Глава восьмая. Русская школа авиации
Глава восьмая. Русская школа авиации
Валерий Павлович во время отдыха в родном селе катает на самолете свою мачеху Наталью Георгиевну.
Авиационно-техническая мысль зародилась в России. Многочисленные исторические факты подтверждают, что именно русским людям принадлежит первенство в изобретении летательных аппаратов легче и тяжелее воздуха.
Много способствовал развитию в России воздухоплавания великий русский ученый Дмитрий Иванович Менделеев. Он теоретически обосновал принцип стратостата с герметически закрытой кабиной. Такие стратостаты начали строить за границей лишь пятьдесят лет спустя.
Классический труд Д. И. Менделеева «О сопротивлении жидкостей и воздухоплавании», изданный в 1880 году, пробудил огромный интерес к воздухоплаванию у русской общественности. Проблемы завоевания воздуха широко обсуждались в печати. Журналы «Воздухоплаватель» и появившиеся позднее «Летун», «Новости воздухоплавания», «Аэро и автомобильная жизнь», «Библиотека воздухоплавания» пользовались большой популярностью. Авиационные журналы издавались не только в столице, но и в таких городах, как Севастополь, Киев, Харьков.
В Русском техническом обществе в 1881 году был организован воздухоплавательный отдел, объединивший энтузиастов летного дела. Труды и отчеты этого отдела печатались в «Записках Русского технического общества».
Член этого общества моряк О. С. Костович разработал проект воздухоплавательного судна нового типа – дирижабля, в котором гондола и баллон составляли цельную и жесткую систему.
Дирижабль Костовича, названный им «Россия», строился много лет, но из-за недостатка материальных средств и отрицательного отношения правительственной комиссии постройка его не была доведена до конца.
Начальник Учебного воздухоплавательного парка генерал Кованько, давший отрицательный отзыв о дирижабле Костовича, принял проект австрийского изобретателя Шварца.
Дирижабль Шварца строили русские инженеры и техники. Получив в России достаточный опыт и 20 000 рублей на приобретение материалов, Шварц обманным путем уехал в Германию. Там он нашел себе компаньона и дублировал незаконченный в России дирижабль.
Шварц умер раньше, чем его дирижабль поднялся в воздух. Вдова Шварца оказалась женщиной очень ловкой, энергичной и довела дело до конца. При испытании дирижабля присутствовал граф Цеппелин. Он приобрел у вдовы Шварца авторские права, все чертежи, расчеты. И в 1900 году в воздух поднялся «Цеппелин» – модернизированный дирижабль, ранее строившийся в русском воздухоплавательном парке.
Одновременно с вопросами воздухоплавания русские ученые и русские изобретатели занимались авиацией. В своих работах по аэронавтике Д. И. Менделеев указывал, что наибольшая будущность принадлежит аэроплану – летательному аппарату тяжелее воздуха.
Задолго до Менделеева принципы полета на аппарате тяжелее воздуха обосновал величайший русский ученый, крестьянский сын Михаил Васильевич Ломоносов. В протоколе Российской Академии наук за 1754 год была сделана следующая запись: «Советник Ломоносов показал машину, названную им аэродромической, выдуманную им и имеющую назначение при помощи крыльев, приводимых в движение заведенной часовой пружиной, сжимать воздух и подниматься в верхние слои атмосферы для того, чтобы можно было исследовать состояние верхнего воздуха метеорологическими приборами, прикрепленными к этой аэродромической машине».
«Аэродромическая машина» Ломоносова была моделью первого в мире вертолета (геликоптера). По тем временам она была чудом конструкторского искусства.
Первый в мире аэроплан был спроектирован и построен русским морским офицером Александром Федоровичем Можайским.
Над созданием аэроплана Можайский начал работать в конце шестидесятых годов прошлого столетия.
Изучая вопросы сопротивления воздуха и использования этого сопротивления для создания подъемной силы, Можайский пришел к новому важному выводу: «Чем больше скорость движения, тем большую тяжесть может нести та же площадь».
Свои теоретические заключения А. Ф. Можайский проверил на практике. Он построил громадный воздушный змей и запускал его, буксируя тройкой лошадей, запряженных в телегу. На таком змее он, по свидетельству современников, «неоднократно поднимался в воздух и летал с комфортом» («Кронштадтский вестник» № 5, 1877 г.).
Вскоре после опытов с воздушным змеем Можайский построил летающую модель аэроплана. Это был моноплан с прямоугольным, немного удлиненным крылом. Тягу сообщали три винта, которые вращались часовой пружиной. Под фюзеляжем находились четыре легких колесика. У модели были горизонтальный и вертикальный рули. Летала эта модель со скоростью пяти метров в секунду.
В помещении Петербургского манежа русские ученые рукоплескали летающей модели, которая несла на себе груз – морской кортик. Среди этих ученых был и Дмитрий Иванович Менделеев.
Проверив свои теоретические расчеты на воздушных змеях и модели, Можайский приступил к проектированию аэроплана. Двигателями должны были служить паровые машины, так как в то время из всех существовавших двигателей паровые машины являлись самыми надежными.
Личных средств на продолжение опытов у Можайского не было, а постройка моделей стоила дорого. По совету Менделеева изобретатель обратился в военное министерство с просьбой о субсидии. В феврале 1877 года он представил Главному инженерному управлению «Программу опытов над моделями летательного аппарата». После благоприятного отзыва специальной комиссии, в состав которой входил также Д. И. Менделеев, было постановлено выдать изобретателю единовременно три тысячи рублей.
Можайский работал успешно. Скоро он убедился, что пора строить летательный аппарат в натуральную величину. В 1881 году Можайский получил из департамента торговли и мануфактур привилегию (патент) на воздухоплавательный снаряд. Таким образом, первый в мире патент на аэроплан был выдан русскому изобретателю.
Самолет Можайского представлял собою моноплан с деревянным фюзеляжем в виде длинной лодки. Деревянный каркас крыльев был обтянут шелком, пропитанным лаком.
Лодка-фюзеляж была спроектирована с расчетом посадки на воду. Подводная часть ее пропитывалась специальным составом. Хвостовое оперение состояло из горизонтального и вертикального рулей. Изобретатель рассчитывал, что его самолет может быть использован как разведчик и бомбардировщик. Все детали проекта отличались глубокой продуманностью и свидетельствовали об исключительной одаренности конструктора.
Проект Можайского был передан в новую специальную комиссию военного министерства. Комиссия отклонила проект из-за того, что крылья летательного аппарата были неподвижными, а в то время за границей господствовало убеждение, что крылья обязательно должны быть машущими.
Измученный длительной борьбой с высокомерными и тупыми царскими чиновниками, Можайский распродал свои вещи и начал, несмотря на все препятствия, готовить машину к испытаниям. Труды изобретателя и его помощников не пропали даром: аэроплан Можайского поднялся в воздух. Осуществилась мечта человечества! Это историческое событие произошло лет на 20 раньше первого полета американцев братьев Райт.
После смерти А. Ф. Можайского талантливые русские люди продолжали успешно решать авиационные проблемы. В начале XX века в России появляются самолеты и моторы оригинальных конструкций, созданные русскими изобретателями. Но царское правительство оказывало явное предпочтение всему тому, что носило иностранную марку. Иностранцам заказывались по высокой цене уже устаревшие самолеты, а русские конструкторы не могли добиться самой ничтожной материальной поддержки. Изобретательское право для русских подданных в России фактически отсутствовало. Чтобы реализовать русское изобретение, надо было запатентовать его за границей.
И все-таки даже в те мрачные годы дерзновенно и ярко пробивалась через все преграды отечественная авиационная мысль. Русские конструкторы один за другим выносили на суд общественности свои достижения.
В 1908—1909 годах С. В. Гризодубов создал самолет с мотором собственной конструкции, а в 1911 году построил свой биплан № 2.
На первой международной воздухоплавательной выставке получил серебряную медаль гидросамолет конструкции русского инженера Я. М. Гаккеля.
В 1912 году юный конструктор А. А. Пороховщиков построил первую в мире «двуххвостку». В дальнейшем он конструировал чисто военные самолеты.
На второй международной воздухоплавательной выставке в Москве в 1912 году была присуждена золотая медаль русскому ученому Б. Н. Юрьеву, построившему вертолет.
На этой же выставке изобретатель А. Г. Уфимцев получил Большую серебряную медаль за биротативный мотор внутреннего сгорания.
Подобные самолеты и моторы за границей тогда еще и не проектировались.
В 1913 году при участии инженеров и техников авиационного отдела Русско-Балтийского завода был создан первый в мире огромный четырехмоторный биплан «Русский витязь».
Через год Русско-Балтийский завод выпустил новый тяжелый самолет «Илья Муромец» – первый четырехмоторный бомбардировщик с расположенными на крыле моторами. «Илья Муромец» поднимал шестнадцать пассажиров и обладал большим радиусом действия. Летно-технические данные этого самолета являлись для того времени рекордными. Немецкий историк авиации Нейман признавался: «Мы пытались скопировать „Илью Муромца“, но нам это не удалось».
Блестящим достижением русской авиационной техники явился воздушный корабль В. А. Слесарева «Святогор» (1915 г.), рассчитанный на тридцать часов беспосадочного полета.
Многие русские изобретатели и конструкторы внесли свой творческий труд в развитие авиации. Среди них были и такие, которым удалось совершить смелый бросок в грядущие десятилетия. Народоволец Н. И. Кибальчич, заключенный в тюрьму за участие в убийстве Александра II, разработал проект реактивно-летательного мотора. В 1881 году Кибальчич был казнен, а его замечательный проект похоронен в архивах царской полиции.
Мысли гениального русского самородка Константина Эдуардовича Циолковского тоже устремлялись в будущее. Он мечтал о межпланетных пространствах. Скромный учитель-самоучка из Калуги в 1898 году вывел формулу ракетного движения, а в 1903 году опубликовал научную статью «Исследование мировых пространств ракетными приборами». В этой статье Циолковский подробно обосновал теорию реактивного полета и возможность межпланетных сообщений. Крупными открытиями для авиационной науки были выведенная им формула определения больших скоростей и вычисления коэфициента полезного действия реактивного снаряда.
Еще в 1892 году Циолковский опубликовал свой труд «Аэростат металлический управляемый». До 1918 года было напечатано еще одиннадцать брошюр и газетных статей, в которых ученый продолжал развивать свои идеи.
Особенно успешно развернулось его творчество после Октябрьской революции. К. Э. Циолковский прозорливо утверждал, что «за эрой аэропланов винтовых должна следовать эра аэропланов реактивных…».
Чувствуя приближение смерти, он писал Иосифу Виссарионовичу Сталину:
«Все свои труды по авиации, ракетоплаванию и межпланетным сообщениям передаю партии большевиков и советской власти – подлинным» руководителям прогресса человеческой культуры. Уверен, что они успешно закончат эти труды».
К. Э. Циолковский оставил своему народу богатое научное наследство.
* * *
Исключительная роль в истории авиации принадлежит Николаю Егоровичу Жуковскому. Он создал прочный фундамент русской и мировой авиационной науки.
Жуковский не был только теоретиком. Он всегда стремился применить свои теоретические открытия на практике. Создав знаменитую «вихревую теорию воздушного винта», он использовал ее для проектирования отечественных винтов самолета взамен применявшихся до этого винтов иностранных фирм. Теория гребных винтов Жуковского намного опередила все работы зарубежных ученых в этой области и завоевала всеобщее признание.
В 1904 году Н. Е. Жуковский основал первый в Европе Аэродинамический институт (на станции Кучино, под Москвой). В лабораториях этого института и созданных при них кружках выросли крупные русские ученые – исследователи, конструкторы, обогатившие своими трудами русскую и мировую науку. Вместе со своим учеником С. А. Чаплыгиным профессор Жуковский теоретически разработал форму профиля крыла, получившую наименование «профиля Жуковского».
Лично Чаплыгину принадлежат имеющие крупное значение труды «Теория решетчатого крыла» (1911 г.) и «Схематическая теория разрезного крыла» (1921 г.). Идея «концевых вихревых усов», несправедливо приписываемая иностранцам Прандтлю и Ланчестеру, впервые предложена С. А. Чаплыгиным в его работе «Результаты теоретических исследований о движении аэропланов» (1910—1911 гг.).
В Аэродинамическом институте была построена по проекту Н. Е. Жуковского труба для испытания моделей самолетов. Позднее, тоже по проекту Николая Егоровича и под его непосредственным руководством, были созданы аэродинамические трубы в Московском университете и Московском Высшем техническом училище (МВТУ).
В МВТУ профессор Жуковский читал лекции по воздухоплаванию. Группа талантливых студентов этого училища организовала воздухоплавательный кружок. Он состоял из двух основных секций – теоретической и практической. Душой его был Н. Е. Жуковский.
Некоторые из членов воздухоплавательного кружка впоследствии стали известными авиационными деятелями. Уже в студенческие годы они строили планеры и совершали на них короткие полеты. Андрей Туполев поднялся на планере на высоту около пяти метров и продержался в воздухе несколько секунд.
Серьезная по тем временам удача окрылила кружковцев, и они решили построить самолет. Но прежде необходимо было произвести точные экспериментальные исследования, «продуть» в трубе и самую модель самолета и отдельные его части. Руководство МВТУ предоставило будущим авиаторам помещение для установки аэродинамических труб и дало разрешение пользоваться мастерскими училища.
Весной 1911 года самолет был готов. Молодые энтузиасты получили возможность учиться летать на самолете, построенном собственными руками.
Авторитет воздухоплавательного кружка так возрос, что администрация МВТУ взяла на себя все его материальные заботы. Теперь кружковцам не надо было думать о деньгах, приборах, оборудовании. Это сразу сказалось на темпах их творческих достижений. Вскоре по самостоятельному проекту Бориса Николаевича Юрьева был построен тот самый геликоптер (вертолет), который получил на второй международной воздухоплавательной выставке золотую медаль.
Много интересных новинок зародилось в аэродинамической лаборатории МВТУ. Воздухоплавательный кружок продолжал расти. Его достижения интересовали всех, кому была дорога отечественная авиация.
Н. Е. Жуковский и его ученик Владимир Петрович Ветчинкин явились основоположниками русской школы в области динамики полета и прочности конструкции. Но в царское время Жуковскому и его ученикам, несмотря на внимание и помощь передовой русской общественности, нелегко было добиваться практического применения своих замечательных научных открытий. Только после Великой Октябрьской социалистической революции, когда молодая Советская страна начала уверенно и планомерно завоевывать воздушную стихию, Н. Е. Жуковский и другие ученые, работавшие в области авиации, получили настоящую государственную помощь. В 1918 году, по предложению В. И. Ленина, был организован Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ). Председателем коллегии ЦАГИ избрали Н. Е. Жуковского. Вместе с ним работали С. А. Чаплыгин, А. Н. Туполев и другие.
С переходом к мирной жизни строительство отечественных самолетов и моторов развернулось особенно широко. В лаборатории ЦАГИ появилась крупнейшая для того времени аэродинамическая труба с диаметром рабочей части в шесть метров. Складывались основные дисциплины авиационной науки: аэродинамика теоретическая и экспериментальная, теория винтов, аэродинамический расчет самолета, динамика полета, строительная механика самолета, авиационное материаловедение, теория и конструкция авиационных двигателей.
Наука приблизилась к практическим задачам авиации. На авиационных заводах открылись конструкторские бюро. Самолеты и моторы новых типов разрабатывались под руководством таких талантливых и уже опытных конструкторов, как Д. П. Григорович, А. Н. Туполев, Н. Н. Поликарпов…
Конструкторы, пользуясь новейшими теоретическими и экспериментальными исследованиями ЦАГИ, работали с большим творческим подъемом. Автор первой в мире летающей лодки Дмитрий Павлович Григорович создал также первый советский самолет-истребитель «И-2» и его модификацию «И-2-бис». Одновременно он усовершенствовал конструкции своих гидросамолетов, обеспечив им высокие полетные и мореходные качества.
В 1930 году Григорович, развивая конструкцию истребителя-биплана, в сотрудничестве с Пиликарповым и другими конструкторами построил самолет «И-5» – высокоманевренную машину с большой скоростью и скороподъемностью. Одной из труднейших задач являлось достижение малого веса конструкции при соблюдении установленных норм прочности. Самолет «И-5» был самым легким из всех истребителей того времени – лучшим истребителем в мире.
Опыт создания этой машины был использован в последующих конструкциях. Григорович спроектировал и построил еще несколько типов истребителей и первые в мире образцы штурмовых самолетов – «ТШ-1» и «ТШ-2». Штурмовики были надежно защищены броней, вооружены сильными батареями пулеметов, стрелявших вперед и вниз. Всего Григорович спроектировал и выпустил в полет 61 тип самолетов, из которых 38 типов машин строились серийно.
Одновременно с Григоровичем начал проектировать первые советские истребители Николай Николаевич Поликарпов. Еще до участия в разработке конструкции «И-5» он вместе с конструкторами И. М. Косткиным и А. А. Поповым создал истребитель-моноплан «ИЛ-400».
Поликарпов был не только талантливый конструктор, но и прекрасный организатор. Его окружали способные, любящие авиацию работники. С их помощью он спроектировал в 1927—1928 годах легкий разведчик, бомбардировщик «Р-5» и учебный самолет «У-2» («ПО-2»). Эти самолеты заслужили самое широкое признание.
Отдел опытного самолетостроения ЦАГИ возглавлялся А. Н. Туполевым. Творческую работу в мастерских ЦАГИ Андрей Николаевич начал с аэросаней и глиссеров, а после приступил к постройке своего первого самолета – моноплана «АНТ-1».
Конструкторское бюро А. Н. Туполева осваивало новый отечественный материал – кольчугалюминий, разрабатывало оригинальные конструктивные схемы и методы расчета. Туполев вместе с другими учениками Жуковского спроектировал цельнометаллический пассажирский моноплан «АНТ-2», а затем двухмоторный «АНТ-3», получивший наименование «Пролетарий». На нем еще в 1926 году М. М. Громов совершил свой знаменитый кольцевой полет по Европе, а в 1927 году летчик С. А. Шестаков пролетел из Москвы в Токио и обратно.
Особые трудности представляла постройка тяжелых самолетов. Но Туполев и его помощники умело использовали богатый опыт прошлого – тяжелые отечественные самолеты, а также новейшие теоретические и экспериментальные исследования. За короткий срок было выпущено несколько самолетов, обозначенных инициалами главного конструктора Андрея Николаевича Туполева.
Тяжелые самолеты «АНТ» были крупным шагом вперед в авиационном строительстве. Особенно прославился четырехмоторный воздушный корабль «АНТ-6». На этом самолете удалось достигнуть Северного полюса. Долгое время «АНТ-6» состоял на вооружении наших Военно-Воздушных Сил. Он послужил прототипом для тяжелых бомбардировщиков не только у нас, но и за границей.
Чем плодотворнее работали конструкторы, тем острее возникала необходимость в новой научно-исследовательской базе. Экспериментально-аэродинамический отдел ЦАГИ начал разрабатывать вопрос о постройке таких аэродинамических труб, в которых можно было бы вести опыты с самолетами натуральной величины. В начале 1930 года конструкторская секция уже занималась предварительным проектированием новых аэродинамических труб.
В том же году был создан Центральный научно-исследовательский институт авиационного моторостроения (ЦИАМ).
Первоклассный самолет немыслим без равноценного авиационного двигателя. Недаром мотор называют сердцем самолета.
В начале отечественное моторостроение отставало от строительства самолетов. Первый советский авиационный мотор мощностью в 200 лошадиных сил был выпущен одним из московских заводов 31 июля 1920 года. В 1925 году был построен мотор на ленинградском заводе «Большевик». Советские авиационные двигатели успешно прошли все испытания.
После того как были накоплены знания и опыт в области конструирования авиационных моторов, появились конструкторские бюро. Во главе этих бюро стояли будущие Герои Социалистического Труда конструкторы Владимир Яковлевич Климов, Аркадий Дмитриевич Швецов и Александр Александрович Микулин.
Широкая научно-исследовательская деятельность, центром которой стал ЦИАМ, способствовала появлению оригинальных советских двигателей, В его стенах «доводился» и проходил испытания мощный 12-цилиндровый мотор Микулина «АМ-34». Впоследствии, после своего полета на остров Удд, Валерий Павлович Чкалов писал об этом моторе:
«Самый придирчивый человек не смог бы найти в нем недостатка. Экипаж был убежден, что мощность мотора окажется достаточной для отрыва от земли одиннадцатитонного гиганта. У нас не было ни малейшего сомнения в надежности работы мотора. Никому из нас не приходила в голову мысль, что мотор может сдать и самолет пойдет на вынужденную посадку. А ведь мы летели над такими местами, где вынужденная посадка была невозможной».
На самолетах с мотором «АМ-34» наши летчики совершали блестящие перелеты и завоевывали авиационные рекорды.
Авиационные двигатели конструкции В. Я. Климова отличались большой мощностью и высотностью при малых габаритах и малом весе.
А. Д. Швецов конструировал моторы и для учебных и для скоростных самолетов.
Коммунистическая партия и Советское правительство заботливо растили кадры авиационных работников. Первый выпуск слушателей Академии Воздушного Флота имени Н. Е. Жуковского состоялся 25 апреля 1925 года. С этих пор советская авиация ежегодно получала новое высококвалифицированное пополнение. Авиационные училища, школы, аэроклубы готовили летчиков для военного и гражданского воздушных флотов.
Советская авиация росла такими быстрыми темпами, каких не знала никакая другая страна в мире. Авиационные научно-исследовательские центры вели вперед авиационную промышленность. В одном из такого рода центров – в Научно-исследовательском институте ВВС (НИИ) – большой дружный коллектив разрабатывал теоретические проблемы военного самолетостроения и ставил перед промышленностью перспективные задачи на несколько лет вперед.
В НИИ производились также государственные испытания новых самолетов, новых типов бомб и разного военно-авиационного снаряжения.
Здесь решался вопрос о пуске в серию, то-есть вопрос жизни данного самолета, того или иного авиационного вооружения.
Летные испытания в НИИ доверялись только отличным военным пилотам.