 мая 1879 г. No 405. Управляющему морским министерством.

Вследствие приказания Вашего Превосходительства узнать систему газовой машины для воздухолетательного аппарата, изобретенного капитаном I ранга Можайским, имею честь доложить, что газовая машина эта состоит из двух цилиндров: одного рабочего и одного воздушного, действующих на общий коленчатый вал винта. Работа этой машины, как это видно из приложенного при сем рисунка, происходит следующим образом: помощью воздушного насоса воздух гонится в рабочий цилиндр, при этом встречается с нефтью, вгоняемой в трубу же около крышки рабочего цилиндра и пропитывающей войлок, лежащий на решетке и сетке в гнезде.

Нефть вгоняется из систерны помощью помпы, действующей посредством эксцентрика, насаженного на коленчатом вале. Воздух, проходя в рабочий цилиндр через пропитанный нефтью войлок, образует чрез размельчение нефти газ, который воспламеняется от искры электрического прибора Румкорфа, проволоки которого проведены в верхнюю часть цилиндра. При воспламенении газа поршень толкается вниз, для движения же поршня вверх в нижней части цилиндра сделано подобное же устройство. Это попеременное движение поршня дает вращение вала, на котором насажен винт, двигающий воздухолетательный аппарат.

Часовой расход нефти на индикаторную силу машины около 2/3 фунта.

Машины подобного устройства, по мнению капитана I ранга Можайского, могут быть с большою выгодою употреблены для электрического освещения или для мелких судов, и это мнение мною вполне разделяется".

32
{"b":"222010","o":1}