Первопроходец авиации: история создания легендарного парового самолета Можайского

Триумф братьев Райт в 1903 году общепризнанно считается первым официально зафиксированным управляемым полетом аппарата тяжелее воздуха с человеком на борту. Тем не менее существует гипотеза, что подобный прорыв мог случиться почти на три десятилетия раньше — и произошло это в Российской империи. Создателем уникального механизма был морской офицер Александр Фёдорович Можайский.

Путь морского офицера

Александр родился 9 марта 1825 года. Его отцом был адмирал Фёдор Тимофеевич Можайский, а мать происходила из купеческого рода Линдерманов из Ревеля. Избрав стезю родителя, юноша окончил престижный Морской кадетский корпус и в 1841 году в чине гардемарина заступил на службу в Балтийский флот.

Александр Федорович Можайский. Источник: Википедия.

В разгар Крымской войны Можайского на фрегате «Диана» отправляют из Кронштадта к японским берегам для обеспечения миссии вице-адмирала Евфимия Путятина.

Экспедиция обернулась драмой: стоявший в бухте Симода корабль сильно пострадал от сокрушительного цунами, почти полностью уничтожившего сам город (уцелело едва ли шесть десятков построек из тысячи). При попытке дальнейшего перехода «Диана» получила пробоины и затонула. Команде пришлось эвакуироваться; Можайский проявил исключительную выдержку, сойдя на шлюпку одним из последних, наряду с адмиралом Путятиным и лейтенантом Шиллингом.

Отрезанные от родины моряки взялись за самостоятельную постройку шхуны «Хеда», используя чертежи из уцелевшего тома журнала «Морской сборник». Исторические источники расходятся в оценках роли Можайского: одни исследователи приписывают ему непосредственное руководство строительством, другие полагают его участие второстепенным.

Фрегат «Диана» гибнет. Источник: Википедия.

Пребывание в Японии раскрыло в офицере художественный дар: он оставил серию детальных альбомов с акварелями и графикой, запечатлевших колорит сословий — от крестьян-хакусё до знатных кугэ, — а также морские панорамы. Весьма вероятно, что именно восточные традиции пробудили его тягу к воздухоплаванию: Можайский наблюдал массовые запуски змеев хацу-дако в Праздник мальчиков. Позднее эти конструкции легли в основу его собственных аэродинамических опытов.

Из японских альбомов Можайского. Источник: booksite.ru.

Александр Фёдорович зарекомендовал себя безупречным и энергичным офицером: ему доверяли несение службы на царской яхте «Гремящий», перевозившей членов императорской фамилии. Позже, уже будучи капитан-лейтенантом, он служил на винтовом клипере «Всадник», где детально изучил принципы работы корабельных паровых установок.

Из японских альбомов Можайского. Источник: booksite.ru.

Впереди маячила размеренная карьера флотского сановника с последующим уходом на почетный покой, однако мысли изобретателя занимали принципиально иные горизонты.

Гражданская служба и первые эксперименты

Неблагоприятный для России исход Крымской войны повлек сокращение флотского состава. Можайский оказался в бессрочном отпуске и занял должность мирового посредника, регулируя земельные споры между освобожденными крестьянами и помещиками.

Судьба забросила его в Подольскую губернию: после трагической гибели брата Николая Александр принял управление родовым имением Вороновица близ Каменца-Подольского. Именно там он с головой ушел в постижение тайн аэродинамики, тщательно препарируя анатомию птиц и изучая геометрию их крыльев.

Патриархальное и набожное местное население встретило новации барина с суеверным ужасом. Опыты с планирующими воздушными змеями породили в округе слухи о «сделке с дьяволом», который якобы поднимает помещика в небо в деревянном корыте. Селяне сторонились чудаковатого инженера, опасаясь дурного глаза.

На Можайского нередко сыпались жалобы по инстанциям, однако сложно определить, были ли они следствием крутого нрава бывшего моряка или попыткой суеверных крестьян избавиться от непонятного соседа.

Предположительно, вот так Александр Фёдорович летал на своем удивительном пернатом змее. Источник: booksite.ru.

Стремясь отвлечься от бюрократических обязанностей, с 1856 года Можайский полностью посвятил себя исследованиям механики полета. В 1860–1870-х годах он проводил систематические замеры подъемной силы, сопротивления среды и тяги плоских и изогнутых пластин при различных углах атаки.

Конструкция летающей тележки. Источник: booksite.ru.

Для измерений конструктор создал специальную динамометрическую тележку. Профили крыльев монтировались на рычажной конструкции с противовесами, что позволяло фиксировать нагрузки при разгоне экипажа на разных скоростях. Параллельно тестировались масштабные пропеллеры и буксируемые планеры.

От макета «Летунья» к государственной «Привилегии»

Обобщив эмпирические данные, Можайский перешел к проектированию динамических моделей с приводом от резиномоторов и часовых пружин. В 1876 году появилась знаменитая летающая модель «Летунья», развивавшая скорость более 5 м/с и способная нести полезную нагрузку до килограмма.

Летунья Можайского, эскиз из книги Б. Д. Потёмкина «Военная аэронавтика», 1888 г. Источник: booksite.ru.

Показательные испытания аппарата прошли в манеже перед военным ведомством. Модель уверенно набрала скорость порядка 15 км/ч, подняв в воздух прикрепленный офицерский кортик, что вызвало неподдельный восторг специалистов.

Главным препятствием для полноразмерной реализации замысла оставалось финансирование. Можайский неустанно бомбардировал прошениями ученые советы и министерские комиссии.

Проект встретил поддержку выдающихся умов: экспертную оценку давал сам Д. И. Менделеев, после чего Военное ведомство ассигновало изобретателю 3000 рублей. Военный инженер П. Д. Зарубин подтверждал высокую результативность последующих опытов.

Добившись командировки в Великобританию и субсидии еще на 2500 рублей, Можайский заказал у лондонской фирмы «Арбекер-сын и Хэмкенс» два уникальных легких паровых двигателя (на 20 и 10 л. с.) с компактными водотрубными котлами. Недостающие средства изобретатель вкладывал из личных сбережений, а также привлекал пожертвования меценатов — генерала Скобелева и принца Ольденбургского.

Чертеж паровой машины. «Арбекер-сын и Хэмкенс». Источник: booksite.ru.

Итогом многолетних трудов стал патент — «Привилегия № 103», закреплявшая за русским инженером приоритет в создании «воздухоплавательного снаряда». Это был первый в отечественной истории официальный охранный документ на самолет.

Полноразмерный моноплан возвели к началу 1880-х на полигоне в Красном Селе под Петербургом. Аппарат представлял собой внушительную конструкцию с размахом крыла около 23 метров, фюзеляжем в форме лодки, хвостовым оперением и тянуще-толкающей винтовой группой из трех пропеллеров, приводимых в движение паровыми машинами.

Схематичный рисунок самолета. Источник: rodina-history.ru.

Масса снаряда составляла от 820 до 950 кг, а расчетная скорость — порядка 40 км/ч. Для предварительного разгона была сооружена специальная наклонная деревянная эстакада (сходное решение использовал французский пионер авиации Феликс дю Тампль в 1874 году).

Детали испытательного старта лета 1885 года у станции Дудергоф до сих пор вызывают споры, поскольку проект носил статус секретного. Достоверно известно, что винты страдали от вибрации из-за несовершенства балансировки. Разогнавшись по направляющим, моноплан кратковременно оторвался от поверхности, однако тут же потерял устойчивость, накренился и при падении повредил консоль крыла.

Портрет Можайского накануне испытаний, художественная реконструкция событий (1885 год). Источник: rodina-history.ru.

По иной версии, полноценного отделения не произошло вовсе: самолет соскочил с рельсов настила. За штурвалом находился привлеченный механик-испытатель (57-летнему Можайскому комиссия пилотировать запретила), получивший при аварии лишь легкие ушибы.

Облик моноплана сохранился благодаря чертежам, запискам автора и ценным свидетельствам очевидца — юнкера Николаевского кавалерийского училища Н. Мясоедова, опубликованным в издании «Новое время»:

«Моноплан строился в загородке из досок без крыши. Дождь часто поливал и портил машину. Моноплан представлял собой лодку с деревянными ребрами, обтянутыми материей. К бортам лодки прикреплены были прямоугольные крылья, слегка выгнутые, выпуклостью вверх. Все обтянуто тонкой шелковой желтой материей, пропитанной лаком. Переплеты крыльев деревянные (сосновые). Все эти бруски выделены в виде углового железа.

Схема самолета. Источник: booksite.ru.

Аппарат стоял на подставках с колесами. Крылья приходились приблизительно на сажень (с небольшим) от земли. В лодке две мачты. Крылья удерживались проволочными веревками, натянутыми к мачтам и к подставкам. Двигателей два, расположены в передней части лодки: больший немного выдвинут от середины лодки, меньший еще ближе к носу.

Устройство этих двигателей и составляло секрет г. Можайского. Винтов было три, о четырех лопастях каждый, два в прорезах крыльев, против большего двигателя, третий на носу лодки, на валу от меньшего двигателя. Рамки винтов деревянные, обшитые тонкими дощечками. Шов проволочный. Винты покрыты серым лаком. Рулей два — вертикальный и горизонтальный, прикреплены к корме и приводились в движение проволочными канатами и лебедками, помещенными около кормы».

Чертеж реконструкции самолета Можайского.

Научно-исторический статус проекта

Исторические дискуссии вокруг аппарата Можайского не утихают: вопрос приоритета в постройке натурного самолета с человеком на борту остается принципиальным.

Источник: booksite.ru.

Скептики порой утверждают, что существование моноплана — лишь позднейшая патриотическая мистификация. Однако реальность машины подтверждена солидным массивом архивных источников. Сохранилась детальная производственная смета 1878 года на сумму 18 895 рублей 45 копеек, подробно описывающая закупку фасонного стального проката, шелка, тросовой оснастки и фурнитуры. Все спецификации полностью согласуются с патентом и официальными отчетами в Главное инженерное управление.

Реконструкция можайского самолета в уменьшенном масштабе даже прошла успешные испытания в Военно-космической академии им. А.Ф. Можайского. Источник.

И еще одна современная реконструкция. Источник: samolet.media.

Изучалась и возможность применения двигателя Брайтона с системой зажигания от катушки Румкорфа, отвергнутая из-за чрезмерной массы силовой установки. Аутентичность подтверждают и протоколы заседаний Экспертной комиссии под председательством видных академиков за пару лет до постройки.

Самолет Можайского увидел значительную волну популяризации в советское время. Источник: Википедия.

Сам факт постройки самолета неоспорим, однако квалификация его динамического скачка как полноценного управляемого полета спорна: большинство публикаций появилось лишь полтора десятилетия спустя и базировалось на отрывочных воспоминаниях.

Кратковременный отрыв мог состояться благодаря совокупности факторов: разгону под уклон по настилу, экранному эффекту земли, форсированной паровой тяге и встречному порыву ветра.

Однако аппарат не обладал запасом устойчивости и удельной мощности, из-за чего попытка взлета завершилась жестким приземлением с поломкой крыла. Для сравнения: братья Райт в 1905 году уже преодолевали по воздуху по управляемой траектории почти сорок километров за 38 минут.

Строгой фотофиксации испытаний 1885 года выполнено не было. Даже после кончины создателя в 1890 году полуразрушенный снаряд долго находился под открытым небом в Красном Селе без должного музейного присмотра.

Сыновья Можайского безуспешно предлагали выкупить конструкцию казне, после чего уникальный первенец отечественной авиации был разобран и сдан в металлолом.

Несмотря на неудачу натурного старта, научная смелость и новаторство Александра Фёдоровича Можайского навсегда вошли в летопись инженерной мысли. Он опередил технические возможности своего века, заложив основы русской школы авиастроения.

 

Источник