Александр Фёдорович Можайский

Автор: Директор проектного комплекса «Гражданская авиационная техника» НИЦ им Н.Е.Жуковского, 
д.т.н. Пухов Андрей Александрович

Значение работ А.Ф.Можайского
в истории мирового авиастроения

1. Российские корни зарождения авиации: истоки и следствия

Авиация – торжество научно-технической мысли, соизмеримое с изобретением колеса, книгопечатанием, укрощением ядерной и термоядерной энергий. Развитие авиации позволило человечеству выйти в космос. Если рассматривать период с момента полета братьев Райт в 1903, то авиации чуть больше ста двадцати лет. Это миг в тысячелетней истории человеческой цивилизации. Миг, качественного скачка от планера Отто Лилиенталя (Karl Wilhelm Otto Lilienthal 1848-1896) до пилотируемой космонавтики и сверхзвуковых пассажирских перевозок. Миг, которому предшествовала некоторая подготовка.

Полет птиц всегда привлекал человека своей простотой и изяществом. Сказания и мифы сохранили это стремление людей проложить дорогу в небо. Этой мечтой пронизан прекрасный и в то же время трагический миф о Дедале и Икаре. Люди мечтали обрести искусственные крылья, чтобы уподобиться птицам и воспарить над землей. Человек добился многого, но до настоящего времени человек не превзошел птиц по экономности и безопасности полета. Полет у «живых» летунов (птиц, насекомых, млекопитающих) по сравнению с искусственными летательными аппаратами до сих пор более адекватен изменяющимся условиям внешней среды. Человеческий ум добился того, что человек стал летать быстрее птиц, выше птиц и, наконец, научился летать в безвоздушном пространстве. Тем не менее загадка «живого» полета до сих пор до конца не разгадана.

В середине прошлого века в советской авиационной истории с подачи академика А.Н.Крылова  и П.Д.Дузя¹ возродился интерес к работам русского изобретателя морского офицера Александра Федоровича Можайского. И впоследствии его имя по праву было записано на страницах истории рядом с именами талантливейших людей нашей страны, завоевавших приоритет отечественной мысли в самых различных областях науки и техники. Вместе с тем первооткрывателями самолетной эры до сих пор принято считать американцев братьев Уилбура и Орвила Райт (Wilbur Wright (1867-1912) и Orville Wright (1871-1948)), за которыми в большинстве стран мира признаётся приоритет изобретения, постройки и первого управляемого полета на самолёте. Теперь известно, что братья Райт полетели на двадцать лет позднее натурных летных экспериментов Можайского, и не в «дремучей» России, а на «продвинутом» Западе. И не самостоятельно, а при активнейшем содействии признанного тогда теоретика движения по воздуху американского железнодорожного инженера и пионера авиации Октава Шанюта (Octave Chanute, (1832-1910). Их история благодаря «гражданским» целям изысканий и продвинутым практикам популяризации и капитализации собственных достижений была тщательно зафиксирована как национальными, так и международными организациями. А историю работ Можайского, имеющую изначально военный характер применения сначала засекретили, а потом на волнах русофобии и борьбы с космополитизмом смяли и затоптали. В этом сильно тогда преуспели как русофобы всех мастей, так и энтузиасты научных исследований воздухоплавания со скоропалительными выводами на основе выдумок и смелых гипотез.

А как же сегодня мы могли бы увидеть историю научных опытов А.Ф.Можайского? В чем их действительное историческое первенство? И почему русский человек, сделавший так много и успешно был забыт и до сих пор упоминается с неоднозначными суждениями? Конечно, спустя сто сорок лет трудно добавить понимания того как это было. Но зато можно объективно понять то, чего точно не было в этой истории. Есть надежда, что это понимание, обоснованное документами и современными знаниями о механике низкоскоростного полета вблизи земли с работающими винтами, послужит хорошей пищей для ума следующих поколений, задумывающихся о роли отдельных личностей в научно-техническом прогрессе и может быть вернет исторические приоритеты на свое законное место.

В разное время личностью А.Ф.Можайского и исследованием его достижений занимались такие известные ученые и инженеры как: Крылов А.Н., Дузь П.Д., Вейнгелин К.Е., Шавров В.Б., Юрьев Б.Н., Арцеулов К.К., Меос Э., Болховитинов А.Ф., Виноградов Р.И., Свищев Г.П. Батков А.М. и многие другие. Историей жизни и подвига А.Ф.Можайского занимались и военные инженеры: Соболев С.А., Бурче Е.Ф., Крылов В.Я., Вишняков С.А. и др. Исследованием технических аспектов проекта А.Ф.Можайского занимались и авиационные историки: Арлазоров М.С., Соболев Д.А., Михеев В.Р., Никулин Ю.А, Козлова С. и др. За время этих исследований (период с 1903-2023) в печати и интернете появилось более пятидесяти публикаций и монографий (см. литература), посвященных исследованию личности А.Ф.Можайского.

Из более 400 документов², найденный в архивах, связанных с именем А.Ф.Можайского более 100³ из них, относятся непосредственно к организации, постройке, испытаниям и утилизации экспериментальной базы и объектов испытаний воздухоплавательного снаряда А.Ф.Можайского. Надо отметить, что среди этих документов нет ни одного прямо указывающего на облик, конструкцию и параметры реально строившегося самолета, ровно, как и на то, как, когда и кем проводились летные испытания, их результаты и причины прекращения работ. Вся эта информация в течение десятилетий творчески домысливалась авиаторами, военными инженерами и писателями всех мастей на основе всего нескольких документов, в частности: Сметы А.Ф.Можайского от 23 марта 1878 года и перечня оборудования 1897 года, составленного уже после смерти А.Ф.Можайского его сыном Александром. Отсутствие многих подлинных документов (как и фотографий и подробных публикаций в прессе) абсолютно обосновано тем, что Военное ведомство тщательно сохраняло секретность разработок Можайского. Изначально все работы велись в интересах использования летательного аппарата Можайского в начавшейся тогда русско-турецкой войне. В дальнейшем (после смены правящего императора Александра II  его сыном Александром III), отказ военного министерства поддерживать работы Можайского и после смерти ученого выкупить у семьи научно-технического наследия Можайского, так же объясняет исчезновение (как видно бесследное) личного архива Можайского с подробными описаниями аппарата, проведенных опытов, летных экспериментов, планов постройки усовершенствованной конструкции самолета и пр.

Тем удивительнее и странным кажется нам сегодня ожесточенные дискуссии и споры вокруг совершенно надуманного вопроса: «летал ли самолет Можайского или нет?!» Вопроса, на который то же военное министерство в далеком 1914 году, спустя тридцать лет после событий, ответило вполне ясно и однозначно. В разделе весьма серьезного издания военной энциклопедии, посвященном А.Ф.Можайскому можно прочитать: «первый полет аэроплана на военном поле в Красном селе дал результаты неважные: аппарат отделился от земли, но, будучи неустойчив, накренился на бок и поломал крыло».

Таким образом, главным все это время был вопрос: «как летал самолет Можайского?», а не вопрос: «мог ли он летать вообще?». Эта принципиальная разница привела к тому, что более полувека в условиях частичной неопределенности, несколько поколений ученых пытались на упрощенных моделях доказать то, что в общем то не требовало доказательств как полет Ю.А.Гагарина в 1961 году. Именно отсутствие достоверных данных об аппарате и упрощенные методики расчета стали основой ошибок в категорических выводах уважаемых авторитетов о том, как летал аппарат Можайского.

Другой крайностью стало шапкозакидательская эпопея, связанная с патриотической линией ложных утверждений и свидетельств полета Можайского, что вызвало ответное сопротивление западных историков и русских русофобов, поднявших свой любимый флаг против советского космополитизма в пятидесятые годы прошлого века. Многие русские люди, занимавшиеся тогда изучением документов вокруг жизнедеятельности А.Ф.Можайского, интуитивно понимали, что самолет все-таки летал, но не имея надежных доказательств стали их просто выдумывать, тем самым нанося не пользу, а вред памяти ученого, изобретателя, конструктора и организатора первого производства летательного аппарата тяжелее воздуха А.Ф.Можайского.

Таким образом, вопрос этот начал долгое путешествие к поиску не технического или исторического подтверждения, а к соблюдению политического компромисса. С падением СССР в 1991 этот компромисс нарушился и стремительно изменился в сторону отрицателей настолько, что это стало превосходить всякие приличии.

В качестве подтверждения этого рассмотрим две цитаты из русских авторитетных изданий временной интервал между которыми 90 лет. Первое: Новицкий В.Ф. Военная энциклопедия. СПб. Издавалась книгоиздательским товариществом Сытина И.Д. с 1911 по 1915 год под редакцией полковника Генерального штаба Новицкого В.Ф. По причине Первой мировой войны и последующей Октябрьской революции издание осталось не завершено; всего вышло 18 томов, последнее слово 18-го тома: «Порт-Артур». И второе издание: Большая российская энциклопедия 2004. Автор раздела профессор Московского авиационного института (МАИ) Игнаткин Ю.М.
 

Беспристрастный читатель легко поймет разницу между конкретными трактовками изначальной героической биографии русского моряка и ученого с лаконичной и ясной точкой: «аппарат отделился от земли, но, будучи неустойчив, накренился на бок и поломал крыло» и современной редакцией без упоминания известных служебных и научных заслуг Можайского с размытой фигурой речи: «попытка полёта окончилась неудачно». Напомним, что новых фактических документов относительно летных экспериментов Можайского между этими двумя публикациями найдено не было. Это всего лишь один пример уничтожения исторической памяти и правды. Если почитать другие энциклопедии, то эта картина как правило будет и повторяться, и усугубляться.

9 мая 1950 г. Семинар в Московском авиационном институте. Д.А.Можайский (внук), В.Б.Шавров, Б.Н.Юрьев на фоне продувочной модели НИИ ВВС воздухоплавательного снаряда Можайского, сделанной по чертежам В.Б.Шаврова

1949 год. Успешно летавшая авиамодель советского авиамоделиста С.Малика, сделанная по чертежам В.Б.Шаврова

В архиве научно-мемориального музея им.Н.Е.Жуковского (НММ НЕЖ) в фондах Б.Н.Юрьева  и В.Б.Шаврова  имеетются материалы обширных исследований научно-экспериментальных работ А.Ф.Можайского. Самым ярким и, к сожалению, забытым среди них является Постановление комиссии под руководством академика АН СССР Б.Н.Юрьева от 27 июля 1950 года (НММ НЕЖ, фонд Б.Н.Юрьева, инв.№5084, Дело №257):

ПОСТАНОВЛЕНИЕ
комиссии по рассмотрению работ А.Ф.Можайского

§ 1. Комиссия отмечает, что А.Ф.Можайский проделал весьма большую исследовательскую работу перед созданием своего самолета. Он изучил весьма тщательно имеющуюся литературу и провел много экспериментальных исследование как с помощью личного подъема на воздушных змеях, так и опытов с аэродинамическими тележками с моделями крыльев и винтов и с помощью летающих моделей самолетов. Последние опыты позволили ему исследовать и вопросы устойчивости полета аэроплана его системы. Во время производства этих исследований, он сделал ряд новых изобретений и имеет бесспорные приоритеты, как-то:

1.    Он был первым человеком, поднимавшимся на воздушных змеях и при том с научной целью.
2.    Он придумал аэродинамическую тележку для исследования моделей винтов и крыльев.
3.    Он предложил устраивать у аэропланов элероны, чем опередил Европу и Америку почти на 30 лет.

§ 2. Проделанные им и имеющиеся в нашем распоряжении расчеты материала показывают, что Можайский исходил при разработке своего проекта из достаточно обоснованных предпосылок и его проект по тому времени был несравненно более научно обоснован, чем проводившиеся тогда за границей проектные работы по самолетам.

§ 3. Самолет Можайского имел очень малую нагрузку на крыло, порядка 2,5 кг/кв.м, что делало его способным поднимать на 1 л.с. до 33 кг груза. Мощность двигателей была взята Можайским без запаса, с целью максимально облегчить самолет.

§ 4. Точных чертежей самолета Можайского не найдено. Никаких документальных данных о существовании второго самолета с другими параметрами не найдено. Наиболее точным изображением самолета Можайского следует признать рисунок, приведенный в докладе В.Д.Спицына в 1883 на торжественном заседании, посвященном столетию воздухоплавания. Размеры самолета нужно брать из докладов Можайского, сделанных на заседаниях ИРТО⁴.

§ 5. Произведенные аэродинамические расчеты показывают, что мощность двигателей была взята Можайским точно по его расчетам, без учета того запаса мощности, какой необходимо иметь для борьбы с порывами ветра и для обеспечения подъема на высоту.
В зависимости от вводимых в аэродинамический расчет предположений, получается, что машина может с трудом держаться у поверхности земли или же вообще не летает при мощности двигателей в 30 л.с.

§ 6. Взлет самолета Можайского, т.е. отрыв от земли и пролет нескольких сотен метров по аэродинамическим расчетам вполне возможен. Для этого достаточно встречного порыва ветра в 4-6 метров в секунду, наклонной дорожки для разбега высотой в 2 метра и влияния воздушной подушки, т.е. близости земли.

Кроме того, Можайский мог, с помощью небольших переделок золотника машины и применения отсечки пара, увеличить мощность двигателя на 50-100% ценою резкого уменьшения длительности его работы из-за недостаточности парообразования котла. Документальных данных об этом не имеется.

§ 7. Исследование имеющихся материалов, показывает, что самолет Можайского был первым в мире самолетом, построенным в натуральный размер, и первым самолетом, поднявшим человека в воздух.

§ 8. Комиссия отмечает, что при просмотре документов выявился высокий моральный облик А.Ф.Можайского. Несмотря на отказ правительства в поддержке, он не обратился подобно другим изобретателям того времени (Яблочков, Лодыгин, Доливо-Добровольский  и др.) за заграничной помощью и сам, с огромными лишениями вел работу на свои личные средства, поступая как истинный патриот своей Родины.

Академик АН СССР Б.Н.Юрьев
26.07.1950

Кроме этого о создании А.Ф.Можайским первого поднявшегося в воздух самолета академик Юрьев Б.Н. вместе с Поповым В.А. опубликовали в 1953 в Известиях АН СССР №7 (стр 1065-1073) подробный инженерный анализ в котором авторы привели обоснования вышесказанным выводам Комиссии. Но это как уже отмечалось ранее было почему-то всеми напрочь забыто.

2. Уникальность компоновки аппарата А.Ф.Можайского

Один из первых теоретиков и исследователей в области летательных аппаратов тяжелее воздуха, опубликовавший в начале XIX века описания принципов полёта планёра и самолёта был сэр Джордж Кейли. Работы Кейли были мало известны до 1930-х годов XX века, поэтому маловероятно, что А.Ф.Можайский был с ними знаком. Гораздо более сильное и плодотворное воздействие на Можайского имели работы Д.И.Менделеева, С.К.Джевецкого  и О.С.Костовича.

Жизненная линия А.Ф.Можайского столь яркая и многотрудная сформировала и укрепила его личность и сформировала многогранные дарования этого человека. Дарования ученого-исследователя и ученого-экспериментатора, организатора авиационного производства и теоретического обоснования механики полета аппаратов с неподвижным крылом. Потомственный моряк, он получил образование и профессиональную подготовку в одном из лучших учебных заведений России - Морском кадетском корпусе, который возглавлял в то время адмирал и академик И.Ф.Крузенштерн, а преподавали выдающиеся ученые: В.Я.Буняковский, Л.B.Остроградский, А.Я.Купфер, Э.Х.Ленц и др. Профессиональные навыки моряка, офицерская выучка, смекалка, образованность, физическая выносливость, умение организовать людей и поставить дело ярко проявились в службе на флоте, в частности, в походе в составе экипажа фрегата «Диана» под командованием С.С.Лесовского  из Кронштадта на Дальний Восток с целью обеспечения миссии адмирала Е.В.Путятина.

Пройдя долгий и опасный путь моряка русского флота, он достаточно рано увлекся идеей полета. Примерно с 1856 наблюдения за птицами, изучение их парения в встречных движениях воздуха убедили его в выборе направления исследований полета аппарата, имеющего неподвижное относительно корпуса крыло. Для того времени это было совсем непризнанное и спорное решение. Тогда в науке и технике и повседневных обсуждениях преобладали аэростаты и дирижабли. На худой конец выдвигались причудливые прожекты винтокрылов и махолетов. Продвижение аппарата с аэродинамическим принципом полета это первая неоспоримая историческая заслуга А.Ф.Можайского. Создавая маленькие летающие модели на основе изучения крыльев птиц Можайский перешел к строительству воздушных змеев. Испытания змеев привели его к новой для того времени системы исследований и экспериментов: буксируемых змеев. По документальным свидетельствам ряда очевидцев в 1870-1875 (намного раньше Отто Лилиенталя) он и сам неоднократно поднимался в воздух на воздушном змее собственной конструкции, который тянула повозка, запряженная тройкой лошадей. Можно уверенно утверждать, что эти эксперименты заканчивались не только полетами на буксируемом змее, но и при ослаблении неравномерной тянущей силы превращались в свободные полеты человека на планере. По свидетельству академика А.Н.Крылова эти эксперименты для самого Можайского не прошли бесследно, и он, впоследствии, ходил прихрамывая с огромной палкой. Первенство в проектировании, постройке и испытаниях буксируемых змеев с подъемом человека это вторая неоспоримая историческая заслуга А.Ф.Можайского.

Так представлял себе полеты Можайского на буксируемом тройкой лошадей воздушном змее летчик, победивший штопор, К.К.Арцеулов. Второй рисунок на эту же тему - русского военного летчика, героя Первой мировой войны Эдгара Меоса

И, наконец, проектирование, постройка и многочисленные успешные демонстрации летающих моделей аппаратов с неподвижными крыльями, винтами с механическим приводом и управлением -  это третья неоспоримая историческая заслуга А.Ф.Можайского.

В 1911 вышла в свет монография⁵ российского инженера Льва Захаровича Марковича (1867-1918). Книга стала чрезвычайно актуальна, оказавшись первым крупным обзором истории воздухоплавания и первых десятилетий развития самолетостроения на русском языке. К тому же она, хоть и была компиляцией из иностранных переводов, но принадлежала перу русского специалиста. Книга стала одиннадцатым, дополнительным, томом в серии: «Промышленность и техника. Энциклопедия промышленных знаний», изданным Товариществом «Просвещение». В этом уважаемом издании о А.Ф.Можайском на стр 379 можно прочитать следующее.

«Въ 1881 капитанаъ 1-го ранга А.Ф.Можайскiй взялъ привилегию на свой аэропланъ. Этотъ аэропланъ имелъ 4000 кв.ф. (372 кв. метр.) поддерживающей поверхности, которая составляла уголь съ направлешемъ движения въ 6°. Весъ всей системы составлялъ 67 пудовъ. Въ гондоле, подвешейнной подъ аэропланомъ, помещался легкий паровой двигатель въ 30 НP, который приводилъ въ движение 3 винта, расположенные въ передней части аэроплана. Сзади аэроплана расположенъ вертикальный руль. А.Ф.Можайский исходилъ изъ того соображения, что при угле въ 6° отношение вертикальной составляющей къ горизонтальной всего сопротивления поддерживающей поверхности будетъ равно 9,6, поэтому, найдя горизонтальное сопротивление своего аэроплана раиным 6 пудамъ, онъ принялъ поддерживающую силу аэроплана равной 6*9,6 = 57,6 пудов. Въ 1884-85 аэропланъ былъ выстроенъ на военномъ поле вь Красномъ Свеле. При взлете аэропланъ накренился на бокъ и поломалъ поддерживающия поверхности. А.Ф.Можайский, тогда ужо адмиралъ въ отставка, на этомъ и прервалъ свои опыты».

Изучение Привилегии №103 от 3 ноября 1881 и найденных в архивах других документов показывает, что самолет Можайского в натуральную величину начал тайно строится весной 1882 под открытым небом на Красносельском военном поле вблизи лагеря Николаевского кавалерийского училища и летней резиденции русского царя. Сам факт постройки летательного аппарата тяжелее воздуха с человеком-пилотом в натуральную величину является следующей неоспоримой исторической заслугой А.Ф.Можайского.

Облик - вариант А - (из привилегии №103) и облик - вариант В - (реконструкция), который по совокупности разрозненных данных был взят при постройке аппарата А.Ф.Можайского в натуральную величину. Кроме всего прочего обращает внимание начертание впервые общего вида самолета с левосторонней ориентацией (вопреки традициям начертания общих видов кораблей)

Рассмотрим в современных терминах что же это был за самолет. Определенности ради мы будем опираться лишь на архивные документы и доклады самого А.Ф.Можайского. Одним из первых наиболее информативных здесь считается Смета от 23 марта 1878 года составленная самим А.Ф.Можайским. Считается потому, что других подробных описаний до сих пор не найдено. Тем не менее этот документ для многих стал основой для воссоздания технического облика аппарата. Напомним, что строительство было начато спустя четыре года после его составления. В течение этих лет сам Можайский успел съездить в Америку и Англию, самостоятельно спроектировать сверхлегкие паровые компаунд-машины  и заказать их в Англии (в США этого сделать ему не удалось), получить Привилегию №103 (где было дано подробное описание аппарата и дан его общий вид⁶), получить отказ в поддержке своих работ нового царя Александра III и самое важное он успел проработать более тщательно все детали и порядок организации работ по созданию своего аппарата уже без прежней поддержки со стороны военного министерства. Эти события оказали конечно же влияние на масштабы строительства, но мы о них, к сожалению, ничего до сих пор не знаем доподлинно. В силу этого гипотезы по воссозданию технического облика аппарата носят вероятностный характер, а расчеты по летно-техническим возможностям не могут служить базой для категоричных утверждений, противоречащих печатным источникам того времени.

Архивные документы указывают на то, что весной 1881 капитан А.Ф.Можайский привез из Великобритании две паровые машины (7,46 и 14,9 кВт) собственной конструкции с водотрубным котлом и холодильником и начал заготавливать все остальные необходимые материалы и детали к постройке самолета. Благодаря опубликованным англичанами (вопреки пунктов договора с А.Ф.Можайским) описаниям его паровых машин в журнале Engineering magazine 1881 мы сегодня можем иметь представление о размерах, конструкции, весах и мощности этих агрегатов. Это пожалуй самая точная информация, которой мы располагаем. Создание А.Ф.Можайским первой уникальной паровой силовой установки, состоящей из двух компаунд машин, топливной системы, котла с сепаратором и системы, трансмиссии, воздушных винтов яаляется следующей неоспоримой исторической заслугой А.Ф.Можайского.

Итак, именно с весны 1882 конструктор руководил постройкой самолёта на отведённом ему участке военного поля в Красном селе под Петербургом. Сами работы (включая зимние простои, так как самолет строился без ангара под открытым небом) вероятно заняли почти год и к лету 1883 сборка самолёта была окончена. Самолет А.Ф.Можайского, стал первым отечественным натурным самолётом, доведённым до стадии лётных испытаний. Сам А.Ф.Можайский называл свой аппарат летуньей. Построенная им летунья имела существенные конструктивные отличия от заявленного технического облика в Привилегии №103. (см. вариант А и вариант В). Вероятно, в силу выгоды компоновки силовой установки и сохраняя подобие ранее созданных им летающих моделей (моделек) боковые винты с задней части крыла были перенесены в переднюю часть и оба приводились от более мощной паровой машины, все три винта были сделаны одного диаметра. Летунья была выполнена по компоновке самолёт-моноплан с крылом-парашютом малого удлинения, расчаленным к двум стойкам (мачтам) и ступицам четырёхколёсного шасси, с лодкой-фюзеляжем и хвостовым оперением с управлением в виде подвижного руля глубины (высоты) и подвижного на нем ркля направления. Привод боковых винтов осуществлялся от паровой машины с помощью ремённой передачи (трансмиссии), а центрального через шестерённый редуктор. Именно доведение безопасной длительной работы силовой установки на «живом» самолете заняло у Можайского почти год. И это был очевидно так же инженерный успех изобретателя, так как даже в современных условиях в вертолетостроении требуются специыльные сложные расчеты и тонкие работы по борьбе с вибрациями, балансировке винтов и настройке жесткости поддерживающей конструкции крепления винтов. Современные исследования устройства и конструкции оперения летуньи Можайского позволяют рассматривать ее как дифференциальную (способную осклоняться вверх-вниз и относительно горизонтальной оси в право-влево, при наличии подвижного руля направления) конструкцию – искусственный аналог ласточкиного хвоста, исключающий необходимость в элеронах. Интересно, что на борту летуньи кроме специальных приборов (спидометр, термомерт, кренометр, барометр, компас и пр.) были предусмотрены два якоря весом 23 кг.

Из архивных документов следует, что зимой 1883 проект самолёта рассматривала специальная комиссия Воздухоплавательного отдела Русского технического общества под руководством М.А.Рыкачева . Отметив интерес, который представят опыты над полноразмерным летательным аппаратом, комиссия указала автору проекта на недостаточную мощность силовой установки. В течение двух лет в ходе натурных испытаний Можайский улучшал конструкцию своей летуньи. Академик Б.Н.Юрьев, сопоставляя различные факты и исследуя календари погоды считал , что наиболее вероятным периодом первого полета воздухоплавательного снаряда А.Ф.Можайского является интервал с 23 июня по 7 октября 1884 г. Испытания проходили на Военном поле в Красном селе. Во время разбега по уложенным под наклоном шесть градусов деревянным рельсам самолёт оторвался от земли, пролетел несколько сотен метров, затем накренился и при снижении с креном поломал крыло. Механик, находившийся в аппарате, получил некоторые травмы.

После летного испытания, сняв все машины, Можайский принялся восстанавливать свою летунью. Документы свидетельствуют, что он смог заказать на Обуховском сталелитейном заводе два дубликата 15-киловаттной паровой машины, намереваясь поставить на самолёт уже три паровые машины по 15 кВт . Таким образом, Можайский стал первым авиационным инженером, который использовал зарубежные технологии производства для реализации своих конструкторских идей, а далее осуществил их импортозамещение в России. Смерть Можайского 20 марта 1890 оставила эти замыслы неосуществлёнными до конца, а впоследствии и забытыми на долгие годы.

3. Исследования лётных характеристик самолета А.Ф.Можайского

Сегодня мы знаем несколько попыток экспериментальных исследований летных возможностей самолета Можайского. Первой серьезной работой в этом направлении стали исследования известного авиационного конструктора Вадима Борисовича Шаврова. В 1949 году, опираясь на скрупулезно собранные им архивные данные Шавров провел максимально приближенный для того времени анализ конструкции самолета А.Ф.Можайского. Инженерный подход Шаврова к расчету возможного облика показал резкое несоответствие данных из докладов Можайского военному ведомству о размерностях аппарата с расчетами массы реальной конструкции. Это вскрылось когда он, получив от киностудии Мосфильм заказ на постройку полномасштабного макета самолета для участия в съемках фильма «Жуковский», провел в конце 1949 в НИИ ВВС серию испытаний аэродинамической модели в масштабе 1:20 (без имитации работы силовой установки и экрана). Сам же макет в результате был построен в ПОЛОВИНУ от размерностей, указанных Можайским. Кроме высокой проработки конструкции макета, он был оснащен динамически-подобными двигателями, которые вращали винты, имеющие так же достаточно точное конструкторское воплощение. При этом советскими конструкторами были выявлены высокие вибрации аппарата при работе винтов, с которыми наверняка в свое время столкнулся и сам Можайский. При создании макета (игрового самолета), именно Шавров первым обратил внимание, что аппарат Можайского будь он выполнен по балочной силовой схеме в технологиях двадцатьго века с широким применением сосны, дуба и других древесных пород не мог быть легче 1600 кг взлетной массы. Напомним, что все материалы, указанные Можайским в Смете от 23.03.1887 по совокупности весили порядка 57 пудов (933.66 кг), а древесные полуфабрикаты там не упоминалось совсем. И сам Можайский неоднократно указывал, что основной цифрой для расчета потребной площади крыла и мощности силовой установки являлось значение в 57 пудов веса всего аппарата. Шавров при стрительстеве полуразмерного макета для фильма для сокращенных размерностях вдвое получил массу в 1400 кг. Соответсвенно полноразмерный самолет в полных размерностях весил бы не менее 2897 кг. Понятно, что гипотеза о якобы деревянном каркасе при этом совершенно не выдерживает никакой критики. Таким образом, можно уверенно полагать, что Можайский изобрел уникальную силовую схему планера самолета с металлическим подкрепленным растяжками деревянным каркасом и натянутым на него парусом. В последствии в модифицированном виде подобная силовая схема будет широко использоваться в конструкциях современных парапланов.

В начале двадцатого века, в преддверии бурного развития теории и практики механического полета, стал широко использоваться термин парустный полет. Парусный полет в дальнейшем преобразовался в парящий или планерный полет. Его теория так же была хорошо изучена, что способствовало развитию спортивного планеризма. Но изначально с парусным полетом имел дело все-таки А.Ф.Можайский. Он положил свои представления о летании на больших воздушных змеях в основу расчетов конструкции крыла-паруса своего самолета. Именно конструкция крыла в виде легкой растянутой расчалками рамы, состоящей из нескольких сегментов, на которую был пришнурован пропитанный непромокаемым составом шёлковый парус могла весить не более 350 кг при площади поверхности в 330 м2. Тогда весовая сводка летуньи Можайского действительно становится правдоподобной и взлетный вес с учетом всего прочего может определятся в пределах 57 пудов.

Сравнение весовых сводок самолета Можайского для: а) Игрового самолета (вдвое меньших размеров) в технологиях авиетки Ш-2; б) самолета заявленных размеров в технологиях авиетки Ш-2; в) самолета в гипотетических технологиях (гипотетическая модель ЦАГИ)

Другим этапом исследований летных возможностей аппарата Можайского стали работы 1979-1981 в Центральном аэрогидродинамическом институте (ЦАГИ) под руководством академика Г.П.Свищева. Тогда были проведены широкие комплексные исследования по воздухоплавательному снаряду А.Ф.Можайского. Эти исследования проводились по следующим направлениям: 1) определение облика аппарата (размерность, массы и центровки); 2) определение облика силовой установки (размерность и эффективность винтов, передаточные отношения трансмиссии); 3) определение уровня аэродинамического качества самолета на продувочной модели. Модель самолёта, построенная в масштабе 1:20, продувалась в аэродинамической трубе Т-102 ЦАГИ с целью определения её аэродинамических характеристик.

Основные параметры самолёта А.Ф.Можайского учеными ЦАГИ были тщательно выверены в соответствии с источниками. Размах крыла 23,2 м; площадь крыла 329 м2; удлинение крыла 1,64; площадь горизонтального оперения 41,4 м2; 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 30 л.с. (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 была директивно принята 1266 кг (77 пуда), поэтому была завышена нагрузка на крыло (3,85 кг/м2), занижена располагаемая энерговооружённость (0,0177 кВт/кг). Аэродинамическое качество оценивалось по жесткой гладкой модели без обдувки винтами и было получено: вдали от земли 4,05, вблизи земли 4,6. Центр масс самолёта при расчете потерь на балансировку был принят на расстоянии, равном 38,6% средней аэродинамической хорды Всах=14,2 м.

Как видно из этих исследований, полученные весовые данные (гипотетическая модель ЦАГИ) так же указывают на уникальную весувою отдачу конструкции Можайского, в сравнении их с технологиями лучших образцов советского деревянного самолетостроения (У-2 и Ш-2) на которую ориентировался при своих исследованиях В.Б.Шавров.

Весовая сводка и компоновочная модель самолета А.Ф.Можайского

Моделирование современными методами позволяет существенно приблизить расчетную модель к наиболее вероятной конструкции самолета А.Ф.Можайско. Рассмотрим факторы, которые в силу ряда причин ранее при исследованиях советских ученых учтены не были.

Первым заметным упрощением расчетных моделей было отсутствие учета влияния обдувки винтами. Этот фактор важен вдвойне, так как он снижает не только вредную интерференцию и общее сопротивление самолета, но и в присутствии подстилающей поверхности (земли) при определенном страгивании аппарата создает благоприятный эффект (поддув), который позволяет при достижении определенной скорости автоматически (без воздействия рулей) вывести аппарат на динамическую воздушную подушку (движение на экране). Работы по изучению этого явления, проведенные советскими инженерами под руководством Главного конструктора, дтн Р.Е.Алексеева  в ОКБ СПК позволяют сегодня определить, что для компоновки самолета Можайского это скорость была порядка 35-40 км/час, а высота динамического экрана (0,2Всах) 2,8-3,2 м.

Вторым фактором является упрощенное моделирование несущей поверхности. Мы уже упоминали о работах Можайского по моделькам и воздушным змеям. Не имея теоретических обоснований природы возникновения подъемной силы (ее Н.Е.Жуковский создал только через двадцать лет после смерти А.Ф.Можайского) он при исследованиях устойчивости полетов змеев интуитивно нащупал выгоды от неплоских несущих поверхностей перед плоскими. Поэтому крылья аппарата Можайского (это видно из чертежей к Привилегии №103) имели симметричную конструктивную кривизну в продольном и горизонтальном направлении, что существенно увеличивало их несущие качества. При внимательном рассмотрении чертежа из привилегии №103 можно заметить явное наличие выгнутых вниз законцовок крыльев, что так же указывает на знание Можайским этого эффекта. 

Моделирование лётных характеристик самолета Можайского в виртуальной аэродинамической трубе. Парусный полет «мягкий каркас», скорость 10 и 60 м/с, экран 0,2Всах. Аэродинамическое качество соответственно 8,4 и 10,8 единиц

Учет этих факторов при моделировании в виртуальной трубе показывает адекватную картину обтекания аппарата и значительно большие коэффиценты подъемной силы на расчетных скоростях при угле атаки порядка шести градусов. Как не странно, но именно эти же значения докладывал и сам Можайский российскому инженерному обществу, когда ему пафосно указывали на ошибки в расчетах и малой расчетной мощности силовых машин. В своих (как оказывается совершенно правильных) расчетах он опирался на значение аэродинамического качества в 9,7 единиц, что до десятых знаков совпадает с современным расчетом средствами компьютерного моделирования. Поистине нет Пророка в своем Отечестве.

Таким образом, при стечении ряда высоковероятных событий воздухоплавательный снаряд Можайского мог совершать кратковременный неуправляемый  (без вмешательства пилота) полет при угле атаки в 6-7 градусов к потоку на высоте 2,8-3,2 м на динамической воздушной подушке в течение 1-2 минут, что при скорости 40 км/час составляло бы 500-1000 м в зависимости от силы и направления ветра.

Напомним, что через двадцать лет, 17 декабря 1903 года Братья Райт на сконструированном ими самолёте Flyer выполнили четыре полёта по прямой продолжительностью от 12 до 59 секунд и дальностью от 37 до 260 м. Все полёты по-сути были неуправляемые и окончились столкновением с землёй и поломкой аппарата (сами авиаторы при этом чудом не пострадали, в первых трёх случаях повреждения были незначительны, так что ремонт занимал менее часа). Тем не менее эти полёты (или, по крайней мере, последний из них принято считать первым в истории примером управляемого установившегося полёта на самолёте (иногда его кратко характеризуют, как «успешный полёт»). Взлёт выполнялся горизонтально против сильного встречного ветра.

Выводы

1. Предтечей дорайтовской эпохи самолетостроения была серьезная подготовка теоретической, экспериментальной и практической теории возможности аэродинамического управляемого полета человека в России, ярким представителем которой был А.Ф.Можайский.
2. Создание А.Ф.Мажайским воздухоплавательного снаряда изначально было (и осталось) военной разработкой для участия в русско-турецкой компании, поэтому и сам инженер, и все информированные лица (включая возможность фотографирования и киносъемок) не имели права широкого хождения информации об разработке. В силу этого основной (личный) архив Можайского до сих пор не найден, и мы можем судить лишь по косвенным данным и документам 1878-1887 (в архивах их было найдено более 100 ед) о возможном техническом облике конечного варианта самолета.
3. Создание А.Ф.Можайским воздухоплавательного снаряда в натуральную величину предвосхитило все существующие правила современной науки и техники: 1) исследование отдельных частей самолета на моделях крыльев птиц, тяги и формы воздушных винтов, подъемной силы пластин разной формы. 2) исследования на комнатных динамически подобных летающих моделях, 3) исследования на крупных моделях воздушных змеев (планеров) включая подъем человека (самого Можайского) с тяговым приводом в три лошадиные силы, 3) защита приоритета с получением «привилегии» на изрбретение 4) начертание общего вида самолета с левосторонней ориентацией (вопреки традициям начертания общих видов кораблей) 5) организация создания уникальных по легкости паровых двигателей и постройка их опытного экземпляра. 6) проведение серии натурных испытаний, ремонт аппарата, модернизация силовой установки и конструкции. 7) импортозамещение двигателей, произведенных за границей силами российского производства 
4. Современное изучение известных попыток полетов прошлого с определением (в том числе на основе продувок моделей в аэродинамических трубах) в частности летно-технических характеристик аппарата Можайского показало нарушение исторической логики, состоящей в отрицании факта полета (с поломкой крыла) на основе косвенных (искаженных) данных моделирования предполагаемого облика аппарата.
5. Структурно-параметрический анализ последующих попыток определения летно-технических характеристик аппарата Можайского показывает недостаточное основание отрицания возможности горизонтального полета воздухоплавательного снаряда Можайского в виду малой мощности силовой установки. 
6. Выводы о несовершенстве компоновки и уровне аэродинамических характеристик и, как следствие, недостаточности мощности силовой установки были сделаны на основании исследований модели самолета Можайского без учета: 1) Кривизны крыла за счет гибкой конструктивно-силовой схемы с регулировкой расчалками, до требуемой формы 2) Обдувки крыла тремя винтами силовой установки, существенно изменяющими циркуляцию вокруг несущей поверхности и создающей эффект поддува, изученный и используемый впоследствии главным конструктором Р.Е.Алексеевым в экранопланах «КМ», «Орленок» и «Лунь», 3) Эффекта экрана на удалении 0,2Всах (т.е. на высоте 2,8…3,2 м) от задней кромки крыла. 4) Возможностей стабилизации аппарата дифференциальным (способный отклоняться вверх-вниз и относительно горизонтальной оси в право-влево, при наличии подвижного руля направления) стабилизатором – искусственным аналогом ласточкиного хвоста, исключающим необходимость в элеронах. 5) возможностей кратковременного существенного (до 100%) увеличения мощности компаунд-машин.
7. Виртуальное моделирование в условиях приближенных к натурным показывает, что при стечении ряда высоковероятных событий воздухоплавательный снаряд Можайского мог совершать кратковременный неуправляемый полет при угле атаки в 6-7 градусов к потоку на высоте 2,8-3,2 м на динамической воздушной подушке в течение 1-2 минут, что при скорости 40 км/час составляло бы 500-1000 м в зависимости от силы и направления ветра.

Литература

1. Ackroyd J.A.D. Sir George Cayley The invention of the aeroplane near 2011.pdf
2. Cayley G. On Aerial Navigation november,1809.pdf
3. Nostrands V. Engineering magazine 1881-05.pdf
4. Padfield G.D. An engineering analysis of the Wright brothers 1902 glider 2003 .pdf
5. Агафонов В.К. Воздухоплавание в его прошлом и настоящем 1903.pdf
6. Арлазоров М. Человек на крыльях 1950.djvu
7. Болховитинов А.Ф. Пути развития летательных аппаратов 1962.djvu
8. Болховитинов В., Буянов А., Захарченко В., Остроумов Г. Рассказы о русском первенстве. Изд-во ЦК ВЛКСМ Молодая гвардия 1950.djvu
9. Бурче Е.Ф. Петр Николаевич Нестеров 1887-1914 1955.pdf
10. Буханов М.С., Юркевич М.П. М.А.Рыкачев - выдающийся деятель метеорологии и воздухоплавания. (1840-1919) 1954.pdf
11. Вейгелин К. Авиационно-воздухоплавательный словарь (приложение к журналу Самолет) 1926.pdf
12. Вейгелин К.Е. Очерки по истории лётного дела 1940.pdf
13. Вишенков С.А. Александр Федорович Можайский 1950.doc
14. Газета Новое время (иллюстрированное приложение) 1910.pdf
15. Герлах Альфред. Первые воздухоплаватели 1929.pdf
16. Голованов Л. Самолет А.Ф.Можайского Интервью с В.Б.Шавровым НиЖ 1965-02.pdf
17. Данилевский В.В. Очерки истории техники XVIII-XIXвв 1937.pdf
18. Джевецкий С.К. О сопротивлении воздуха в применении к полету птиц и аэропланов 1887.pdf
19. Дузь П.Д. Паровой двигатель в авиации 1939.pdf
20. Залуцкий Г.В. Выдающиеся русские летчики 1953.djvu
21. Захарченко В. Творцы транспорта Техника молодежи 1948-08.djvu
22. Келдыш М.В., Свищев Г.П., Христианович С.А. Авиация в России 1988.pdf
23. Козлова, С. Жар-птица со сломанным крылом, или почему не взлетел самолет Можайского Мир транспорта №1 2006.pdf
24. Костенко И., Вятич Ю. Я желал быть полезным своему Отечеству Моделист-конструктор 1973-12.pdf
25. Крылов А.Н. Мои воспоминания 1945.pdf
26. Крылов В.Я. Александр Федорович Можайский. 1825-1890. Мол. гвардия, 1951.pdf
27. Кузнецов Б.Г. Дмитрий Иванович Менделеев 1957.djvu
28. Лебедев Н.М. Самолёт У-2 учебник для лётных школ ВВС РККА 1937.pdf
29. Левашев А.П. Завоевание воздуха Популярный очерк развития и современного состояния воздухоплавания с предисл. Н.Морозова 1912.pdf
30. Маркович Л.З., Найденов В.Ф. Воздухоплавание его прошлое и настоящее. спб., 1911.pdf
31. Менделеев Д.И. О сопротивлении жидкостей и воздухоплавании 1880.pdf
32. Меос Э Авиамодели Александра Можайского ЮТ 1965-04.pdf
33. Меос Э Рожденный летать ЮТ 1963-12.pdf
34. Можайский А.Ф. Привилегия на воздухоплавательный снаряд №103 1881.pdf
35. Найденов В.Ф. Авиация в 1909 году 1910.pdf
36. Найденов В.Ф. Этюдъ по авиации. Теорiя аппаратовъ механическаго полета (1910).pdf
37. Никулин Ю.А. А.Ф.Можайский русский морской офицер авториферат 2006.pdf
38. Новицкий В.Ф. Военная энциклопедия. СПб. Издавалась книгоиздательским товариществом Сытина И.Д. 1915.pdf
39. Попов В.А. Воздухоплавание и авиация в России до 1907 (1956).pdf
40. Спицын В.Д. Воздухоплавание за 100 лет (1783-1883) СПб., 1884.pdf
41. Шавров В.Б. История развития самолетостроения в СССР до 1938 1978.pdf
42. Юрьев Б.Н. Можайский А.Ф. создатель первого самолета 1955.pdf
43. Юрьев Б.Н., Попов В.А. О создании А.Ф.Можайским первого поднявшегося в воздух самолета. Известия АН СССР №7 1953 стр 1065-1073.pdf

Примечания автора

1. Дузь Петр Дмитриевич (01.05.1907-01.09.1997) советский ученый в области авиастроения, академик РАЕН (1994), д.т.н., доктор экономических наук. С середины 30-х преподавал в МАИ, был деканом факультета. Участник Великой Отечественной войны с 1941. Воевал в народном ополчении. В сентябре 1943 необоснованно репрессирован. Находился в заключении в ЦКБ-29 НКВД (работал у Туполева А.Н. и Бартини Р.Л.). Реабилитирован в 1957. Автор монографии "История воздухоплавания и авиации в России", выдержавшего несколько переизданий. Первым в 1939 в советской печпти опубликовал информацию о работах А.Ф.Можайского.
2. Материалы, связанные с постройкой самолета А.Ф.Можайского, в большинстве своем, сохранил для нас А.М.Кованько. При угрозе их потери, он приказал своему помощнику Н.И.Утешеву передать материалы Можайского в архив. В конце 1930-х авиационный специалист П.Д.Дузь, по подсказке Н.И.Утешева, нашел их и впервые опубликовал в книге Паровые двигатели в авиации в 1939.
3. Все основные материалы с официальной перепиской и докладными записками самого А.Ф.Можайского хранятся в ЦГВИА, фонд 740 (Л), оп.2., Дело №749. В большинстве своем (около 97 ед.) они были опубликованы в монографии академика Б.Н.Юрьева в 1955.
4. Императорское Русское Техническое Общество.
5. Маркович Л.З. Воздухоплавание: Его прошлое и настоящее. Под редакцией военного инженера полк. В.Ф.Найденова. 688 стр, 424 рис в тексте и 7 отдельных приложений. Спб., типолитография Акционернаго Общества «Самообразование», 1911.
6. Общий вид аппарата. А.Ф.Можайский в привилегии №103 впервые в истории авиации выполнил так как это традиционно принято сегодня во всех странах: с левосторонней ориентацией направления полета летательного аппарата (в отличии от традиционной правосторонней ориентации для общих видов кораблей).