На перекрестке теории и практики

На перекрестке теории и практики

На вершине холма неподвижно стоит человек. Подобранный, подтянутый, он одет в легкий спортивный костюм. Человек внимательно следит за направлением ветра. Он все время поворачивается ему навстречу, стараясь принять на себя наибольший напор воздушного потока.

Человек готовится к чему-то необычному. Иначе у подножья холма не собралась бы группа зрителей, говорящих на языках разных народов. Двое перебрасываются отрывистыми английскими фразами.

Толстый немец укрепляет на треноге большой и неуклюжий фотоаппарат. Оживленно беседуют между собой трое русских. Особенно внимателен один из них — высокий, широкоплечий, с густой окладистой бородой. Отвечая на реплики спутников, он не сводит глаз с вершины холма, словно боясь пропустить малейшее движение спортсмена.

Спортсмен выбрал нужное направление. Он поднимает с земли конструкцию, напоминающую большой причудливый зонтик. Если бы зрители стояли поближе, им удалось бы отчетливо рассмотреть легкий каркас из ивовых прутьев, туго обтянутый парусиной, и отверстия, в которые так удобно просунуть руки, чтобы цепко ухватиться за легкую перекладину. Но снизу не разглядишь всех этих деталей. И зрителям показалось, что человек на холме мгновенно, одним движением превратил себя в какую-то причудливую, фантастическую птицу.

Он стоял как бегун, ожидающий мгновения старта, и, дождавшись сильного порыва ветра; бросился в воздушные волны, словно опытный пловец в воду. Раскачиваясь всем корпусом, летун ловко поддерживал равновесие. Продержавшись в воздухе несколько секунд, он приземлился плавно и мягко.

Мигнул объектив неуклюжего фотоаппарата, навсегда запомнив увиденное. Зрители бросились к месту приземления. Приезжие внимательно вглядываются в соединение прутьев проволоки и полотна. В их сочетании строгий порядок, свидетельствующий о том, что конструктор знаком с законами механики и сопротивления материалов. Система прочна, хотя и кажется эфемерно легкой.

Высоким тонким голосом, совсем не гармонирующим с его массивной фигурой, русский поздравляет парителя.

Так встретились два человека, чьи имена прочно вошли в историю завоевания воздуха, — немецкий инженер, планерист-любитель Отто Лилиенталь и московский профессор Николай Егорович Жуковский.

Не сразу, не вдруг создал Лилиенталь тот легкий планер, полет на котором наблюдал Жуковский. Долгие годы, наблюдал он за парением птиц, а затем вместе со своим братом Густавом начал строить крылья, прикрепляя их за спиной. Юношеское увлечение переросло в дело всей жизни. Получив диплом инженера, Отто Лилиенталь всерьез занялся конструированием летательного аппарата с машущими крыльями. Посте ряда опытов, в которых исследователь проверил возможности машущего полета, он перешел к планерам, успев проделать на них за свою недолгую жизнь около двух тысяч полетов. И если Николай Егорович видел путь к созданию самолета в теории, то Лилиенталь, воздавая должное науке, убежденно считал, что прежде всего надо научиться летать, а затем уже строить и совершенствовать летательные аппараты.

В этих взглядах, как будто бы совершенно различных, на самом деле много общего. И Жуковский, и Лилиенталь достаточно искушены в теории, иначе немецкий исследователь вряд ли смог бы написать свою глубокую, интересную книгу «Полет птиц как основа искусства летания»; обоих роднит и любовь к эксперименту. Разница лишь в одном: если Николая Егоровича более всего привлекал глубокий анализ и широкие обобщения, то Лилиенталя тянуло к смелым, порой весьма рискованным экспериментам. Ему стало тесно в стенах лабораторий, хотя и этот этап был немецким исследователем пройден. Будучи хорошим спортсменом, Лилиенталь бесстрашно вынес в воздух те эксперименты, которые питали его как теоретика.

В своих исканиях Лилиенталь добился многого. Снова и снова отрывается он от земли, проделывает в воздухе сложные маневры, ловко направляя планер в нужную сторону. Жуковский наблюдает за этими полетами, размышляя, как блестяще подтверждают они его собственные предположения о завоевании воздуха.

В 1895 году, когда исследователи встретились друг с другом в Германии, Жуковский уже был близок к тому, чтобы открыть законы полета. В своей работе «О парении птиц»; профессор осветил многие положения, о которых наука его времени имела лишь смутные представления.

Большой любитель природы и страстный охотник, Жуковский привык подсматривать жизнь обитателей леса. Он частенько следил за ними глазами механика, мысленно расчленяя различные явления, уясняя себе их геометрическую сущность. Искусство такого наблюдения было со всей полнотой использовано при подготовке работы «О парении птиц».

Следует заметить, что на эту тему уже было написано много статей и книг. Часть их принадлежала таким известным и уважаемым авторам, как Лилиенталь, Давидсон, Джевецкий, Блике, Муйяр и многие другие. Однако, познакомившись с сочинениями этих весьма авторитетных исследователей, Николай Егорович согласился далеко не со всем, напротив, многие положения показались ему неверными.

Вот почему, стремясь внести в этот вопрос полную ясность, Жуковский следил за тем, какие маневры выполняет птица в плавном парящем полете. Одновременно с этими наблюдениями (Жуковский был не первым, кто пытался их вести) предстояло ответить и на другой, неизмеримо более сложный вопрос: можно ли найти общий математический метод выражения тех бесчисленных фигур, которые так легко и бездумно выполняют в воздухе птицы? Иными словами, предстояло сформулировать первые законы динамики полета.

Разобравшись в физических основах разного рода движений парящих птиц, Жуковский пустил в ход всю силу своих математических знаний и эти законы сформулировал.

«Основные предпосылки в работе «О парении птиц», — отмечает известный советский ученый, профессор В. С. Пышнов, — были таковы: было принято, что полет происходит с постоянным углом атаки, который сохраняется постоянным в силу естественной устойчивости при условии, что центр тяжести совпадает с центром парусности. Если дать боковое смещение центра тяжести или центра парусности, полет будет проходить с некоторым углом крена, и тогда вновь наступит равновесие».

Вот тут-то пригодилось Жуковскому его другое исследование — «О центре парусности», доложенное в том же 1891 году Политехническому обществу[8]. Центром парусности Николай Егорович назвал точку приложения силы давления ветра на пластинку. Эту точку он нашел, поставив специальные опыты, в проведении которых ему с энтузиазмом помогали студенты.

Стараясь проанализировать эволюции, выполняемые птицей при парении, Николай Егорович производит ряд расчетов и вычерчивает на основании их траектории возможного планирования.

Семейством кривых, замысловато переплетающихся друг с другом, предстали перед слушателями эти линии. Среди них выделяется одна. Она убегает вверх и, пройдя через наиболее высокую точку, направляется вниз.

Мы узнаем эту петлеобразную фигуру. Мы не раз видели ее в небе, словно пунктиром обозначенную вереницей самолетов. Петля Нестерова! Она получила свое название по имени летчика, в 1913 году впервые выполнившего ее на самолете. За двадцать два года до этого исторического полета карандаш Жуковского вычертил петлю на бумаге. С подлинно научным предвидением Николай Егорович отметил возможность выполнения петли птицей и планером.

Но петлей, блестяще осуществленной Нестеровым, не заканчивается история глубокого исследования Жуковского. Работу «О парении птиц» продолжили и развили в своих трудах ученые следующих поколений теоретиков_: и практиков авиации: В. П. Ветчинкин, И. В. Остославский, В. С. Пышнов, Е. И. Колосов, В. С. Ведров, Ю. А. Победоносцев и многие другие.

Но вернемся снова в прошлое. Подводя итог всему сказанному выше, можно уверенно утверждать, что Жуковский был глубочайшим знатоком скользящего полета, планирования. Вот почему, пока помощники Лилиенталя складывают его аппарат, русский и немец так оживленно беседуют о тех возможностях, которые открываются покорителям воздуха. Немецкий планерист предан своему искусству до фанатизма.

— О, люди, несомненно, будут летать! Завоевание неизбежно придет через планеризм.

Лилиенталь ни на секунду не сомневается, что это произойдет именно так. Люди должны научиться парить, как орлы, как аисты и альбатросы. Их долг превратить планеризм в спорт, строить вокруг городов искусственные холмы, необходимые для взлета, готовить из прутьев и парусины легкие и прочные планеры, которые будут стоить не дороже велосипеда.

Таким он и запомнился Жуковскому. Страстным энтузиастом, ловким, тренированным спортсменом, глубоко образованным ученым, человеком, больше думающим о будущем, нежели о настоящем. И часто вспоминал Николай Егорович немецкого исследователя в родной Москве, поглядывая на полученный в подарок планер[9].

— Приезжают гости издалека со своими фотографическими камерами и развозят по всему свету закрепленные на бумаге маневры летателя.

Этими впечатлениями делился Николай Егорович на одном из заседаний Отделения физических наук Общества любителей естествознания, рассказывая о своей поездке. Свое сообщение он завершил важным выводом:

— Подъезжая к Берлину, я думал о том направлении, — которое получает теперь разрешение задачи аэронавтики. Стоящая громадных денег трехсотсильная машина Максима с ее могучими винтовыми пропеллерами отступает перед скромным ивовым аппаратом немецкого инженера, потому что первая, несмотря на ее большую подъемную силу, не имеет надежного управления, а с прибором Лилиенталя экспериментатор, начиная с маленьких полетов, прежде всего научится правильному управлению своим аппаратом в воздухе.

Лилиенталь и Максим! Для Жуковского эти два имени были олицетворением двух противоположных точек зрения на то, как овладеет человечество воздушным океаном, раскроет тайны полета.

Лилиенталь — энтузиаст и исследователь, Максим же (при всей своей несомненной одаренности) — бизнесмен. Разбогатев на изобретениях автоматической винтовки и пулемета, Хайрем Стивенс Максим решил и проектируемый им аэроплан сделать орудием войны. Он построил исполинский многоэтажный самолет — полиплан, весивший ни много, ни мало — две с лишним тонны. Для этого аппарата он сконструировал паровую машину, работавшую на паре высокого давления. Однако, несмотря на то, что мощность машины позволяла самолету развить достаточную подъемную силу, опыты Максима потерпели фиаско.

Нам ясны причины поражения английского изобретателя. Он был человеком самонадеянным, глубоко презиравшим и теорию и теоретиков. Это ему принадлежат циничные слова: «Есть профессиональные математики, которые убеждены в возможности разрешения всех практических вопросов с помощью математических формул, лишь бы хватило буквенных обозначений. Если им не хватает латинских букв, они принимаются за греческий и даже за русский алфавиты, Им можно рекомендовать пользоваться еще китайской грамотой, — тогда запас будет неисчерпаемым…»

При столь нигилистичном отношении к теории трудно было рассчитывать на успех. Истратив около трехсот тысяч рублей, Максим так и не сумел поднять в воздух свою громоздкую конструкцию.

Вот почему симпатии Жуковского безраздельно отданы Лилиенталю. Работы немецкого исследователя дали творческой мысли Николая Егоровича новый толчок, привели к выводу о том, что для решительного штурма воздуха, кроме теории, необходимо еще овладеть и техникой полета. В глазах Жуковского ивовые прутья Лилиенталя одержали безоговорочную победу над многотонным колоссом Максима.

Однако, углубившись в историю, мы совершили бы ошибку, умолчав о работах человека, чья точка зрения была отличной и от Лилиенталя и от Максима. Начав с наблюдений за полетами птиц, он перешел к уточнению своих взглядов на моделях, к полету на планере, а затем и к постройке самолета. Речь идет о нашем соотечественнике — Александре Федоровиче Можайском. Но Можайский вел свои работы без огласки. Образованный офицер русского флота не мог не понимать боевого значения своего изобретения. Предсказав ему широкое поле мирной деятельности, Можайский видел в своем самолете одновременно и могучую военную силу, а потому ревниво оберегал его тайну. Правда, отдельные факты просачивались в открытую печать, и, вероятно, до Жуковского доносились обрывки сведений об этом человеке, беззаветно преданном своей идее. Быть может, о нем рассказывал Николаю Егоровичу Менделеев, один из членов комиссии, поддержавшей Можайского на его пути к великой цели. Но даже если Жуковский и имел все эти сведения, то для серьезных выводов о том, что же сделал Можайский, их было мало.

Вне поля зрения Жуковского оказался и другой проект — калужского учителя физики Константина Эдуардовича Циолковского, того самого Циолковского, с которым когда-то знакомил его Столетов. Жуковский слышал его доклад об аэростатах, был знаком и с другим исследованием — «Давление жидкости на равномерно движущуюся плоскость». Подобно другим московским ученым, Николай Егорович по заслугам оценил большую, серьезную работу Циолковского, вклад, сделанный им в науку. В труде провинциального учителя впервые подверглась изучению зависимость сопротивления от продолговатости пластинки, как назвал Циолковский соотношение между длиной и шириной пластинки, известное в аэродинамике под названием удлинения крыла.

Циолковский жил трудной жизнью. Глухота и интересы, совсем не похожие на те, что властвовали в городе купцов и лавочников, делали его в глазах обывателей загадочным чудаком. Над Циолковским посмеивались, иногда за спиной, а порою и прямо в глаза со всей жестокой тупостью, на какую только способны обыватели дремучей провинции.

Отношение земляков не могло не сказаться на характере Циолковского. Он не сломался, а, наоборот, оделся в броню гордости. Эта гордость, сочетавшаяся с большой мнительностью, возможно, и стала одной из причин того, что, разработав проект самолета, Циолковский не обратился непосредственно к Жуковскому. Статья «Аэроплан, или птицеподобная (авиационная) летательная машина», написанная Циолковским в 1894 году, своевременно не попала в руки Николая Егоровича, и он не смог познакомиться с самолетом, облик которого был смелой, но точно рассчитанной фантазией, примерно на полстолетия обогнавшей то, к чему постепенно пришли авиационные инженеры всех стран мира.

Самолет Циолковского походил на птицу. Его широкое, суживающееся к концам крыло должно было крепиться к фюзеляжу без каких-либо подкосов и расчалок. Циолковский предложил так называемое свободонесущее крыло — основной тип крыла, и по сей день используемого в авиации.

Впервые калужский учитель физики во весь голос заявил об уменьшении сопротивления, как источнике увеличения скорости самолета, «…я принял самые благоприятные, идеальные условия сопротивления корпуса и крыльев, — писал он, — в моем аэроплане нет выдающихся частей, кроме крыльев: все закрыто общей плавной оболочкой, даже пассажиры».

Но мало того, Циолковский не ограничился в своей работе вопросами аэродинамики. Он решительно возражает против применения паровой машины, двигателя, с которым экспериментировали англичане Максим и Хенсон, французы Адер, братья Тампль; Жиффар и наш соотечественник Можайский.

И если все они предполагали сделать источником энергии аэроплана паровую машину, то Циолковский одним из первых в истории авиации возразил против общепринятого мнения. Паровой машине он смело противопоставил двигатель внутреннего сгорания.

«…у меня есть теоретические основания верить в возможность построения чрезвычайно легких и в то же время сильных бензиновых или нефтяных двигателей, вполне удовлетворяющих задаче летания», — так писал Циолковский, а спустя полтора десятка лет его точку зрения полностью разделили ученые и инженеры всех стран мира.

Медленно, как на проявляемой фотографии, возникала картина будущего авиации. Она была плодоМ коллективного труда. Интерес к возможной победе над воздухом, победе, о которой люди мечтали много веков, нарастал все сильнее и сильнее.

Более чем кто-либо другой, Жуковский ощущал, что формируется новая область науки и техники. И потому, выехав ранней весной 1898 года в Петербург для доклада «О крылатых пропеллерах» в VII (воздухоплавательном) отделе Русского технического общества, Жуковский не преминул воспользоваться случаем, чтобы укрепить позиции нарождающейся авиации. В апреле, выступая на заседании VII отдела, Николай Егорович предложил создать при секции физики на ближайшем (десятом по счету) съезде русских естествоиспытателей и врачей «воздухоплавательную подсекцию.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.