Text
АКАДЕМИЯ НАУК СССР
ОТДЕЛЕНИЕ ИСТОРИИ И ФИЛОСОФИИ
П. ДУЗЬ
Кандидат технических наук
паровой двигатель
в авиации
Опыт исто рык о-техникеского исследования
Утверждено Главным Управлением
учебными заведения ни Народного
комиссариата авиационной
промышленности в качестве учебного
пособия для втузов НКАП
I
s:
«о
о,
НКАП СССР
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО О БОР О Н И О Й ПР ОМ ЫШЛЕННО СТИ
МОСКВА 193 9 ЛЕНИНГРАД
Книга представляет собой обзор той части истории развития авиации и
воздухоплавания, которая характеризуется работами, базирующимися на
стремлении использовать паровой двигатель для осуществления механического полета
человека.
На основе анализа всех условий и развития жизни, науки и техники на
каждом этапе истории автор дает обзор, критический анализ и оценку работ,
имевших целью разрешить задачу полета при помоши парового двигателя.
Книга охватывает период с начала XIX столетия и до наших дней.
Книга может служить не только в качестве учебного пособия для втузов^
но также и в качестве пособия для самообразования.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Вопрос о применении парового двигателя в авиации имеет как
теоретический, так и практический интерес.
Нельзя понять движущих сил развития авиации без тщательного
анализа попыток применения парового двигателя для осуществления
хмеханического полета.
Эти попытки привели к постановке, а зачастую и к^ешению ряда
конструктивных проблем, весьма важных для успеха авиации и
воздухоплавания.
Применение пара в авиации оказало влияние на дальнейший
прогресс в развитии самих паровых машин. Больше того, в
указанном аспекте ясно видна как связь технического развития с развитием
общества, так и взаимодействие между развитием техники и науки.
Рассматриваемая проблема является одной из актуальнейших
проблем современной авиации.
Историческое освещение тенденций, определяющих будущее
авиационной техники, является необходимым звеном в подготовке
кадров авиапромышленности. Исторический анализ, показывающий
непрерывный переход ко все более совершенным конструкциям,
ломку отживших традиций, разработку новых технических путей,—
такой анализ поможет преодолению технической рутины и
воспитанию подлинных новаторов в одной из самых передовых и быстро раз-
вивакщихся отраслей современной техники. Само собой разумеется,
что эту историческую проблему нельзя исчерпать полностью в
одной работе.
Составлению настоящей книги предшествовала большая работа
исследовательского характера, проделанная нами по изучению и
детальному анализу исторических архивных материалов. Помимо
материалов указанного порядка, были частично использованы
лекции, читанные автором в 1932—1939 гг. в Московском авиационном
институте по курсу истории авиационной техники.
Автор выражает глубокую признательность за ценные
указания, полученные им в процессе работы от акад. А. Н. Крылова-
акад. С. А. Чаплыгина, акад. М. В._Кирпид£ва, проф. Б. Н. Юрьева,
проф. А. В. Кваснинова, проф. Л. К. Еамзина, дроф. Н. А. Рынина,
проф. В. В. Данилевского, проф. А. И. Морошкина, доцента В. А.
Титова, К. Е. Вейгелина, В. А. Семковского, а также за помощь,
оказанную автору Ф. Л. Майзель, Г. Б. Иогансен, С. А.
Крапивиной.
П. Дузь
ВВЕДЕНИЕ
РОЛЬ ПАРОВОГО ДВИГАТЕЛЯ В НАЗЕМНОМ И МОРСКОМ
ТРАНСПОРТЕ В ПЕРВОЙ ПОЛОВИНЕ XIX ВЕКА
Паровая машина в начале XIX столетия
«Практическое открытие превращения механического движения
в теплоту» г положило начало человеческой истории, но лишь
в XVIII столетии усилиями изобретателей и ученых удалось
добиться превращения т&плоты в механическое движение. В Англии
в результате работ Севери, Ньюкомена и особенно Джемса Уатта
была построена и нашла применение паровая машина, как «первый
прибор для превращения теплоты в действительно полезное
механическое движение» 2. Этим было положено начало крупной
машинной индустрии и концентрации населения в городах. Паровой
двигатель, отвечая нуждам промышленного производства, продолжал
совершенствоваться. Маркс, изучая этот вопрос, указывал, что
«применение паровой силы наталкивается вначале на такие чисто
технические препятствия, как сотрясение машин, затруднения в
урегулировании их скорости, быстрая порча более легких машин и т. д., —-
все препятствия, с которыми практика скоро научает справляться».
Растущая промышленность все меньше могла мириться с
тогдашним гужевым и парусным транспортом, превратившимся в ее
узкие путы.
Паровоз Стефенсона радикально разрешил проблему дешевого,
мощного и надежного двигателя для наземного транспорта. Первая
железная дорога была построена в 1830 г. и соединила Ливерпуль
с Манчестером. В течение следующих десяти лет Англия покрылась
сетью железных дорог.
Была решена проблема и водного транспорта. Двигатель «Клер-
мон» мощностью в 20 л. с, построенный на заводе Болтона и Уатта
в Сохо, позволил Фультону в 1807 г. совершить по реке Гудзон
первую поездку на своем пароходе. Через 30 лет в английских гаванях
работало уже свыше 500 пароходов. Но еще раньше железных
дорог и пароходов появились паровые автомобили. Они появились
вслед за первыми успехами паровых двигателей.
1 Ф. Энгельс, Диалектика природы, стр. 202, Соцэкгиз, М. 1931.
2 Там же, стр. 203. Здесь необходимо отметить, что одновременно с Уаттом
паровая машина, пригодная для промышленных целей, была построена в
России И. Ползуновым.
Механические повозки с пароатмосферной машиной
! Еще в 1769 г. французский военный инженер Николай Жозеф
Кюньо (Gugnot, 1725—Л804) построил небольшую паровую повозку,
предназначавшуюся для перевозки артиллерийских орудий г.
Повозка приводилась в движение паровой машиной с двумя цилиндрами
простого действия.
Вторая повозка Кюньо (фиг. 1) была построена в военном
арсенале Парижа. Цилиндры для паровой машины изготовлялись страс-
бургскими литейными мастерскими. Повозка была готова 2 июля
1771 г. Она хранится до сих пор в галлереях «Conservatoire des
Arts et Metiers» в Париже.
Фиг. 1. Повозка Кюньо.
Паровая машина типа Лейпольда, установленная на
последней повозке, состояла из двух спаренных паровых цилиндров,
выполненных из бронзы. Диаметр каждого из цилиндров —. 330 мм;
ход поршня —- 330 мм. Котел по своей конструктивной форме очень
близок к котлу паровой машины Ныокомена. Вес всей машины около
5000 фунтов (2268 кг). Грузоподъемность повозки — до 4500 яг при
скорости 4 км в час по ровной дороге.
Неизвестно, была ли испытана вторая повозка. Бесспорно только
одно: Кюньо положил начало целому ряду попыток изобрести
практически пригодный паровой автомобиль. Он первым попытался при-
1 В архивах «Conservatoire des Arts et Metiers» в Париже сохранилась до
кладная записка генерального комиссара артиллерии на имя военного министра
о первой паровой повозке Кюньо.
Задолго до Кюньо Папин и Севери, а также Робизон предлагали
использовать пар, как движущую силу для повозки. См. К. Matschoss, Die
Entwicklung der Dampfmaschine, s. 761—773t Berlin, 1908.
менить пароатмосферную машину Лейпольда в механическом
транспорте. Он перенес эту машину на паровой автомобиль без особых
изменений, в чем и заключалась его основная ошибка.
Механические повозки с паровым двигателем двойного действия
Джемс Уатт в 1784 г. взял патент на паровую повозку и даже
•составил ее чертежи. Но к постройке повозки Уатту приступить не
удалось, хотя и было изготовлено несколько моделей ее.
Ученик Джемса Уатта
инженер Мордок построил
небольшую трехколесную
повозку, приводившуюся
в движение миниатюрной
паровой машиной (фиг. 2).
Цилиндр этой машины
диаметром 3/4 дюйма
(19 мм) наполовину
вделан в котел,
подогреваемый спиртом. Паровая
машина двойного действия
с ходом поршня 2 дюйма
{50,8 мм). Ведущая ось
приводилась во вращение
при помощи шатуна и
кривошипа, соединенных
€ поршневым штоком г.
Модель демонстриро- Фиг- 2- Повозка Мордока.
валась на лондонской
выставке в 1861 г. Она двигалась со скоростью 6--.8миль (9,5-»
12,8 км) в час. Это была первая попытка применения к
механическому транспорту двигателя двойного действия с высоким для того
времени давлением пара (3 am).
Паровые повозки Тревитика и Эванса
Честь постройки в Англии первой паровой повозки, перевозившей
людей, принадлежит Ричарду Тревитику. В 1797 г. он построил вместе
<с Вивианом небольшую модель паровой повозки, приводившуюся
в движение машиной, имеющей вертикальный цилиндр двойного
действия диаметром 39 мм. Ход поршня равнялся 99 мм. Цилиндр
помещался внутри котла.
На основе испытания этой модели Тревитик зимой 1801 г.
построил большую повозку, на которой совершил в Кемборне свою
1 Е. A. Forward, Handbook of the Science Museum, Land. Transp. ,
v. II, Mechanical Road Vehicles, London, 1936.
первую поездку с семью-восемью пассажирами1. Продолжая вносить
усовершенствования, изобретатель создал в начале 1803 г. новую
повозку, изображенную на фиг. 3.
Железный котел, расположенный горизонтально, помещался
между двумя большими колесами. Цилиндр, как и в первой модели,
был расположен горизонтально внутри котла. Сам Тревитик в письме
от 2 мая 1803 г. указывал, что цилиндр его машины имел диаметр
Фиг. 3. Повозка Тревитика.
5,15 дюйма (130,8 мм) при 30 дюймах (762 мм) хода. Поршень
имел 50 ходов в минуту. Давление пара достигало 30 фунтов на
1 кв. дюйм (2,11 кг/см2). Движение на ведущую ось передавалось
от поршня при помощи шатуна, кривошипа и зубчатки. Повозка
двигалась со скоростью 5—6 миль (8->9,6 км) в час и могла
перевозить до 10 пассажиров2. Машина вместе с котлом весила 6 англо-
центнеров. Диаметр цилиндрического котла равнялся 30 дюймам
(762 мм) при длине в 33 дюйма (838 мм). Корпус котла был построен
из железа толщиной около 0,25 дюйма (6,35 мм). Топочная труба
диаметром в 21 дюйм (538 мм), расположенная внутри котла,
заканчивалась пл ским торцом, за которым оставалось еще водное
пространство. Колосниковая решетка площадью в 4 кв. фута проложена
по всей длине топочной трубы и наклонена к задней части котла.
Около заднего конца топки две овальные трубы, каждая размером,
примерно, 7 на 5 дюймов (178 мм на 127 мм), ответвляются и
возвращаются обратно, по одной с каждой стороны. Эти трубы были про-
1 Гиду так описывает судьбу этой повозки: «После испытания «ходячая
машина» была убрана в сарай, а Т евитик, Вшиаи и прочие решили подкрепить
свои силы в корчме. Они привели свои намерения в исполнение, но при этом
забыли погасить огонь в топке; вода вся Еыьишла, котел накалился докрасна,
деревянные части механизма и все, что могло сгореть, было уничтожено огнем».
2Dickinson, Richard Trevithick, The Engineer and the man, Cambridge,
p. 44 и 275, 1934.
8
пущены через переднюю плоскую часть (днище) котла и
соединялись двухколенной трубой с вытяжной трубой диаметром около
6 дюймов (152 мм), заканчивающейся в двух футах (610 мм) над
корпусом котла. Поверхность нагрева котла —» около 21 кв. фута
(1,95 Л£2), не считая части непосредственно под колосниковой решеткой^
Цилиндр расположен горизонтально внутри котла, в верхней
его части. Колесо повозки имело 8 футов (2438 мм) в диаметре1.
В 1802 г. Тревитик взял патент 2 на механизм, при помощи
которого мсжно сменой шестерни изменять передачу на ось в
зависимости от условий езды.
Из за плохих дорог повозка Тревитика не получила
распространения. Тревитик занялся изобретением паровоза и добился в 1804 г.
некоторых успехов, пустив в Нью-Кестле свои повозки по рельсам-
Его изобретения не принесли ему выгод и он умер в одиночестве
и нищете. Только много лет спустя Тревитика оценили, установив,
в его честь в Дартфорде мемориальную доску.
Фиг. 4. Паровая машина Эванса.
В истории изобретения парового автомобиля Тревитик занимает
одно из первых мест, как человек, давший оригинальную
конструкцию парового автомобиля с машиной двойного действия, а также
с успехом применивший жаротрубный котел с высоким для тога
времени давлением пара.
Заслуживает внимания попытка американца Оливера Эванса
(1755—.1819) применить в качестве двигателя для повозки паровую
машину высокого давления. Его предложение, сделанное еще в 1786 г.*.
1 Описание взято из Forward, E. A. Hardbook of'he Science Museum,
v. II, London, 1936. Там же приводится патентный чертеж паровой дорожной
повозки Тревитика 1802 г.
2 Gordon Alexander, Historische und praktische Abhandlung, III,.
Weimar, 1833.
■казалось тогда настолько фантастическим, что ему было отказано
в выдаче патента на паровой автомобиль. Только 11 лет спустя
Эванс получил патент на свое изобретение. Машина высокого
давления (до 7 am), построенная Эвансом, показана на фиг. 4.
Отдельные историки, в том числе и Конрад Матчос *,
утверждают, что Эванс построил зимой 1803—4804 гг. и пустил по улицам
Филадельфии специальную паровую повозку. Документы,
опубликованные в 1935 г. Ньюкоменовским обществом в Лондоне,
показывают, что Эванс в это время занимался постройкой паровой
землечерпалки «Orukter Amphibolos» (экскаватор-амфибия),
предназначенной для очистки доков (фиг. 5).
Фиг. 5. Землечерпалка Эванса.
Она состояла из широкого, плоскодонного лихтера,
снабженного паровой машиной мощностью 5 д. с, приводящего в движение
части, поднимающие грязь в лихтер. Диаметр цилиндра машины
равнялся 5 дюймам (127 мм), а ход поршня —. 19 дюймам (483 мм).
Когда землечерпалка была построена, она была поставлена на
временные колеса, связанные кривошипным механизмом с паровой
машиной, и самоходом дошла до реки, где и была спущена на воду.
Мысль Эванса о применении повышенных давлений пара была
смелой для своего времени и на 50 лет опередила уровень
современной ему техники, вследствие чего и не могла быть осуществлена.
Работы Эванса и Тревитика открыли новую эру в паровой
технике — высокие давления и применение корнвалийского котла.
В этом их основная заслуга.
Начало коммерческой эксплоатации парового автотранспорта
Начиная с момента первых успехов Тревитика и Эванса,
проблема парового автомобиля привлекает внимание многих
изобретателей (Грифит, Гиль, Гордон и др.)? и работа по ее разрешению все
больше и больше начинает принимать коллективный характер. При
1 К. Matschoss, Die Entwicklun?
lin, 1908.
10
<1зг Dampfrmschine, s. 763, Ber-
развитие пошло в двух направлениях, из которых одно
сводилось к попыткам применения котла и принципов, выработанных
железнодорожным транспортом, а другое —* к созданию
специальных типов паровых котлов, пригодных для нужд парового
автомобиля. Нас интересует именно это последнее направление.
Главные усилия были сосредоточены на создании легкого и в то же
время мощного котла, который обладал бы максимальной
безопасностью. Попутно с решением указанных задач был решен целый
комплекс технических вопросов, касающихся отдельных агрегатов
парового автомобиля. Крупнейшая заслуга в разрешении этих
задач принадлежит Гернею (Gurney).
В 1827 г. Герней запатентовал и построил паровую повозку на
шести колесах. Цилиндры паровой машины при ходе поршня в 18—»
19 дюймов были сделаны из чугуна. Котел состоял из V-образных труб
с сечением в свету от г/2 до 2 дюймов (от 12,7 до 50,8 мм). Наиболее
пригодными Герней считал трубы сечением в 1 дюйм (25,4 мм) при
толщине стенок г/8 дюйма (3,175 мм). Нижний ряд труб
образовывал колосники и был связан с водяным резервуаром. Верхние концы
труб были соединены с парособирателем, представлявшим большой
цилиндрический резервуар, расположенный сверху. Оба
резервуара были, кроме того, соединены между собой вертикальными
трубами. Котел был рассчитан на давление в 80 фунтов на кв. дюйм
(5,6 кг/см2), но Герней уверял, что котел выдержит давление до
200 фунтов на кв. дюйм (14 кг /см2). Рабочее же давление
составляло 70—120 фунтов на кв. дюйм (4,9—.8,4 кг/см2).
Предохранительный клапан открывался при давлении в 70 фунтов на кв. дюйм
(4,9 кг/см2). Герней считал, что на 1 кв. дюйм (6,45 см2) площади
днища поршня давление составляет не более 20 фунтов (9 кг/см2). От
котла паропровод проходил под кузовом повозки. Работа
золотников осуществлялась эксцентриками. Сжигание топлива (кокса)
производилось на колосниковой решетке. Дымовая тяга
осуществлялась помощью вентилятора, расположенного йод переднею частью
яовозки.
Позже Геркей построил паровой тягач, где*котел находился под
давлением в 70—.120 фунтов на кв. дюйм (4,9--8,4 кг/см2). Тяга
дыма осуществлялась паровым инжектором1. На фиг. 6 показана
одна из повозок Гернея.
К числу недостатков повозки Гернея надо отнести сложность
размещения трубопроводов, что было обусловлено неудачным
расположением котла (в задней части повозки), машины (под повозкой)
и механизма парораспределения (впереди). Результатом указанного
была большая потеря давления. Пар при 5—.9 am давления в котле
поступал в цилиндр машины всего под давлением 1,4 am. Обычная
окорость повозки составляла около 8 миль (12,9 км).
Герней как бы продолжил работы Эванса и Тревитика. Он
применил пар высокого давления и водотрубный котел.
1 Е. A. F о г w а г d," Handhook of 1he Science Museum, Land. Transp.,
v. II, Mechanical Road Vehicles, London, 1936; JY« 8, Prinis of Gurney steam
cooch (1827—1831); Beamont, Motor Vehicles and motors 1902, p. 14—15.
11
Один из современников, видевших повозку Гернея, John Herapat
опубликовал в «Mechanics Magazine» от 23 апреля 1831 г. статью «Gurney s Steam
Carriage», в которой он утверждал, что «как известно, повозки эти в течение
6 недель циркулировали между Чельтенгамом и Глочестером. Свой рейс в 10 —
12 миль (16,1—19,3 км) они часто проделывали в 40 минут, в среднем по 1372 миль
(21,7 км) в час, выигрывая 50% в скорости против почтовой кареты... Повозка
работает настолько хорошо, что поставлена задача пустить ее в рейс из Бир-
мингама в Бристоль и другие .части Англии...».
В протоколе опроса Гернея Парламентской комиссией
приводятся данные о перевозках: «За 4 месяца от 21 февраля 1831 г.
по 22 июня 1832 г. перевезено приблизительно 3000 пассажиров,
причем пройдено за это вд£мя 4000 миль (6437 км). Дорога Глоче-
стер —- Чельтенгам равна 9* милям (14,5 км); повозк^ проходила
ее за 45—.55 минут; после этого паровые цилиндры были в
полной исправности»1.
Фиг. 6. Повозка Гернея 1827 г.
Герней применил водотрубный котел с искусственной тягой
и с давлением до 9 am, что было шагом вперед по сравнению с его
предшественниками. Им же осуществлен реверс в паровой машине
этого типа и сделан еще целый ряд усовершенствований.
Повозка Гернея при всех ее недостатках начала завоевывать права
гражданства и проникать в различные города Англии как срзт;ство пассажирского
сообщения и перевозки грузов (фиг. 7). Гернею впоследствии пришлось, как
и многим другим, оставить" работу на транспорте и заняться другими делами-
Большой вклад в дело развития паровых повозок внес
англичанин Джемс, работавший одновременно с Гернеем и
запатентовавший в 1824 —»25 гг. некоторые усовершенствования паровой повозки.
Джемс применил водотрубный котел камерного типа с диаметром
трубок в свету 3/4 дюйма (19 мм). Трубки заполнялись водой только
наполовину; образующийся пар дополнительно подогревался,
чем повышалась его упругость. Таким образом здесь уже применен
1 G о г d о n Alexander, Historische und praktische Abhandlung,
Weimar, 1833.
12
13
котел камерного типа и сделана попытка перегрева пара. Такое
устройство котла обеспечивало получение пара с давлением до 200 фунтов^
на кв. дюйм (14 кг/см2) и увеличивало скорость хода поршней,
совершавших от 200 до 400 ходов в минуту, что было невиданным для
того времени. Машина развивала мощность около 8 л. с. при
четырех цилиндрах, которые
могли работать вместе или
раздельно.
Вес повозки, включая
топливо, обеспечивающее
рейс протяжением 50 миль,
и запас воды на 20 миль
(32,2 км), равнялся 26 аигло-
центнерам (1320,9 кг).
Скорость повозки достигала 12
миль (19,3 км) в час \
, ^В начале 30-х годов
крупнейшую роль в развитии
парового автотранспорта
Англии сыграл Вальтер Хенкок
(1794-.1852). Главное
улучшение в котле, сделанное Хен-
коком, заключалось (фиг. 8}
в применении камер,
поставленных в ряд и
связанных трубами. Котел состоял
из десяти камер с десятью
дымоходами. Камеры
наполовину заполнялись водой.
Размер камеры по горизонтали
составлял 2 дюйма (50,8 мм)
при таком же [^пространстве
между ними. Толщина стенок
Фиг. 8.
Паровой котел Хенкока 1830 г
котла составляла 1/в дюйма
(3,175 мм). Площадь котла равнялась 6 кв. футам (0,56 м2).
Давление в котле на 1 кв. дюйм было принято от 60 до 100 фунтов (от4,2
до 7 кг/см2). В качестве топлива применялся кокс. При площади
нагрева котла в 100 кв. футов (9,3 м2) парообразование
достигалось в 20 минут, хотя Хенкок утверждал, что можно разжечь
котел в 5 минут 2.
Преимущества этого котла заключались в более спокойном
парообразовании, сравнительно малом габарите котла и 'довольно
легкой замене прогоревших камер. Остроумно была устроена
колосниковая решетка, которую можно было вынимать для. чистки*
1 Patent Steam Carriage of Sir James Anderson, Bart and W. N. James Esc,
«Mechanics Magazine», 1829, N 327, v. 12, p. 194—199.
2 G о г d о n Alexander, Hisforische und praktische Abhandlunc,
Weimar, 1833.
14
Котел имел предохранительный клапан. Срок службы котла
определялся в 1—«2 года.
При длине повозки в 16 футов (4,87 м) на котел, расположенный
в задней части повозки, приходилось 3 фута (0,9 м). Паровая машина
состояла из двух цилиндров диаметром 9 дюймов (229 мм) каждый.
Ход поршня равнялся 12 дюймам (305 мм). Отработанный пар
из цилиндров поступал в дымовую трубу для усиления тяги. Хен-
кок испытал много типов паровых машин, начиная от коро-
мысловых до качающихся. В дальнейшем он остановился на
вертикальных машинах, расположенных у котла над кривошипом. Котел
развивал давление до 7 am. Вес всей повозки составлял 3—*3Y2 m*
Повозка имела рессоры1. Число пассажиров —■> 10—14 человек.
Хенкок с 1829 по 1836 г. построил девять повозок, показавших
высокое качество в эксплоатации. Повозки Хенкока2 сделали в
общей сложности 4200 миль
(7654 км). Одна из первых
повозок Хенкока,
называвшаяся «Infant»,
показан на фиг. 9.
Повозка Хенкока была
сдана в эксплоатацию на
линии Стратфорд —
Лондон. По существу это был
первый автомобиль,
совершавший регулярные
рейсы и перевозивший
пассажиров.
В мае 1836 г. Хенкок сконцентрировал все сбои повозки на Падингтонской*
дороге между Мэргэтом и Падингтоном и в течение шести месяцев установил
там регулярное сообщение, перевезя за это время 12 761 пассажира.
Следует упомянуть также о Русселе—третьем строителе паровых
повозок, применявшихся для регулярного сообщения в районе Клайда.
В начале 1834 г. Руссель организовал на паровых повозках
регулярное сообщение между Глазго и Пэзли. Тяжелая авария с
человеческими жертвами привела к закрытию этой линии.
Таким образом паровые повозки из стадии экспериментов пере-
шли в область практического применения и стали конкурировать,
не только с конными дилижансами, но и с судами, осуществлявшими
перевозки по каналам, и даже с быстро развивгвшимися железными
дорогами. Это обстоятельство, как мы увидим дальше, сыграло
впоследствии пагубную роль в деле развития паровых автомобилей.
1 «О паровых повозках с документами и приложениями», «Mechanics
Magazine», № 451, 31 марта 1832 г. В статье подробно описываются улучшения,
произведенные Хенкоком в своей паровой повозке.
2 The Newcomen Socieiy Transac'ions, v. XIII, 1932—1933 г., London,
p. 131—138, 1934. «Столетие общества лондонских моторных омнибусов». В
докладе дается подробное описание паровых экипажей Хенкока и их
коммерческой эксплоатации.
15
Фиг. 9. Повозка Хенкока 1831 г.
Конкуренция железных дорог и паровых автомобилей в Англии
В 30-х годах XIX столетия железные дороги совершали в Англии
свое победное шествие, вместе с ними росли акционерные компании,
начинавшие приобретать влияние в парламенте. Помещики
—наиболее влиятельная группа в парламенте — составляли оппозицию
против всяких новшеств, в том числе и против парового транспорта,
грозившего подорвать их монопольное положение как владельцев
.земли. Вот почему, несмотря на положительное заключение
парламентской комиссии о полной пригодности автомобильного
транспорта1, парламент под давлением помещиков, владельцев почтовых карет,
дорожных инспекторов, извозчиков и почтальонов, а также при
поддержке каналовладельцев и акционеров железных дорог
принимает один за другим законы, по существу запрещающие движение
паровых автомобилей. Инженер Гордон писал в 1832 г., что налоги на
паровые автомобили были чрезвычайно велики2.
Пункт второй дорожного акта, принятого парламентом, гласил: «...Один
из этих людей, поскольку локомотив будет в движении, должен находиться
^впереди его, на расстоянии по меньшей мере 60 ярдов (54,85 м) и иметь в руке
красный флаг».
Пункт четвертый гласил: «...Разрешается вести локомотивы со скоростью
в 4 мили (6346 м) за городом и не свыше 2 миль в городах, предместьях и улицах
сел, в случае нарушения... 10 фунтов штрафу...».
Если прибавить к этому налог на паровые автомобили, в десять раз превы-
анавший налог на конный транспорт, и конструктивное несовершенство самих
автомобилей, то станет понятным, почему этот вид транспорта сошел со сцены.
Попытки введения паровых автомобилей в России
Вслед за Англией в 30-х годах XIX столетия в ряде стран, в том
числе и в России, были сделаны попытки ввести паровые автомобили.
.В 1835 г. «Северная пчела» поднимала этот вопрос3.
В 1836 г. Гурьев изложил проект торцовых дорог для «сухопутных
пароходов».
Общий вид предложенного парового автомобиля показан на
фиг, 10.
Впервые в России широко поднимался вопрос о новой системе быстрых
и дешевых сообщений. Инициатора создания специального акционерного
общества для постройки торцовых дорог в России всячески доказывали
преимущества парового транспорта. Они указывали и на природные особенности
России, й на ее огромную территорию, и на тот факт, что уже в 1836 г. обшая
протяженность железных дорог во всем мире составляла 4000 км. Отстаивая
выгодность торцовых дорог и доказывая их преимущества перед железнодорожным
1 Энгельс в своей работе «Положение рабочего класса в Англии» (ГИЗ, 1930,
312) указывал, что «от 1818 до 1829 г. в Англии и Уэльсе было построено 1000
английских миль (1610 км) шэссейных дорог нормальной шириной 60 футов (18,3 м)
и почти все старые шо :се были перестроены по системе Мак-Адама». Это очевидно
делало легко осуществимым движение паровых автомобилей.
2 Гордон, Сборы у застав с паровых повозок, «Mechanics Magazine»,
№ 451, 1832.
3 «Северная пчела», № 49, стр. 195—196, 1835.
16
t
8
С
s
сб
§
S
s
CO
О!
и
о
I
со
с
§
>< !
а
о
s
е
Дузь—904—
17
транспортом, авторы предложили построить в первую очередь дорогу от
Петербурга до Москвы. Для этих целей должно было быть создано
акционерное общество1.
Предполагалось также учредить дорогу от Петербурга до
Рыбинска.
Намечено было приобрести 12 паровых тягачей каждый мощностью в 9 л. с*
и стоимостью каждый по 15 000 рублей, 40 фургонов на рессорах стоимостью
по 500 рублей, 8 дилижансов стоимостью по 5000 рублей. Авторы рассчитывали,
что они, имея «40 фургонов на рессорах, могут при 10 пароходах, кроме
запасных, проходить из Петербурга в Кроншлот всякий день, перевозя туда и
обратно 20 000 пудов товаров» 2.
Дорога мыслилась из колесопроводов шириной 3/4 аршина при общей
ширине всего пути 3 аршина. Между колесопроводами середина должна была
замащиваться булыжником или засыпаться землей.
Но пока помещики и купцы раскачивались, железные дороги
сделали столь крупные успехи, что развитие сухопутного
транспорта в России пошло в направлении постройки железных дорог,
и вскоре идея применения паровых автомобилей была забыта.
Развитие техники и промышленности в первой половине XIX
столетия
В период с 1840 по 1860 г., с одной стороны, под влиянием
принятых запретительных законов в Англии, а с другой, в результате
успехов железнодорожного строительства, мы имеем в области
развития паровых автомобилей полосу затишья.
Паровые автомобили в виде тягачей-локомобилей сохранились
и развивались лишь под влиянием требований сельского хозяйства
и военного ведомства. Запретительные законы в Англии на паровой
автомобиль действовали вплоть до 1896 г. Со временем идея парового
автомобиля, движимая экономическими интересами буржуазии,
пустила корни во Франции.
В 70-х годах паровой котел Серполле и работы конструктора Амедея Болле,
применившего в 1876 г. котлы Фильда к автомобилю, завоевали международное
признание.
Среди участников международных состязаний автомобилей, организованных
газетой «Petit Journal» в 1894 г., было 28 владельцев паровых автомобилей
и тракторов. Один из них получил в результате этих состязаний вторую
премию3. Для нас чрезвычайно важно установить это обстоятельство.
Успехи парового автомобиля в Англии были не случайны. Они
знаменуют передовой характер английской технической мысли того
времени.
Ричард Тревитик, как мы видели выше, взял патент на машину
с давлением от 3,5 до 7 am. Это было сделано в то время, когда
обычное давление в уаттовских машинах не превышало 1,5—2 am;
давление пара 4,22—6,23 am, если верить Терстону, было достигнуто
в паровых машинах лишь в 1880 г. Тревитик впервые на своей по-
1 Б. Гурьев, Учреждение торцовых до,рог и сухопутных пароходов
в России, стр. 3, СПБ. 1837.
2 Тем же, стр. 35.
3F. Souvestre, Histoire de 1'Automobile, p. 267—283, Paris, 1907.
18
возке применил жаротрубный котел, впоследствии завоевавший
огромную популярность в Англии и во всем мире.
Вопросы искусственной тяги, как важнейшего фактора паро-
напряжения, вопросы рациональной очистки котлов и их
безопасности были разрешены рядом английских изобретателей (Герней,
Хенкок и др.)- Им же наряду с Фультоном принадлежит честь
практического использования водотрубных котлов.
Вопросы перегрева пара были также разработаны пионерами
паровых повозок (Тревитик, Джемс, Эванс и др.)- Ими были
изобретены и опробованы на практике небольшие компактные паровые
машины, которые и стали исходными образцами для опытов по
применению таких машин для полета на аппаратах тяжелее и легче
воздуха. Передовая роль в этом деле принадлежит Англии.
Англия конца XVIII столетия создала крупную промышленность,
быстро завоевавшую мировую монополию. Успехи паровых
автомобилей были бы немыслимы в Англии без известного уровня
развития точного машиностроения. Трудами Генцмана, давшего
тигельную сталь высокого качества, а также Генри Корта, изобревшего
способ пудлингования, была создана возможность быстро
увеличить выплавку чугуна, в результате чего была подведена прочная
металлургическая база под машиностроительную промышленность,
насчитывавшую в Англии к концу XVIII столеткя 107
металлообрабатывающих заводов.
В первой половине XIX столетия продолжала быстро
развиваться английская, а вслед за ней и французская промышленность.
Буржуазия выступает здесь «невольным носителем прогресса
промышленности» (Маркс).
В 1819 г. железообрабатывающая и добывающая промышленность Англии,
по данным Бека1, составляла 1/3 всей промышленности. В ней было занято не
менее 200 000 рабочих.-Производство машин машинами стало технической
необходимостью и вызвало целый поток изобретений. Karmarsch утверждает,
что если с 1801 по 1810 г. было выдано 943 патента, то с 1841 по 1850 г. — 4663
патента.
Выдающиеся изобретения английских механиков Джона Виль-
кинсона и Генри Модслея 2 дали возможность производить отдельные
детали машин «...с такой степенью легкости, точности и быстроты,
которой никакая опытность не могла бы доставить руке
искуснейшего рабочего»3.
Моделей дал Англии целую школу первоклассных механиков.
Его ученик Витворт предложил в 1841 г. свою нарезку,
получившую всемирное признание. Нэсмит изобрел в 1842 г. паровой
1 L. Beck, Geschichte des Eisens, Bd. Ill, s. 1064.
2 Джон Вилькинсон (1728—1808), работая над улучшением способа
рассверловки тела орудий, запатентовал 27 января 1774 г. изобретение, при помощи
которого сверло, укрепленное на станине, продвигалось вперед зубчатой цепью
и зубчатым колесом. Генри Моделей (1771—1831) изобрел в 1797 г. крестовый
супорт. Он же изобрел токарно-винторезный самоходный станок с ходовым
винтом, позже им же замененным сменными зубчатыми колесами. Ему принадлежит
также изобретение микрометрического штангенциркуля.
3 К. Маркс, Капитал, т. I, стр. 364, 1937.
19
молот, в 1829 г. — фрезерный станок, а в 1835—1839 гг. он
усовершенствовал токарный и долбежный станки. Ричард Роберте перенес
принцип Модслея на строгальные, сверлильные и другие станки,
вскоре усовершенствованные Витвортом, Бармером и другими
изобретателями. В то же время под влиянием непрерывно растущих
требований к точности работы станков и машин появляются первые
измерительные приборы и делительные машины.
Периодические волнения рабочих, начиная с 1825 г.,
заставляли английских капиталистов итти по линии внедрения
изобретений в производство1.
Англия была первой страной во всем мире, в таких масштабах
организовавшей производство машин машинами. Она первая также
приступила к пароходо- и паровозостроению в широких масштабах.
Господствующие классы Англии ревниво оберегали свою
промышленную монополию2.
Во Франции в 1811 г. паровые машины еще вызывали удивление. Начиная
с 1815 г., они начинают постепенно во все более широких масштабах внедряться
в производство. В 1818 г. во Франции в Сернэ были построены заводы братьев
Рислер и Диксон, а 1827 г. — заводы Кёхлена в Мальтуче, производящие
механическое оборудование. В 1850 г., по данным Ахила Виаллата (Viallate)
«...продукция этой отрасли промышленности оценивалась в 27 миллионов франков»3.
Начиная с 1830 г., французская промышленность осваивает фабрикацию
листового железа ив 1840 г. в основном удовлетворяет потребность в нем
внутренним производством. Мощные прокатные станы, ткацкие машины, токарные
станки, сельскохозяйственные орудия и многие другие изделия, ранее
ввозившиеся из Англии, начинают производиться во Франции.
Подъем промышленной деятельности наблюдался с 1848 г. в
Германии, Америке, Австрии и других странах.
Развитие промышленности и введение машин становятся для
европейских стран политической необходимостью, так как все
большая часть военного снаряжения производится только при помощи
крупной промышленности.
В 1803 г. англичанин Шрапнель изобретает осколочный снаряд. В 40-х
годах Кольт изобретает револьвер с механически врашаюшимся барабаном, а еще
раньше Лефоше сконструировал ружье, заряжающееся с казенной части.
В 1836 г. Дрейзе применил к ружью скользящий затвор. Взаимозаменяемость
частей ружья здесь становится необходимостью. Появление первых броненосцев
во Франции и Англии поставило иные задачи и перед артиллерией. Прогресс
артиллерии стал особенно очевидным после изобретения в середине XIX в.
способа нарезки дула стальных пушек, что вместе с затвором Крупна и
поршневым замком Шнейдера обеспечило большую дальность, скорострельность
и меткость артиллерийского огня.
1 Маркс писал: «Капитал громогласно и с обдуманным намерением
возвещает о ней (о машине — П. Д.), как о силе, враждебной рабочему, и
пользуется ею как таковой. Она становится самым боевым орудием для подавления
периодических возмущений рабочих стачек, направленных против
самодержавия капитала». (Капитал, т. I, стр. 411, 1937).
2 Закон от 1783 г. запрещал выезд мастеров за границу, запрещен был также
вывоз машин. Запрещение было отменено только в 1843 г.
3А. Viallate, L'activile economique en France de la fin du XVIII
siecle jusqu'a nos jours, Paris, 1937.
20
Рост промышленности вызвал быструю концентрацию населения
в городах. Энгельс в своей книге «Положение рабочего класса в
Англии» показал с какой быстротой росло городское население Англии.
Так, например, в Западной Англии, где процветала выделка тонких сукон ,
население таких городов, как Бредфорд, Галифакс, Гедерфильд, Лиде, воз -
росло за период с 1801 по 1831 г. более, чем в два раза1. С такой же быстротой
росло население Бирмингама, Шеффильда и других городов. Такое же
положение можно было наблюдать и во Франции. Виаллат утверждает, что
«пропорция городского населения в отношении ко всему населению страны повышается
с 24,42% в 1846 г. до 27,31% в 1856 г.» 2.
Все это вместе взятое настоятельно требовало, чтобы средства
сообщения, сильно отставшие от развития промышленности, были
приведены в соответствие с новыми средствами производства и
новыми населенными пунктами.
Пароходы, как мы уже указывали, появились раньше железных
дорог.
В 1819 г. пароход «Саванна» совершил свой первый рейс из Америки в
Англию. В России первый пароход, построенный Карлом Бердом, прошел 3 ноября
1815 г. между Петербургом и Кронштадтом. Пароходы быстро завоевывают
свое место в качестве важнейшего транспортного средства.
В 1826 г. в России пароход «Ижора» был вооружен пушками. В 1830 г. Англия
строит уже крейсер (807 т). В 1850 г. Франция спускает на воду 90-пушечный
корабль «Наполеон». В середине XIX столетия пароходы достигают уже
огромных водоизмещении, доходящих, например, у «Great Eastern» до 27 384 иг.
Вслед за Англией особенно быстрый рост пароходства наблюдался во
Франции, где с 1847 по 1857 г. число паровых судов возросло3с 117 до 337, а общий
тоннаж увеличился с 12 600 до 72 000 т.
Железные дороги имели в 1830 г. протяженность 332 км, а в 1850 г.
мировая железнодорожная сеть составляла 38 443 км.
В частности, во Франции в 1855 г. было уже 5535 км железных дорог.
В 1869 г. железнодорожная сеть Франции достигает уже 16 465 км.
На путь интенсивного железнодорожного строительства вступили
Америка, Россия, Германия и другие страны. Энгельс в
предисловии к книге «Крестьянская война в Германии» писал по поводу
развития промышленности и железных дорог в Германии: «Гораздо
важнее драматических событий 1866 г. начавшееся с 1848 г. в
Германии развитие промышленности и торговли, железных дорог,
телеграфа и океанского пароходства. Как ни уступают эти успехи
успехам, достигнутым в то же время Англией и даже Францией, они
составляют для Германии неслыханное явление и дают за 20 лет гс-
раздо больше, чем за целое столетие»4.
1 Ф. Энгельс, Положение рабочего класса в Англии, стр. 311.
2 A. Viallate, L'activite economique en France de la fin du XVIII
siecle jusqu'a nos jours, p. 142—145, 1937.
3 A. Viallate, L'activite economique en France de la fin du XVIII
siecle jusqu'a nos jours, p. 32, Paris, 1937.
4 Ф. Энгельс, Крестьянская война в Германии, стр. 6.
21
Железные дороги в то же время, как указывал Маркс, «...дали
громадный толчок концентрации капитала»1 и привели к
возникновению акционерных компаний.
Расцвет тяжелой промышленности, мореплавания и железных
дорог предъявил невиданный спрос на металл. Этот спрос
увеличивался еще больше под влиянием потребности военных ведомств-
Прежние способы производства металла уже явно не
удовлетворяли этих потребностей.
В одной Франции спрос на чугун в 1847 г. составлял 700 000 т. Стремление
английского инженера Бессемера получить, как он писал, «...металл со
свойствами, подобными свойствам железа и стали, но получаемый в жидком виде
для отливок»2, необходимый для новой конструкции артиллерийских снарядов,
привело его к изобретению в 1856 г. конвертора с горячим дутьем для
получения «железа из стали». Вслед за ним Сименс и Мартен в 60-х годах ввели
в действие свою знаменитую отражательную регенеративную печь, в которой
путем сплавления чугуна с железным ломом ими была получена сталь высокого
качества.
МироЕОЭ производство чугуна3, составлявшее в 1806 г. 760 000 ш,
поднимается в 1850 г. до 5 817 000 т, а в 1870 г. — до 12 209 000 т.
Во Франции к 1840 г. окончательно утвердилось производство чугуна на
угольном горючем, и по сравнению с 1815 г. продукция литья увеличилась
в шесть раз. После изобретения Сименса и Мартена производство железа во
Франции сделало большой скачок вперед. В 1850 г. было произведено 246 000 т,
а в 1869 г. 904 000 т железа. По чугуну Франция с 1823 г. увеличила
производство на 736 000 т, или на 556%. Англия за это время увеличила выплавку
чугуна на 3 575 000 т, или на 747%.
Такой же процесс наблюдается в Америке, а несколько позже —
в Германии, России и других странах. Вместе с ростом мировой
торговли и производства огромные успехи делают и средства связи.
Русский ученый Якоби еще в 1827 г. предлагает электрический телеграф.
В 1837 г. Морзе конструирует электромагнитный телеграф с самопишущим
прибором. В 1850 г. прокладывается телеграфный кабель между Францией
и Англией, а в 1866 г. — между Европой и Америкой.
Все более энергично начинает выступать на сцену конкурент
пара — электричество. Открытие Фарадея, работы Якоби, Грамма
и Сименса позволяют создать первую динамомашину, получившую
позднее широкое признание.
Промышленность, как указывал Маркс, есть прежде всего
«сознательное применение естествознания». Этим объясняется бурное
развитие наук параллельно с развитием промышленности.
Практические потребности производства сделали теоретическую
механику, так высоко поднятую Ньютоном, самой популярной наукой
в Англии.
1 Письма Маркса и Энгельса. Письмо Н. Ф. Даниэльсону 22 сентября
1892 г., стр. 315.
2 Bessemer, An Autobiography, London, 1905.
3 L. Beck, Greschichte des Eisens, s. 1896.
22
В 1831 г. Кориолис издал свой знаменитый трактат «О механике твердых
тел», в котором он сформулировал понятия о сложной центробежной силе. Еще
раньше в своей работе «Вычисление действия машин» он предложил
технический термин «работа». В 1831 г. Гитон в процессе работы над своим паровым
экипажем столкнулся с вопросом об уравновешивании быстро движущихся
взад и вперед частей; теория этого вопроса была дана Кушелем и др.
Так же упорно велись работы над проблемой вязкости металла,
жароупорности, старения и позже — над легированными сталями.
Огромные успехи были достигнуты термодинамикой. Энгельс,
рассматривая вопрос о теплоте, писал: «Физики этим почти
совершенно не интересовались, с таким же равнодушием относились
они в течение всего XVIII века и первых десятилетий XIX века
к паровой машине. В большинстве случаев они ограничивались
простым регистрированием фактов. Наконец, в 20-х годах Сади
Карно заинтересовался этим вопросом и разработал его очень
искусным образом, так что вычисления его, которым Клапейрон
придал геометрическую форму, сохранили свое значение и до
нынешнего дня и были использованы в работах Клаузиуса и Клерка-
Максвелла»1.
Безвременно умерший Сади Карно издал в 1824 г. часть своего трактата
«Размышления о двигательной силе огня и средствах, коими можно развивать
эту силу». Он высказал мысль о том, что теплота есть лишь следствие движения
молекул материи, указав, что работа может совершаться лишь в случае разницы
между температурами двух тел. Интересно, что Сади Карно2 гениально
предвидел будущее паровой машины.
Вслед за Карно немецкий врач Роберт Майер и английский физик Джемс
Прескотт Джоуль убедились в существующей зависимости между количеством
теплоты и работой и пришли к закону сохранения энергии. Этот закон был
позднее окончательно сформулирован Гельмгольцем в 1847 г. В 1843 г. Джоуль
определил точно величину механического эквивалента теплоты и дал первый
закон термодинамики. Энгельс по этому поводу писал: «Между тем в физике
произошел огромный сдвиг вперед, результаты которого были почти
одновременно резюмированы тремя различными людьми в столь знаменательном для
этой отрасли естествознания 1842 году. Майер в Гельбронне и Джоуль в
Манчестере доказали превращение теплоты в механическую силу и механической
силы в теплоту. Установление механического эквивалента теплоты покончило
со всеми сомнениями по этому поводу. В то же время Грове — отнюдь не
профессиональный естествоиспытатель, а английский адвокат — доказал, при помощи
простой обработки накопившегося физического материала, что все так
называемые физические силы — механическая сила, теплота, свет, электричество,
магнетизм и даже так называемая химическая сила — переходят при известных
условиях друг в друга без какой бы то ни было потери силы, и таким образом
доказал, задним числом, при помоши физических методов, теорему Декарта,
что количество имеющегося в мире движения неизменно»3.
Мысли этих великих ученых были вскоре развиты Клаузиусом, Томпсоном
и другими, опубликовавшими с 1850 по 1860 г. свои работы, в которых они
дали механическую теорию теплоты в ее настоящем виде, установив второй
вакон термодинамики. В это же время Гирном ведутся уже работы над
перегретым паром. Им же были созданы аналитические методы исследования паровых
машин.
1 Ф. Энгельс, Диалектика природы, стр. 204.
2 С. Карно,* Второе начало термодинамики, стр. 1, ГТТИ, 1934.
3 Ф. Энгельс, Диалектика природы, стр. 115.
23
Не было такой области науки, в которой не было бы сделано тех
или иных открытий. Весьма важные открытия следуют одно за
другим в математике, астрономии, химии и т. д.
В области математики выдвигаются такие столпы, как Лобачевский
(написавший в 1835—1838 гг. «Новые начала геометрии с полной теорией
параллельных»), Мебиус, Штейнер и др. В области астрономии делаются крупнейшие
открытия (Урбен Леверрье, Бессель, Ганзен и др.). Михаил Фарад ей (1794—
1867), работая вначале над проблемами химии, открывает бензин и добивается
сжижения многих газов. В 1831 г. он устанавливает свойство электромагнитной
индукции. После открытия Фарадея стало возможно превращать механическую
работу в электрическую энергию. В области химии швед Берцелиус (1779—1848)
разрабатывает систему множественных атомов.
Таким образом к середине XIX столетия было сделано много
научных открытий, вызванных потребностями производства-:
ГЛ ABA I
ПРОБЛЕМА ЛЕТАНИЯ (С ПОМОЩЬЮ ПАРОВОГО ДВИГАТЕЛЯ)
В ПЕРИОД УТВЕРЖДЕНИЯ КАПИТАЛИЗМА В ПЕРЕДОВЫХ
СТРАНАХ
Первые практические успехи воздухоплавания и проблема
управляемости аэростатов
Проблема летания не могла быть разрешена до тех пор, пока
в обществе не созрела практическая потребность в сообщениях по
воздуху. Революционная Франция конца XVIII столетия, сумев
использовать достижения технологии своего времени
(непроницаемая оболочка) и применив достижения европейской науки, дала
человечеству первый пригодный для полета аппарат легче воздуха»
Бумажные-фабриканты братья Этьен и Жозеф Монгольфье
сумели изготовить оболочку аэростата, наполнить ее дымом1 и
пустить свой аэростат в воздух 5 июня 1783 г. Таким образом была
осуществлена мечта многих поколений людей о свободном полете2.
Опыт их подхватили и понесли дальше во Франции физик Шарль
и Робер и многие другие изобретатели и ученые.
Начиная с момента первых успехов воздушных шаров, было
сделано много попыток добиться их управляемости, в том числе
и самими бр. Монгольфье. Успешное применение воздушных шаров
в боях под Флери и в других сражениях 1794 г. еще в большей
степени пробудило интерес к управляемому воздухоплаванию.
Изобретатели должны были решить ряд сложных задач: достижение
устойчивости, сохранение в полете неизменной формы аэростата и т. п.
Главная же задача состояла в том, чтобы обеспечить аэростат
двигательной силой. Эта последняя задача была непосильной для
изобретателей того времени3. Наиболее передовые из них (Жене и др.)
1 Вскоре физик Шарль применил для этой цели открытый в 1766 г.
английским физиком Кевендишем водород. 21 ноября 1783 г. состоялся первый
полет воздушного шара, наполненного нагретым воздухом, с двумя пассажирами.
В России первый полет на воздушном шаре совершил Гарнерен, поднявшийся
в Петербурге 20 июня 1803 г. Полет описан им в книге «Подробности трех
воздушных путешествий, предпринятых г. Гарнереном в России». В 1803 г. в
России с научными целями поднимается на высоту 2000 м физик Захаров.
Аналогичные полеты во Франции совершает французский ученый Гей-Люссак.
2 Rapport fait a l'Academie des Sciences de Paris sur la machine aerostatique
de m. m. Montgolfiers, Histoire de l'Academie, p. 5—23, 1783.
3 Правда, Бланшару удалось 7 января 1785 г. перелететь Ламанш от Дувра
до Кале. Но этим успехом он был обязан не веслахМ, а попутному ветру, причем
ему пришлось выбросить все вещи и одежду, чтобы дотянуть до берега. Перелет
Бланшара вызвал большую сенсацию в Англии.
25
предвидели роль парового двигателя в решении этой проблемы, но
паровой двигатель У атга только что выходил из пеленок и был
рассчитан на стационарные установки. Вот почему изобретатели видели
почти единственный источник двигательной силы в самом
человеке и в прирученных животных.
Представляют интерес работы Скотта (1789 г.), поставившего
целью добиться скользящего полета при помощи изменения
положения центра тяжести шара с помощью баллонетов. Гюйс предлагает
добиться того же, перемещая взад и вперед гондолу аэростата.
Нечто подобное предлагал в 1840 г. русский изобретатель Снегирев.
Серьезного внимания заслуживает проект военного инженера,
члена Французской академии наук генерала Менье. В своем
докладе академии 3 декабря 1783 г. он первый правильно указал на
основные требования к управляемости аэростатов.
Запроектированный им аэростат объемом 79 000 м3 имел двойную оболочку
удлиненной формы. Внутренняя оболочка должна была наполняться
водородом, между внешней и внутренней оболочками находился
воздух, пополняемый вентилятором; это обеспечивало сохранение
постоянного объема шара. Гондола аэростата была приспособлена для
плавания по воде. Замечательнее всего, что Менье предложил в
качестве движителя применить три больших пропеллера. Эти
последние должны были приводиться в движение людьми,
находящимися в гондоле1.
Последователи Менье, французы Альбан и Балле, в сентябре
1785 г. сделали первую попытку управлять в полете построенным ими
аэростатом с помощью двух четырехлопастных винтов.
Конец XVIII столетия наряду с первыми правильными шагами
в направлении теоретического обоснования управляемого
воздухоплавания принес, как мы видели, идею, овладевшую умами
изобретателей,— идею применения винта в качестве тяги. Эта идея впервые
была высказана Леонардо да-Винчи еще в 1475 г. В описании
предлагаемого геликоптера Леонардо да-Винчи указывал2, что
скелет винта должен быть сделан из железной проволоки толщиной
в веревку, расстояние окружности от центра должно равняться 12 м>
Аналогичные работы и эксперименты в России проводил
несколько позже великий русский ученый М. Ломоносов.
В 1784 г. Лоннуа и Бьенвеню вернулись к идее Леонардо да-
Винчи и построили геликоптер, поднимавшийся в воздух с помощью
четырехлопастного винта, приводимого в движение тетивсй от лучка.
Свое изобретение они доложили Французской академии наук 28
апреля 1784 г.
В то же время в судоходстве идея применения винта в качестве судового
двигателя все больше занимает умы изобретателей. Саваж предложил простой
1 Gomptes Rendus,—«Sur l'equilibre de machines aerostatiques 1870, p. 529,
569—577. Meunier, Precis indedit des travaux faits a l'Academie des
Sciences de Paris pour la perfection des machines aerostatiques. Aeronaute, 1899,
ЛЬ 10, p. 238—236. Bulletin de sciences technologiques, 1831. Менье лично
делал доклад в Академии наук 3/XI1—1783 г. Здесь же приводится доклад
Араго, сделанный в Академии наук 25/XI—1850 г.
2 Леонардо да-Винчи, Избранные произведения, т. 1, стр.166, Академия, 1935.
26
винт. Французский инженер Пауктон предложил заменить простые весла
винтообразными.
В XIX столетии над применением винта к пароходам работает Эванс. За его
работой в этом направлении внимательно следит Джордж Кейли —
изобретатель аэроплана. Появление гребного винта в морском флоте дает новый толчок
развитию работ над применением винта в авиации и воздухоплавании.
Несмотря на разработку вопроса об управляемом аэростате,
были достигнуты лишь ничтожные практические результаты. Для
успеха в этом деле необходимо было развитие механики и
промышленности, а также необходимо
было наличие легкого двигателя.
Для успехов воздухоплавания и
авиации нужен был человек,
который сумел бы заложить
теоретические основы и наметить
дальнейшие пути развития на основе
научных данных, проверенных
практикой. Таким человеком
явился знаменитый английский
математик Джордж Кейли.
Работы Дж. Кейли над
применением парового двигателя
к аэростатам
Изобретательский и научный
талант Дж. Кейли (1773—1857)
намного опередил свое время. К
сожалению, труды Кейли стали
известны в Европе лишь во второй поло- Джорж Кейли.
вине XIX столетия, главным
образом, благодаря Татэну и Пено.
Первые научные работы Кейли о .«Воздушной навигации»
опубликованы им в 1809—1810 гг. в «Journal of Philosophy» Никольсона,
хотя уже в 1807 г. в «Journal of natural Philosophy» Кейли
развивает мысли о двигателе, пригодном для геликоптера. Позже в 1816—
1817 гг. он подробно изложил в «Philosophical Magazine» Tilloch'a
свои взгляды на управляемые аэростаты. К вопросу об управляемых
аэростатах Кейли неоднократно возвращается снова в статьях в
«Mechanics Magazine» за 1837—1843 гг. По свидетельству Ходжсон (Е.
Hodgson) эти работы представляют «...лишь очень небольшую часть всех
изысканий, расчетов и опытов в области воздушного судоходства,
производившихся Кейли в течение многих лет»1. Ходжсон в своей
книге высказывает сожаление о невозможности опубликования
записных книжек Кейли. Эти книжки все же были найдены и
опубликованы2 в 1935 г., и не подлежит сомнению, что будут найдены
и опубликованы и другие работы этого ученого.
1 Notes onSir Cayley... by J. E. Hodgson, N ewe omen Soc, v. Ill, p. 70—71,
1922—1923.
2 «L'Aeronautique», № 190, 1935. Приложение «Аэротехника».
27
В 1816 г. Кейли усиленно занимается аппаратами легче воздуха
и опубликовывает проект аэростата типа монгольфьера, приводимого
в движение паровым двигателем. Уже в этом проекте были
предусмотрены условия минимального сопротивления и удлиненная
форма аэростата.
Кейли принадлежит мысль разделить баллон на ряд
изолированных друг от друга отсеков — мысль, которая нашла свое
повторение через полстолетия у Соковнина в России и принята теперь в
современном дирижаблестроении. Идея жесткой конструкции
аэростата также принадлежит Кейли. Жесткая конструкция корпуса
дирижабля проектировалась им в двух вариантах: 1) деревянный
корпус дирижабля с натянутой на него тканью; 2) корпус
цельнометаллический с листовой обшивкой, т. е. здесь высказана та мысльу
к которой самостоятельно пришел Циолковский полустолетием
позднее. В последующей конструкции аэростата, разработанной в 1837 г.,
Кейли высказывается за создание аэростата, наполненного
водородом. Длина аэростата была им запроектирована в 432 фута
(131,7 ж). Машина должна была поднимать 50 человек и,
находясь в воздухе 48 часов, могла проделать путь в 960 миль (1545 км)>
Основной задачей Кейли было найти двигатель, который мог бы
привести в движение два пятикрылых пропеллера аэростата. В своей
работе 1809 г. «О воздушном судоходстве» Кейли в разделе,
озаглавленном «Нужда в первичном двигателе», утверждает, что для
решения этой задачи «необходимо лишь иметь источник
двигательной силы, который давал бы в течение определенного времени
большую мощность на единицу веса, чем это в состоянии сделать
животная мускульная сила». Кейли останавливается на паровой машине
как для первого, так и для второго проекта своего управляемого
аэростата. Изыскания в этом направлении привели его к мысли
о применении облегченной паровой машины с водотрубным котлом.
Котел проектировался из водяных трубок, образующих как бы
кожух для топки. Кейли писал: «В последнее время были построены
паровые машины, работающие только расширением, и они могут
быть сделаны достаточно легкими для нашей цели, при условии
отказа от обычного применения большого котла, с заменой его
системой трубок, расположенных вокруг топки, в которые подается
соответствующее количество воды- Сопротивление стенок сосуда
внутреннему давлению обратно пропорционально его диаметру.
Поэтому очень тонкие металлические трубки будут достаточно
прочными, в то время как большой котел должен быть очень массивным,
чтобы выдерживать большое давление».
Пар в котле должен был подогреваться. Кейли считал, что
мощность двигателя при запроектированном котле будет достаточна
для того, чтобы поднять 550 фунтов (249,5 кг) на высоту в 1 фут
(0,3 м) в течение 1 секунды- Двигатель, по своему весу не намного
превышающий вес одного человека, мог, как предполагал автор,
заменить работу шести человек. Кейли рассчитывал с помощью
этого парового двигателя получить скорость 15 миль (24,1 ял^вчас,
имея на борту воздушного корабля команду в 7 человек.
28
Для нас, конечно, ясно, что такой маломощный двигатель не мог
обеспечить громоздкому кораблю практически необходимую
скорость. Значительное же увеличение мощности машины было
связано с увеличением ее веса. Впоследствии Кейли признал, что
паровая машина «оказалась слишком тяжелой и громоздкой, чтобы
служить двигателем». Опыты, предпринятые в этом направлении,
потерпели неудачу, и Кейли, одно время считавший, что будущее
принадлежит аэростатам, начинает усиленно заниматься авиацией.
Но Кейли не отказывался от мысли о возможности осуществления
управляемых аэростатов. Он только считал механический полет более
подходящим «для небольших масштабов и менее отдаленных
расстояний», заявляя, что аэростат и аэроплан «необходимы друг другу»
и последний должен выполнять роль лодки при корабле. Кейли
уже в 1842 г., помещая в «Mechanics Magazine» свой отклик на
аэроплан Хенсона, сообщает, что им «строится другой двигатель того же
типа» (речь идет о калорическом двигателе). «Возможно —» говорит
Кейли, --что он окажется полезным для аэростатов, для которых
он собственно и предназначается»1.
Кейли живо интересуется успехами паровых автомобилей и даже
в 1837 г. для более успешной работы над калорической машиной
объединяется с изобретателем парового автомобиля Гернеем 2.
Таким образом еще лишний раз подтверждается
взаимообусловленность развития на этом этапе парового автотранспорта и
воздушного судоходства.
Дальнейшие попытки применения парового двигателя к аэростату
Одновременно с Кейли в области применения парового
двигателя на аэростатах работал в Германии нюренбергский механик
Лейнборгер, который в 1839 г. составил проект металлического
дирижабля с паровой машиной. В соответствии с проектом была
построена модель дирижабля. Проект был доложен 13января 1840 г.
Французской академии наук3.
Еще раньше в Англии была, очевидно, попытка реализовать
на практике идею Кейли. В 1815 г. швейцарский инженер Пейли
(Payly) и англичанин Эгг (Egg) взяли патент на управляемый
аэростат (Dolphin Ballon) с паровым двигателем. В 1816—«1817 гг.
такой аэростат был построен." Длина его —* 85 футов (25,9 м); высота
32 фута (9,75 м); ширина — 24 фута (7,9 м); оболочка из бодрюша.
В Англии в конце 30-х годов над проблемой управляемого
дирижабля с паровой машиной много работал Патридж, предложивший
изготовить баллон удлиненной формы с жесткими частями в
брюшной части оболочки. Дирижабль должен был иметь в качестве дви-
1 «Mechanics Magazine», № 1025, p. 264, 1 апреля, 1843. Статья напиеана
Кейли в Лондоне 25 марта 1843 г.
2 P. Leglise, A propos du Garnet de notes de Sir Georges Cayley, «L'Aero-
nautique», № 190, p. 34, 1935.
3Feldhaus, Ruhmesblatter der Technik,v. II, p. 57, «La presse», 9, VIII,
1842.
29
гателя паровую машину, расположенную в гондоле. Изобретатель
в своем предложении1 решает задачи аэростатические (баллонет,
сохранение формы, оболочка, газ) и аэродинамические (сопротивление,
тяга пропеллеров и пр.). При емкости оболочки ь 50 667 725 куб.
ярдов (38 738 110л*3)иполномвесев45англ. т (45,7 яг метрических)
автор запроектировал очень высокую для того времени мощность
паровой машины на жидком топливе —* 140 л. с. (фиг. 11).
Фиг. 11. Управляемый аэростат Патриджа с паровым двигателем.
Патридж считал необходимым предпочесть поршневой машине
ротативный двигатель с большим числом оборотов и конденсатором.
Идея Патриджа была передовой для своего времени 2.
Во Франции инженер-аэронавт Дюпюи-Делькур в 1850 г. в своем
руководстве по аэростатике, подводя итоги попыткам применить те или иные средства
для управляемости баллонов, приводит следующую, чрезвычайно интересную
классификацию предлагаемых для этой цели средств3:
1 Description of the Pneumodromon or Aero-Locomotive-vehicle designed by
Mr. G. S. Patridge communicated by the Inventor, «Mechanics Magazine», № 1032,
20 мая 1843, p. 395.
2 Descrip ion of Pa'ridge's Pneumodromon, «Mechanics Magazine», № 1025,
1 апреля 1843. Надо иметь в виду, что «ротативным» двигателем называли тогда
такую машину, в которой вращение вала достигалось по более простой
механической схеме. В этих двигателях, по свидетельству Радцига, пар постепенно
расширяется и производит работу пониженным давлением без преобразования
в кинетическую энергию. В Англии до 1859 г. было взято 210 патентов на ро-
тативные машины.
3 Dupuis-Delcourt, Ingenieur-aeronaute, Nouveau Manuel complet
d'Aerostation, p. 150, Paris, 1850.
30
Монгольфьеры или
^п тт ТТ/ЧТТ LT /"» НООПЛ
UdJUlUrlbl О pdoptJ-
женным воздухом
Отверстия в
оболочке для
горячего воздуха
Реакция
относительно
окружающего воздуха
Баллоны с водородным газом
Средства химико-физические
Сжатый воздух или газ
( Эолипиль или
| прямой выброс
1 Насосы
Плошечный
порох
[ Вращающийся
! или невращаю-
[ щийся
Простые
ракеты
Ракеты состаь-
ные
Пушка
Мортира
Бомбы
Средства
механические
Наклонные планы
Архимедов винт
Паруса
Опрокинутый
парашют
Весла
Крыльчатые
колеса
Поддувала
Дрессированные птицы в упряжке
Атмосферные течения
Машины в стационарных пунктах (буксиры)
Дюпюи-Делькур, хотя и отводит пару одно из первых мест, но в то же время
рассматривает его еще среди многих средств, предлагаемых для управления
аэростатом. Тем большего внимания заслуживает замечательный опыт Анри
Жиффара, высоко поднявший в середине прошлого столетия значение парового
двигателя для управляемого воздухоплавания и положивший начало ряду
серьезных попыток в этом направлении.
Опыты Анри Жиффара с паровыми аэростатами
Анри Жиффар (Giffard) был первым человеком,
которому удалось практически совершить полет на аэростате с
помощью парового двигателя. Анри Жиффар, сын мелкого служащего,
рабочий Сен-Жерменских железнодорожных мастерских, позже
машинист паровозного депо, сумел, упорно работая, выйти в ряды
лучших механиков Франции.
Франция этих лет быстро развивала свою крупную
промышленность.
Рамбо по этому поводу замечает: «В 1830 году французская промышленность
использовала всего 10 000 паровых лошадиных сил. В 1847 году 4853 машины
дали промышленности более 60 000 лошадиных сил»1. С 1850 по I860 г.
количество паровых машин и их мощность утроились во Франции 2. В 1862 г. 15 500
предприятий имело уже паровые двигатели. Промышленное же население
Франции составило к 1866 г. около 11 000 000 человек. Господствующие классы
•Франции прилагают в то же время все усилия для развития транспорта. В те-
1 См. Рамбо, История XIX века, т. III, стр. 419, 1938.
2 A. Vi all ate, L'activite economique en France de la fin du XVIII
siecle jusgu'a nos jours, p. 144, Paris, 1937.
31
чеиие 20 лет было открыто около 900 км новых каналов и израсходовано на эти
цели 170 000 000 франков. Об успехах железных дорог мы уже говорили раньше.
Экономическая революция во Франции пробудила интерес и
к средствам сообщения по воздуху. 6 ноября 1850 г. Анри Жиффар
наблюдал на ипподроме за полетом модели аэростата часового
мастера Жюльена. Семиметровая модель при помощи двух
двухлопастных винтов, приводимых в движение стальной пружиной, не-
ллохо держалась в воздухе и даже иногда выгребала против
сильного ветра. Веретенообразная
форма аэростата с утолщением
впереди, применение рулей поворота
и высоты говорят о том, . что
Жюльен хорошо разрешил задачу.
Работы Жюльена оказали
известное влияние на творческую
деятельность Жиффара. Жиффар
уже до этого насколько раз
поднимался на привязном воздушном
шаре. В 1851 г. он получил
привилегию «на применение пара к
воздухоплаванию»1. Построенная им
паровая машина мощностью 3 л. с.
весила всего 50 кг, что было
большим достижением для того
времени. 24 сентября 1852 г. возле
Парижа состоялась проба
парового аэростата Жиффара (фиг. 12).
Аэростат был наполнен
светильным газом. На другой день после
полета Анри Жиффар опубликовал в журнале «La Presse» статью
«Описание первого парового аэростата»2. Позже Французская
академия наук, заслушав сообщение об этом опыте, опубликовала
в своих ежегодных отчетах описание этого изобретения Жиффара,
сделанное им самим.
Анри Жиффар писал:
«Воздушное судно, которое я только что впервые опробовал в атмосфере,
представляет собою сочетание паровой машины и аэростата новой формы,
подходящей для его собственного передвижения. Аэростат имеет удлиненную форму
с двумя острыми концами; длина его 44 л*, а диаметр в средней части 12 м; он
содержит около 2500 м3 газа. Со всех сторон, кроме верхней части и острых
концов, оболочка покрыта сетью, крайние части которой — гусиные лапки —
соединяются в такелажную систему, закрепленную на деревянной
горизонтальной траверсе (балке) длиной в 20 м. Эта траверса имеет на одном конце своего
рода треугольный парус, подвешенный одной стороной к заднему стропу
подвески (сети); строп является для паруса осью вращзния. Парус служит рулем
(поворотов) и килем; достаточно двух приводных верзвэк от паруса к паровой
Анри Жиффар.
1 Giffard, Application de la vapeur a la navigation aerienne, p. 28,
Paris, 1851.
2 Статья напечатана в Comptes Rendus de l'Academie des Sciences de Paris,
v. LXXI, p. 683—687, 1870.
32
машине для отклонения руля вправо или влево; так обеспечивается
соответствующий поворот судна с изменением направления его хода. При ненужности
такого маневра парус быстро становится сам собою в направлении (продольной)
оси аэростата и его нормальное действие сводится тогда к тому, чтобы служить
килем или флюгером, т. е. удерживать всю систему в направлении относительно
ветра (встречного потока). В шести метрах под траверсой подвешена паровая
машина и все ее оборудование.
Фиг. 12. Управляемый аэростат Жиффара с паровым двигателем.
«Машина установлена на деревянном помосте, четыре стороны которого
поддерживаются стропами подвески, а середина, обшитая досками, служит
цля вмещения людей и запасов воды и угля. Котел вертикальный с внутренней
топкой, без трубок. Он частично охвачен снаружи кожухом из листового железа,
позволяющим, при лучшем использовании тепла от сжигаемого угля, снижать
температуру отходящих сгораемых газов; дымовая труба направлена сверху
вниз, а тяга в трубе обеспечивается с помощью пара, который с силой
устремляется туда по выходе из цилиндра; смешиваясь с дымом, пар еще значительно
теряет в своей температуре, быстро отбрасывая газы в направлении, обратном
движению аэростата.
«Сгорание угля происходит на решетке, окруженной зольниками со всех
сторон, так что снаружи нельзя заметить ни малейших следов огня. Топливо,
которым я пользуюсь, — это кокс хорошего качества. Получаемый пар
непосредственно направляется в самый двигатель; последний имеет один
вертикальный цилиндр, в котором ходит поршень, заставляющий вращаться с помошью
шатуна коленчатый вал, расположенный вверху. На конце коленчатого вала
насажен трехлопастный пропеллер диаметром в 3,4 м, имеющий назначением
создавать в воздухе точку опоры и обеспечивать продвижение судна. Скорость
вращения пропеллера составляет около 110 оборотов в минуту, а мощность,
развиваемая машиной для работы пропеллера, равна 3 л. с.; это можно
приравнять к мощности 25—30 человек. Вес самой силовой машины, помимо питания
и принадлежностей, составляется из: 100 кг—вес котла и 50 кг—вес двигателя.
Дузь—994—3
33
Итого 150 кг, т. е. 50 кг на 1л. с, или 5,6 кг на силу одного человека. Таким
образом при необходимости добиться получения того же самого эффекта,
пользуясь работой людей, пришлось бы — что, конечно, невозможно — поднять
от 25 до 30 человек, т. е. нагрузку, в 12 раз большую, — около 1800 кг. По
сторонам машины расположены два брезентовых мешка; один из них вмещает
в себе топливо, а другой — воду, предназначенную для откачивания в котел
с помощью помпочки, работающей от шатуна поршня».
Последний запас питания Жиффар рассматривал вместе с тем и как балласт,
что избавляло его от выбрасывания в полете песка. Характерно и то, что помост
(гондола) был установлен на нескольких колесах, ориентирующихся во всех
направлениях, что позволяло легко передвигать его по земле; помимо того такое
расположение могло быть полезным в тех случаях, если аэростату пришлось
бы при спуске коснуться земли с известной горизонтальной скоростью.
Во время полета Жиффар достиг на своем аэростате высоты
1800 м. В своем сообщении о полете Жиффар указывал, что
действие руля давало себя прекрасно чувствовать. Полет прошел удачно.
Жиффар писал1:
«Я поднялся один на ипподроме 24 сентября в 5 часов 15 минут. Ветер был
довольно сильный, и я ни минуты не думал о том, чтобы бороться с ним, идя
прямо против него, в лоб. Сила машины не позволяла мне этого — так было
предусмотрено заранее, после сделанного подсчета. Однако я выполнил с
наибольшим успехом различные маневры с круговыми движениями и с боковыми
отклонениями от ветра. Действие руля прекрасно давало себя чувствовать;
едва я легонько тянул за одну из двух приводных веревок, как горизонт
тотчас же начинал поворачиваться вокруг меня. Я поднялся на высоту в 1800 м
и мог там передвигаться горизонтально с помощью нового мною изобретенного
лрибора, который немедленно показывает малейшее вертикальное перемещение
аэростата. Однако приближалась ночь, и я не мог больше оставаться в воздухе.
Опасаясь, что аэростат подойдет к земле .с известной скоростью, я начал тушить
огонь песком. Когда я открыл все краны котла, пары стали вырываться со всех
сторон с ужасным шипением. Один момент у меня было опасение, не
произойдет ли какого-нибудь электрического явления. В течение некоторого времени
вокруг меня держалось паровое облако, которое не позволяло видеть ничего
кругом. Я находился тогда на самой большой достигнутой мною высоте.
Барометр показывал 1800 м. Немедленно я занялся приготовлениями к спуску на
землю. Это было сделано очень удачно в обшине Эланкур, около Граппа.
Местные жители приняли меня с живой предупредительностью и помогли мне
выпустить из аэростата газ. В 10 часов я вернулся обратно в Париж. Аэростат
получил при спуске некоторые незначительные повреждения».
Жиффар, оставаясь верным своей идее, строит и испытывает
в 1855 г. аэростат большей емкости —. 3200 л*3, при длине 70 ле,
с наибольшим поперечником 10 м. Этот аэростат был снабжен более
мощной паровой машиной. При испытании аэростата вместе с Жиф-
фаром на этот раз находился Габриэль Ион. Изобретателям не
удалось существенно улучшить маневрирование аэростатом. К тому же
неудачная установка пропеллера привела к тому, что передняя
часть аэростата приподнялась. Оболочка, не имея баллонета, начала
выскальзывать из сетки. Воздухоплавателям оставалось только
одно —* как можно скорее опуститься на землю. Едва гондола
коснулась земли, как оболочка окончательно выскользнула из сетки
и улетела. Этот опыт, едва не стоивший жизни воздухоплавателям}
1 Comptes Rendus de TAcademie de Sciences de Paris, № 20, 14 ноября
1870.
34
не остановил творческой деятельности Жиффара. Учитывая
необходимость применения более мощного двигателя, он составляет *
проект нового аэростата громадных размеров —. емкостью 220 000 м*
II ДЛИНОЙ 600 М-
Паровая машина, весившая 30 т, должна была сообщать
аэростату скорость хода в 72 км/час, что составляло 20 м/сек.
Осуществление такого проекта требовало помимо огромных средств еще
и проведения значительной экспериментальной работы. Длительная
работа над улучшением паровой машины привела Жиффара к мысли
снабдить паровую машину двумя котлами, причем в качестве топлива
для одного из них предназначался керосин, для другого же — газ
из оболочки аэростата. Отработанный пар поступал в конденсатор,
а затем, по охлаждении, —. снова в котлы. Жиффар много работал
над улучшением поршневых насосов, нагнетающих воду в котлы.
Он изобрел пульверизационный насос, или паровой инжектор, до
сих пор носящий его имя и быстро получивший широкое
распространение в промышленности. Это изобретение принесло ему солидное
состояние и возможность ускорить работы над осуществлением
парового аэростата больших размеров. К несчастью он стал терять
зрение, и это разрушило его мечты о постройке управляемого
парового аэростата. 15 апреля 1882 г. изобретатель покончил жизнь
самоубийством, отравившись хлороформом.
Анри Жиффар был практиком-изобретателем и выдающимся
инженером, намного продвинувшим вперед технику строительства
паровых машин. Искусственная тяга, изобретенная им независимо
от Гернея и других английских изобретателей, паровой инжектор,
аэроконденсатор и многие другие усовершенствования, внесенные
им в паровую машину, а также вся его работа над аэростатами
ставят его имя в один ряд с выдающимися изобретателями XIX
столетия.
Работы последователей Жиффара в области управляемого
воздухоплавания
Последователями Жиффара в области применения паровой
машины к аэростату в России был Рафаил Черносвитов, во Франции —
Сеген (Seguin), Фарко, Ион и др.
Рафаил Черносвитов составил в 1857 г. проект управляемого
аэростата длиной 245 футов (74,7 м) и диаметром 21 фут (6,1 м)-
Черносвитов рассчитывал получить с помощью паровой машины
■скорость движения аэростата 30 футов (9,1 м) в секунду. Паровая
машина помещалась в лодке (гондоле) его управляемого аэростата.
В статье2, опубликованной в «Морском сборнике» в июне 1857 г.,
1 Жиффар прекрасно учитывал, что грузоподъемность аэростата,
возрастающая пропорционально третьей степени его линейных размеров,
обусловливает лучшую возможность установки более мощных и тяжелых паровых
машин.
2 Р. Черносвитов, О воздушных локомотивах. «Морской сборник»,
№ 7, т. XXX, стр. 68, 1857.
35
Черносвитов горячо отстаивает идею управляемого аэростата,
сравнивая воздух с водой и утверждая, что в нем также можно найти
точку опоры. Черносвитов не только составил проект паровой
машины, но и сумел изготовить ее модель.
Устройство котла этой машины осталось тайной изобретателя.
В условиях николаевской России Черносвитов, естественно, не мог
осуществить своего проекта, требующего значительных затрат.
Во Франции дело Жиффара продолжал Фарко, предложивший
в 1859 г. применить паровую машину в качестве двигателя для
аэростата. Вслед за ним в 1863 г. Сеген публикует свой проект
управляемого аэростата, причем в качестве двигательной силы
предлагает использовать пар1. В 1864 г. англичанин Джедж берет патент
на дирижабль с металлической оболочкой и паровыми двигателями.
Большим сторонником использования паровой машины для
обеспечения тяги аэростата был также Л. Давид (L. David), написавший
в 1864 г. в ответ на «Манифест Надара и К°» 1863 г. книгу
«Solution du probleme de la Navigation dans Pair par la direction les
aerostats», Paris, 1864. («Решение задачи судоходства в воздухе с
помощью управляемых аэростатов»). Давид излагает свои опыты 1861 —>
1862 гг. с летающей моделью дирижабля длиной 5 л* и диаметром
1,2 м, приводимой в движение часовой пружиной и одним
двухлопастным винтом. Модель развивала скорость от 4 до 5 м/сек. Он
высказывает твердую уверенность в возможности использования
парусов в роли аэропланных поверхностей и в полной
применимости паровой машины для обеспечения нужной тяги.
В 1869 г. Мариотт (Mariott) берет патент в Англии на дирижабль
с паровым двигателем. В 1867—«69 гг. Мариотт провел опыты с
баллоном удлиненной формы, имевшим длину 28 футов (8,5 м) и
диаметр 9,5 фута (2,9 ж), с наклонными поверхностями (aeroplanes),
с легким паровым двигателем, вращающим пропеллер диаметром
4 фута (1,2 м) со скоростью 120 об/мин2).
В дальнейшем Габриэль Ион (ученик и сотрудник Жиффара)
детально разработал проект управляемого аэростата, в котором
были сохранены в основных чертах все усовершенствования
Жиффара, вплоть до продольной балки, сообщавшей жесткость
аэростату. Шагом вперед было применение треугольной системы
подвески, баллонета и двух четырехлопастных винтов несколько ниже
оси оболочки, что делало аэростат более устойчивым в продольном
положении. Ниже мы еще раз более подробно остановимся на работах
Иона.
Несомненно, что Анри Жиффар на много лет своими работами
опередил свое время, и вплоть до 80-х годов прошлого столетие
ни одному изобретателю не удалось превзойти достигнутых им
результатов. Вместе с тем необходимо подчеркнуть, что применение
1 Ghemins aeriens, Projet d'etablissement d'un systeme de locomotion aerienne
au moyen de ballons captifs, rem. par la vapeur., p. 36, Paris, 1863.
2F. Mariott, Aerial steam carriage, English Mechanic and World o£
Science, v. 9, p. 511—517.
36
37
парового двигателя к аэростату было в то время наилучшим
разрешением проблемы управляемого воздухоплавания. Опытный
управляемый аэростат, построенный в 1872 г. знаменитым строителем
броненосцев Дюпюи де-Ломом, имел ряд конструктивных усовершен-
ствований,*основанных на идеях Менье. Аэростатическая разработка
его проекта послужила образцом для последующих строителей
дирижаблей. Но в то же время Дюпюи де-Лом отказался от паровой
установки, так как при малых размерах аэростата, им испытанного, —»
паровая машина была слишком тяжела и неэкономична. К тому же
при большом расходе топлива должны были резко измениться
условия равновесия системы в воздухе. Поэтому огромный винт
(диаметром 8 м) приводился в движение людьми, находившимися в
гондоле. Испытания аэростата (фиг. 13) 2 февраля 1872 г. показали
ничтожную скорость его движения (2,2 м/сек).
До применения же паровой машины на аэростате большой
кубатуры, о чем мечтал Дюпюи де-Лом, дело не дошло.
Лишь в 1884 г. Ренару и Кребсу удалось, применив
электродвигатель, превзойти в своем управляемом аэростате результаты
Жиффара.
Краткий обзор развития управляемого воздухоплавания в период
утверждения капитализма в передовых странах
Для рассматриваемого периода характерна множественность
предлагаемых способов решения проблемы управляемости аэростатов —
от применения в упряжке птиц до паровой машины и реактивного
принципа включительно.
Трудами Кейли были заложены научные основы
воздухоплавания и предложены способы его решения. Паровой двигатель
того времени был еще чрезмерно тяжел и несовершенен. Поэтому
Кейли наряду с паровой машиной пытался использовать двигатели
других типов. Но развившийся паровой транспорт и первые успехи
применения пара высоких давлений сделали возможным значительно
облегчить вес паровой машины. Из всех двигателей это был
единственный, обладавший надежностью и достаточной мощностью.
Большое влияние на развитие парового двигателя оказал
железнодорожный транспорт. Еще в 30-х годах XIX столетия здесь были
сделаны попытки применить трубчатые золотники, как бы
предвосхищавшие современные цилиндрические золотники. В 40-х годах
парораспределительные устройства были значительно
усовершенствованы. Благодаря Клапейрону золотники с перекрытием
получили всеобщее признание. В 1839 г. бр. Хауторн предложили
систему пароперегревателя, расположенного в дымовой коробке.
В 1834 г. инженер Рунген пытался применить к паровозу принцип
машины двойного расширения пара. Аналогичные попытки были
проделаны Крейдоком и другими изобретателями. Все это
послужило, как мы видели, основой для целого ряда попыток применить
пар для управляемости аэростатов. Основные работы в этом напра-
38
влении велись в Англии, бывшей в то время наиболее развитой к
капиталистическом отношении страной и обладавшей лучшими в
мире заводами, изготовлявшими паровые машины.
К середине XIX столетия положение несколько изменяется.
Вслед за Англией машинное производство быстро развивается во
Франции. Проблемы транспорта становятся важнейшими для
французской промышленности и торговли. Жиффар, один из пионеров
внедрения паровой машины в мелкую промышленность,
конструирует удачные экземпляры паровых машин небольшой мощности.
Работы Анри Жиффара, впервые сумевшего построить пригодные
для целей воздухоплавания паровые двигатели и испытать их на
аэростате, заслуживают огромного внимания. Многочисленные
ученики и последователи Жиффара становятся продолжателями его
дела во всем мире. Все последующие поколения изобретателей,
пытаясь решить проблему управляемости аэростата, исходят из опыта
Жиффара. В литературе мы часто находим утверждение, высказанное
еще в 1863 г. Феликсом Надаром, о необходимости отказаться от
аэростатов и обратиться к разработке проблемы авиации. Здесь
необходимо подчеркнуть, что на опыте строительства дирижаблей
были разработаны конструктивные начала, во многом
использованные впоследствии самолетостроением.
Аппараты легче воздуха еще в течение полустолетия былив центра
внимания изобретателей. Это обстоятельство в значительной степени
отвлекло внимание от аппаратов тяжелее воздуха, а зачастую и
тормозило их развитие, но в конечном счете борьба этих двух систем и
послужила известным стимулом для совершенствования как
аэростатов, так и аэропланов.
ГЛАВА II
ПЕРВЫЕ ОПЫТЫ ПРИМЕНЕНИЯ ПАРОВОГО ДВИГАТЕЛЯ
В АВИАЦИИ
Работы Дж. Кейли по созданию аэроплана
Задолго до Райтов и первых успехов двигателей внутреннего
сгорания была создана теория аэроплана и было сделано немало
попыток осуществить его на практике, причем серьезные попытки
осуществить механический полет были связаны с использованием
ггарового двигателя. Паровой двигатель был в XIX столетии
наиболее пригодным видом двигателя для осуществления такого полета.
Наша задача состоит в том, чтобы объективно разобраться в
процессе изобретения аэроплана, выявив роль и значение парового
двигателя.
Ранее конца XVIII столетия мы не можем указать на сколько-
нибудь серьезную попытку обосновать теорию аэроплана.
Знаменитые опыты Леонардо да-Винчи, занесенные им в свою записную
книжку, о создании подъемной силы путем приведения в движение
плоской пластинки, находящейся под углом к направлению
движения1, не могли еще способзтвовать созданию летной машины.
Теория аэроплана была самостоятельно разработана и практически
применена в первом десятилетии XIX столетия Дж. Кейли, работы
которого по управляемому воздухоплаванию освещены в
предыдущей главе.
Работы Кейли по созданию аэроплана, к сожалению, еще
недостаточно освещены в печати. Даже английские историки авиации
Мэгуан и Ходжинс уделяют Кейли, как изобретателю аэроплана,
лишь несколько строк, ограничиваясь констатацией того, что его
первые опыты были целиком проделаны с машиной тяжелее
воздуха. «Эти опыты, начатые с маленькими моделями геликоптера,
продолжались удачными его работами с планерами»2. В то же время
есть все основания считать этого человека основоположником
теории аэроплана.
Виктор Татэн в своей работе «Элементы авиации», изданной в Париже
в 1908 г., писал о Ке#ли: «Этот гениальный человек, живший в начале прошлого
века, т. е. XIX, как нам кажется, действительно первым задумал аэроплан во
1 Леонардо да-Винчи, Избранные произведения, т. I, стр. 166,
1935.
2 А. М a g о u n and E. Hodgins, A History of Air Craft, p. 114, 1931.
40
всей его полноте, возможно, что даже сегодня лучшим будет тот аппарат,
который был предложен 100 лет тому назад Кейли, без необходимости вносить
в него большие изменения1». Вот почему работы Кейли заслуживают того, чтобы
подробнее остановить на них наше внимание.
Начиная с 1796 г., Кейли усиленно изучает условия полета
птиц. Его записная книжка пестрит записями: «Аэродинамика
у птиц», «Скорость полета
птиц», «Летание ворон»,
«Крыловая поверхность
бекаса и цапли», «Измерения
над совой и соколом», и,
наконец, дается таблица
нагрузки на крылья некоторых
птиц. К сожалению, на
континенте эти опыты были
мало известны, а ряду
исследователей (Муллярду,
Лилиенталю, Ленгли и др.)
приходилось каждый раз
начинать такие наблюдения
с начала. Узнав об удачных
опытах Дегена с его
орнитоптером2, Кейли, не
отрицая полностью возможности
осуществления такого
полета, приходит к правильному
выводу, что такие полеты,
являясь любопытными и
интересными опытами, сами
по себе не могут иметь
большого практического
значения. Полет Дегена «будет
лишь одним из первых
способов удостовериться в воз- фиг 14. к ВОПросу изучения полета птиц,
можности полета и создаст
базу для дальнейшего усовершенствования»3, —-пишет Кейли.
Сам Кейли прежде всего изучает действие крыльев.
«Пусть аЪ (фиг. 14) будет сечением обоих крыльев,
противостоящих горизонтальному потоку воздуха (созданному их
движением), который изобразим линией cd; он же служит мерой для
скорости полета птицы. Угол bdc птица может произвольно
увеличивать для сохранения полной горизонтальности в полете без
1 Victor T a t i n, Elements deviation, p. 41, Paris, 1908.
2 Сообщения в печати о полетах Дегена были, очевидно, значительно
преувеличены. 12 ноября 1808 г. часовщик Деген в Вене сделал попытку подняться
в воздух с помощью орнитоптера, представлявшего собой аппарат из двух
овальных парашютов, получавших колебательное движение через систему рычагов.
Весил аппарат всего 14 кг.
3 Д. Кейли. Статья, опубликованная в 1809 г. в «A Journal of Nat.
Philosophy», v. XXIV, p. 263, W. Nicolson, London, 1809.
41
взмахов крыльями; этот угол все время будет увеличиваться в
некотором соотношении до тех пор, пока движение не прекратится. Для
какого-нибудь одного данного момента положение крыльев может
быть выражено углом Ыс. Проведем линию de перпендикулярно
к плоскости крыльев; затем из точки е, произвольно взятой на
прямой de, опустим на прямую df перпендикуляр ef. Тогда de будет
выражать полную силу (давления) воздуха под крылом. Если мы
разложим ее на две силы ef и /й, то первая будет выражать силу,
поддерживающую вес птицы, вторая —• тормозящую силу, от
действия которой скорость движения, создающая поток cd, перманентно
уменьшается. Величина ef всегда известна, поскольку она равна
весу птицы. Отсюда известна и (сила) fd, поскольку она всегда
относится к весу птицы, как синус угла Ыс относится к его косинусу,
так как углы def и Ыс равны между собою. К тормозящей силе
крыльев, определенной таким образом, присоединяется прямое
сопротивление, которое тело птицы оказывает потоку. Это обстоятельство
требует специального рассмотрения, независимо от излагаемых
здесь принципов. Пока же мы оставим его без внимания, допуская,
что сопротивление уравновешивается равной и противоположно
действующей силой».
Изложенные Кейли основные принципы парения птиц были по
существу первым теоретическим обоснованием полета по принципу
аэроплана. Указание на необходимость получения известной
скорости для горизонтального полета является огромной заслугой этого
ученого. Кейли не останавливается на этом, он ставит себе задачу
выяснить, какую же величину должна составлять поверхность,
приведенная силой в движение, чтобы поддерживать опредленный
груз в полете. Он, очевидно, хорошо знаком с опытами над прямым
сопротивлением воздуха Робинса, Эджворта, Роуза, Смитона и др.
Кейли ссылается на Робинса, установившего, что «поверхность площадью
в один кв. фут (0,09 м2), движущаяся в воздухе по направлению,
перпендикулярному к этой поверхности, со скоростью 21 фут (6,4 -м) в секунду, встречает
сопротивление в 1 фунт». Чтобы уточнить этот результат, Кейли проводит
многочисленные опыты. Поверхность площадью в 1 кв. фут (0,09 м2), примененная
им при проведении опытов, была укреплена на рычаге длиной 5 футов (1,5 м),
совершающем круговое движение с помощью грузов на блоке. Путь,
проходимый поверхностью в каждом испытании, составлял 600 футов (183 ц). Время
замерялось хронометром. Кейли получил следующие результаты: «Скорость
в 11,538 фута (3,5 м) в секунду вызывала сопротивление в 4 унции ДО,11 кг),
а скорость в 17,16 фута (5,2 м) в секунду давала сопротивление в 8 унций
(0,23 кг)». Кейли, не имея возможности из-за несовершенства прибора получить
скорость, создающую давление 1 фунт на кв. фут (0,07 кг/см2), все же
приходит на основе теоретических выводов к заключению, что для такого давления
можно принять среднюю скорость 23,6 фута (7,2 м).
С точки зрения современных формул при скорости движения плоскости
такой же, как у Кейли /8 м/сек), сопротивление будет равняться 4,8 кг. По
вычислениям Кейли, это сопротивление составляло 4,49 кг. Таким образом он
очень близко здесь подошел к истине. К сожалению, эти выводы стали известны
лишь в XX веке. *
На основе своих собственных опытов Кейли составил таблицы
«углового сопротивления», которые он, правда, считал недостаточно
42
совершенными. Кейли первый обращает внимание на вогнутую
поверхность крыла птицы и едва ли не за столетие до Лилиенталя
приходит к выводу, что «с помощью вогнутого крыла,
параллельного горизонтальной линии полета, достигается такое же
поддержание и по всей вероятности такое же сопротивление. На этом
основании я склонен предполагать, что при самых острых углах наклона
(атаки) сопротивление вогнутых поверхностей всегда остается
приблизительно одинаковым»1.
Кейли пришел к выводу, что машина с крыльями площадью
200 кв. футов (18,6 ж2), весящая вместе с человеком 200 фунтов
(90,7 кг) «повисла бы в воздухе при горизонтальном движении» при
скорости 35 футов/сек. (10,7 м/сек). «Поэтому, — пишет Кейли,—если
бы удалось добиться рационального перемещения поверхностей под
действием достаточной силы, источник которой находился бы на
машине, вопрос о механическом полете был бы разрешен. Чем более
острым делается угол между поверхностью и направлением
воздушного потока, тем меньше становится потребная тяга». Необходимо
подчеркнуть, что в пределах тех углов, которые брал Кейли, этот
вывод, несомненно, правилен, Кейли, прежде чем
экспериментировать с двигателем, в необходимости которого он был убежден,
занимается установлением законов устойчивости и управляемости
летных машин. Он оборудует в Бромптоне специальное помещение
для летных испытаний и проводит большое количество опытов.
Построенные им летные машины имели площадь несущих
поверхностей 300—400 кв. футов (27,9—37 л*2). Они были изготовлены из
ткани, натянутой на рамы. На основе проделанных опытов и
полетов Кейли утверждает, что «человек, находясь на вершине горы,
примерно, на высоте 1 мили (1,6 км) над уровнем долины, может*
в тихую погоду спокойно и безопасно перелететь по воздуху на
машине соответствующих размеров в любое место долины, где он
пожелает спуститься, в удалении до 8 миль (12,9 км) от исходного
пункта по горизонту. Разумеется, в этом случае траектория полета
будет иметь средний уклон в 1 : 8 и сила тяжести будет единственной
причиной движения машины»2.
Кейли также изобрел биплан, который имел подпорки и
диагональные крепления вдоль самолета. Построенный им биплан был
действительно первым бипланом, успешно выдержавшим испытания.
Он применил к планеру руль, установленный сзади и необходимый,
по его мнению, для устойчивости, как птице хвост3.
К своему планеру Кейли применил горизонтальный и
вертикальный рули. Один из его первых планеров с поверхностью в 300 кв.
футов (27,9 м2) весил всего 56 фунтов (25,4 кг) и поднимал груз 84
фунта (38,1 кг). Кейли утверждает, что когда человек бежал с пла-
1 A. Journal of Natur. Philosophy, Chemistry and the Arts, v. XXIV, p. 169.
W. Nicholson, London, 1801.
2 Description of the evolution of aerial navigation and the principles by which
it must be governed, by Sir George Cayley, —«Mechanics Magazine», № 1025,
p. 263, 1843.
3 Nicholson's Journal, II, 1810.
43
не ром с большой скоростью при благоприятном ветре, то планер
стремился вперед с такой силой, что человек едва касался земли и
затем поднимался и несся вместе с машиной несколько ярдов. Кейли
принадлежит и система управления планером, только спустя
столетие усовершенствованная Райтом. В один из полетов Кейли даже
взял пассажиром своего кучера. Большое количество опытов дало
возможность Кейли, как он указывает, добиться полной
устойчивости, безопасности и управляемости планера.
Как утверждает В. Татэн, Кейли удалось построить аэроплан
о двигателем, но вследствие случайности этот аппарат был разбит
до начала испытаний.
К сожалению, опыты Кейли не были учтены последующими
поколениями изобретателей аэроплана. Как раз наиболее слабым
местом в работах многих выдающихся деятелей в этой области
оставались вопросы устойчивости и управляемости летной машины.
90 лет спустя Отто Лилиенталь заплатил за это жизнью.
Кейли ясно отдает себе отчет в недостаточности мускульной
силы для длительного поддержания горизонтального полета. Вот
почему он энергично ищет двигатель для своего планера и не
бросает этой работы до конца жизни. Кейли ясно отдает себе отчет,
что весь вопрос заключается в необходимости получить двигатель
достаточной мощности при малом его весе.
Наибольшие надежды Кейли возлагал на паровую машину.
Но паровая машина, еще находившаяся в самом начале своих
конструктивных усовершенствований, не могла полностью отвечать
требованиям, предъявляемым к двигателю для летной машины.
После целого ряда опытов в этом направлении Кейли в 1849 г., анализируя
£ще раз возможность использования паровой машины для аэроплана,
вынужден признать, что расход топлива и воды даже в трубчатых котлах высокого
давления очень велик. Воды расходуется около 70 фунтов (31,75 «г) на л. с/ч.
Расход же топлива составляет около 10 фунтов (4,5 кг), что вместе дает около
80 фунтов (36,25 кг) на 1 л. с/ч. Вес же двигателя наиболее легкой конструкции
составляет около 120 фунтов (54,4 кг) на 1 л. с./ч. Кейли задумывается над
необходимостью устройства воздушного конденсатора. Он пишет: «Если бы пар
вновь cry шалея в сосудах с большой поверхностью, подверженной
охлаждающему действию воздушного потока, то не требовалось бы добавочной воды.
Но такие большие сосуды неудобны и сильно увеличивают вес двигателя»1.
Поэтому паровой двигатель «окажется, по всей вероятности, либо
недопустимо тяжелым для этой цели, либо недостаточно мошным», — говорит Кейли.
Но он не теряет надежды осуществить механический полет и утверждает, что
«если бы был изобретен двигатель более легкого веса, то все остальные части
летной машины были бы готовы принять его и осуществить полет»2.
Не выпуская из поля зрения развития парового двигателя,
Кейли пытается использовать и двигатели других типов. Узнав
из «Journal of Natural Philosophy» о том, что во Франции были
проведены опыты по использованию расширения воздуха от
нагревания «в качестве источника энергии для механических целей»,
Кейли в сентябре 1807 г. посылает в редакцию этого журнала эскиз
1 «Mechanics Magazine», № 1025, p. 264, 1843.
2 Там же, p. 2G4.
машины, сконструированной им по тому же принципу. Кейли
даже сумел построить ее в большом размере и испытать в Нью-
Кестле. Она оказалась неудачной. Но Кейли был убежден в
осуществимости своего проекта и считал причиной неудачи этой машины
несовершенство выполнения ее.
Потерпев неудачу со своим калорическим двигателем, Кейли
энергично берется за изобретение «взрывчатого мотора с черным
порохом», который не удалось осуществить ни Гюйгенсу в 1679г.,.
ни Денису Папину в 1687 г.
Кейли считал свой двигатель безопасным от взрыва. Однако
впоследствии он изменил свою точку зрения и, анализируя в 1843 г.
имеющиеся налицо двигатели, которые можно было бы применить
к летным машинам, склонялся к выводу, что порох слишком опасен1.
Это соображение, правда, не остановило попыток ряда
изобретателей добиться изобретения порохового двигателя, пригодного для
аэроплана.
Развитие легких двигателей в эти годы пошло по линии
облегчения веса паровой машины и повышения ее мощности. Этот вид
двигателя оказался наиболее надежным и приемлемым для нужд
воздушного судоходства. Ученики и продолжатели Кейли — Хен-
сон и Стрингфеллоу, а также Жиффар — доказали это на деле.
Сам Кейли на протяжении всей своей жизни непрестанно возвращался-
к вопросам динамического полета и живо интересовался всеми опытами в этом
направлении. Этим опровергается утверждение авторов «Аэродинамики» (под
ред. Дюренда), что «так как тогда еще не было почвы для создания самолетов,
Кейли прекратил сам свои исследования в этом направлении и занялся
изучением более актуальной темы: вопросами летательных аппаратов легче воздуха»
(стр. 362). Даже в 40-х годах XIX столетия Кейли работал над проблемой
двигателя для аэроплана и консультировал Хенсона и Стрингфеллоу в их работах
над паровым аэропланом. В заключение необходимо отметить, что Альфонс
Пено, давая высокую оценку работам Кейли, относит их даже в 1908 г. к числу
самых важных, которые существуют о воздушном судоходстве, об авиации и об
управляемости баллонов.
Последователи Дж. Кейли
В 1810 г. в Гуле была издана книга под названием «Исследования
об искусстве летания механическим путем — с полным объяснением
естественных основ, обусловливающих возможность полета птиц;:
также с наставлением и с чертежами для постройки колесницы
с крыльями, в которых человек может сидеть и, действуя небольшим
рычагом, может сам подниматься и парить в воздухе с легкостью
птицы».
Автор этой книги — англичанин Валкер — упоминает об
опытах Дегена и высказывает общие взгляды на возможность
осуществления механического летания, ссылаясь на Кейли, в частности,
на его статью в «Journal of Natural Philosophy» (IV, 1809), из которой
он приводит даже краткую выдержку.
Валкер, приводя в своей книге данные, полученные в
результате изучения полета птиц, дает подробное описание предложенной
1 «Mechanics Magazine», X° 1025, р. 264, 1843.
45
им летной машины типа орнитоптера. На фиг. 15 показан вид этой
машины в разрезе. Валкер рассчитывал с ее помощью совершать
длительные полеты со скоростью 40—50 миль (64,4—80,5 км) в час.
Но Валкер отдает себе отчет в слабости человеческих мускулов
для целей механического полета. Он анализирует попытки Блан-
шара, Роберта и др. добиться управляемости аэростатов и считает,
что они не достигли успеха потому, что «не были знакомы с этой
тайной природы». Валкер предлагает по существу скомбинировать
Фиг. 15. Схема летной машины (орнитоптера) Валкера.
его летную машину с аэростатом и создать микст, идею
которого впоследствии неоднократно пытались осуществить
изобретатели. Замечательным было его предложение использовать паровую
машину для приведения в движение крыльев. Он писал: «Но если мы
сделаем гондолу, согласно проекту, изложенному в настоящей
статье, и притом в масштабе, достаточном для установки одной из
изобретенных Мидом и К° новых вращающихся (ротативных)
паровых машин, для приведения в действие рычага, то мы сумеем
заставить работать в вертикальном направлении пару очень больших
крыльев, которые создадут тяговые усилия, достаточные для
увлечения аэростата вперед по любому компасному курсу, в направлении
которого мы можем наклонить его»х.
Далее он указывает на необходимость делать аэростаты меньше,
чем обычно, чтобы легче было поддерживать их на высоте от 50 до
100 футов (от 15,2 до 30,4 км).
Валкер был, как и Кейли, сторонником и пионером применения
парового двигателя для целей воздушного судоходства. Его анализ
1 Т. H.Walker, Art of flying, 1810 г., р. 55—56.
46
дает в то же время и представление о весе легкой паровой машины,
которая в 1810 г. весила вместе с котлом и запасом воды и
топлива в ее наилегчайшем образце 50,88 кг на 1 л. с. Валкер не смог
построить свою машину в натуральную величину.
Вслед за Кейли и Валке ром попытку применить паровую машину
к аппарату тяжелее воздуха делает в Англии Артингсталл. В 1829 г.
ему удалось построить орнитоптер, крылья которого были
непосредственно соединены со штоком небольшой паровой машины
и могли двигаться по дуге в 80°. Орнитоптер испытывался
подвешенным на тросе к потолку. Опыты не дали ожидаемых результатов,
к тому же их пришлось прекратить из-за взрыва котла. Артингсталл
сконструировал вскоре второй орнитоптер с четырьмя парами
крыльев, каждая пара крыльев двигалась попеременно вниз и вверх,
и, таким образом, орнитоптер находился все время под действием
подъемной силы. К сожалению, взрыв второго котла заставил
прекратить эти опыты, к повторению которых Артингсталл более не
возвращался1.
В 1842 г. англичанин Филиппе сконструировал геликоптер с
паровой установкой. Аппарат весил всего 20 фунтов (9,1 яг). Четырехло-
пастный винт был установлен под углом в 20° к горизонту. Его
двигатель состоял из двух изогнутых трубок, вращавшихся благодаря
реакции пара, выходившего из них. В виде топлива была применена
смесь древесного угля, селитры и гипса. Геликоптер мог держаться
в воздухе несколько секунд и вызвал большую сенсацию в Англии.
Вслед за Филиппсом англичанин Косею спроектировал большой
геликоптер с паровой машиной. Геликоптер был снабжен тремя
Бинтами, больший из которых служил для подъема, а два поменьше,
расположенные по бокам геликоптера, должны были при
изменении угла их наклона поворачивать аппарат в нужном
направлении. Косею не удалось привести в исполнение своего проекта.
Работы Хенсона (Англия) над аэропланом с паровым двигателем
Гораздо удачнее были работы Хенсона.
29 сентября 1842 г. Вильям Хенсон (1805—1888) сделал заявку2
на летную машину с паровым двигателем и зарегистрировал ее
28 марта 1843 г.
Изобретатель построил ряд моделей довольно больших размеров.
По свидетельству современника Хенсона, они обнаружили свойства, столь
поразительные и неожиданные, что богатые и влиятельные партии стали по-
ошрять и поддерживать изобретателя и обратились в парламент с просьбой
об утверждении акционерного общества. Действительно, 24 апреля 1843 г.
был внесен в парламент и принят им билль об организации «Компании
воздушного парового транспорта» (Aerial Steam Transit Company). Правда, когда дело
дошло до взносов, то денег удалось собрать очень мало и построить на них
запроектированную машину было невозможно. Но Хенсон вместе со своим
ближайшим помощником и прекрасным механиком Джоном Стрингфеллоу энергично
взялся за осуществление своего проекта.
1 Magoun and Hodgins, A History of Aircraft, p. 198.
2 H e n s о n, Aerial carriage, «Mechanics Magazine, № 1025, p. 258 , 1843.
47
Рассмотрим основные особенности летной машины Хенсона. На
чертеже, приложенном Хенсоном к своему патенту, дано
изображение машины, показанное на
фиг. 16.
Как это видно из фиг. 16, Хен-
сон разработал конструкцию
аэроплана моноплэнного типа. Рама
А А была длиной около 150 футов
(45,7 м) и шириной 30 футов
(9,1 м); она обтягивалась шелком
или полотном. Хвост длиной 50
футов (15,2 м) имел «второй
хвост», находившийся снизу
первого и игравший роль
вертикального руля Н* Хвостовые части
приводились в движение
веревками, протянутыми в тележку;
благодаря им хвост мог
складываться, а также поворачиваться
на универсальном шарнире.
Винты многолопастные, толкающего
типа. Каждый винт — из шести
лопастей, длина каждой
лопасти — 10 футов (3 м). Повидимому, для уменьшения боковых
раскачиваний над самой тележкой, поперек главной рамы, была
В ил ль ям Хенсон.
Фиг. 16. Летная машина Хенсона.
-4- — рама или крылья, ВВ — стойки, на которых укреплены железныеУкрепы,
поддерживающие различные части шасси, СС — продольная планка, ограничивающая снаружи
пространство для лопастного колеса, DD—лопастные колеса, приводимые в движение паровой
машиной, ЕЕ—хвост, повертывающийся в точке F на шарнире, G —тележка, в которой
помещаются паровая машина, груз и пассажиры, Я-—руль.
Укреплена небольшая вертикальная поверхность. В закрытом
корпусе находилась паровая машина, подробное описание которой мы
дадим ниже. Общая площадь несущих поверхностей выражалась
48
внушительной цифрой 4500!кв. футов (424 м2). Шасси было
представлено тремя колесами. Вес аппарата равнялся 1360 кг. Этот аэроплан,
как мы видим, не имел элеронов; для того чтобы выправлять крены,
Хенсон предполагал изменять число оборотов своих винтов. |]
На фиг. 17 показано устройство отдельных частей аэроплана
Хенсона.
В машине Хенсона даны все соврехмеиные элементы конструкции
крыла, как то: поперзчные изогнутые нервюры, стойки с расчалками
Фиг. 17. Детали летной машины Хенсона.
А—главная рама сбоку ; Б—хвост (руль высоты) в плане; В—хвост сбоку; Г—остов машины
77—разрез пустотелых балочек (дерево), из которых изготовлена главная рама;
Е—крепление проволочных стяжек и скреп машины.
и растяжками, продольные лонжероны и пр. Наиболее трудной
задачей для Хенсона было получение парового двигателя, способного
привести в движение эту большую машину. Хенсон ясно сознавал
недостаточность мощности запроектированного им парового
двигателя в 30 л. с. Поэтому он для взлета машины применил особый
способ, поместив ее на наклонной плоскости в расчете на то, что
машина, быстро скатываясь вниз, приобретет такую скорость, при
которой давление воздуха будет достаточным, чтобы преодолеть вес
машины и удержать ее в воздухе. Таким образом Хенсон хотел
получить необходимую начальную скорость независимо от мощности
Л узь— 994—4 49
паровой машины, задача которой заключалась лишь в
восстановлении потери этой скорости в полете.
Приспособление для взлета, спроектированное Хенсоном,
изображено на фиг. 18.
Очевидно идея такого взлета взята из наблюдений над взлетом
тяжелых птиц, которые часто бросаются вниз со скалы или
высокого дерева, чтобы получить необходимую начальную скорость
полета без энергичных взмахов крыльями.
Мы не можем упрекнуть Хенсона в непонимании того, что ему
с таким двигателем не удалось бы совершить полет. Наука о
сопротивлении воздуха находилась тогда еще в зачаточном состоянии.
Фиг. 18. Приспособление для взлета машины Хенсона.
Хенсон, руководствуясь только практическими опытами, смело
взялся за осуществление своего проекта, и в этом его несомненная
заслуга перед наукой.
Наиболее сложной была задача по проектированию парового
двигателя для привода во вращение пропеллеров. Общий вид
двигателя вместе с котлом представлен на фиг. 19 так, как он дан
Хенсоном в его спецификации.
Золотники двигателя приводятся в движение четырьмя
эксцентриками. В двигателе крейцкопфы поршней направляются
соответствующими стержнями или рычагами. С крейцкопфами
соединены рычаги, передающие движение кривошипам, укрепленным на
главном ведущем валу, несущем барабан. С помощью барабана
движение передавалось ремню или канату для вращения
пропеллеров.
На фиг. 20 дан вид котла сбоку; на фиг. 21 — вид спереди; на
фиг. 22 и 23 — разрезы верхней и нижней частей котла.
Корпус, или основная часть, котла s (фиг. 20 и 21) состоит иа
трех цилиндров, пар из которых выходит по трубе д, снабженной
клапаном, дающим возможность регулировать количество пара,
выходящего из котла. Цилиндры t меньшего размера соединяются
с котлом s трубками (четыре из них обозначены пунктирными
кружками на фиг. 20). Большие конические сосуды соединяются с
трубкой fc и с главными цилиндрами котла, как показано на фиг. 20 и 21»
Малые конусы q соединяются с главными цилиндрами так же, как
и конусы /?. Таким образом все три сосуда соединены между собой
(фиг. 20 и 21). На фиг. 22 видно, что топка разделена конусами на
два отделения, г — колосники, укрепленные на трубе (фиг. 21)>
50
Фиг. 19. Общий вид двигателя Хенс'она.
Л—вид двигателя спереди, Б—вид двигателя сбону в соединении с паровым котлом,
изображенным в поперечном разрезе, В—паровые клапаны, служащие для впуска
пара котла в цилиндр и для выпуска его из цилиндра в атмосферу.
ft — места выхода дыма. Котел заключен в кожух с отверстиями для
заслонок, зольников, топок и пр.
Весь котел (фиг. 23) насчитывал 50 перевернутых конусов длиной
от 30 до 36 дюймов (от 762 до 914 мм) при наибольшем диаметре
Фиг. 20. Вид котла Хенсона
сбоку.
Фиг. 21. Вид котла Хенсона
спереди.
в 4х/з дюйма (114,7 мм) и наименьшем в 1 дюйм (25,4 мм). Таким
образом непосредственному действию пламени подвергалась
поверхность по меньшей мере в 50 кв. футов (4,65 м2) при общей площади
О f( О О О О О
ok о о о о оЩ
о о о о о
Фиг. 22. Разрез нижней
части котла Хенсона.
0QO0OOO
^)С) GD С) © O
Фиг. 23. Разрез верхней
части котла Хенсона.
нагрева около 100 кв. футов (9,3 ж2). Если даже согласиться с исчи-
слениями современников Хенсона, считавшими среднюю паропро-
изводительность паровоза в 18 фунтов на 1 кв. фут (87,9 кг/'м2) в час
под давлением (сверх атмосферного) в 50 фунтов на кв. дюйм
52
(3,5 кг/см2), то котел Хенсона мог дать часовой съем пара в 1800
фунтов (816 кг). Замечательнее всего, что Хенсон уже тогда
предусматривал необходимость конденсатора, который должен был состоять из
небольших вертикальных трубок, сделанных из тонкого материала,
омываемых в полете воздушным потоком. Конденсатор был способен
давать вакуум в 5—8 фунтов на кв. дюйм (0,35—0,56 кг/см2)1.
Вода, необходимая для этого двигателя, составляла всего 20 гал^
лонов (90,9 л). Вес двигателя с водой равнялся 600 фунтам (272 кг)
при расчетной мощности двигателя в 25—30 л. с. Таким образом
запроектированный котел и двигатель Хенсона были шагом вперэд
в области котлостроения. Вес машины,2 готовой к полету,
оценивался вместе с паровым двигателем, водой, горючим, экипажем,
пассажирами и багажом — в 3000 фунтов (1360,8 кг), что давало
нагрузку на площадь крыльев в 2/3 фунта на 1 кв. фут (3,35 кг/м2).
В течение ряда лет, с 1844 по 1847 г., Хенсон совместно с
механиком Стрингфеллоу упорно работает над постройкой и испытанием
ряда моделей. На фиг. 24 показана одна из таких моделей.
Фиг. 24. Модель летной машины Хенсона.
Размах крыльев модели 6 м, ширина их — 1 м, вес 12 кг. Аппарат
был снабжен двумя четырехлопастными винтами, приводившимися
в движение небольшой паровой машиной. Это была паровая
машина прямого действия, с одним цилиндром, имевшим диаметр
в IV2 дюйма (38,1 мм) и ходом поршня в 3 дюйма (76,2 мм). Машина
развивала около 300 об/мин. Остов машины был сделан из углового
железа. Коленчатый вал покоился на подшипниках. Котел
представлял собой воспроизведение в миниатюрном виде схемы,
запатентованной Хенсоном в 1842 г. Модель запускалась с наклонной
плоскости, взлетала, но не могла сохранять горизонтального
положения, очевидно, по причине недостаточной устойчивости и
слабости двигателя. Таким образом изобретателям в этот период не
удалось добиться сколько-нибудь серьезных результатов. Вскоре
Хенсон уехал в Америку, прервав свои опыты в этом
направлении. Дальнейшая разработка этой проблемы связана с именем
Стрингфеллоу, упорно продолжавшего работать над паровым
аэропланом.
1 J. В., Daw у. Handbook «Aeronautics», London, p. 59—30, 1930.
2 Mechanics Magazine», № 1025, p. 260, 1843.
53
Работы Стрингфеллоу (Англия) над паровыми аэропланами
Джон Стрингфеллоу.
В начале 1848 г. Стрингфеллоу построил модель парового
аэроплана, описанную им в своих «Remarks». Крылья модели имели
размах около 10 футов (3 м) и
наибольшую ширину 2 фута
(0,6 м). Концы были заострены.
Нижняя поверхность крыльев
слегка вогнута. Передняя кромка
крыльев была жесткой, задние
края — гибкими. Общая площадь
крыльев и хвоста — около 14 кв.
футов (1,3 м2)> Длина хвоста
составляла 3 фута 6 дюймов (1,1 м) при
наибольшей ширине в 22 дюйма
(0,56 м). Каждый из двух
пропеллеров был диаметром 16 дюймов
(0,4 м). Лопасти были
установлены под углом в 60°.
Компактный двигатель имел один цилиндр
диаметром 3/4 дюйма (19 мм).
Длина хода поршня равнялась
2 дюймам (50,8 мм). Пропеллеры
приводились во вращение от
коленчатого вала через посредство конической передачи и делали три
оборота за один ход поршня. Вес модели, включая топливо и воду,
составлял около 9 фунтов (4,1 кг)1.
Запуск модели производился с наклонно укрепленной проволоки
так, как это показано на фиг. 25.
Модель скользила по проволоке и, получив известную скорость,
автоматически отцеплялась и продолжала самостоятельный полет
в воздухе.
Несмотря на перерывы в своих опытах над моделями парового
аэроплана, Стрингфеллоу в 1867 г., уже будучи в возрасте 68 лет,
вновь принимается за конструирование моделей для первой
лондонской выставки летного дела. В 1868 г. он демонстрирует в
Кристалл-Палас паровую установку на триплане мощностью в 1/3 л- с-
Весь аппарат весил вместе с паровой машиной 5,4 кг при общей
площади поддерживающей поверхности 2,6 м. Построенный им
также паровой двигатель мощностью немного более 1 л. с. весил
вместе с котлом 6 кг. Этот двигатель представлен на фиг. 28.
Это была паровая машина двойного действия с диаметром поршня
3/4 дюйма (19 мм) и ходом поршня 2 дюйма (50,8 мм). От
коленчатого вала вращение конической передачей передавалось валу
с укрепленным на нем шкивом, а затем системой прямых и перекре-
1 The History of Aeronautics in Great Britain, by J. E. Hodgson, p.
54
щивающихся шнуров — пропеллерам. Котел системы Хенсона с
усеченными конусами, расположенными, как и прежде, вокруг топки
и над топкой, был сделан из листовой меди и спаян серебром.
—ч
ФигГ 25. Модель парового аэроплана Стрингфеллоу.
Фиг. 26. Паровой двигатель Стрингфеллоу.
Двигатель Стрингфеллоу получил премию Лондонского королевского
аэронавтического общества, как паровая машина, имеющая
наименьший вес на единицу мощности.
55
Двигатель после выставки был использован для приведения в движение
вязальной машины, а в настоящее время хранится в Смитсониановском
институте в Вашингтоне1.
Продолжателем дела Джона Стрингфеллоу в Англии был его сын,
построивший в 1886 г. модель биплана, изображенную на фиг. 27.
Модель не дала ожидаемых результатов, и он вскоре прекратил свои опыты2.
Фиг. 27. Модель биплана Стрингфеллоу-сына.
Таким образом изобретение Хенсона и Стрингфеллоу не могла
получить практического применения. Но это не умаляет его
значения. Главное заключалось в том, что была сделана первая попытка
осуществить на практике аэроплан с механическим двигателем.
Внимание, привлеченное опытами Хенсона и Стрингфеллоу7
не могло не оказать влияния на дальнейшее развитие
изобретательства в этом направлении. Об этом лучше всего говорит ряд
патентов, взятых на аэропланы в Англии и во Франции в 50-х годах
прошлого столетия3. Даже в 1889 г. профессор Смитсониановского
института в Вашингтоне, Ленгли, начиная свои опыты над аппаратами
тяжелее воздуха, тщательно исследует паровую машину Стринг-
1 J. В. Davy Handbook «Aeronautics», p. 59, London, 1930.
Модель парового двигателя и котла Стрингфеллоу см. также F.W. Bredrey*
Memoir of the late John Stringfellow,'Eighteenth Annual Report of the Aeronautical
Society of Great Britain, стр. 55—62, Greenwich, 1833. Здесь описывается также
изготовленный Стрингфеллоу паровой двигатель в одну лошадиную силу
весом 13 фунтов (5,9 кг) со следующими данными: площадь поршня — 3 кв. дюйма
(18,4 см2); давление в цилиндре 80 фунтов на кв. дюйм (5,6 кг/см2), давление
в котле— 100 фунтов на кв. дюйм (7 кг/см2); оборотность — 300 об/мин; ход
поршня — 3 дюйма (76,2 мм); мощность 3x80x150 = 36 000 фунто-футов
(52 574 кг • м) в минуту.
Journal of Royal Aero-Society, 1933, № 267, 290.
2 В 1892 г. им была выпущена брошюра: «A few remarks on what has been
done with screw-propelled Aeroplane machines from 1809 to 1892», p. 1—14r
London, Churd, 1892.
3 В 1856 г. патент на аэроплан взял англичанин Карлингфорд. Аэроплав
был снабжен тянущим винтом и имел форму крыльев сокола. Во" Франции
в 1851 г. появился проект моноплана изобретателя Обана (Auban) с двумя
подъемными винтами, приводившимися в движение машиной, работающей
сжатым воздухом.
56
феллоу. Стрингфеллоу и Хенсон своими паровыми двигателями
дали новый толчок конструкторской мысли. Применение
водотрубного котла, проблема пара высоких давлений и его перегрева,
облегчение веса двигателя, более совершенная конденсация — все 1это
нашло свое отражение в работах этих изобретателей.
Проекты применения пара к реактивному полету в середине
XIX столетия
В первой половине XIX столетия мы можем отметить ряд попыток
использовать пар в качестве реактивного двигателя. В 1839 г.
механик из Лейпцига (неизвестный изобретатель) предлагает построить
аэроплан (фиг. 28), приводимый в двьжение реактивным действием-
водяного пара.
Реактивным действием пара в его применении к воздушному
судоходству заинтересовались в середине прошлого столетия и
русские техники. Так, военный инженер Третесский написал целый
труд «О способах управлять аэростатами», где предлагал
использовать для этой цели реактивное действие пара и других сил. Над
этой же проблемой в 1850 г. работает в Петербурге полковник
Константинов. Правда, <<Санктпетербургское ракетное заведение», в
котором работал Константинов, проведя изыскания, пришло к выводу
Фиг. 28. Проект аэроплана (неизвестного изобретателя), приводимого
в движение реактивным действием водяного пара.
о том, что для разрешения вопроса воздушного плавания
необходим прежде всего двигатель весьма малого веса и что при
современном состоянии науки и техники разрешение этого вопроса
невозможно. О разнообразии существоваших технических предложений
использовать реактивный принцип для воздушного судоходства можно
судить хотя бы по прозкту, изображенному на фиг. 29, представляв-
1 См. ст. полковника
1855 г., стр. 101.
Константинова 1-го в «Морском сборнике» за
тшему собой геликоптер, винты которого приводились в движение
реакцией при выпуске газа или пара.
Но дело не ограничивалось только проектами. В 1867 г. Эдварде
л! Бутлер получили в Англии патент на реактивный аэроплан с па-
Фиг. 29. Проект геликоптера, винты которого приводятся
в движение реакцией газа или пара.
ровым двигателем. Предполагалось, что пар, выходя с большой
мзилой из трубки позади машины, приведет аэроплан в поступательное
движение (фиг. 30).
Фиг. 30. Проект реактивного парового аэроплана Эдвардса
и Бутл ера (Англия).
Наконец, в России, в 1887 г. Ф. Гешвенд предложил осуществить
&вой реактивный паролет, изображенный на фиг. 31.
Мощность двигателя была запроектирована в 199 л. с; давление
пара в котле —до 10 am) площадь нагрева котла — 80 кв. футов
(7,4 м2). Предусматривалась конденсация пара. Расход пара был
определен в 960 фунтов (408 кг) в час. В качестве топлива должен
был служить керосин. Подъемная сила определялась в 11,65 пудов
(190,8 кг). Аппарат был рассчитан на трех пассажиров и одного
машиниста. Движение вперед достигалось реактивной силой пара,
проходящего предварительно ряд сопел. Гешвенд рассчитывал
добиться скорости полета своего аэроплана до 150 верст (160 км) в час.
Свой паролет он описал в брошюре «Общее основание устройства
воздухоплавательного парохода (паролета)», вышедшей в Киеве
в 1887 г.
Фиг. 3J. Проект реактивного паролета Гешвенда (Россия, 1887).
Эти проекты показывают, насколько идея применения пара в
качестве источника энергии для передвижения аппаратов тяжелее
воздуха уже владела умами изобретателей. На более правильном
пути находились изобретатели, пытавшиеся на базе прогресса
паровой машины и ее усовершенствований добиться решения задачи
механического полета.
Работы над паровыми аэропланами во Франции в середине
XIX столетия
Одновременно с опытами Хенсона и Стрингфеллоу в Англии
лионский рабочий Мишель Лу опубликовал в 1853 г. книгу
«Solution du probleme de la Locomotion aerienne» («Решение проблемы
воздушного судоходства»), в которой он отстаивал идею аэроплана
II предлагал осуществить летную машину, показанную на фиг. Ь2.
Аэроплан Мишеля Лу представлял собой моноплан,
напоминающий своей формой кондора, и был снабжен вертикальным рулем
и тремя колесами, расположенными под корпусом.
59
Лу, анализируя уже существующие двигатели и в первую
очередь паровую машину, указывает на их высокий вес. Мишелю Лу
Фиг. 32. Проект аэроплана Мишеля Лу (Франция, 1853).
А—корпус машины, В—место установки двух крыльчатых'^колес,
играющих роль пропеллеров, "С и D—несущие поверхности, Е—руль
для вертикальных перемещений, G и Ji—кили, J—руль поворота и
ось его вращения, К—металлические растяжки, L и М—ноги (колеса)
для движения по земле, JV, О, Р—окружности площадей, ометаемых
крыльчатыми колесами при их вращении, QR—крыльчатые колеса.
не удалось из-за отсутствия средств выстроить задуманный им
аэроплан. Но его проект свидетельствует о том, что и во Франции
идея аэроплана стала популярной и нашла своих последователей.
60
Общие условия развития работ над паровым аэропланом во Франции
Опыты Мишеля Лу совпали с бурным ростом промышленности
во Франции, имевшим большое значение для усовершенствования
и развития паровой машины. Еще в 1830 г. машины для французской
лромышленности выписывались из Англии. Франция почти вовсе
не умела их делать. Положение резко изменилось в 50-х годах
прошлого столетия. Развивавшаяся промышленность насчитывала уже
5322 паровых машины, а лерез 19 лет их было уже во Франции
26 221 общей мощностью 320 000 л. с. Быстро растущий военный
флот Франции предъявлял к паровым машинам и котлам требования,
сводившиеся к уменьшению их веса и габарита, увеличению паро-
напряжения, сокращению времени растопки котла и пр. Оэычный
огиетрубный котел, принятый в промышленности и на транспорте,
все в меньшей степени удовлетворял этим растущим требованиям.
Слабая циркуляция воды, ограничивавшая часовой съем пара,
невозможность получения высоких давлений, значительное время,
необходимое на растопку (от 3 до 12 час), — все это делало огне-
трубные котлы мало пригодными для нужд новейшего военного флота
и парового автотранспорта. Белльвилю удалось сконструировать
практически пригодный водотрубный котел и взять на него в 1850 г.
патент; в 1855 г. он был установлен на французском военном судне1.
Следует иметь в виду, что, начиная с середины XIX столетия,
развитие паровой машины облегченного типа в значительной степени
определялось интересами военных ведомств ряда стран, строивших
миноносцы. И если изобретатели «паролетов» всегда учитывали
достижения военных ведомств в этом направлении, то, в свою
очередь, каждый значительный конструктивный успех в создании и
применении легкого парового двигателя для самолета немедленно
заимствовался для нужд военно-морских ведомств. Влияние паровых
машин для самолетов на развитие судовых двигателей и их полное
взаимодействие составляют характерную черту технического
прогресса второй половины XIX столетия. Известное влияние на
применение водотрубных котлов оказали успехи развития паровых
тягачей, применявшихся в 1854 г. англичанами в Крымской
войне. В 60-х годах прошлого столетия Фаулер добился также
применения пара к движению плуга2. В 1841 г. на линии Париж — Сен-
Жермен и Бордо — Либурн работал локомотив братьев Диетц.
Все это вызвало повышенный интерес к проблеме паровой машины
облегченного типа. Успехи металлургии, открытие способа
Бессемера в 1855—62 гг., а позже — Томаса и Мартена — обеспечили
котлостроение исходным материалом, в частности, мягкой сталью,
позволившей повысить давление пара в котлах, и, таким образом,
дали новый толчок развитию легких паровых двигателей.
1 К. Matschoss, Die Entwicklung der Dampfmaschine, Bd. II, s.
457—458, Berlin, 1908.
2 K.Matschoss, Manner der Technik, s. 77—78, Berlin, 1925. Foweler-
John. В Англии с 1839 г. над проблемой паровой повозки с водотрубным котлом
работает Hills.
Е. A. Forward, Handbook of the Science Muzeum, Land. Transp.,London, 1936.
61
Братья Тампль и их опыты с паровым аэропланом
В мае месяце 1857 г. лейтенант флота Феликс дю1 Тампль
(Франция) взял патент на «аппарат для воздушного передвижения
посредством воспроизводства полета птиц», в котором обосновал применение
к аэроплану парового двигателя. Чертеж аппарата показан на
фиг. 33 и 34.
Фиг. 33. Схема аэроплана Феликса дю Тампль с паровым двигателем 1857 г-
Этот аппарат монопланного типа, снабженный тянущим,
винтом, напоминал во многом корпус птицы. Он имел два крыла,
неподвижно укрепленных по бокам гондолы. Крылья, или
поддерживающие поверхности, как и хвост, были сконструированы из деревянных
нервюр, на которых с помощью веревочной оплетки укреплялась
проклеенная материя. Гондола, построенная из легких материаловг
имела длину 4,3 ле, ширину 1,86м и глубину 1,4 ле. В гондоле должны
были помещаться котел и двигатель. Гондола опиралась на три
колеса, служащие для разбега машины. Пропеллер состоял из ряда
легких деревянных лопастей, прикрепленных к обручу диаметром
4 м. Винт должен был приводиться во вращение паровым
двигателем (хотя не исключалась возможность применения
электродвигателя или двигателя со сжатым воздухом)1. Управляемость
обеспечивалась установленным сзади горизонтальным рулем высоты и
вертикальным рулем поворота (фиг. 34).
Полетный вес машины составлял 1000 кг. При таком весе
двигатель был запроектирован всего в 6 л. с. С помощью такого
двигателя изобретатель хотел получить скорость движения аппарата
1 Lecornu, La navigation aerienne, 1. XVI, p. 188—190, Paris, 1903-
62
as?
pn;rrTXsco?«r Ташмю °™
батывались вопросы об ™еа°ак™Г У011™1"11- 6Р>™в раара-
и центре давления в ншг об vn™« крыльев- об "* подъемной силе
SSF15^
Тамплем , бресскоЯ
рл:,г г.о,т;Гв„3дГна »»
маленькую тележку с колесиками I™ ?п ЛОДКа' "0С1»в™нная на
плоскости, угол подъема KSmo«'»™ noMen»»a внизу наклонной
f7Е
угол подъема KSmo«»™
f7Е
еопроти^ния
Фиг. 34. Аэроплан Феликса дн> Тампль.
-°ДбеИа 1о°;™^^^^ «об- снова упасть.
крылья оказали парашютЗХе ЛР1тДвВИЖение винта' так как
колесики, как птица садился нГногиЧ^' Л°ДКа села на CB0«
системы, ой брат дуМалДпрС^енить?ЛЮмишй Г""^ В6С ВСей
в виде туб б ^ Г° сп б
ики, как птица садился нГногиЧ^ Да села на CB0«
системы, ой брат дуМалДпрС^енить?ЛЮмишй Г""^ В6С ВСей
в виде трубок, либо в виде уголков С т^пи Г° сплавы' либо
о газовом моторе, которы/обещал чу^сГ ТГ™* КЙК СТЭЛ ВопРос
Дину Ленуару, чтобы ио^итЛ нГо^ра^ ?*££££
я строю паровой двигатель, легковесность которого и малый расход
питания мне дают много надежд» К
Это описание свидетельствует о том, что братья Тампль четыре
года проводили эксперименты с небольшими моделями, винт
которых приводился в движение не только часовыми пружинами, как
утверждает Лекорню, но и «маленькой паровой машинкой».
Вскоре они смонтировали в натуральную величину свою
паровую машину, в которой вес составлял 19,8 кг на 1 л. с, но при более
длительной эксплоата-
ции этот вес снижался
до 16,8 кг, что было
значительным шагом
вперед по сравнению с
двигателями Жиффара
и Хенсона. Котел этой
машины был основан
на принципе полного
разделения восходящих
и нисходящих токов.
К оте л, изготовленный
в 70-х годах, весил
300 кг и давал в час
140 кг пара давлением
в 5 am. Copo утверж-
дае-i2, что такой котел
потреблял до 0,5 кг угля
на 1 и. л. с
Конструкция этого котла
показана на фиг. 35. Котел
состоял из двух
водяных коллекторов Л,
которые были сначала сде-
-Фиг. 35. Паровой котел братьев Тампль.
~ланы из чугуна, позже — из стали (изменилась позже и форма
коллектора: из квадратной — в цилиндрическую), и одного парового
коллектора В, соединявшегося с водяными коллекторами помощью
кипятильных трубок, установленных в четыре ряда. Вода из парового
коллектора поступала в водяные коллекторы по циркуляционным
трубкам. Зигзагообразное расположение трубок обеспечивало
небольшую высоту котла. В котле происходило круговое движение
воды, которая при движении по кипятильным трубкам
превращалась в пар. Последний, проходя через слой воды, частично
осушался.
Этот котел был шагом вперед в котлостроении, так как наличие
циркуляционных труб улучшало движение воды в котле.
Небольшой вес воды, в сравнении с поверхностью нагрева котла, обеспечи-
1 Collection de memoires sur la locomotion aerienne sans ballons, publiee
par le V-te de Ponton d'Amecourt, № 2, p. 39—40* Paris, 1864.
2 R. S о r e a u, Le probleme de la direction des ballons, Paris, 1893; Une
chaudiere legere. «L'Aeronaute», № 5, p. 135—140, 1877.
.64
вал быструю разводку котла (45 мин.)- Весьма существенным было
также свободное тепловое расширение кипятильных труб, что со^
<угавляло отличительную черту этого котла по сравнению с
двухкамерными котлами. Правда, в своем первоначальном виде котел
имел существенные недочеты: частые пережоги труб, трудность
производства внутренней очистки котла и т. п. Небольшая высота
Фиг. 36. Усовершенствованный паровой котел братьев Тампль.
топки не позволяла топливу сгорать полностью. Вот почему в
котлах последующей конструкции братья Тампль изменили форму
изгиба трубок, расположив их крестообразно (фиг. 36).
Эти котлы получили широкое распространение в военном флоте,
главным образом, для миноносцев. Котлы имели следующие
показатели: г
Давление пара в котле 16t0 am
Поверхность нагрева котла 110 м*
Площадь колосниковой решетки 2,38 м2
Наружный диаметр труб 25,6 мм
Толщина стенок труб 2,5 мм
Вес котла с принадлежностями и дымовой
трубой 6,3 т
Вес воды в нем 1,4 т
Котлы братьев Тампль, над которыми они работали в течение
20 лет, конструировались и разрабатывались ими для целей
воздушного судоходства, осуществить которое они рассчитывали при
помощи своего аэроплана. Братья Тампль были первыми
изобретателями, разработавшими во Франции конструкцию аэроплана во
всех его деталях и сумевшими проверить свои расчеты на опытных
моделях. Однако им так и не удалось построить его в натуральную
величину. Ошибка братьев Тампль была аналогична ошибке Хен-
• сона: их расчет мощности, необходимой для полета машины, был
неправилен. Двигатель в 6 л* с, построенный братьями Тампль,
обладал недостаточной мощностью для обеспечения полета. Угол
1 Данные заимствованы из книги П. А. Б а р а га, Развитие судовых паровых
котлов, стр. 256, ОНТИ, 1937.
Дузь—99'*—5 65
атаки, принятый для крыльев их самолета в 14°, был также по
существу посадочным углом, хотя, конечно, при достаточно мощном
двигателе аэроплан мог совершить полет и с таким углом атаки-
Как бы то ни было, но эти эксперименты вызвали значительный
интерес и не пропали даром для дела окончательной победы
аппаратов тяжелее воздуха.
Дальнейшие опыты с паровыми аппаратами во Франции
50-е и 60-е годы прошлого столетия принесли с собою новые
попытки разрешить проблему механического полета, чему
содействовало успешное применение в мореплавании гребных винтов.
Фиг. 37. Проект летающего-судна, разработанный Понтон д'Амекуром
и де ла-Ланделлем.
Учащаются иопытки использования гребного винта на вертикальной
оси для создания подъемной силы для летания. В частности,,
благодаря работам д'Амекура, де ла-Ланделля и Надара идея
геликоптера получила особую популярность. В 60-х годах известный
экспериментатор и изобретатель аппарата тяжелее воздуха Понтон
д'Амекур (Gustav Ponton d'Amecourt) и литератор де ла-Ланделль
создают проект летающего судна, названного ими «Аэронеф» (фиг. 37).
Аппарат имел одну большую поддерживающую плоскость, сзади
которой находился руль. Подъем в воздух должен был совершаться
при помощи двух комплектов гребных винтов, укрепленных на
вертикальных осях и вращающихся в разные стороны. Поступательное
66
движение обеспечивалось также гребным винтом, вращающимся не
горизонтальной оси. Винты должны были приводиться в движение
паровой машиной. Проект нашел отклик и в русской печати того
времени.
Идея применения паровой машины к воздушному судоходству
нашла одобрение в русской печати, причем единодушно
подчеркивалась необходимость резкого
снижения веса парового двига-
Дальнейшая разработка
проекта и экспериментальные
работы над небольшими
геликоптерами проводились Понтоном
д'Амекуром совместно с де ла-
Ланделлем, горячо верившим I
в успех геликоптера и
восторженно отзывавшимся о
будущем аппаратов тяжелее
воздуха1. Им удалось построить I
большой геликоптер, где дви- *
гателем был сам человек, при- I
чем во время движения удава- I
лось облегчить вес аппарата на |
15 кг (общий вес 160кг). После %
этого Понтон д'Амекур совмест- \
но с механиком Жозефом
приступил к конструированию
небольшой паровой машины. Им
удалось изготовить два неболь-
ших паровых двигателя. По- Фиг. &. паровая машина Понтон
следний из них был установлен д'Амекура и Жозефа для геликоптера,
в 1862 г. на геликоптер,
показанный на фиг. 38. Котел был выполнен в виде змеевика и сделан
из алюминия, двигатель двухцилиндровый, диаметр каждого
цилиндра 15 мм, ход поршня 4 см. Цилиндры были
выполнены из бронзы. Двигатель вместе с котлом весил всего 2 кг.
Движение поршней системой зубчатых колес передавалось
вертикальной оси, на которой были укреплены два гребных винта,
вращавшихся в разные стороны. Общая поверхность винтовых лопастей
составляла 264 см2, высота геликоптера равнялась 62 см, общий
вес 2,7 кг. Двигатель, по утверждению Понтона д'Амекура, работал
прекрасно. Испытания машины дали положительные результаты.
К сожалению, Понтон д'Амекур, тяжело заболев, вынужден был
1 См. книгу де ла-Ланделля «Aviation ou navigation aerienne», Paris, 1863,
в которой он писал: «Мы будем иметь воздушные суда люкс и транспортного
типа для общего пользования, суда каботажные и дальнего следования,
воздушную почту для депеш, охотничьи воздушные суда против хищных животных
и спасательные суда против разных бедствий, наводнений и пожаров» и т. д.
(стр. 14—15).
уехать из Парижа, не доведя до конца своих опытов. Позже он
неоднократно возвращался к проблеме легкого двигателя, считая
наиболее актуальной задачей работу над облегчением веса паровой
машины.
Он считал, что для увеличения мощности и уменьшения удельного веса
паровой машины необходимо устранить в ней возвратно-поступательное
движение, пригодное к использованию лишь в машинах с машушими крыльями.
Поэтому он рекомендовал использовать для аппаратов тяжелее воздуха паровой
двигатель ротативного типа. В своем сообщении о легких двигателях,
сделанном им в Общзстве воздушной навигации 5 фзвраля 1864 г.. он ссылался на
проект инжзнера Лафури и описал стрэившуюся им оригинальную модель. Пар,
выпускаемый в цилиндрическую камзру, нзпосредственно действовал на пор-
шзнь, насаженный на вал, расположзнный на оси камеры, поэтому можно было
получить вращзние либо самой камеры, либо одного вала, либо одновременно
того и другого в разных направлениях. По предварительным подсчетам автор
рассчитывал получить мощность 3 л. с. от двигателя весом лишь 2,2 «г при
площади поршня 8 см2 и ходе поршня 24 см при 600 об/мин., с давлением пара
в 10 am1.
Работы Понтон д'Амекура надмоделями паровых машин2,
установленных на геликоптер и описанных выше, и те результаты,
которых он добился, создали ему во Франции большую популярность.
Многое для распространения идей Понтон д'Амекура сделал Феликс Турна-
шон, писавший под псевдонимом Надара. Ему принадлежит знаменитый
«Манифест динамического воздухоплавания» («Minifeste da l'autolocomo ion aerienne»)3,
который он огласил 30 июля 1863 г. на собрании писателей и ученых, созванном
им в своем домэ. В мани{>зсте доказывалась нзобходимэсть работы над
аппаратами тяжедее воздуха и описывались опыты Понтон т'Амекура и де ла-Ланделля
с паровыми геликоптерами. Манифзст этот сыграл положительную роль,
сосредоточив внимание изобрзтателей на аппаратах тяжэлее воздуха не только в >
Франции, но и за ее пределами. Так, напримзр, политехнический журнал Динглера
в 1865 г., ссылаясь на «Journal of Commerce», дает описание летной машины
профессора Митчель, доказавшего обоснованность своей идеи рядом
испытаний моделей. Его машина была начата постройкой во время войны для
разведывательных целей и испытывалась на срздства правительства США. По
существу летная машина Митчеля 4 является геликоптером с двумя винтовыми
колесами на вертикальном валу и двумя пропеллерами для тяги и управления.
В сигарообразном корпусе была установлена паровая машина для сообщения
двигателям известной скорости вращения* определенной экспериментальным
путем. При диаметре подъемных пропеллеров в 20 футов (6,1 .и) изобретатель
рассчитывал (мощность двигателя и скорость оборотов не указаны) поднять
полную нагрузку — 122 центнера (6 т).
1 P. d'Amecouri, EnWien sur les moteurs legers, a la societe de
navigation aerienne, 1. II, 1864. Collection de me roires, № 1, p. 19—24, Paris, 1864.
2 Понтон д'Амекур имел 14 работ, касающихся постройки и испытания:
парового алюминиевого двигателя (1861), частей парового котла (1862—1863),
алюминиевого двухцилиндрового двигателя со змеевиком в качестве котла
{1863 -для модели геликоптера), опытного парового двигателя ротативного
типа (1864) и др.
«Collection de memoires sur la locomotion aerienne sans ballons, publiee par
Ponton d'Amecour , N 4, p. 86—88, № 5, p. 100—101, Paris, 1865.
3 Manifeste de rautolocomoion aerienne опубликован в газете «La Pressc»,
7 августа, 1863 г. и в других периодических изданиях.
4 DampflTieg3rma3chine, «Dinjler's Polytechnisches Journal», Bd. 5, s. 409—
410, Auosbur*, 1865.
68
Надар с целью собрать необходимые средства для постройки «Аэронефа»
с паровым двигателем, запроектированного Понтоном д'Амекл ром и де ла-Лан-
деллем, решил построить «последний воздушный шар» гигантских размеров —
на 35—40 пассажиров. Второй полет этого шара состоялся 18 октября 1863 г.
и окончился катастрофой.
Большое значение имело также мнение известного академика Бабине (Ва-
bines), сделавшего доклад вскоре после опубликования манифеста Надара на
собрании Политехнической ассоциации. Отчет о докладе был помешен в
журнале «Const tu ionnel». Бабине высказался за возможность осуществления
динамического полета помощью винта и паровой машины 1.
В статье от 24 октября 1863 г. он снова возвращается к летным моделям
и двигателям для них, еще раз подчеркивая значение пара. В своем научном
бюллетене от 10 октября этого же года Бабине, исходя из элементарного
подсчета, писал, что создание легкого двигателя требующейся высокой мощности
не представляет трудностей.
Бабине, как и многие другие его современники 2, преувеличивал «легкость
выполнения» такого легковесного и компактного двигателя, к тому же с котлом
высокого давления, требующим материалов, способных выдерживать высокие
напряжения. Самое качество исходных материалов и состояние
машиностроительной техники того времени не раз ставили непреодолимые препятствия на
пути усовершенствования паровой машины. Но паровая машина имела
репутацию универсального двигателя, и все серьезные попытки осуществить полет
аппаратов тяжелее воздуха связывали с ее применением.
Применение паровых двигателей к орнитоптерам в середине
XIX столетия
Интересную попытку применить паровую машину к
орнитоптеру сделал англичанин Смите. В I860 г. он взял патеьт на машину
с машущими крыльями, состоявшими из плоских поверхностей.
Крылья приводились в колебательное движение небольшой
паровой машиной, снабженной вертикальным котлом, нагреваемым
летучей жидкостью, смешанной с воздухом. Смите предполагал также
установить на своем аппарате поверхностный конденсатор,
охлаждаемый воздушной струей во время полета аппарата. Им же
предложено расположить сидение пилота ниже центра тяжести аппарата.
Меняя свое положение, пилот мог изменять угол атаки крыльев.
Смите предложил также «упругие ноги», предохраняющие от удара
при посадке аппарата. Позже, в 1867 г., он взял патент на
орнитоптер того же типа, в котором крылья приводились в движение
непосредственно от поршня паровой машины3. К этому орнитоптеру
мы еще вернемся в последующем изложении.
Аналогичные работы вел также Краддок, взявший в 1867 г.
патент на машину с машущими крыльями, связанными
непосредственно со штоком парового двигателя4.
1 В a b i n e t, Membre de' l'lnstilut Extraifs, Les chroniques scientifiques
du journal «Le constitution el», Collection des memoires sur la locomotion aerienne
sans ballons pubiee par Ponton d'Amecourt, № 4, p. 79, 1865.
2 Вслед за Бабине и де ла-Ланделль повторял, что жизненный вопрос о
двигательной силе является, подобно всем другим вопросам, лишь вопросом денег,
(см. De la-Landelle, Aviation ou navigation aerienne, p. 180,
Paris, 1863).
3 Chanute, Progress of flying machines, стр. 92—94; Magoun and
Hodgrins, p. 200, A History of Aircraft.
4 The Power possessed by mean in relation to aeronautics. Thirteenth
Annual Report of the Aeron. Soc. of. Gr. Britain for 1878, p. 9—16.
69
В 1864 г. появился проект еще одного орнитоптера,
предложенный Клоделем. Его орнитоптер состоял из горизонтальной
плоскости, в вырезы которой были вставлены два ромбовидных крыла.
Крыло, согласно его предположениям, должно было при
вращении несколько изгибаться, прпнимая форму удлиненного винта и
создавая таким образом тягу для аппарата. В качестве двигателя
проектировалась паровая машина1.
Фиг. 39. Модель орнитоптера, разработанная Кауфманом.
Своеобразный орнитоптер был предложен в 1865 г. механиком
Лелией. Аппарат имел такую схему: два машущих крыла,
приводимые в движение одноцилиндровой паровой машиной, были
снабжены системой клапанов, открывавшихся при ходе крыльев вверх
и закрытых при ходе вниз. Одно крыло было соединено с цилиндром,
стоящим вертикально, а другое — с поршнем. Пар подавался в
цилиндр из котла, находившегося на земле, помощью гибкого
соединения. Машина, испытывавшаяся впервые 12 февраля 1865 г., имела
такие размеры: площадь крыльев 24 ж2, длина цилиндра 1 м,
диаметр поршня 30 мм, полный вес аппарата 13 кг. Некоторые
неполадки не позволили довести испытание до конца, но работа крыльев
оставила автора в убеждении, что отрыв аппарата от земли будет
в дальнейшем достигнут.
В 1867 г. Кауфман берет свой первый патент в Британии на
приспособление для работы машущими крыльями от паровой машины.
В 1868 г. 6 января он берет второй патент «на аппарат, позволяющий
передвигаться в воздухе, на земле и на воде». На аэронавтической
выставке 1868 г. была представлена модель аппарата Кауфмана,
(фиг. 39), привлекшая всеобщее внимание.
1 Ghanute, Progress of flying machines, p. 90.
70
Модель Кауфмана представляла собой соединение аэроплана
€ орнитоптером. Одна пара крыльев была укреплена неподвижно,
другая могла совершать колебательные движения. Крылья
приводились в движение паровой машиной. Аппарат мог катиться по
земле на колесах. Те же колеса, снабженные лопастями,
обеспечивали ему возможность передвижения по воде. В натуральную
величину аппарат должен был весить 3500 #г.
Своеобразную машину предложил в 1869 г. Тирион. Его
«летучий паровоз» был составлен из двух парашютов, расположенных
на вертикальном валу несколько наклонно к горизонту.
Парашюты были снабжены клапанами, открывавшимися при ходе вверх.
Верхний парашют все время скользил вверх и вниз, создавая
подъемную силу. Источником энергии должна была служить паровая
машина, поршни которой были бы сочленены с верхним парашютом1.
Идея эта, примененная к аппаратам тяжелее воздуха, напоминает
попытки Скотта, Симеона и др. добиться управляемости аэростата
о помощью скользящего полета.
В 1869 г. в Австрии был опубликован проект орнитоптера с
паровой машиной Иосифа Ливчака. По мнению автора проекта,
работа с машущими крыльями, воспроизводимая механически, сильно
уступает работе птичьих крыльев, потому что механические крылья
имеют значительно больший удельный вес. Ливчак предлагает
облегчить машущие крылья аппарата баллонами с легким газом.
Он описывает конструкцию механизма, приводящего в движение
вверх и вниз несколько призматических поверхностей,
поддерживаемых газовыми баллонами.
В качестве двигателя Ливчак предполагал использовать паровую
машину. С целью добиться управляемости аппарата Ливчак
установил в задней части машины выводную трубу для отработанного
пара. Проектируя эту трубу подвижной, автор хотел достигнуть
управляемости посредством отклонения трубы вверх, вниз или
в стороны.
Оценка различных двигателей для нужд авиации в середине
XIX столетия
В 60-х годах в технической литературе завязалась дискуссия
о наиболее подходящем типе двигателя для воздушного судоходства.
Широкий отклик получила опубликованная в 1863 г. работа де ла-
Ланделля «Авиация или воздушное судоходство»2.
Анализируя требования, предъявляемые воздухоплаванием к
двигателю, автор приходит к выводу, что паровая машина вполне
пригодна для осуществления отрыва от земли по аэродинамическому
принципу. Он призывает всех заинтересованных в окончательном
разрешении этого вопроса вести исследования параллельно
несколькими путями. Де ла-Ланделль считал прежде всего необходимым
1 «Технический сборник», № 44, т. IX» стр. 299, 1869.
2 G. de la Landelle, Aviation ou navigation aerienne, Paris, 1863.
71
продолжать работы над паровой машиной, предлагая в первую
очередь применение перегретого пара. Он перечисляет и анализирует
другие возможные источники двигательной силы [эфир,
хлороформ, разреженный воздух, газ (машина Лену ар а), порох,
электричество и др.].
Озобый интерес представляет работа выдающегося математика
Н. Ландюра, в свое время консультировавшего Понтон д'Амекура
при разработке им проекта «Аэронефа». Он подробно исследовал
всевозможные источники энергии, которые можно было бы применить
для целей воздушного судоходства. Выводы Ландюра отличаются
исключительной глубиной. Предложенный им более совершзннык
тип паровой машины с аэроконденсатором намного вперед
определил работу изобретателей. В то же время его работа как бы
подводит итсг достигнутым успехам в создании легких двигателей для
нужд авиации.
Ландюр рассматривает следующие возможности: 1) мошные пружины
(рессоры), предварительно сжатые, 2) электрические моторы, 3) двигатели,
работающие от расширения газа (например, сжатый воздух, углекислота, пушечный
порох и т. п.).
Первый тип отпадает, так как по подсчету автора для получения мощности
в 1 л. с. при работе в течение 1 часа понадобился бы двигатель весом свыше 30 т.
За электрическими моторами признается крупное достоинство — высокий
к. п. д., доведенный до80% (тогда как у лучших паровых машин он едва
подходит к 10%): но использование их Ландюр считал невозможным из-за
тяжелого веса источников электроэнергии.
Из числа двигателей по принципу расширения газа им исключаются
реактивные, так как расход газа в них много больше, чем в двигателях активного типа.
Рассмотрению последних посвящена вся статья, причем рассматривается
последовательно вес основных органов машины (цилиндры, поршни и т. п.), вес
генератора и вес запасов топлива.
По подсчету Ландюра мертвый вес самого двигателя нетрудно довести до
цифры 1 кг на 1 л. с. Пользуясь же более высокими давлениями, можно
рассчитывать на дальнейшее снижение веса.
Вес генератора зависит от его типа, а последний обусловливается тем
временем, на которое делается расчет работы. Для работы в течение нескольких
минут автор считает лучшим генератором эапас сжатого воздуха. Однако при
увеличении продолжительности работы резервуары настолько утяжеляются,
что пользование сжатым воздухом делается невозможным. Применение вместо
воздуха более тяжелой углекислоты, даже в жидком или твердом состоянии,
или сжиженного аммиака тоже не обещает ошутимой выгоды.
, Наилучший из известных способов получения теплоты при сгорании,
использование горючей смеси из водорода и кислорода из атмосферы, отпадает из-за
невозможности превращения водорода в жидкость. Жидкие углеводы серии
О Нп обладают тоже прекрасной теплотворной способностью, до 12 000 калорий
на 1 кг (почти вдвое больше обычной нефти).
Газовые машины являются наиболее рациональными из всех. «К несчастью,—
констатирует Ландюр, — эти двигатели существуют, так сказать, только в
проекте. Наиболее совершенная из всех их — по достигнутой легковесности — это
машина Лену ара. Ее конструкция из наиболее простых; было бы нетрудна
сделать ее очень легкой и, сохраняя ее настоящую форму, превратить ее в машину
высокого давления. Наконец, она расходует, повидимому, только около 1 кг
топлива в час на 1 л. с. Этот результат не является удивительным, ибо обычные
паровые машины лучших конструкций расходуют менее 2 кг угля на 1 л. с./ч,
и, конечно, они не расходовали бы 1 кг Сп Нп углеводов, если бы последние
заменили собою уголь.
«Но двигатель Лену ара, как и все газовые машины, построенные до сих пор,
может работать лишь постольку, поскольку его цилиндр и поршень не нагре-
72
ваются выше 200—300°. Значит, нужно постоянно охлаждать цилиндр, а такое
охлаждение помимо уничтожения без пользы большей части тепла, полученного'
от топлива, сопряжено с необходимостью иметь значительный мертвый вес.
Правда, этот недостаток не столь велик, как можно бы о том думать».
Переходя к двигателям взрывчатого типа (порох черный и
хлопчатобумажный), автор считает их положительным качеством высокое развиваемое
давление, но видит практические неудобства в трудности добиться охлаждения и
особенно в большом расходовании горючего.
«При отсутствии легких двигателей с горячим воздухом (калорических),
обычная паровая машина могла бы сама найти себе серьезное и окончательное
применение в воздушном судоходстве. Это кажется сначала абсурдным, но если
k присмотреться ближе, то ничто не покажется более простым. Я уже сказал,
что вес выбранного топлива, целесообразно используемого, был бы ниже 1 ке
на 1 л. г. и что вес твердых частей, без включения котла и конденсатора, может
быть тоже снижен до 1 ке. Значит, мне осталось еще рассмотреть вес котла,
воды и конденсатора.
Чтобы быть очень легким, котел должен содержать очень мало воды, и вода
должна конденсироваться моментально по выходе из цилиндров, чтобы
работать бесконечно долго. Тогда вес самой воды будет ничтожным.
Котел, долженствующий иметь большую поверхность и малую вместимость,
будет оформлен из очень узких трубок, почти капиллярных: эти трубки, будучи
очень узкими, будут и столь же тонкими. Толщина, необходимо достаточная для
них, чтобы выдерживать громадные давления, будет значительно меньше
толщины наиболее тонких трубок, которые удается вырабатывать сегодня. Я
полагаю, что эти трубки будут из меди, что их толщина будет в 0,1 мм и что
удельный вес металла будет равен 8.
В этих условиях квадратный метр поверхности нагрева будет весить 800 г>
а так как соотношение между 1 м2 поверхности и 1 л. с. много больше, чем это
нужно, то для котла вместе с водой можно зафиксировать цифру в 500 г на 1 л. с.
Вес холодильника (радиатора) будет более значительным. Такой же
холодильник может состоять только из очень тонких трубок, в которых будет проходить пар
и которые будут свободно омываться снаружи воздухом. Многочисленные опыты,
делавшиеся над трубками, служашими для обогревания помещений, над
трубками, которые не отличаются тонкостью и не окружены сильным потоком
воздуха, показывают, что 1 м2 поверхности трубок из чугуна или меди может
отдать в течение одного часа около 1000 калорий при"температурных условиях,
в 100° внутри и 15° снаружи. Исходя из этих цифр и полагая, что паровая
машина высокого давления имеет паропроизводительность в час в 12 кг воды,,
от которых холодильник должен будет отводить 12 раз по 550 калорий, т. е.
всего 6600 калорий, мы увидим, что была бы более чем достаточной
охлаждающая поверхность в 7 ж2 на 1 л. с. Создавая такую поверхность из алюминиевых
трубок толшиного в 0,1 мм, мы получим вес в 1400 г. Таким образом я подхожу
к общему весу менее 2 кг на 1 л. с. для котла, поршня, цилиндра, шатуна и т. п.
и холодильника.
Должен прибавить, что вода будет циркулировать в почти капиллярных
трубках котла только принудительно, с помощью нагнетательной помпы. Именно
к такому способу прибегали в Америке, где иногда применяют котлы из узких
трубок, даже не столь узких, как предлагаю я. Эта помпа, работа котор й
теоретически близка к нулю, не потребует и в действительности значительной доли
от работы машины, а ее размеры будут так малы, что она ничего не прибавит
к обшему весу.
Если по причинам, мною не предусмотренным, эта машина окажется невы-
пол т мой, то нужно бы на время ограничиться двигательными силами, которые
создаются при химических реакциях, происходящих в замкнутом сосуде.
К ак бы то ни было, комплексная проблема воздушного судоходства без бал-
лонов не представляет никаких непреодолимых трудностей, и ее
разрешение требует настойчивости, работы и денег в гораздо большей степени, чем
гениальности1.
1 N. Landur, Galcul du poids des moteurs legers, Collection de memoires
eur la locomotion aerienne sans ballons, publiee par Ponton d'Amecourt, «N? 3,
p. 49—57, Paris, 1865.
В результате анализа этот ученый высказался в целом за паро-
шой двигатель. Его технические идеи рационализации парового
двигателя, как мы увидим в следующей главе, были впоследствии
учтены рядом изобретателей.
Ландюру возражал доктор Жерардэн1, считавший примерный
*к. п. д. парового котла, достигнутый к 1867 г., в 60%, а парового
.двигателя в целом — около 10%.
Жерардэн в основном в своих выводах исходил из положения,
достигнутого к этому времени стационарными установками, не
учитывая возможностей облегчения веса паровой машины. Он
высказался в пользу таких двигателей, где в результате химических
реакций получается гальванический ток, преобразуемый силами
магнетизма в механическое движение, причем он ссылался на опыты
Даль Негро в 1834 г.
Мотор, построенный Граммом, и последующие попытки Тис-
сандье, Ренара и Кребса применить электродвигатель на аэростате
доказали ошибочность точки зрения Жерардэна. Электродвигатель
даже спустя 20 лет после статьи Жерардэна оказался чрезмерно
тяжелым для того, чтобы отвечать требованиям механического полета
.и управляемых баллонов.
Анализируя общий процесс развития трех видов аппаратов
тяжелее воздуха: аэропланов, геликоптеров и орнитоптеров, следует
отметить, что наиболее удачными и передовыми для своего времени
были те опыты, которые проводились с летательными машинами
{тяжелее воздуха), снабженными паровыми двигателями. В самом
деле, какие работы можно было бы поставить на одну доску с
работами Хенсона, Стрингфеллоу, Тампля и Понтон д'Амекура.
Известную оригинальность представлял, правда, аппарат, построенный
« 1867 г. ле-Бри, но он не имел мотора и по существу был только воздушным
змеем огромных размеров. Все же новое и оригинальное в работах современников
Хенсона—Тампля всегда исходило от их бессмертных опытов. Даже работы
1866 г., проведенные сотрудником Стрингфеллоу Уэнгемом, применившим
несколько поддерживающих плоскостей, были связаны с опытами Стрингфеллоу
ш как бы продолжали его дело.
В области геликоптеров мы не имели сколько-нибудь
оригинальных работ, которыэ могли бы пойти в сравнение с опытами,
основанными на применении паровой машины.
В области орнитоптеров почти все попытки этого времени были
основаны на применении мускульной силы человека. Опыты Ли-
-лиенталя 1867 г. с применением противовесов окончательно
показали недостаточность мускульной силы человека для совершения
свободного полета. Вот почему легкий двигатель начинал все более
интересовать всех, кто хотбл серьезно заниматься проблемой
механического полета.
Таким образом мы можем констатировать, что паровой
двигатель к концу 60-х годов прошлого столетия прочно занял свое
1 A. Gerardin, Etude sur les moteurs. Collection de memoires sur la
locomotion aerienne sansballons, publieepar Ponton d'Amecourt, №6, p. 139—148,
Paris, 1867.
74
место в конструктивных попытках добиться полета аппаратов
тяжелее воздуха.
Работам Хенсона, Стрингфеллоу, Жиффара и Тампля паровой
двигатель был обязан постепенным снижением своего веса на 1 л- с
с 50 кг до 18—2Э кг к концу 60—70-х годов прошлого столетия.
Достаточно сопоставить этот вес с весом хотя бы котлов паровозов,
составлявшим в 1844 г. 700—800 кг на 1 л. с. Вместе с тем в этот
лериод уже ставится задача доведения давления пара до 10 ялг, в то
время как среднее давлениз в промышленных установках не
превышает еще 4—5 am. Едва лишь появился новый металл —алюминий,
как творцы легких паровых машин стремятся к его
использованию. Таким образом эта отрасль человеческой деятельности уже
о самого своего начала носила в себе черты передового технического
лрогрэсса. Работы по конструированию легкого парового
двигателя для летной машины оказали значительное влияние и на
облегчение веса судового двигателя и его котельных установок.
В то же время судовой двигатель, в особенности в военно-морском
флоте, в своем развитии дал немало образцов и для
конструкторской деятельности инженеров и техников, работавших над
проблемой легкого двигателя для воздухоплавания.
Пар, несмотря на появление очень сильных конкурентов,
продолжал сохранять за собой завоеванные позиции. Непрестанно
совершенствовался паровой двигатель, на основе которого в ближайшие
десятилетия продолжались опыты решения проблемы
динамического полета на аппаратам, тяжелее воздуха.
ГЛАВА III
ПОПЫТКИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ УПРАВЛЯЕМОГО
ВОЗДУХОПЛАВАНИЯ В 1870-1900 гг.
Развитие промышленности и воздухоплавания в 1870—1900 гг.
Период перерастания кзпитализма в империализм сопровождался
бурным ростом промышленности и быстрым процессом ее
концентрации, приведшим в начале 70-х годов прошлого столетия к
возникновению монополистических союзов капиталистов. Правда, эти
монополии были еще непрочны и немногочисленны. Они получили
более быстрое развитие лишь после кризиса 1873 г. Вместе с тем
эти годы принесли с собой внедрение паровых машин, резкое
увеличение выплавки чугуна и стали:, огромный рост добычи угля.
Англия увеличила выплавку чугуна с 4 524 000 000 т в 1866 г. до
6 609 000 000 т в 1877 г. Франция, производившая в 1870 г. 1 178 000 т чугуна,
повысила выплавку чугуна до 1 725 000 т в 1880 г., до 1 962 000 т в 1890 г.
и до 2 714 000 т в 1900 г. Выплавка стали увеличилась также за 20 лет больше,
чем в четыре раза х. В равной мере увеличивалась и мощность паровых
двигателей в промышленности. В 1872 г. она составляла 388 000 л. с, а в 1890 г.
863 000 л. с, увеличившись к 1900 г. до 1 791 000 л. с, т. е. в два раза 2. Росло
и количество паровых машин в промышленности. Если оно составляло в 1878 г.
всего 37 589, то в 1900 г. промышленность Франции насчитывала 74 636 паровых
машин. Огромный рост производства наблюдался также в Германии, Америке
и России. Германия, производившая в 1873 г. 2 241 000 т чугуна, дала в 1890 г.
4 659 000 т, а в 1900 г. 8 521 000 т, т. е. почти каждые 10 лет удваивала
выплавку чугуна. Америка, увеличив за 10 лет, с 1860 по 1870 г., количество своих
предприятий на 80%, в то же время подняла выплавку чугуна с 2 561 000 т
(2 602 100 т/м) в 1873 г. до 9 203 000 т (9 350 100 т/м) в 1890 г., а через 10 лет
довела выплавку чугуна до 13 789 000 т (14 510 301т/л«). Россия сумела с 1871 г.
по 1887 г. увеличить выплавку чугуна с 21 900 000 пудов [ЪЬ& 700 000 000 кг)
до 34 400 000 пудов (563 500 000 000 кг). В 1900 г. выплавка чугуна составила
в России 179 100 000 пудов (2 933 700 000 кг).
Огромный шаг вперед сделала и добыча угля. С 50 600 000 пудов
(828 800 000 кг) в 1871 г. эта добыча в России возросла в 1887 г. до 276 800 000
пудов (4534 100 000кг), а в 1900г. она составила986 300 000пудов (16 156 000000кг)
Такой же быстрый рост, как это показал Ленин в своей работе «Развитие
капитализма в России», наблюдался и в других отраслях русской промышленности.
Мировая выплавка чугуна в США, Англии, Германии и Франции выросла
с 10 300 000 т в 1870 г. до 34 390 000 т в 1900 г. В то же время, по данным
Годли, с 1860 г. по 1880 г. протяженность мировой железнодорожной сети
возросла в Европе в четыре раза, в США в три раза. Владимир Ильич Ленин, рас-
1 Annuaire statistique de la France, p. 341, Paris, 1936.
2 Там же, р. 98.
76
матривая развитие капитализма, как естественно-исторический процесс,
установил, что в результате подъема в конце XIX в. и кризиса 1903 г. «картели
становятся одной из основ всей хозяйственной жизни. Капитализм
превратился в империализм» г.
После 60—70-х годов прошлого столетия мы наблюдаем множество
колониальных захватов, приведших очень скорэ к полному разделу с помощью
вооруженной силы незанятых земель на земном шаре.
Германия, Япония и Соединенные штаты, не имевшие в 1876 г.
колониальных владений, обладали к началу империалистической войны 1914—1918 гг.
колониями общей плошадью в 3 500 000 км2 с 41 200 000 жителей. Франция
оумеларасширить своиколониальныэ владения почти в одиннадцать раз, Англия
в полтора раза. Причем характерно, что езли для Англии интенсивные
колониальные захваты приходились главным образом, на 1860-1880 гг., то для Франции
и Германии эти захваты приходились именно на последнее двадцатилетие XIX
столетия. Вместе с тем 90-е годы прошлого столетия были годами, когда «Англия
быстро утрачивает свою промышленную монополию, Франция и Германия
приближаются к промышленному уровню Англии, и Америка обещает изгнать
их всех с мирового рынка как по части промышленных, так и по части земле-
делоческих товаров»2. Это обстоятельство мнзгое объяснит нам и, в частности,
ту значительную роль, которую играла Франция в воздухоплавании конца XIX
и начала XX столетий.
Практические потребности господствующих классов передовых
стран связанные, главным образом, с поисками нового мощного
оружия в борьбе за территориальный раздел мира, нужда в более
совершенных средствах связи с отдаленными колониями, а также
развитие научной метеорологии и спорта,—вот те факторы, которые
обусловили в последней четверти XIX столетия значительные успехи
в разрешении задачи механического полета и управляемого
воздух оп л а в ан ия.
Военное применение воздухоплавания имело успех уже при
первых раскатах буржуазной революции во Франции. Привязные
воздушны? шары служили цэлям разведки еще в битве при Флери
(1794) и в других сражениях. Созданные военные аэростатические
парки и воздухоплавательная школа в Медоне были позже
ликвидированы Наполеоном, так как аэростаты не отвечали его
стремительной тактике и стесняли движение войск в походе. Успехи
промышленности конца XIX столетия, позволившие создать подвижные
и легкие полевые воздухоплавательные парки, дали возможность
вновь вернуться к использованию воздушных шаров для нужд
война. В 1862 г. воздушные, шары были с успехом применены во
врвхмя гражданской войны в Америке при осаде города Ричмонда.
Франко-прусская война 18/0—71 гг. создала огромнуьо
популярность воздушным шарам. Революционный Париж сумел в условиях
блокады организовать массовое производство аэростатов и при
помощи их установить связь с провинцией. 20 сентября 1871 г.
из Парижа вылетело 64 аэрэст/ата, на которых было переброшено
из Парижа 155 человек и 10 000 кг писем. Этот успех воздушных
шаров обусловил, начиная с 70-х годов прошлого столетия,
создание во Франции, Англии (1878 г.), Германии (1884 г.), России (1885 г.),
1 В. И. Ленин, Империализм, как вызппя стадия капитализма, Собр.
соч., т. XIX, стр. 20.
8 Письма Маркса и Энгельса, стр. 323, 1932.
77
а также Австрии и Италии постоянных воздухоплавательных частей.
С этого момента ни одна война не обходилась без практического-
использования аэростата (Французская военная экспедиция в
Китай в 1884—85 гг., англо-бурская война 1899—1900 гг., война в
Абиссинии в 1887 г., экспедиция на остров Кубу 1898 г., русско-японская
война 1904 г. и т. п.).
Вместе с тем возникает и ряд воздухоплавательных обществ,
немало способствовавших успехам воздухоплавания. Франция к этому
времени имела «Французское общество воздухоплавания». В 1879 г.
в Париже была создана «Академия метеорологического
воздухоплавания». В 1880 г. в России был учрежден VII воздухоплавательный
отдел Русского технического общества, сыгравший большую роль
в развитии воздухоплавания в России. 28 ноября 1880 г. состоялось
открытие Венского общества воздухоплавания, в 1880 г.
воздухоплавательные общества существовали также в Лондоне, Лионе.
Мадриде, Нью-Йорке и Аванье (на острове Кубе). В 1881 г. такие
общества были созданы в Берлине, Лейпциге, Бремене и Сегеде
(Венгрия). Военные круги со всей настойчивостью берутся также
за разрешение задачи управляемого воздухоплавания. На средства
военных ведомств был построен ряд дирижаблей. Несколько позже
военные ведомства заинтересовались и аппаратами тяжелее воздуха,
субсидируя их постройку. Таким образом военные ведомства
оказывали, начиная с 1871 г., огромное влияние на развитие
воздухоплавания, поставив его на службу войне. Империализм, таким
образом, нанес непоправимый удар мечтам передовых людей, какими
были Кейли, Менделеев, Циолковский и др., хотевших поставить
воздухоплавание на службу хозяйственным и культурным нуждам
людей. Развитию воздухоплавания содействовал также успех
научной метеорологии, основание которой было положено в середине
XIX столетия установлением зависимости между распределением
атмосферного давления и погодой той или иной части земного шара.
В 1886 г. в Англии был создан постоянный метеорологический
комитет, регулярно проводивший наблюдения над состоянием погоды
и опубликовавший целый ряд трудов, относящихся к этому вопросу.
Научная метеорология вызвала необходимость систематического
изучения состояния верхних слоев воздуха.и тем самым
пробудила интерес к воздухоплаванию. В последней четверти XIX
столетия еще один фактор стимулировал развитие воздухоплавания
и авиации — это спорт.
Велосипедные, а затем автомобильные гонки, позже увлечение
моторными лодками и небольшими воздушными шарами, все это-
послужило новым толчком к развитию воздухоплавания и авиации,
создавая необходимые кадры людей. Работа конструкторов и
изобретателей аэроплана в последней четверти XIX столетия была в
известной степени обусловлена и тем, что господствующие классы за
счет снижения жизненного уровня широких масс трудящихся и
беспощадной эксплоатации колоний располагали избытком капитала,-
для которого они искали возможностей приложения. Вот почему
крупная буржуазия с самого начала благожелательно отнеслась
78
к попыткам создания новой отрасли техники, а стало быть и новойг
области применения своих капиталов.
Эпоха империализма принесла с собой быстрое
совершенствование парового двигателя. Известное влияние на снижение веса
самого парового двигателя и повышение его мощности оказал
паровой автотранспорт. Развивавшаяся промышленность и крупное
сельское хозяйство, рост товарооборота и рост населения городов,— все
это требовало коренного улучшения внутригородского и
межрайонного транспорта. Применение тяжелой артиллерии на войне
также тормозилось отсутствием мощных тягачей. Все это вместе-
взятое заставило в 70—80-х годах прошлого столетия вновь
обратить внимание на паровой автомобиль. Появление в Англии котлов»
Фильда (с циркуляционными трубами), применявшихся главным
образом для пожарных насосов, сыграло известную роль и в
развитии парового автомобиля. В 1871 г. Томсон и Рави применили этот'
котел к своему дорожному локомотиву. Котел имел 177 кв. футов.
(16,4 м2) поверхности нагрева. Машина состояла из двух цилиндров,
диаметром каждый 8 дюймов (203 мм) при ходе поршня 10 дюймов-
(254 мм) и развивала до 150 об/мин. Вслед за ними Перкинс изобрел
локомотив, где применил вертикальную машину «компаунд» и
трубчатый котел небольших размеров, причем его машина1 имела уже до
1000 об/мин. Начиная с 1873 г., АмедейБоле, литейщик колоколов
и конструктор в Монсе, усиленно работал над усовершенствованием
парового автомобиля. В 1876 г. он изготовил паровой автомобиль,
имевший более совершенное управление, рессоры, а также цепную^
передачу Галля2. На повозку был установлен котел Фильда с
вертикальными трубками. Мощность машины составляла 15 л. с.
Повозка делала уже 40 км/час. Эта повозка произвела большее
впечатление в Париже. Успехи парового автомобиля Боле привлекли
внимание военного ведомства, по заказу которого были также
построены паровые локомотивы 3.
В русско-турецкую войну 1877—1878 гг. на дунайском фронте
было при помощи 12 паровых дорожных локомотивов переброшено
около 10 000 т военных грузов.
Успехи паровых автомобилей вновь пробудили интерес и к
легковесному паровому двигателю. Воздухоплаватели внимательно
присматривались к этим двигателям. Особенно много надежд подавал
котел из( бретателейСерполле. Последний много работал над
усовершенствованием паровой повозки. В1890 г. его повозка сделала пробег
Париж-^Лион, покрыв расстояние в 67 км за Зчаса. Замечательным
изобретением его был паровой котел с мгновенным парообразованием.
Этот котел привлек внимание воздухоплавателей франции, и в
декабре 1888 г. инженер Ховель на заседании Французского общества
воздушной навигации сделал о нем подробный доклад.
1 W. В е a m о n t, Motor vehicles and motor «Philadelphia», p. 28—41,,
1902.
2 Souvestre, Histoire de Tautomobile, Paris, 1907.
3 Там же.
79
Поскольку этот доклад представляет значительный интерес, мы позволим
себе привести из него подробную выдержку. Ховель говорил: «Инженеры не раз
уже исследовали проблему мгновенного парообразования, но никто еще не
сконструировал аппарата, не подверженного опасности от бурного расширения
пара.
Братья Серполле задумали испарять воду лишь по мере потребностей самого
двигателя. Их котел содержит поэтому в каждый данный момент лишь несколько
капель воды или производимого ими пара. Таков принцип секционных котлов,
называемых невзрываемыми, обладающих свойствами абсолютной невзрывае-
мости, достижимой практически. Действительно, в случае разрыва стенок
котла, — разрыва мало вероятного при отсутствии обычно большой массы воды
и летучих масс пара, даже в таком случае в нем не получится ни взрыва, ни
извержений.
Чтобы получить этот результат, новый котел бесконечно малой вместимости
задуман так, чтобы в. его нагретых стенках шарообразные капельки воды
раздавливались бы тотчас же вслед за тем, как они образуются; таким образом они
немедленно превращаются в пар.
Чтобы обеспечить получение такого результата, простая стальная трубка,
с толстыми стенками и соответствующим диаметром, расплющивается и
прокатывается в горячем состоянии при температуре, превосходящей температуру
сваривания металла. После охлаждения трубка снова пропускается в прокатном
стане, и так получают полосу с внутренней полостью, имеющей сечение с
поперечником не более 0,1 мм. Эта сплющзнная трубка выгибается спиралью, чтобы
поместиться в кожухе. Если температура трубки доводится до 250—300°, то
вода, впрыснутая в один ее конец, моментально испаряется и выходит в виде
пара в другом конце, откуда отводится трубопроводом к цилиндру двигателя.
Система функционирует очень просто. Поршень питательного насоса
работает от эксцентрика на валу двигателя. Этот насос имеет очень малые размеры,
и так как вся впускаемая вода целиком и мгновенно превращается в пар, то
к регулировке этого впуска сводится и регулировка работы всей машины. Это
достигается автоматически регулятором двигателя, действующим либо на кран
нагнетательной трубы, что позволяет направлять часть воды, даваемой насосом,
в кожух, либо на кулиссу, которая ограничивает ход поршня и которая можзт
регулировать этот ход от нуля до максимально возможного предела. Для пуска
в ход применяется маленькая наружная помпочка, работающая от руки.
Котел для двигателя в 1 л. с. весит 33 кг. Он оформлен из трубки длиною
.в 2л«, занимающей место в 105 мм в высоту и 22 мм в поперечнике. Поверхность
нагрева равняется 48 дм2, а внутренняя вместимость не составляет и 25 см*.
Котел располагается на горне вокруг пламени; воздух для сгорания топлива
перед поступлением в топку подогревается при прохождении в двойном кожухе.
Трубка котла воспринимает'от топки температуру, нужную для паропроизводи-
тельности, в несколько минут. Вместе с топкой котел весит около 100 кг; по
размерам эта система имеет вид столь распространенных печей, но с высотой
всего лишь в 0,65 м.
Котел Серполле применен при двигателе в 1 л. с. на двухместной
четырехколесной коляске, которая развивала скорость свыше 30 км/час и оказалась
способной брать подъем в 7° при усилении впрыска ручной помпочкой. Эта
маленькая коляска имела на себе запас воды и угля на пробег в течение 3 часов
(котел 110 кг, двигатель 70 кг, вода и уголь из расчета на каждый час
соответственно 15 кг и 4 кг).
Делались и различные другие применения такой системы, но только с
котлами малых размеров» К
Таким образом развитие парового автомобиля, оказывая влияние
на снижение веса паровой машины, делало все более возможным
применение этого двигателя в воздухоплавании. Снижался также
sec судовых двигателей в военном флоте.
1 «L'Aeronauie», № 3, р. 62—64. 1889.
'80
Успехи, достигнутые в снижении веса парового двигателя
и повышение его к. п. д. в морском флоте
Быстро развивавшийся военный флот Франции, Германии,
Англии, Америки и России предъявлял требования на котел и
двигатель облегченного типа, которые обладали бы вместе с тем
достаточной мощностью. Не случайно известные конструкторы Маршаль
и Вэйтон (Marshal et Waigton), выступая в 1881 г. на собрании
инженеров-механиков и судостроителей в Нью-Кестле,
категорически утверждали, что «развитие наибольшей силы машины при
наименьшем ее весе положено ныне в основу машиностроения и
вызвано современными требованиями мореплавания» г. Считая эти
факторы самыми главными в морском машиностроении,
конструкторы сосредоточили свое внимание для решения этой задачи на
следующих элементах, непосредственно влияющих на мощность и вес
паровой машины: 1) площадь поршня, 2) давление пара в котле,
3) расширение пара в цилиндрах, 4) нагревательная поверхность
котлов. Вместе с тем было обращено внимание на выработку
наиболее рационального типа паровой машины, увеличение скорости
поршня, применение более легких материалов.
В 60-х годах прошлого столетия в Англии Самуэль Голл
предложил поверхностные холодильники, разработанные им еще в 30-х
годах. Эти холодильники, или конденсаторы, позволяли применять
более высокие давления пара и избавляли, котлы от большой
накипи 2. Возможности использования более высоких давлений
содействовало также изобретение в 50-х годах американцем Кор-
лиссом регулятора степени расширения пара. С 1863 по 1872 г.
морские инженеры, как утверждал Паркер 29 июля 1866 г. на
собрании корабельных инженеров в Ливерпуле, сумели «увеличить
вдвое коэфициент полезного действия морских машин». Наряду
с повышением давления пара изобретатели приходят к мысли о
применении перегретого пара.
Первые опыты в этом направлении были сделаны еще Перкин-
<юм в начале 50-х годов и Ушервудом в Америке и повторены в
Англии, Франции, Германии и других странах.
Вскоре давление пара повысилось до 60 фунтов на кв. дюйм
(4,2 кг/см2), и судовые двигатели сделали большой шаг вперед в связи
с применением системы последовательного расширения
определенного объема пара в двух цилиндрах, предложенной еще Горнблове-
ром (1781) и осуществленной в 1804 г. Вульфом. Это привело к
системе «компаунд», быстро завоевавшей свое место в военном флоте.
В 1855 г. Гирн опубликовал свои изыскания о преимуществах
перегретого пара, утверждая, что можно получить выгоду,
применяя такой пар в машине. Ему удалось получить температуру
1 «Marine Engineer», № 89, 1886.
2 Позже были приняты инжекционные холодильники; в 1873 г. подавляющее
число судовых машин было оборудовано такими холодильниками. Струйные,
или эжекторные, холодильники появились в 60-х годах XIX столетия (Б у с л е й,
Судовые механизмы, стр. 3).
Лузь—994—6 81
пара до 250° при iam давления в котле. В середине XIX столетия
двойное расширение пара получило распространение в морском флоте.
По утверждению Ширмана, начиная с 1872 г., «суда военного флота
строились только с машинами компаунд». Как мы увидим ниже, этот тип двигателей
был использован Можайским, Адером, Максимом и другими изобретателями
паровых аэропланов. Под влиянием требований быстроходных миноносцев
этот двигатель значительно снизил свой вес и улучшил свои качества. Диаметры
цилиндров этой машины равнялись соответственно 123/4 дюйма (324 мм) и
207/s дюйма (530,2 мм), ход поршней 12 дюймов (305 мм). Машина была снабжена
конденсатором, через который вода прогонялась при помощи центробежной
помпы. Аналогичные двигатели были установлены на американских миноносцах
Хересгоффа. В 1879 г. внимание морских техников было привлечено миноносцем,
появившимся в Англии. Паровая машина смешанной системы имела диаметры
цилиндров 10х/2 дюймов (266,7 мм) и 6 дюймов (152 мм) приходе поршня в
10 дюймов (254 мм), она развивала мощность до 100*л. с.
Развитие легких судовых двигателей на этом не остановилось.
Военное ведомство непрерывно предъявляло требования к
увеличению скорости миноносцев. Давление пара в силу прогресса
котельной техники, как мы это увидим ниже, продолжало возрастать и
составляло в 1880 г. 90 фунтов на кв. дюйм (6,3 кг/см2), а в 1887 г.
отдельные пароходы доводили это давление уже до 155 фунтов
йа кв. дюйм (10,9 кг /еж2), что привело к постройке получивших
широкое распространение в морском флоте машин с тройным
расширением.
Первые машины с тройным расширением пара появляются еще в 1874 г.;
они строятся, в частности, инженером Кирком (фирма Нэпир) для парохода
Пропонтис. С 1881 г. было построено до 150 таких машин с тройным
расширением пара. «В настоящее время строится до 120 машине тройным расширением
и 71 машина компаунд», —писали1 морские специалисты в 1886 г. В 1887 г.
известный специалист в области судовых двигатели Голов утверждал, что
«судовые машины тройного расширения признаны в настоящее время наиболее
экономичными, а также удобными и в других отношениях, а потому на
большинстве вновь строящихся судов как торгового,так и военного флота предпочитают
ставить машины этого типа»2. А. А. Брандт в своем очерке «История паровой
машины» приводит любопытную таблицу, дающую представление о
преимуществах машины с тройным расширением пара.
Год
Тип
машины
Давление
пара в
котле, фунтов
на кв. дюйм фут
Поверхность
нагрева в кв.
на л. с.
Расход
угля в
фунтах
на л. с.
Скорость
поршня
фут/мин.
Вес
машины и котла
с водой в
фунтах на
л. с.
1870
1880
1890
Одноцилин
дровая
Компаунд
Трехкратного
расширения
50
(3,5 кг/см2)
4,4
(0,4 л*2)
75 I 3,9
(4,9 кг/см2) (0,36 м2)
180
(12,6 кг/см2)
3,3
(0,3 ж2)
2Д
(0,19 «г)
1,8
(0,17 кг)
1,5
(0,14 кг)
375
(114,3
м/мин)
480
(146,3
М/мин)
800
(243,8
м/мин)
500
(226,8 кг}
480
(217,7 кг)
400
(181,4 кг)
1 «Jrov» № 719, 22 октября 1886.
2 Г о л о в, По поводу машины четверного расширения на пароходе,
«Морской сборник», №9, 1887.
82
Выгоды машин с трехкратным расширением пара очевидны. Но Брандт не
«.учитывает в этой таблице, что двигатели того же времени для миноносцев имели
вес на 1 л. с. не 400 фунтов (181,4 кг), а 80—60 и даже менее (36,3—27,2 кг и
менее). Вот почему нам приходится так внимательно присмотреться именно к
двигателям и котлам, применявшимся на миноносцах.
Двигатели, применявшиеся на миноносцах, послужили для ряда
изобретателей образцами для первых авиационных паровых
двигателей. Введение такого типа машин обусловило снижение расхода
топлива примерно на 20% сравнительно с машинами компаунд.
Снижение расхода топлива непрерывно сопутствовало
усовершенствованию паровых двигателей и котлов.
Если расход топлива составлял в 1832 г. на пароходе «Саламандра»
(«Salamander») 8 фунтов (3,6 кг) на 1 л. с, то в 1872 г. паровые котлы парохода «Than-
derer» расходовали всего З1^ фунта (1,7 кг) на 1 л. с. Большое значение имело
также применение жидкого топлива (нефтяных остатков).
На снижение веса паровой машины и котла большое влияние
оказало применение стали и вытеснение в связи с этим
тяжеловесных чугунр.ых отливок. В 80-х годах прошлого столетия из
стали полностью начали изготовляться кривошипы, крестовины,
шатун, поршни и штоки, а также крышки цилиндров. Большую
роль сыграло также применение пустотелых отливок. Позже
применение сильно перегретого пара позволило делать цилиндры
паровых машин без паровой рубашки, что также значительно снизило
их вес.
Происшедшая в середине XIX столетия замена пароходных
колес винтами, а также требования быстроходности в военном
флоте привели к резкому увеличению числа оборотов вала машины
и скорости движения поршня.
В 80-х годах отдельные быстроходные миноносцы довели число оборотов
вала до 382 в мин. при скорости хода поршня 1146 м/мин. Все это вело1 к
снижению веса паровой машины на 1 л. с. Если в 1832 г. этот вес составлял на том же
судне «Саламандра» 1540 кг на 1л. с, то в 1877—1880 гг. миноносец английского
флота № 80 «Varron» имел всего 61 кг на 1 л. с. В среднем же для всего морского
флота этот вес 2 для новых типов двигателей равнялся 90 кг.
Маркс, анализируя в «Капитале» развитие паровой машины, писал:
«Усовершенствование паровой машины увеличивает число ударов ее поршня в
минуту к в то же время, благодаря большему сбережению силы, дает возможность
приводить в движение мотором прежних размеров более обширный механизм,
причем потребление угля остается без и менения или даже понижается.
Усовершенствование передаточного механизма уменьшает трение и, что так
поразительно отличает современные машины от старых, низводит поперечник и вес
больших и малых валов к постоянно уменьшающемуся минимуму» (т. I,
стр. 389—390, 1937).
1 Буслей в своей книге «Судовые механизмы» (СПБ, 1893 г., ч. III, стр. 230—
267) приводит интересные таблицы весов судовых машин, из которых видно
как быстро шел процесс снижения веса этих машин.
2 А. Погодин, Утилизация пара в машине однократного и
многократного расширения, «Морской сборник», № 3, стр. 57, 1890.
83
Наряду с тройным расширением пара начинают применяться
двигатели и с четверным расширением пара. Журнал «Engineering»•
за 18 марта и 1 апреля 1887 г. приводит описания и чертежи машины
четверного расширения пара, построенной в Англии для парохода
«Country of York».
Была еще одна область применения парового двигателя,
повлиявшая на прогресс паровой машины, —. это применение паровых
двигателей для динамо, в частности, судовых динамоэлектрических
машин.
В 80-х годах наметились два типа таких машин: во-первых, такие, у которых
движение динамоэлектрическим машинам передавалось помощью ремней,
зубчатых колес и т. п., во-вторых, такие, вал которых был непосредственно
соединен с осью динамоэлектрических машин (они делали до 700 об/мин). Целый ряд
заводов-уже изготовлял такие машины-. На выставке изобретении в Лондоне
экспонировался двигатель Matthews с диаметром малого цилиндра 9 дюймов
(229 мм) и большого 18 дюймов (762 мм), развивавший 200 и. л. с. при давлении
пара в котле около 100 фун. на кв. дюйм (7 кг/^м2) и при числе оборотов вала
320 в мин.
Применение нашли и машины тандем, смешанной системы,
выпускавшиеся фирмами Броуэтт, Ландлей и К°, специально для
динамоэлектрических машин. Они имели диаметр цилиндров
5г/2—9 дюймов (139,7—229 мм) при ходе поршня 10 дюймов
(254 мм) и могли делать 210 об/мин. Таким образом под влиянием
требований динамомашины были выработаны небольшие, но
достаточно мощные двигатели с большим числом оборотов Ч Система
паровых машин компаунд вскоре внедрилась также в
паровозостроение и промышленность, причем большое значение здесь имела
специальная паровая машина, сконструированная Шмидтом и
работавшая перегретым паром с температурой до 350°.
Быстрый прогресс паровых двигателей сделал возможным, как
это мы увидим ниже, применение двигателя с тройным
расширением пара для нужд воздухоплавания.
Но снижение веса и повышение мощности паровой машины
были бы невозможны без прогресса в области котельной техники.
Прогресс в области котельной техники
В 70—80-х годах прошлого столетия значительные успехи были
достигнуты в котельной технике. Еще в начале XIX столетия
попытки осушения пара привели, как мы указывали выше, к
применению перегретого пара. Искусственная тяга в судовых котлах,
получившая широкое распространение во второй половине XIX
столетия, вызвала во избежание снижения к. п. д. котла применение
подогрева воздуха, поступавшего в топку, что сильно повлияло
на сокращение расхода топлива. Вскоре Гоуден и Кемп
осуществили идею Эванса о подогреве питательной воды для котла
теплом уходящих газов 2. Все это резко повысило к. п. д. котла,
снизило расход топлива и привело к снижению веса и габаритов котла.
1 А. Б р а н дт, Курс паровых машин, стр. 347—355, СПБ, 1896.
2 J. Howhen, On forced combustion in furnaces in steamboilers,
Transactions of the Institution of naval architects, p. 182—219, 1886.
84
Применение пара высокого давления (порядка 10—12 am) и переход
к машинам компаунд обусловили в 80-х годах прошлого столетия
быстрое распространение водотрубных котлов. Первые опыты
применения котлов этого типа для нужд морского флота были
проделаны, повидимому, во французском военном флоте, который в борьбе
с Англией за колониальное первенство делал все возможное для
усовершенствования своих судовых двигателей. Начиная с 1878—
1879 гг., французское военное министерство организует
производство миноносцев в Гавре, ликвидировав свои заказы фирме Тор-
нейкрофта в Англии. Еще в 1855 г. во Франции начали применять
прямоточные котлы Белльвиля *, послужившие прототипом для
целого ряда котлов, конструктивно разработанных в дальнейшем
отдельными воздухоплавателями. Белльвиль сумел добиться того,
чтобы в котел вводилось строго определенное количество воды,
необходимое в данный момент для подачи пара в цилиндры
паровой машины. Котел был снабжен коллектором, сепаратором, а позже
(в 1862 г.) и перегревателем. Весил котел без воды 659 иг, обладал
паропроизводительностью 65 кг/час и давал мощность 6,5 л. с.
Котлами Белльвиля заинтересовались и в России, и в 1851 г. на
них была выдана привилегия сроком на 10 лет. В 1877 г. этот котел
был значительно усовершенствован. Для получения давления пара
в 8 am достаточно было 20—23 мин. В 1893 г. давление пара в котле
Белльвиля было доведено до 17 am. Начиная с 1886 г., котел
Белльвиля получил широкое применение на паровых катерах во
Франции, а позже был принят в военном и коммерческом флотах.
Русские военные круги добивались также распространения этого
вида котла в русском флоте 2.
Котел Белльвиля имел следующие важные усовершенствования:
1) собиратель, очиститель пара и питательной воды, 2)
автоматический регулятор питания и горизонта воды. Такой котел имел
возможность быстро поднимать давление пара. Он был безопасным
в смысле взрывов, давал возможность применять машины с высоким
давлением, а также сохранять первоначальное давление пара. Одно
из серьезных его преимуществ заключалось в возможности питать
котлы морской водой 3.
В 1900 г. не менее 2000 котлов Белльвиля былз установлено
на 116 военных судах различных национальностей. Позже, на
основе конструкции Белльвиля, были даны еще более совершенные
котлы (Ланграфеля, д'Алеста, Пеппеля и др.)- Германия,
вступившая в соревнование с Англией и Францией в борьбе за
колониальные захваты, начала быстро развивать свой военный флот.
С 1879 г. Германия организовала у себя собственное котло-
строение и вскоре дала водотрубный котел облегченного типа си-
1 Еще раньше, в 40-х годах, водотрубные котлы были построены Альбаном
и другими конструкторами.
2 «Морской сборник», № 6, стр. 59, 1883.
3А. Арцеулов, Усовершенствованные котлы Белльвиля и
применение их на судах флота, «Морской сборник», № 6, 1883. См. также А. Б р а н д т,
Курс паровых машин, стр. 87—90.
85
стемы Гейне 1. Этот котел, имея к. п. д. 25%,^весил всего (без воды)
37,5 кг на 1 л. с. и при давлении пара 7,9 am обе.спечивал мощность
машины 234 л. с. Германия продолжала дальше совершенствовать
свои котлы, повышая их мощности и снижая их вес В Англии
также совершенствовался водотрубный* котел. В 1871 г. Перкинс
взял патент на свой водотрубный котел. Котел развивал давление
до 22 am и мог испарять воды 520 кг/час при весе 107 кг/и* л. с.
Фиг. 40. Водотрубный паровой котел Торнейкрофта.
В 1896 г. появились котлы Ярроу камерного типа, изготовленные
для английских миноносцев. Конструкторская мысль английских
инженеров здесь работала полным ходом. Мы не имеем
возможности подробно останавливаться на рассмотрении всех типов котлов,
созданных для нужд быстроходного морского флота. Укажем только
на котлы Торнейкрофта, сыгравшие большую роль в
экспериментальных работах пионеров авиации.
Еще в 1880 г. на миноносце Торнейкрофта был установлен
водотрубный котел с 204 трубками диаметром 13Д дюйма (44, 4 мм),
развивавший давление 36—40,5 фунтов на кв. дюйм (2,5—2,84 кг/мм2).
В 1890 г. фирма взяла патент на паровой котел, показанный на
фиг. 40, отличавшийся от предыдущей конструкции тем, что у него
было три водяных коллектора. Паровой коллектор соединялся
с водяными коллекторами большим числом трубок, расположенных
в два ряда. Верхний паровой коллектор был соединен со средним
водяным коллектором двумя пучками труб. Пар подвергался осушке
угольниками, установленными в два ряда в паровом коллекторе.
Котел Торнейкрофта второго типа имел лучшую циркуляцию
воды и вдвое большую поверхность радиации. Развод пара
достигался в этих котлах в 15—20 мин., к. п. д. составлял около 80%.
Именно этот котел и был взят за основу Максимом для силовой
1 Заслуживает также внимания и котел Штенмюллера, дающий возможность
получения более сухого пара и давления около 12 am.
86
установки на его аэроплане, а также Ионом для управляемого
аэростата.
По тому же пути пошло и американское котлостроение. За время
гражданской войны 1861—65 гг. там был создан военный флот
в 179 единиц общим водоизмещением в 166 000 т. Америка,
начинавшая конкурировать с Европой на европейских и азиатских
рынках, нуждалась в мощном военном флоте для защиты своего
торгового судоходства и своих прав в бассейне Тихого океана и
в других частях света. Американцы начинают усиленно работать
над проблемой водотрубного котла, обеспечивающего на военных
судах минимальное время для его разведения. Водотрубные котлы
Бабкока и Вилькокса получили широкое распространение в
военном флоте США. Оставляя в стороне все остальные типы котлов,
мы остановимся подробнее на котле братьев Хересгофф, имевшем
большое значение для авиации. Котел этот был сконструирован
в 1878 г. в качестве генератора для американских торпедных
катеров и характеризовался малым весом и быстрым парообразованием.
При мощности машины в 100 ,/г. с. этот котел весил всего 600 «г, имея
площадь нагрева около 200 кв. футов (18,6 ж2). Это прямоточный
Фиг. 41. Паровой котел братьев Хересгофф.
котел (фиг. 41), сделанный в виде змеевика из медной трубки г
диаметром 76 мм, расположенной по поверхности усеченного
конуса при диаметре его в основании (у решетки) 1,95 м и вверху
1,72 м. На фигуре показан такой генератор двойного типа. Второй
змеевик помещен внутри.
Вначале вода для питания поступает в горизонтальный плоский
змеевик А вверху, там подогревается и направляется в главный
1 Для котла больших размеров применялись стальные змеевики.
87
змеевик Z?. Спускаясь по внутреннему змеевику, вода испаряется
понемногу в нижней части; поднявшись по наружному змеевику,
пар попадает в сепаратор D, воды остается здесь лишь 15—20%;
она оседает, ее уровень //. Здесь происходит отделение воды от
пара. Вода затем отсасывается специальным насосом, очищается
в фильтрах, а сухой перегретый пар через отверстие F отводится
в змеевик G. В таком котле давление 60 фунтов на кв. дюйм
(4,2 кг/см2) можно получить в течение 4—5 мин., а через 6 мин.,
как утверждал Беннет х, можно достигнуть давления в 100 фунтов
на кв. дюйм (7 кг/см2). Вес генератора для мощности 4 л. с.
составляет всего 12 кг. Мощность в 1 л> с. можно получить с площади
нагрева от 1 до 4 кв. футов (0,09—0,37 ж2). Средний к. п. д.
составляет 37,5%. 7 февраля 1879 г. журнал «Engineering» опубликовал
подробные данные этого котла и привел его чертежи. В печати
утверждали, что в США существует около сотни судов, применивших
силовую установку братьев Хересгофф. Главная заслуга братьев
Хересгофф состояла в изобретении сепаратора, и патент собственно
был выдан благодаря соединению сепаратора с котлом. В 1888 г.
братья Хересгофф внесли значительные изменения в свой котел,
разбив его на отдельные секции. Их котел 1878 г. послужил
образцом и для генератора легкого парового двигателя,
установленного А. Ф. Можайским на своем аэроплане.
Двигатель братьев Хересгофф
Двигатель братьев Хересгофф и котлы их системы сыграли
для дела авиации большую роль. Этот паровой одноцилиндровый
двигатель (фиг. 42) мощностью 4 л.*с, изготовленный ими для
небольшой моторной лодки, весил всего 10,6 кг; вместе же с
трубчатым котлом вес его доходил до 22,65 кг, что составляло 5,66 кг
на 1 л. с. Характеристика двигателя следующая: диаметр цилиндра
58 мм, ход поршня 76,2 мм, отсечка пара делается, примерно,
на 2/3 хода поршня, давление пара 10 am, количество оборотов
в минуту 500. Цилиндр, поршень с головкой и штоком, шатун и
кривошип сделаны из стали, остальные части изготовлены
преимущественно из фосфористой бронзы- Отдельные детали значительно
облегчены по весу фрезеровкой: головка поршня, шатун и пр.
Распределительная коробка приболчена к цилиндру.
Беннет утверждал, что получил давление пара 8 am через 12 мин.
после растопки. При подкладывании топлива давление падало,
но с закрытием дверцы топки восстанавливалось через 1 —'l1^ мин.
В 1879 г. Беннет сообщал, что новые двигатели мощностью один
4 л. с, а другой 16 л» с. строятся уже в расчете на жидкое топливо2.
Эдисон положительно отзывался о возможности использования
двигателя братьев Хересгофф для летных машин.
1 Т. G. Ben net, Генератор Хересгоффа, «L'Aeronaute», №4, р. 95—
103, 1879.
2 Т. G. В е n n e t, Les moteurs legers de m. Herreshoff, «L'Aeronaute»,
№ 2, p. 27—33, 1880.
88
В самом деле, этот двигатель по своему весу и достигнутой
мощности имел тогда наибольшие основания для того, чтобы быть
использованным в авиации.
Необходимо отметить, что в 80-х годах известное
распространение получило нефтяное отопление котлов; опыты в этом
направлении были сделаны еще в 1868 г. известным химиком Дювалем
Фиг. 42. Паровой двигатель братьев Хересгофф.
совместно с Дюпюи де-Ломом и др. Как мы увидим ниже,
нефтяное отопление (после применения форсунок) получило широкое
распространение. Им польз вались для своих котлов изобретатели
первых аэропланов в Европе и Америке.
Внимание русских военных воздухоплавателей привлекли
вертикальные паровые машины Маршаля (фиг. 43), а также
американские турбины (фиг. 4i), по поводу которых были сделаны
представления военному министерству. Однако попыток исполь-
89
а
Я
К
ю
к
Й
CS
а
о-
о
tn
е
зовать эти машины в практике предпринято не было. Данные
паровых машин Маршаля приведены в следующей таблице:
Данные паровых машин с котлами
Число
сил
2
3
4
г
<3
7
9
12
14
Диаметр
цилиндра
Ход поршня
в дюймах
472
ьхЫ
бг/2
7
?3/4
872
972
10
12
8
10
10
12
12
12
14
16
16
Число
оборотов
в минуту
180
150
150
125
125
125
110
95
95
Котел
высота
5'3"
6'2"
6'8"
7'1"
7/6//
8'
9'3"
9'9"
11'
диаметр
2/17о//
2/5//
2'Ъ"
3'
3'5"
3'7"
4'
4'4"
4'7"
Вес
в пудах
75
130
145
185
220
| 260
325
420
480
Турбины поставлялись фирмой различных размерностей и
мощностей (от 0,4 до 150 л. с). Вес турбин колебался от 95 до 3200 кг,
что составляло на 1 «я. с. от 20 кг и выше.
Взяв за основу описанные выше двигатели, конструкторы
пытались на их базе создать специальный легковесный паровой
двигатель для нужд воздухоплавания.
Попытки создания авиационного парового двигателя
К концу 70-х годов прошлого столетия был сделан ряд попыток
создать для нужд авиации паровой двигатель, характеризующийся
отсутствием потерь работы при превращении возвратно-
поступательного движения поршней во вращательное движение вала. Мы
отметим оригинальную попытку Клода Жобера (Claude Jauberl),
предложившего в 1879 г. мотор с прямым круговым движением
(без шатуна). Жобер задался целью объединить в одной конструкции
принципы паровых двигателей двух типов: 1) прямого кругового
действия (без возвратно-поступательного движения) и 2) типа
компаунд по идее Вольфа (с применением цилиндров высокого и
низкого давления). На такой двигатель (фиг. 45—*46) им был взят
патент г. Внутри большого цилиндра АА свободно ходит поршень ВВ
(двойной), внутри которого движется второй малый поршень СС
Сочетание движений этих двух поршней образует круговое
движение (без шатунов), передаваемое валу с кривошипом D. На фиг. 45
слева показан малый поршень С в верхнем положении, а
большой В в среднем положении. На фиг. 45 справа поршень С показан
1 С. Jaubert, Constructeur mecanicien. Un moteur a mouyement cir-
culaire direct sans bielle, «L'Aeronaute» № 6, p. 151—159, 1879.
91
в среднем, а поршень В в крайнем правом положении. Пар в
зависимости от положения золотника Е поступает по каналам FF в про-
А
Фиг. 45. Продольный разрез цилиндра парового двигателя Клода Жобера
для авиации.
странство, лежащее либо над, либо под малым поршнем, а по
каналам GG в пространство, расположенное по ту или иную сторону
М
Фиг. 46. Поперечный разрез цилиндра парового
двигателя Клода Жобера для авиации.
большого поршня. Особое устройство позволяет регулировать
расход пара в зависимости от нагрузки. Двигатель имеет
реверсивный ход.
92
Вслед за Жобером Густав Копи 1 сделал 24 ноября 1887 г.
доклад на собрании Societe frangaise de navigation aerienne о
принципах устройства своего парового ротативного двигателя.
Докладчику были сделаны по поводу этого двигателя возражения,
отмечающие конструктивные несовершенства двигателя. Таким образом
к концу 80-х годов еще не было создано специального
авиационного ^ротативного парового двигателя.
Изобретатели, стремившиеся создать легкий паровой
авиационный двигатель с большим числом оборотов вала, в большинстве
исходили из принципов парового двигателя, усовершенствованного
Жиффаром, Хенсоном, Стрингфеллоу и Тамплем, учитывая
конструктивные улучшения, сделанные в паровых машинах и котлах
в связи с успехами быстроходного военно-морского флота и парового
автотранспорта.
Фиг. 47. Лодочный паровой двигатель Висса.
В конце 80-х годов конструкторы, продолжая упорно работать
над дальнейшим усовершенствованием парового двигателя,
пытались применить в нем пары бензина. В свое время целый ряд
ученых указывал на возможность заменить воду в паровом двигателе
различными жидкостями, отличающимися более высокой
летучестью по сравнению с водой. Еще в 1897 г. Артпойт построил
двигатель, работавший на парах алкоголя (спирта). Были попытки
употреблять для этих целей сернистый углерод, эфир и т. п.
В конце 80-х годов в связи с постройкой быстроходных моторных
лодок, а также в связи с требованиями, обусловленными развитием
управляемого воздухоплавания, известную популярность получила
идея двигателя, работающего на парах нефти. Фирма Эшер Висе
1 Gr. С о р i e, Moteur rotatif a vapeur a clapets oscillants, «L'Aeronaute», № 2,
p. 29—30, 1888.
93
в Цюрихе построила целый ряд паровых машин *, работавших
на парах нефти (бензин) с удельным весом от 0,68 до 0,70 (от 70
до 76° по Боме). Преимущество таких машин заключалось в
основном в возможности применения котла облегченного типа. Эти
двигатели устанавливались Виссом на моторных лодках. При
мощности в 2 л. с. двигатель давал возможность получать скорость лодки
10 км/час. На крупных лодках устанавливались двигатели,
развивавшие мощность 4 л. с, причем скорость хода лодок достигала
12 км/час. Двигатель заинтересовал воздухоплавателей. В России
этот принцип пытался применить к своей паровой машине А. Ф.
Можайский — пионер применения парового двигателя для аэроплана
в России. Двигатель Висса, установленный на лодке, показан на
фиг. 47.
Вследствие неэкономичности и ненадежности двигатели такого
рода не получили распространения.
Таков вкратце процесс развития паровых двигателей и котлов
этих лет. Чтобы ответить на вопрос, почему же выдающиеся
изобретатели, работавшие над разрешением проблемы летания,
остановились на паровом двигателе, а не на двигателе внутреннего
сгорания, сделавшем уже известные успехи к этому времени, мы
кратко рассмотрим состояние этих последних в 80-х годах
прошлого столетия.
Двигатели внутреннего сгорания в 70—80-х годах XIX столетия
Первые попытки построить двигатель внутреннего сгорания
восходят еще к Гюйгенсу и Папину. В XIX столетии над этой
проблемой работал уже целый ряд изобретателей. В 1838 г. Барнетт
предложил систему компрессии. В 1860 г. Жану-Этьену Ленуару
удалось сконструировать двигатель, получивший распространение
в промышленности. Двигательная сила получалась от взрыва газа
в цилиндре, в результате чего днище поршня испытывало давление
5—6 am. В основном этот двигатель был устроен по принципу
паровой машины и во многом копировал ее работу. Движение поршня
передавалось посредством шатуна и поршневых штоков кривошипу
главного вала с маховиком. Двигатель Ленуара расходовал до
3 м3 газа в час на 1 л. с, что составляло стоимость, в шесть раз
превышающую стоимость топлива парового двигателя; к. п. д.
двигателя был очень невысок. На международной выставке в Гавре
демонстрировалась шлюпка с газовым двигателем Ленуара. В
ноябре 1887 г. в «Морском сборнике» появилось описание машины,
установленной на этой шлюпке.
«Машина состоит из двух горизонтальных цилиндров, оси
которых параллельны и находятся в диаметральной плоскости.
Шатуны вращают вертикальный мотылевый вал с маховиком на
нижнем конце; мотылевый вал посредством системы зубчатых колес
вращает гребной вал».
1 Описание устройства двигателя дано в статье L. К n a b, Moteurs a va-
peur denaphte, «L'Aeronaute», 24 annee, № 12, p. 267—271, Decembre, 1891.
94
При 200 об/мин машина развивала 3 и. л. с. Расход газолина
составлял 430 г в час на 1 л. с.
Двигатель Ленуара был первым двигателем внутреннего
сгорания, при помощи которого австриец Хенлейн пытался разрешить
проблему управляемого аэростата. Установленный им четырех-
цилиндровый двигатель питался газом, поступавшим из оболочки
аэростата, и мог развивать 3,6 л. с. Весил же он вместе с водой
для охлаждения цилиндров и радиатором 458 кг, что составляло
108 кг на 1 л- с. Опыты производились без экипажа на борту и
вследствие ненадежности установки были в дальнейшем прекращены.
Вслед за Ленуаром Отто и Ланген выставили на II Всемирной
выставке 1867 г. свой двигатель внутреннего сгорания в 0,5 л. с,
в котором расход газа составлял всего 0,72 м3 на 1 л. с./ч.,
а к. п. д. равнялся 15,3%. Это был вертикальный двигатель
простого действия, в котором ход поршня вверх осуществлялся под
действием инерции маховика. Изобретатели как бы повторяли здесь
тот путь, который прошла за столетие паровая машина. Несмотря
на несовершенство такого устройства, в промышленности было
установлено около 10 000 двигателей Отто.
На III Всемирной выставке в Париже Отто выставил двигатель
прямого действия, в котором в отличие от всех ранее построенных
двигателей он применил сжатие смеси до 2,5—3 am перед ее
зажиганием, воспламенение самой смеси в момент нахождения поршня
в мертвой точке и четыре такта, ставшие потом общепринятыми
для двигателей внутреннего сгорания. Первые двигатели были
одноцилиндровыми с горизонтальным расположением цилиндра.
Простота устройства и относительная экономичность обеспечили
им быстрое распространение в промышленности. До 1897 г. было
построено свыше 42 000 таких двигателей общей мощностью
170 000 л> с. Позже появился сдвоенный двигатель Отто (фиг. 48),.
который послужил образцом целому ряду конструкторов,
строивших двигатели внутреннего сгорания.
Известным успехом в Англии и Америке пользовался в то время
двигатель внутреннего сгорания американца Брайтона. Двигатель
делал около 200 об/мин. Отличительной чертой его было сгорание
смеси при постоянном давлении; смесь сгорала не сразу, а
постепенно, поступая в цилиндр в виде огненной струи. Рабочий
цилиндр имел рубашку, в которой циркулировала вода,
охлаждавшая цилиндр.
Позже Брайтон сконструировал керосиновый двигатель, в
котором керосин и воздух поступали в цилиндр под некоторым
давлением. Брайтон также предложил конструкцию пригодного
карбюратора.
Двигатель внутреннего сгорания Симона был только несколько
видоизмененной машиной Брайтона. В нем горючая газовая смесь
состояла из одной части светильного газа и 10 частей чистого воздуха.
На Всемирной выставке 1878 г. демонстрировался двигатель
внутреннего сгорания Бишона, построенный инженерами Миньон
и Руар. Машина имела вертикальный цилиндр; поршень был свя-
95
зан с шатуном крейцкопфом. Машина эта как бы напоминала
паровой двигатель двойного действия.
Таким образом в 70-х годах прошлого столетия под влиянием
потребностей мелкого производства и флота двигатели внутреннего
сгорания делали еще свои первые шаги и были громоздкими и
тяжелыми, хотя и получили широкое применение в мелкой
промышленности и сельском хозяйстве.
Газ
Фиг. 48. Сдвоенный двигатель внутреннего сгорания Отто.
Только после изобретения Даймлером в 1883 г. более
совершенного двигателя внутреннего сгорания удалось применить его
на транспорте: в автомобилях и моторных лодках. Вслед за тем
двигатели внутреннего сгорания нашли практическое применение
в авиации и воздухоплавании.
Резюмируя, можно сказать, что в 70—80-х годах паровая машина
оставалась тем универсальным двигателем, который по своим
данным мог быть использован для нужд авиации и воздухоплавания.
Практические попытки применения парового двигателя к
воздухоплаванию в последней четверти XIX столетия
Управляемое воздухоплавание этого периода в своих опытных
работах в значительной степени базировалось на паровом двигателе.
Известный австрийский профессор высшей технической школы
в Брюнне Велльнер написал в начале 80-х годов труд, в котором
отразил состояние воздухоплавания того времени. Высказывая
общие соображения об использовании аэростатов, Велльнер
обосновал необходимость увеличения размеров баллонов и отметил
крайнюю трудность использования тяжелых двигателей (вес двигателя
мощностью в 100 л. с. не менее 7000 кг). Касаясь вопроса
дороговизны водорода, автор предложил использовать в роли подъемного
газа водяной пар в жесткой металлической оболочке; при
известной температуре пар может иметь подъемную силу, близкую к
подъемной силе светильного газа. Применительно к полету по
аэродинамическому принципу Велльнер, констатируя безуспешность
многочисленных попыток, пришел к выводу о малой практичности этого
■96
метода вследствие диспропорции между потребной мощностью и
весом. Он склонился к мысли о комбинировании обоих методов
{аэростатического и аэродинамического), например, путем
вооружения аэрэстата удлинзнной формы машущими крыльями,
наклонными «планами», или мощными пропеллерами. Переходя к вопросу
об источнике энергии и признавая невозможность использования
мускульной силы человека, Велльнер отдавал предпочтение
паровому двигателю, как более надежному и дешевому.
Использование в виде топлива подъемного газа из оболочки
является преимуществом газовых дв тгателей, однако, возможность
взрывов представляет опасность. Помимо горючего необходимо
иметь запас воды для охлаждения газовых двигателей.
Таким образом Велльнер высказался 1 за паровой двигатель.
Некоторые идеи Велльнера были вскоре восприняты отдельными
воздухоплавателями. На Венской выставке было представлено
несколько моделей управляемых аэростатов. Аппарат Пфлистера и
Видрика был задуман, как комбинация удлиненного аэростата
с машущими крыльями, приводимыми в действие паровым
двигателем. Там же была представлена инженером Ресселем модель
аэростата, в которой паровая машина, находившаяся в гондоле,
работала на воздушный насос, а нагнетаемым воздухом
приводились в действие два колеса — пропеллера (вертикальное и
горизонтальное). Отработанный пар должен был служить подъемным
газом: он отводился в металлический корпус (из листовой латуни) и,
конденсируясь таи, возвращался обратно в гондолу. В 1887 г. была
напечатана статья А. Дерваля «Применение паров воды, как
двигатель силы в аэростатах с наклонными планами». Автор обосновал
свое предложение, над которым он работал с 1880 г. Суть вопроса
заключается в создании сплавной силы попеременно положительной
и отрицательной, с превращением ее в обоих случаях в
горизонтальное передвижение с помощью наклонно расположенных
поверхностей аэропланного типа. Оболочка монгольфьера строится по
типу аэростата Дюпюи де-Лома; внутренность баллона заполняется
парами воды, благодаря чему аэростат идет вверх; при
конденсировании воды аэростат идет вниз. По подсчетам автора для получения
горизонтальной, скорости в 5 м/сек необходимо затратить в течение
• часа 78,3 кг пара при том условии, что за это вре]#й будет сделано
десять последовательных подъемов и спусков с амплитудой
каждого маневра около 500 м. Такому расходу пара отвечает затрата
топлива (кокс или нефть) в количестве 10 кг, если рабочий пар
будет конденсироваться полностью (без потерь). Расчет относится
к баллону таких же размеров, как аэростат Дюпюи дс-Лхма.
Паровой двигатель пытались также применить на управляемом
аэростате в качестве вспомогательного агрегата. В 1892 г. русское
военное министерство занималось проектом полковника Аргама-
ковн, предложившего воздухо-аммиачный элеватор 2. Для приве-
1 G. Well пег, Ueber die Mojichkeit — der Luftschiffahrt, Zweite
Auflagr», s. 31, Brunn, 1883.
2 Центральный государственный военный архив, дело № 2050, лист 36.
Лузъ—994—7 97
дения в движение вентилятора предполагалась установка на этом
аэростате парового двигателя типа Беренса (демонстрировался на
Всемирной выставке 1867 г.)• Несколько позже англичанин Мебес и&
Лондона предложил русскому военному министерству проект шарау
управление которым было основано на реактивном принципе. Как
он писал, шар «управляется и движется вперед струей воздуха,
выбрасываемого вентиляторами». Вентиляторов было от 2 до 6,
приводились они в действие паровой машиной. Корзина, вентилятор
и руль должны были быть сделаны из алюминия. Проект был
оставлен без внимания. В русских архивах сохранился ряд проектов,,
в основе которых лежало использование мускульной силы людей.
В январе 1885 г. военное министерство рассматривало проект
коллежского советника Станкевича, предложившего аэростат-микст,
крылья которого приводились в движение людьми. Военное
министерство отклонило этот проект, так же, как и проект «ковра-
самолета» доктора Данилевского, который предлагал водородный
воздушный шар, измененной формы, поднимаемый механической
мускульной силой человека. В 1885 г. в «Комитете по техническим
делам» было получено прошение Луи Капацца о выдаче привилегии
на «усовершенствование в аэростатах».
В архивах сохранился также проект француза Андре,
предлагавшего русскому военному министерству аэростат-микст, крылья
которого могли принимать различные положения благодаря двум
гуттаперчевым шарам, помещенным между крыльями и оболочкой;
проект был отклонен. Ряд проектов управляемых аэростатов был
предложен также А. Апраксиным, Мерчинским и др. Легко заметить^
что все эти проекты были шагом назад по сравнению с опытами
Жиффара и его последователей, базировавших свои работы на
применении паровых двигателей.
Постройка Габриэлем Ионом управляемого аэростата с паровой
машиной для России1
Во Франции в середине 80-х годов некоторую известность
приобрел инженер Габриэль Ион (Gabriel Jon), работавший в свое время
вместе с Жиффаром над паровым аэростатом. Вопрос об опытах
и работах Иона^ достаточно запутан буржуазными историками^
Ниже мы займемся выяснением истинного характера его работ.
Лекорню в своем капитальном труде о воздушном судоходстве-
изданном в Париже в 1903 г., касаясь работ Иона и его проекта
управляемых аэростатов, замечает: «этот проект был в
совершенстве разработан до мельчайших деталей, и надо высказать большое
сожаление, что конструктор, который вполне мог бы его
осуществить, не имел возможности, из-за недостатка денежных средств,
построить аэростат и произвести испытания. Ион, несомненно,,
добился бы результатов, которые поставили бы его в один ряд
с Жиффаром, Дюпюи де-Ломом, Тиссандье и Ренаром». Такие
крупные французские историки, как Дольфус и Бушег вовсе не
1 Публикуется впервые.
98
упоминают об Ионе, не уделяют ему ни одной строчки и известные
английские историки авиации Мегоун и Ходжинс, сравнительно
недавно выпустившие свой капитальный труд.
Ион построил свой аэростат в натуральную величину (фиг. 49)
на деньги русского правительства. В государственных архивах
нам удалось обнаружить ряд документов, относящихся к постройке
аппарата Иона для России. Военный агент России во Франции
генерал-майор барон Фредерике 28 апреля 1885 г. доносил г
секретно из Парижа военному министерству о пробных аэростатах,
изготогленных аэронавтом Ионом
для итальянского военного
министерства.
В донесении было дано
подробное описание шаров, способа
сплетения сетки,
предохранительных клапанов, подвески,
механической повозки и пр. Фредерике
прилагает к своему рапорту
докладную ' записку изобретателя
на французском языке, в которой
изложены принципы устройства
привязных аэростатов этой
системы, причем особенно
подчеркивается значение паровой лебедки,
для которой Ион применил
весьма легкую паровую машину с
котлом Фильда.
Русское военное министерство
приобрело у фирмы Иона в виде
образца газодобывательные аппараты и паровые лебедки для
подъема и спуска привязных аэростатов. Но очевидно военное
министерство отказалось от заказа привязных аэростатов, так как
вскоре Фредерике снова стал вести переговоры с Ионом об
изготовлении для России не привязного, а управляемого аэростата/
Мы уже видели, что в эти годы над проблемой такого аэростата
упорно работали изобретатели в Европе и Америке. Задача эта
тогда еще далеко не была решена, но имя Иона, ученика и
компаньона знаменитого Жиффара, было достаточно популярно и
внушало доверие. В марте 1886 г. Фредерике направил в Петербург
на имя военного министра письмо Иона с проектом управляемого
аэростата его системы.
В этом письме Ион приводил краткое описание и технические
данные управляемого аэростата. Он писал: «это новое грозное
средство для разрушения и для защиты состоит из баллона
эллиптической формы, соединенного с гондолой, имеющей вид
удлиненной ладьи, внутри которой находится мощный и легкий механизм,
работающий от двигателя с помощью подвижной передачи, приво-
Габриэль Ион.
1 Центральный государственный военный архив, дело № 398, листы 2—3.
99
as
Я
О
а
I
о
о
о*
о
2.
5
Я
е
I
100
дящей в действие центральный движитель в виде громадного
двухлопастного винта.
Весь этот сложный агрегат был мною рассчитан и проверен
в его различных органах, чтобы получить собственную скорость
в спокойном воздухе в 40 км/ч. Таким образом обеспечена
возможность своевременного применения погружаемых взрывчатых:
веществ в совершенно определенных пунктах, избираемых заранее
и в зависимости от обстоятельств и неожиданностей, которые
всегда могут иметь место в данный момент на сухопутной войне»
Описание системы:
Абсолютная скорость в спокойной атмосфере 40 км/ч
Длина баллона 60 м
Диаметр баллона " 10 м
Высота 13,333 м
Поперечное сечение (наибольшее) 88 мг
Полная поверхность аэростата 1450 м2
Объем (баллонета) воздушного мешка . . . 350 м3
Полный объем аэростата 2900 мъ
Подъемная сила (полная) 3200 кг
Скорость аэростата 11,111 м/сек
Миделевое сечение аэростата 88 : 8
Коэфициент сопротивления миделевой
поверхности на 1 м2 при скорости 1 м/сек .... 0,135 кг
Относительное сопротивление продвижению
системы 2036,974 кг/м
Мощность, приходящаяся на аэростат . . . 27,160 л. с.
Скольжение винта и трение лопастей
в воздухе 20%
Полная мощность машины в поршнях . . . 431/., л. с.
Число оборотов машины в мин 400
Давление в котле 12 am
Число горелок на углеводороде при
воздушном давлении 4
Поверхность конденсатора 55 м2
Расход жидкого горючего 1 кг/л. с. ч.
Диаметр винта Ил*
Шаг винта 11л*
Число оборотов винта в мин 70
Окружная скорость концов лопастей ... 40,317 л*
Поверхность каждой лопасти в
горизонтальной проекции 5,5 л*
Сила тяги каждой лопасти 101,850 кг
Вес полной механической установки .... 1600 кг 1
Вес полной аэростатической части 800 кг \
Военная нагрузка (динамит и 6jm6h) .... 400 кг I 3200 кг
Избыточная располагаемая подъемная сила 400 «г I
Расходы, потребные для постройки этой колоссальной боевой
единицы, будут составлять около ста тысяч франков».
Таким образом Ион предлагал построить управляемый аэростат
эллиптической формы, объемом 2900 м3 и длиной 60 м. В гондоле
аэростата, имеющей форму лодки, должна была находиться
паровая машина мощностью 43,5 л> с. Был запроектирован и конденса-
101
тор площадью 55 м2. Изобретатель рассчитывал получить на таком
аэростате скорость в спокойной атмосфере 40 км/час
На фиг. '49 даны чертежи аэростата, лично подписанные Ионом;
вверху справа видны три баллонета, показанные тонкими линиями.
К аэростату должен был пришиваться брезентовый пояс с медными
кольцами. За кольца пристегивалась сетка. К сетке подвешивалась
труба из оцинкованного железа диаметром 200—255 мм и длиной
33 м. Труба должна была быть разъемной. Таким образом
получался киль аэростата. К этому килю подвешивалась гондола. Длина
ее около 10 ль, ширина 2 м, высота около 1 м. Гондола имела
форму лодки с жестким металлическим каркасом, идущим от носа
к корме; по середине лодки этот каркас расширялся, образуя
фундамент для установки паровой машины, котла и вентиляторов.
Шпангоуты и продольные бруски были оплетены ивовыми прутьями.
Гондола крепилась к килю помощью десяти стальных тросов
диаметром 10 мм, пропущенных под гондолой г.
Таким образом Ион в своем проекте отразил некоторые черты
аэростата Дюпюи де-Лома, в частности, диагональный способ
подвески с помощью особой сетки. Здесь же был предусмотрен киль,
а также применение паровой машины в качестве двигателя.
Применение баллонетов было шагом вперед по сравнению с
конструкциями Жиффара.'В гондоле была размещена паровая машина
конструкции Торнейкрофта, трубчатый котел, конденсатор
(поверхностный), бак с горючим и пр.
Гребной винт диаметром 11 м расположен между гондолой и
оболочкой на подвесной поперечине, на которой были закреплены
муфты для вставки длинных штанг винта; между последними была
натянута ткань. Муфты были укреплены на поперечине поворотно—
с целью изменять угол поворота между штангами, устанавливая,
таким образом, требуемый шаг винта. По расчетам изобретателя
винт должен был делать 70 об/мин.
На фиг. 49 даны в плане киль, руль и гондола аэростата; слева
дан вид аэростата с носа. Аэростат имел симметричную форму с
миделем в середине (современные аэростаты имеют мидель в передней
трети): Аэростат Иона не имел всех органов стабилизации. Киль
обеспечивал только устойчивость пути, устойчивости же вокруг
поперечной оси или продольной аэростат не имел. В условиях
тех небольших скоростей, которые были запроектированы Ионом,
это, конечно, не имело существенного значения.
Необходимо отметить, что с самого начала все работы по
изготовлению аэростата велись Ионом секретно. Вот почему даже много
лет спустя невозможно было получить верного представления о
проведенных работах. Об этом лучше всего свидетельствует
приводимое в некоторых работах (Лекорню, Франка и др.) изображение
аэростата Иона, сделанное, очевидно, понаслышке. Подлинный
аэростат Иона имел несколько иной вид. §] > !
1 Эти сведения сообщены автору очевидцами, старзйшими
воздухоплавателями В. А. Семковским и Н. И. Утешевым.
102
Проект изобретателя и присланные им чертежи были
рассмотрены военным министерством. Министерство заключило 21 июня
1886 г. с Ионом договор на постройку аэростата. Изобретатель
принял на себя обязательство построить и испытать управляемый
аэростат за 100 000 франков. Горизонтальная скорость аэростата
должна была быть не менее 32 км/час в спокойном воздухе, а в
случае надобности должна была достигать 40 км. Продолжительность
пребывания в воздухе 6—8 часов. Аэростат строился в Париже,
в мастерских Г. Иона.
Можно полагать, что уже в апреле 1887 г. изобретатель сумел
развернуть работы по изготовлению своего аэростата. Работы по
изготовлению аэростата близились к концу 10 августа (29 июля ст. ст.)
1887 г. Ион известил о необходимости приобрести приборы и нужные
материалы для наполнения аэростата газом, так как аэростат нужно
готовить к испытаниям. К 1 сентября 1887 г. оболочка была
готова. Она состояла из нескольких слоев шелковой ткани,
прописанной масляным шаровым лаком, с прослойками из обыкновенного
и вулканизированного каучука. Сверху она была совершенно
гладкая и блестящая. Аэростат был наполнен водородом.
Предполагалось, что в 20-х числах сентября будут уже
совершены пробные полеты аэростата. На основе этих сведений в Париж
для приемки аэростата военным министерством в конце сентября
была направлена специальная комиссия во главе с профессором
химии Артиллерийской академии генерал-майором Н. П.
Федоровым г. Комиссия прибыла в Париж в отсутствие Иона,
уехавшего в это время по делам в Англию, и, не ожидая его возвращения,
приступила вместе с известным французским воздухоплавателем
Годаром к ознакомлению с аэростатом. Позже профессор Федоров
доносил военному министерству о первых результатах осмотра
аэростата. Он писал 2: «Аэростат сделан больших размеров, для
увеличения его подъемной силы, и имеет емкость 3300 м3 вместо
2900 л«3, а машина для приведения аэростата в движение сделана
вместо 43 л> с. в 52 л. с». Но не все части аэростата были готовы.
Комиссия очень положительно отозвалась о качестве оболочки.
Проведенные испытания материалов показали, что ткань 3 в 1 м
ширины разрывается «при усилии, превосходящем 900 кг».
Комиссия пришла к выводу, что для наполнения аэростата водородом
необходимо 10 часов.
Относительно принадлежностей для аэростата комиссия
сообщала, что «аэростат из шелковой клеенки (вощанки) будет иметь
следующие принадлежности: металлический клапан Герве; сетку
из просмоленной веревки с системой экваториальных лапок для
укрепления оттяжек; подвеску для гондолы, состоящую из двух
1 Н. П. Федоро в—учредитель Русского физико-химического общества
я один из крупных пионеров воздухоплавательного дела.
2 Центральный государственный военный архив, дело № 398, лист 27—30.
Докладная записка генерала Федорова в шгаб, генералу Борескову.
3 Очевидно, была применена чи-чун-ча, так как в одном из своих писем
Ион писал, что заказал 700 кусков такой материи для оболочки.
10&
кругов, соединенных между собою двумя конусами; параллело-
грам; гондолу из тростника; динамометр с горизонтальным кадро-
ном (циферблатом); приЕязывгкщий канат в 350 м длиною и от 16
до 18 мм диаметром с телефонной проволокой посередине; якорный
канат; тормозную вереьку (гайдроп); 50 мешков для балласта*
24 м рукавов из непроницаемой ткани для наполнения шара газом».
Комиссия вместе с тем определила и примерный вес частей
аэростата !. «Оболочка 85—90 иг, сетка 30—42 кг, гондола от 20—25 кг
и подвеска (параллелограм) 25—30 кг».
Но первые радужные надежды на скорые испытания аэростата
оказались преждевременными. Главное затруднение встретилось
в изготовлении самой паровой машины. Не были готовы и
некоторые части аэростата. 9 октября (27 сентября ст. ст.) 1887 г.
профессор Федоров направил рапорт военному министерству, в
котором с исчерпывающей полнотой дал характеристику паровой
машины Иона:
«Машина состоит из котла, разделенного по высоте на три части,
верхнее и нижнее отделение наполнены водой и соединены между
собою посредством ряда вертикальных трубок, а через среднюю
часть пр ходит пламя от топки, пламя затем возвращается и,
переходя через горизонтальные трубы, расположенные в нижнем от**
делении, га \*. выделяются в трубу. Для перемешивания воды
нижняя и верхняя части котла соединены между собою четырьмя
трубами. Нагревание котла производится нефтяным маслом, которое
пульверизируется посредством водяного пара и воздуха. Кроме
того, воздух для горения доставляется в топку еще от вентилятора..
Паровая машина имеет три цилиндра, причем пар,
отработавший в одном цилиндре, переходит затем в другой и третий
цилиндры. Отношение объемов цилиндров 1-го, 2-rj, 3-го, как 1: 21/2:3*
Пар из паровых цилиндров долженпроходитьв конденсатор.
Конденсатор имеет форму длинной прямой призмы, положенной на
длинный бок; конденсатор по высоте разделен на три отделения, из;
коих верхнее соединено с паропроводной трубой от паровых
цилиндров, а в нижнем собирается вода, которая посредством насоса
будет накачиваться в паровой котел. Верхнее и нижнее отделения
конденсатора соединены между собою рядом тонких латунных
трубок, по которым проходит для охлаждения пар из верхнего
отделения в нижнее. Между трубами среднего отделения
прогоняется воздух от вентилятора.
В настоящее время в паровом котле предположено сделать
изменение, состоящее в том, что воздух прежде прохода в топку
будет проходить кругом топки между двойными стенками, причем
воздух будет нагреваться, охлаждая в то же время стенки
тотального пространства. Кроме того, на случай порчи машины,
предположено установить маленький ручной вентилятор» 2.
1 Центральный государственный Еоенный архив, дело № 398 , лист 30.
2 Центральный государственный ьоенный архив, дело №398, листы 34—35
и 36—37.
Из этого рапорта видно, что Ион, взяв за основу машину Торней-
крофта, сумел спроектировать и построить паровой двигатель
с тройным расширением пара, снабженный конденсатором. Паровой
котел водотрубного типа был выполнен с подогревом воздуха и
специальным нагнетанием воздуха в топку. Котел без воды весил
760 кг. Длина котла около 2 м при высоте в 1 м- Д лгое время
считалось, что эта паровая машина Иона утеряна. Нам удалось
Фиг. 50. Паровая машина Г. Иона.
установить, что хранящийся ныне в кабинете авиадвигателей
Института гражданского воздушного флота в Ленинграде паровой
двигатель и есть паровая машина, предназначавшаяся для
аэростата Иона. На фиг. 5 представлен общий вид этой паров ой машины
Долгое время эту машину считали принадлежавшей аэростату Шварца
забьюая, что Шварц пытался установить на своем аэростате не паровую машину
а двигатель внутреннего сгорания системы Даймлера.
Если смотреть на этот двигатель сверху, то видны три цилиндра
(из фосфористой бронзы) с убывающими диаметрами в отношении
друг к другу как 1 : 2х/2 : 3. Весит двигатель 450 кг (без котла и
конденсатора).
Эта паровая машина при условии бесперебойной работы
конденсатора должна была развивать полезную мощность 52 л- с.
Конденсатор явился камнем преткновения для изобретателя. В
качестве горючего Ион полагал употреблять керосин или даже газ,
наполняющий оболочку. При такой машине весь балласт должен
был заключаться в одном лишь горючем материале.
К концу октября 1887 г. аэростат был в основном закончен.
Он был наполнен воздухом и подвешен верхом вниз за киль. После
испытания материальной части воздух был выпущен и аэростат
взвешен. Оказалось, что материальная часть аэростата на 269 кг
тяжелее, нежели рассчитывали* (3949 кг вместо 3680 кг).
Позже выяснилась необходимость еще несколько переделать
рубашку аэростата, что увеличило его мертвый вес до 3969 кг.
Винт для аэростата не был готов; были отлиты только ступицы
винта. Винт строился в мастерских Морского общества. Окружная
скорость лопастей винта на его конечных точках должна была
-составлять 33 м/сек. Никаких предварительных испытаний винта,
расчетов на прочность и пр. проведено не было.
Профессор Федоров доносил в Петербург, что «постройка
аэростата (баллона) окончена и все дело (главное) стало за
механической частью, главное затруднение — устройство конденсатора,
который должен сгущать водяные пары, причем разница между
упругостью паров в конденсаторе и давлением атмосферы должна
быть не менее 600 мм. Без сгущения водяных паров, кроме того,
что придется брать с собой запас воды (около 360 литров на час
работы машины), еще и сама машина будет работать слабо—»вместо
52 лошадиных сил машина без сгущения водяного пара будет
развивать работу х лишь в 30—35 лошадиных сил, и аэростат не будет
в состоянии держаться под парами 8 часов в воздухе (емкость
аэростата 3800 куб. метров, а вес машины, т. е. паровика с водою,
паровых цилиндров, конденсатора и вентилятора, — около 2000
килограммов) и будет передвигаться лишь с малой скоростью. После
опыта 2 октября, когда оказалось, что пар совершенно не
сгущается в конденсаторе, число трубок, по которым пар проходит
из верхнего отделения конденсатора в нижнее, было
уменьшено, после чего при опытах 14 октября результаты получились
уже лучше. Результаты опытов были следующие:
Число оборотов
вентилятора
в минуту
Температура
воздуха,
выходящего из
конденсатора
Температура
сгущенной воды
октября
14
600
600
100° (пар не
сгущался)
97° (пар
сгущался не весь)
1 В смысле «мощность».— П. Д.
103
Опыты, произведенные 14 октября, показали, что можна
остановиться на принципе сгущения водяного пара, проводя пар
лпео трубам, между коими проходит воздух от вентилятора. После
опытов конденсатор переделывали, уменьшая в нем число трубок
^(первоначально было 28ОО трубок, после опытов 2 октября
оставалось 2090, после опытов 14 октября вынули 640 трубок и
осталось 1450 трубок). После опыта 14 октября пришлось сделать
.маленькие изменения в топке паровика» х.
Здесь же профессор Федоров приводит эскиз конденсатора.
Все же, несмотря на все переделки, конденсатор такого размера
•оказывался чрезмерно малым для охлаждения пара. Всякое же
увеличение его размеров было связано с повышением веса и объема
механической части. Допустить такое увеличение веса
изобретатель не мог, располагая и без того не значительной подъемной силой
аэростата. К концу октября месяца 1887 г. окончательно
выяснилась необходимость сделать существенные изменения в паровике
ж конденсаторе.
К этому вр мени на аэростат уже было затрачено больше
предусмотренных средств.
Ион испрашивал еще 14 000 франков для окончания работ над
паровой машиной (без конденсатора). В Петербурге не хотели итти
на дальнейшие затраты и ставили вопрос об изменении контракта
<5 Ионом. Профессор Федоров направил 23 ноября 1887 г. рапорт,
в котором, подробнейшим образом описывая состояние работ и
делая расчеты потребного конденсатора и подъемной силы
аэростата, пытается склонить военное министерство к дальнейшим
работам над аэростатом.
Анализ расчета, принятого Ионом и Федоровым для двигателя
мощностью 52 л. с, показывает, что он близок к действительности,
так как при коэфициенте лобового сопротивления для аэростата
(с двигателем) сх =0,1 (в этот коэфициент включается также
сопротивление расчалок, гондолы и других частей аэростата),
получается скорость полета аэростата v ^42 км/час, или 11,8 м/сек,
что почти совпадает с расчетами изобретателя (к. п. д. винта взят
равным 0,5).
Отказ от постановки воздушного конденсатора был равносилен
снижению мощности паровой машины с 52 до 30 л. с. При мощности
двигателя без конденсации 30 л. с. и при той же величине сх
получаем v ^г 34 км/час, или 9,4 м/сек.
В случае испытания аэростат мог быть управляемым даже при
скорости ветра 9,4 м/сек. Но большой расход пара в условиях
отсутствия конденсатора не обеспечивал возможности длительного
полета.
Таким образом на аэростат необходимо было поставить паровой
котел более легкого веса и новый, более мощный, вентилятор.
Новый паровой котел должен был увеличить вес аэростата на
150 кг.
1 Центральный государственный военный архив, дело № 398, лист 41.
107
Ион занялся приисканием машины, опыты же с материальной
частью были временно прекращены. Необходимо было решить
проблему конденсации и парового котла. К решению этой задачи
были привлечены лучшие механики Парижа.
Из переписки Иона с фабрикантами и писем фабрикантов De Diort
Bouton Trepardoux от 4 ноября 1887 г. и механика Фуше от 19 и
22 декабря видно, что конденсатор и паровой котел решено была
заменить. Проект нового парового котла системы De Dion Bouton
Trepardoux был составлен к началу ноября 1887 г. К проекту
нового конденсатора еще не приступили. Заводчик фуше за 1000
франков взялся лишь провести опыты над конденсатором для Иона-
Фуше предполагал устроить конденсатор с вентилятором, который бы
весил не более 460 кг.
Старый паровой котел Иона весил 900—950 кг. З&вод De Dion
Bcuton брался изготовить паровой котел весом (без воды)
435 иг, вес потребной воды составлял 65 кг. Таким образом общий
вес должен был составить 500 кг. Такой котел мог давать 435 кг
пара в час.
Продолжение работ требовало дальнейшего финансирования»
Ион утверждал, что п еле внесения некоторых изменений в
механическую часть машина будет развивать полную силу и доставит
аэростату необходимую скорость движения. Ион просил дать
возможность завершить опыты.
Военное министерство интересовалось во просом, нельзя ли
переделать этот аэростат на десять обычных привязных аэростатов.
В ответ на это профессор Федоров сообщил, что «следует приискать
лишь более легкий двигатель, и дело поправится». Здесь же
Федоров выдвигает мысль установить электродвигатель на аэростат.
Профессор Федоров делает все возможное, чтобы найти такой
двигатель. Он устанавливает тесный контакт с знаменитым
изобретателем электрического управляемого аэростата Тиссандье.
Из переписки профессора Федорова видно, что паровой двигатель
в эти годы по своему весу все же был наиболее отвечающим
требованиям воздушного судоходства.
Комиссия военного министерства по применению
воздухоплавания к военным целям, обсудив положение с постройкой
управляемого дирижабля, решила ликвидировать все дела с Ионом*
Царские чиновники не хотели понять, что при решении впервые
такой серьезной задачи, как создание управляемого аэростата,
необходимы были известные опыты, доделки и изменения,
неизбежные в столь большом и ответственном деле.
Ион по договоренности с профессором Федоровым отправил
в Россию аэростат со всеми принадлежностями. 3 ноября 1888 г»
груз прибыл в Петербург. Сам Ион, согласно договору, также
приехал в Россию для сборки аэростата. На территории
воздухоплавательного парка, у Волкова поля в Петербурге, было при-
ступлено к сборке управляемого аэростата длиной 66 м и
диаметром 11 м.
108
Некоторые сведения о дальнейшей судьбе аэростата Иона нам
удалось получить у ныне здравствующих современников его по-
стройки — В. А. Сэмковского, Н. И. Утзше ; , Шзндрикова и др.
Начальник воздухоплавательного парка полковник Кованько
и Найденов хотели использовать материальную часть аэрозтата
Иона для нового аэростата системы «микст» — комбинации
аэростата с аэропланом (по типу аэростата Розе). Дня этой цэли
оболочка аэростата Иона была разрезана на две части. Были
изготовлены две цилиндрические оболочки (длиной около 10 м),
установлены параллельно друг другу и соединэны между собой
платформой, на которой был помещен двигатель от мины Уайтхеда.
Двигатель должен был приводить во вращэние винт систзмы
П. Д. Кузьминского, названный им «руссоидом» *. Позтройка
«микста» не была закончена, так как при отсутствии спзцяальяого
эллинга оболочки аэростатов, заваленные выпавшим мокрым
снегом, пришли в негодность.
Вскоре котел Иона был продан с торгов на слом. Продана быда
и оболочка вместе с гондолой. Оставшиеся алюминиевые дзтали
частью продали, частью забрали на военные заводы, частью
использовали в воздухоплавательном парке. Приборы с аэростата были
сданы Пулковской обсерватории. Паровая машина была
использована впоследствии в качестве временной установки для элекгричз-
окого освещения машинного отделения, предназначенного для
нагнетания водорода в стальные трубы; она сохранилась и, как мы
указывали выше, находится в Ленинградском институте
гражданского воздушного флота.
Выдающийся опыт Иона был несомненно серьезной попыткой
разрешить проблему управляемого аэростата помощью парового
двигателя. Правящие классы царской России не сумели довести
до конца это большое и нужное дело.
Дальнейшие опыты и проекты применения парового двигателя
на аэростатах
Ранее мы останавливались на идее Велльнера о комбинировании
аэростатического и аэродинамического методов для управления
аэростатом; сама по себе эта идея не нова, и, как мы видели, ее
пытался осуществить целый ряд изобретателей (в России Леппих,
Снегирев и др.). Но очевидно потребность в управляемом
воздухоплавании настолько назрела, что на базе изобретенных двигателей
она получила в 80-х годах довольно широкое распространение.
Профессор Федоров, занимавшийся в Париже приемкой аэростата
Иона, сообщал в Петербург военному министерству о предложении,
сделанном ему в декабре 1887 г. французским инженером Брюшоном
(Bruchon). Брюшонписал: «Корпус баллона имеет веретенообразную
форму; крылья установлены при корпусе баллона и приводятся
в движение паровой машиной в 8 л. с, помещенной в гондоле.
1 См. о пропеллере журнал «Воздухоплавание и исследование атмосферы»,
вып. 9, стр. 13 и вып. 6, стр. 31, 1905. а также Записки Русского технического
общества», № 11, 1895, и «Морской сборник», № 12, 1899.
103
Аэростат может ходить во всех направлениях, даже протиз
ветра. Он может описывать окружность диаметром в 80 м> Его
скорость составляет от 70 до 80 м/сек, т. е. в среднем 300 км/час.
Другими словами, в обычных условиях погоды ему нужно на путь
Петербург—Москва 2 часа и 7г/2 часов для пути Петербург-
Париж. При противном ветре он не будет делать более 80 км/част
но попутный ветер увеличивает его скорость до 400 км/час.
Этот аэростат поднимается и спускается без отдачи балласта
и без выпуска газа. Его подъемная сила позволяет поднимать не*
свыше двух пассажиров при двух человеках экипажа. Прекрасный
аэростат для боя, он будет, при меньшем объеме, первоклассным
средством для связи (посыльное судно)».
Русское военное министерство отклонило этот проект, так как
мощность предложенного парового двигателя и конструктивное
оформление аэростата предвещали ему заранее неудачу.
31 декабря 1893 г. русским военным министерством был
рассмотрен еще один проект управляемого аэростата с паровой
машиной, разработанный доктором Пиетрини. «Предлагаемый аэростат
овальный, длиною в 300 метров и 60 метров в диаметре. Емкость
аэростата — 60 000 куб. метров. Аэростат будет передвигаться
посредством особого аппарата, имеющего форму зонтика. Вся система
снабжена паровой машиной в 3630 лошадиных сил с конденсатором.
Машина будет в состоянии давать скорость в 47 километров в час,
т. е. 13 метров в секунду»,—читаем г мы в представленном
Пиетрини проекте парового аэростата. Проект не был принят русским
правительством.
Одновременно с работами Иона над управляемым аэростатом
для России аналогичные работы велись в Германии Вольфом ш
Вельсом (Wolff и Wells). Военный агент России в Берлине доносил
17 июля 1885 г. в Петербург военному министерству об этих
работах. Аэростат был уже закончен постройкой. Длина его была 30 м?
диаметр в передней части 8 м, в задней — 4 м, диаметр винта—
5 м; наполнялся он светильным газом. В гондоле была
установлена парорая машина мощностью 2—3 л. с. Общий вес 500 кг при
объеме 1000 л«3. Аэростат оказался чрезмерно тяжелым, и полеты
окончились неудачей.
Проект парового аэростата Адольфа Рунге
В июле 1885 г. русское военное министерство рассмотрело
предложение проживающего в Лондоне инженера Адольфа Рунге -
Проект управляемого аэростата Рунге сводился к следующему.
Гондола и баллон составляли одно целое. Нижняя половина
баллона была обшита деревянным или металлическим каркасом. Винт
располагался впереди аппарата. Длина баллона — 40 м при
диаметре 8 м- Изобретатель представил подробные расчеты, где вес
баллона был определен в 340 кг. Паровая машина мощностью
1 Центральный государственный военный архив, дело № 2066, лист 17.
110
20 л. с. должна была по первому варианту весить 200 кг, а по
второму—30-сильная паровая машина весила 300 кг. Общий вес
аэростата должен был составлять 1700 кг. Военное министерство,
занятое постройкой аэростата системы Иона, отказалось строить
такой аэростат.
25 мая 1884 г. изобретатель Шутенбах, проживавший в Парижет
обратился к русскому военному министру с проектом «железо-
парового судна», предлагая применить паровой двигатель на
аэростате х. Предложение это было также отклонено.
В 1886 г. Себийо взял в Британии патент на металлический
дирижабль с паровой машиной.
Таким образом мы можем констатировать, что не было такой
крупной державы в Европе, которая не занималась бы созданием
управляемого аэростата. Наиболее серьезные попытки решить эту
задачу шли по линии применения к аэростату парового двигателя-
Взаимообусловленность развития воздухоплавания и подвод нога
плавания
Буржуазные историки авиации, как правило, забывают, что
успехи управляемого воздухоплавания, а также легких паровых
и электрических двигателей были в значительной степени
обусловлены развитием подводного плавания. Подводные лодки, начиная:
от Бушенеля (1776 г.), непрерывно совершенствовались. Фультон,
Бауер, Иван Александровский (в России) и многие другие
добились к началу 80-х годов XIX столетия значительных успехов
в подводном плавании. Применение гребного винта Архимеда Бу-
шенелем, горизонтальных рулей — Фультоном, перемещающегося,
груза — Бауером, а также стабилизаторов для подводных лодок
сыграло большую роль и для воздухоплавания, которое
заимствовало эти органы управления у подводных лодок. Но вплоть до
60-х годов прошлого столетия двигателем на последних оставалась
мускульная сила человека. Только после работ Александровского,
Бургуя и Уайтхеда начали применяться в подводных лодках
пневматические моторы, использованные позже Татэном, Костовичем.
и др. в их опытах с летающими моделями аэропланов и дирижаблей.
Но подводное плавание могло прочно встать на ноги только при
условии наличия такого двигателя, который не менял бы нагрузку
лодки во время ее хода под водой, не потреблял бы ^атмосферного
воздуха и не отравлял бы атмосферу внутри лодки выпускаемыми
газообразными продуктами. Таким двигателем был электромотор
постоянного тока, питаемый свинцовыми аккумуляторами.
Над проблемой применения электродвигателя к подводной лодке
работает ряд изобретателей. В 1886 г. Густав Зеде добился здесь
значительных успехов. Для надводного же плавания нач ли
применяться на подводных лодках компактные паровые двигатели,
значительно снизившие свой вес под влиянием развития подвод-
1 Центральный государственный военный архив, дело № 386, лист 29.
111
ного флота. Вместе с тем здесь же были более углубленно
исследованы и законы сопротивления жидкостей и найдены наиболее
подходящие формы обтекаемого тела, движущегося в жидкой среде.
Работы в этом направлении во многом совпадали с такими же
работами изобретателей управляемых аэростатов и аппаратов тяжелее
воздуха. Взаимообусловленность в развитии тех и других не
подлежит сомнению. Часто изобретатели, работавшие над проблемой
подводного плавания, занимались и проблемами воздухоплавания.
В «Воздухоплавателе» № 9 за 1880 г. сообщали**!1. Рапари в Афинах изобрел
подво ную лодку и приступил уже к ее постройке,тот же г. Рапари сильно
интересуется воздухоплаванием, и нужно ожидать что вместе с г. Ликудисом
ему удас ся быть весьма полезным в «Обществе афинских воздухоплавателей».
В записках Рус кого технического общества за 1883 г. мы находим доклад
известного воздухоплавателя Бертенеона <<О способах сбережения силы в
организме в применении как к подводному плаванию, так и к воздухоплаванию».
Над проблемой воздухоплавания и подводного плавания
работал в России выдающийся изобретатель Степан Карлович Джевец-
кий. Джевецкий родился в Волынской губернии. Образование он
получил в Париже. Поступив в Высшее техническое училище в
Париже, он успешно закончил его. В 1878 г. на Всемирной
выставке в Париже он выставил автоматический прокладчик своей
системы (компас), обративший на себя внимание царского
правительства г. После этого он был приглашен в Россию. Вернувшись
в Россию в 1883 г., Джевецкий поступил волонтером на «Весту»
и участвовал 11 июля 1887 г. в бою с турецкой эскадрой.
Проживая затем в Одессе, он начал усиленно заниматься конструированием
подводной лодки. Вскоре он создал собственную конструкцию
подводной лодки с педальным ножным приводом. На этой лодке в
Одесском порту он совершил много подводных рейсов, причем вовремя
одного из них, пытаясь проплыть под стоявшим на рейде кораблем
«Элеклик», Джевецкий зацепился за киль подъемным рымом
(кольцом) и едва не погиб.
В 1882 г. Джевецкий демонстрировал в Гатчине, на Серебряном
озере, свою подводную лодку в присутствии Александра III, после
чего получил заказ военного ведомства на 52 таких подводных
лодки 2. В 1886 г. он применил к своей лодке двигатель Грамма
(фирмы Бреге) и построил подводную лодку на двух человек.
В 1887 г. он разрабатывал проект подводной лодки 100 т
водоизмещения. В этом же году, не получив поддержки царского
правительства, он уехал в Париж и в 1892 г. спроектировал там при
участии Алексея Николаевича Крылова подводную лодку, которая
для надводного хода имела паровой двигатель с котлом Сэрполле.
Работая над этой проблемой, Джевецкий в то же время сделал
ряд усовершенствований в паровых котлах и взял на них целый
ряд привилегий 3.
1 В настоя шее время хранится в Военно-морском музее в Ленинграде.
2 Одна из этих подводных лодок хранится сейчас в Военно-морском музее
в Ленинграде.
3 Автор выражает глубокую благодарность академику А. Н. Крылову,
лично знавшему С. К. Дшевецкого, за любезно сообщенные сведения.
112
С середины 80-х ггдов Джевецкий начал интересоваться
вопросами аэродинамики и полетом птиц и сделал свой знаменитый
доклад в Русском техническом обществе о парении птиц, где взыскал
мысль о придании угла атаки в 2° крылу аэроплана. Им же
разработана и теория воздушного винта.
Джевецкий был также первым переводчиком «Аэродинамики»
Жуковского на французский язык. Умер Джевецкий в конце апреля
1938 г. в Париже в возрасте 95 лет. Царское правительство не
сумело оценить этого выдающегося изобретателя, который мог бы
составить гордость России. Он вынужден был все свои работы
перенести во Францию.
Джевецкий работал одновременно над проблемами подводного
плавания и авиации. По тому же пути пошли и другие
экспериментаторы. Викентий Антонович Семковский, старейший русский
воздухоплаватель, в своей автобиографии, переданной автору,
вспоминает, что во время своего пребывания в
Военно-электротехнической школе в Петербурге он принимал живое участие в опытах
подводного плавания на впервые появившихся в военном ведомстве
подводных лодках Джевецкого. Известный механик
воздухоплавательного парка в Петербурге Александр Елиазарович Гарут, много
времени уделял подводному плаванию, а затем вместе с Кованько
работал над подъемом затонувших судов.
Дмитрий Иванович Менделеев в своем знаменитом труде х «О со-
цротивлении жидкостей и воздухоплавании» часто ссылается на
опытные данные, полученные Дюпюи де-Ломом в процессе его работы
над броненосцами и подводными лодками.
5 апреля 1886 г. Густав Зеде, изобретатель подводной лодки
с электродвигателем, сделал французской Академии наук доклад,
в котором связывал вопросы постройки аэростатов и судов подводного
плавания. Этой же точки зрения, как утверждал Густав Зеде,
придерживался Дюпюи де-Лом 2.
Взаимообусловленность в развитии аэростатов и подводного
плавания таким образом не подлежит никакому сомнению. Мы уже
подчеркивали, что развитие подводных лодок оказало влияние и на
улучшение конструкций и облегчение веса парового двигателя.
В 1897 г. Лабеф при участии Годри и Лякантинера применяет
для вращения винта подводной лодки и паровой двигатель и
электромотор. Паровой двигатель использовался во время хода подводной
лодки на поверхности моря. «Кроме того, в подводном положении
можно было использовать паровой двигатель для работы
электромотора, как генератор, и таким образом производить зарядку
аккумуляторной батареи», — говорит Лабеф.
С 1885 по 1889 г. Норденфельд построил также несколько
подводных лодок с паровым двигателем и аккумуляторами для
плавания под водой. Вместе с тем успехи электрического двигателя на
подводных лодках послужили толчком к применению этого типа двига-
1 Д. И. Менделеев, О сопротивлении жидкостей и воздухоплавании,
стр. 6, 1880.
2 М. Лабеф, Подводные лодки, стр. 19, 1934.
Лузь—994—8 ИЗ
телей и на аэростатах. Над этой проблемой во Франции много
работали братья Тиссандье, построившие большой аэростат с
электрическим двигателем. Но вместе с батареей и необходимым запасом
жидкости на 3 часа полета общий вес двигателя составлял 280 кг
или, примерно, 190 кг/л. с. Наибольшая скорость аэростата не
превышала 4 м/сек. Таким образом полученные результаты ни в коей
мере не отвечали требованиям управляемого воздухоплавания и
были настолько хуже показателей аэростата Жиффара с его
паровой машиной, что заставили братьев Тиссандье отказаться от
дальнейших опытов.
Значительно лучших результатов в этом направлении добились
военные воздухоплаватели Ренар и Кребс, установившие на своем
управляемом аэростате электрический двигатель системы Грамма.
Из общего веса аэростата 2000 кг на двигатель, батареи и все
необходимые к нему принадлежности приходилось 611 кг. Двигатель
развивал мощность 9 л. с, и хотя Ренару и Кребсу удалось
совершить на этом аэростате 9 августа 1884 г. полет со скоростью 5 м/сек
и описать замкнутую кривую, но все же достигнутые результаты
и огромный вес двигателя по сравнению с паровой машиной не дали
возможности практически использовать электрический двигатель
для нужд управляемого воздухоплавания.
Над проблемой электрического двигателя для целей
управляемого воздухоплавания в России работали Кнаут (1885 г.), народный
учитель Александр Влажко, Шишка, Пешников. За границей над
этой проблемой работали Гамон, Генри, Дюссек, Голифре и др.
Изложение этих опытов выходит за рамки нашей работы, и
поэтому мы не будем давать подробной их характеристики. Но
необходимо все же подчеркнуть, что по своим весовым данным
электрический двигатель на этом этапе развития был тяжелее паровой
машины. Известный воздухоплаватель Хюро де Вильнев, возражая
Эдисону по этому поводу, писал: «Зачем применять электромотор,
когда для всех совершенно очевидно, что этот двигатель при равной
мощности имеет значительно более тяжелый вес, чем паровая
машина» г.
С середины 90-х годов прошлого столетия сильным конкурентом
паровой машины и электрического двигателя начинает выступать
двигатель внутреннего сгорания.
Двигатель Даймлера и первые попытки применения его к аэростату
15 апреля 1885 г. Готлиб Даймлер взял во Франции патент на
свой первый двигатель, работающий на газе или керосине. Попытки
применить этот двигатель к повозке и моторной лодке вскоре
увенчались успехом. Двигатель развивал до 1000 об/мин при
сравнительно небольшом весе. Дальнейшие успехи Фореста, применившего
этот двигатель для моторной лодки и цодводных судов, изобретение
мотоцикла и пр. привлекли внимание воздухоплавателей к двига-
1 «L'Aeronaute», № И, р. 268, 1880.
114
телю внутреннего сгорания. После Хенлейна попытку применить
двигатель внутреннего сгорания на аэростате сделал капитан русской
службы Костович.
Не имея возможности останавливаться на рассмотрении
конструкции его управляемого аэростата, отметим только, что в
первоначальном проекте аэростата (составленном им еще в 1860 г.),
представлявшего аппарат микст, был предусмотрен мотор, работающий
сжатым воздухом, и в качестве вспомогательного агрегата —* паровая
машина. Для последнего построенного им аэростата Костович решил
использовать двигатель внутреннего сгорания. Эту задачу он разре-
Фиг. 51. Двигатель внутреннего сгорания Костовича.
шил самостоятельно, что было одной из главных причин затяжного
характера работ. Спроектированный им двигатель внутреннего
сгорания мощностью 40--60 л. с. показан на фиг. 51.
Костовичу не удалось достроить свой аэростат. В 1905 г. он
предложил свой аэростат и мотор военному ведомству.
Аэростат Костовича был куплен морским ведомством. Работая
над аэростатом, Костович применил переклейку —. фанеру,
оказавшуюся прекрасным материалом для легких конструкций.
Попытки применить двигатель Даймлера для своего аэростата сделал
также доктор Вольферт (Wolfert), работавший над этой проблемой
с начала 80-х годов. В архивах сохранились документы,
свидетельствующие о том, что Вольферт предлагал свое изобретение России.
Военный агент России в Вене 31 декабря 1891 г. доносил в главный
штаб, что «по уверению г-на Вольферта, он изобрел мотор для
приведения в движение крыльев весом в 5-—.6 килограммов, в 2 лошадиные
115
116
силы и находится на пути к постройке мотора в 20 лошадиных сил
при весе 100—415 килограммов». Вольферт переслал свой проект
военному министру. Проект Вольферта рассматривался специальной
комиссией военного министерства *.
Вольферт не сумел выехать в Россию, и свое изобретение
реализовал в Германии. На построенном им в 1896 г. аэростате объемом
800 м3 был установлен двигатель внутреннего сгорания Даймлера
мощностью 8 л. с. (фиг. 52). Во время подъема аэростата 31 мая
1897 г. произошел взрыв газа в аэростате, приведший к катастрофе
и гибели Вольферта и его помощника Кнабе.
В Русском государственном архиве сохранилось дело еще одного
изобретателя —. профессора Плаши, —■ предложившего военному
министерству управляемый аэростат, спроектированный- в виде
цилиндрического металлического конуса с заостренными концами.
К аэростату снизу крепилась трубчатая платформа, к которой
прикреплялась гондола. Помимо винта к гондоле были прикреплены
три пары крыльев в форме жалюзи. Был предусмотрен двигатель
внутреннего сгорания системы Ленуара. Плаши рассчитывал
получить на этом аэростате скорость 144 км/час. Проект был
отклонен 19 октября 1885 г. после отрицательного заключения М- По-
морцева 2.
Позже в России иностранцы А. М. Компаньон, Ж. Дюбуа,
Э. Руайо, Л. Фосильон взяли коллективный патент на управляемый
аэростат с жестким остовом и двигателем внутреннего сгорания 3.
В России управляемый цельнометаллический аэростат пытался
строить Шварц. Для построенного аэростата предназначался
двигатель Даймлера мощностью в 10 л. с. В 1897 г., после неудачи в
России, Шварц построил такой аэростат в Германии и применил для
него двигатель Даймлера мощностью в 12 л. с. Аэростат был испытан
возле Берлина уже после смерти Шварца, причем испытание
закончилось катастрофой. Таким образом к началу 90-х годов прошлого
столетия двигатель внутреннего сгорания, несмотря на свои блестящие
перспективы, еще не получил права гражданства в своем применении
к управляемому аэростату, и паровая машина продолжала еще
сохранять здесь свои преимущества.
Вот почему выдающиеся изобретатели этого периода продолжали
базироваться в разрешении проблемы управляемого воздухоплавания
на паровом двигателе.
Работы К. Э. Циолковского над управляемым аэростатом
В 90-х годах обращают на себя внимание работы Константина
Эдуардовича Циолковского, опубликовавшего целый ряд трудов,
в частности, в 1892 г. брошюру «Аэростат металлический,
управляемый». «Аэронат» Циолковского представляет собой цельнометалли-
1 Центральный государственный военный архив, дело № 2050, лист 1.
2 Центральный государственный военный архив, дело № 2088, лист 31.
3 Свод привилегий, 1893, патент № 5433 от 19 ноября 1893 г. «Управляемый
аэростат системы ле Компаньон».
117
ческий управляемый аэростат, характеризующийся в основном двумя
оригинальными признаками: 1) изменяемым объемом баллона (без
баллонета) —»для сохранения постоянства сплавной силы
независимо от наружного давления атмосферы или высоты; 2) применением
подогрева подъемного газа в баллоне, с целью, главным образом,
регулирования величины избыточной сплавной силы при
вертикальном маневрировании аэростата (набор высоты или снижение). Обе
эти задачи, исключительно трудные для технического выполнения,
не смущали изобретателя. Циолковский усиленно занимался
разработкой своей идеи и постройкой модели цельнометаллического и
все же эластичного баллона, способного изменяться в объеме под
действием внутреннего давления. Изобретатель предложил следующее
конструктивное выполнение основной задачи. Материалом для
баллона служит тонкий гофрированный листовой металл (например,
жесть или алюминий); из этого материала выполняются две боковины
баллона, которые в зависимости от степени наполнения баллона
подъемным газом раздаются в ширину (раздуваются) или
сплющиваются. Обе боковины соединяются одинаково вверху и внизу с
поясами в виде прямоугольных дорожек, сходящихся одна с другой
на носу и на корме баллона. Для возможности же «раздувания»
боковин их соединение с верхним и нижним поясами
запроектировано шарнирным. Циолковский считал возможным сочетание такого
технического выполнения с соблюдением требования
газонепроницаемости г.
Подогревание подъемного газа в баллоне Циолковский
проектировал помощью проложенных внутри труб. В качестве источника
тепла он хотел использовать продукты сгорания двигателя.
Проектные образцы его дирижаблей имели следующие характеристики 2:
1) емкость 7312 ms, мощность 16 л. с, количество экипажа
12 человек, толщина оболочки 0,15 мм, скорость 34 км/час;
2) емкость 58 500 ж3, мощность 127 л. с, нагрузка 100
человек, толщина оболочки 0,3 мм, скорость 43 км/час.
Проект цельнометаллического аэростата Циолковского показан
на фиг. 53.
Не исключая применения для своего аэростата газовых и
нефтяных двигателей, Циолковский подчеркивал, что для аэростатов
гигантских размеров требуются моторы мощностью в тысячи
лошадиных сил. «В таких случаях может быть найдут более
целесообразным употребление паровых машин особой системы — с моменталь-
1 К. Э. Циолковский, Аэростат металлический, управляемый, Калуга,
стр. 3, 1892.
2 См. следующие работы Циолковского: !■) Аэростат металлический,
управляемый, Калуга, 2-й вып., 1893, 2) Железный управляемый аэростат на 200
человек, длиною с большой морской пароход, Калуга, 1896, 3) Простое учение
о воздушном корабле и его построении, 1899.
Предложение Циолковского рассматривалось в VII отделе Русского
технического общества: 1) по докладу Е. С. Федорова 1893 г. «Записки РТО»,
вып. VII—VIII, стр. 40—44. 2) По докладу Е. С. Федорова и И. А. Тюрина
(Заседания VII отдела РТО 27 октября 1904 г. и 19 января 1905 г.). См. также
привилегию № 19735 от 31 августа 1911 г.
118
ным парообразованием и с весьма потому легкими и безопасными
паровиками; и это не мечта —. такие двигатели уже существуют».
Действительно, через 37 лет после того, как Циолковский писал эти
строки, паровой двигатель был установлен на американском
дирижабле и, как мы это увидим ниже, оправдал себя в эксплоатации.
Интересный способ был предложен Циолковским для
конденсации пара. Он писал: «Но как быть с паром, как быть с водой,
которой требуются громадные запасы, если не сгущать пары в
конденсаторах и не употреблять их опять в дело? Простейший способ
справиться с этим вопросом вот какой: пар пропускается внутрь
аэростата и сгущается там в жидкость, которая снова накачивается
в парообразователи». Причем сначала пар поступает в среднюю
часть аэростата, а затем «водяной пар, по другим трубам, прямо
устремляется на стенки аэростата и тут сгущается» Ч
Фиг. 53. Проект цельнометаллического аэростата
К. Э. Циолковского.
Предложения изобретателя встретили в свое время скептическое
отношение к себе со стороны «высокого общества» царской России.
, Только советский строй дал возможность Циолковскому широко
издать свои труды. Идея же цельнометаллического дирижабля
Циолковского воплощается сейчас в жизнь.
Не нашел сочувствия у военного министерства и другой проект
управляемого металлического аэростата, предложенный
полковником русской службы Плохоцким. Царское правительство,
игнорируя труды и проекты русских изобретателей и раболепствуя перед
заграницей, пригласило, как мы видели выше, в Россию австрийца
Шварца, который пытался осуществить на территории
воздухоплавательного парка в Петербурге свой цельнометаллический аэростат.
Краткий обзор развития воздухоплавания в 1870—1900 гг.
Наступление периода империализма изменило положение
воздухоплавания. Воздухоплавание прочно стало на службу военных
ведомств всех значительных стран Европы и Америки. Государства
1 К.Э.Циолковский, Аэростат металлический, управляемый, Калуга,
стр. 92, 1894.
m
ревниво следили за каждым успехом управляемого воздухоплавания
в соседних странах. Успех, достигнутый в одной из стран, быстро
становился общим достоянием. Характерной чертой этого периода
была растущая роль в развитии воздухоплавания стран,
сравнительно недавно вступивших на путь капитализма. Вместе с ростом
капитализма в России росли и империалистические аппетиты
российских заправил. Поэтому не случайными были работы по сооружению
громадного аэростата с паровым двигателем Иона, а также постройка
в России цельнометаллического аэростата Шварца. Немалых
успехов достигло управляемое воздухоплавание и в Германии, но
главная, ведущая, роль в постройке управляемых аэростатов все же
оставалась за Францией. Развитие управляемого воздухоплавания
шло, как мы видели, в тесном взаимодействии с развитием подводных
лодок и парового автотранспорта, а также легкого военно-морского
флота. Эта взаимообусловленность составляет едва ли не самую
замечательную особенность этого периода. Развивавшийся военный
флот и успехи паровых автомобилей обусловили создание весьма
легких и компактных паровых двигателей и котлов.
Воздухоплаватели, взяв за основу эти силовые установки, в свою очередь
значительно усовершенствовали паровой двигатель и облегчили его.
Электрические двигатели и двигатели внутреннего сгорания были
еще далеки от совершенства и по своим весовым данным не могли
конкурировать с паровой машиной. Ниже мы приводим
сравнительные данные отдельных типов двигателей, помощью которых
изобретатели пытались разрешить проблему управляемого
воздухоплавания до середины 90-х годов прошлого столетия. Рассмотрение
данных таблицы показывает, что наименьшим весом на 1 л* с.
мощности двигателя обладала паровая машина.
Собственно, в условиях этого периода можно сравнивать два
основных вида двигателей, получивших применение в воздушном
судоходстве, —. это паровая машина и динамо, работающая от
батареи. Основным критерием для сравнения здесь должна быть
надежность и вес двигателя. Посмотрим, каких успехов добилась в этом
направлении паровая машина к началу 90-х годов прошлого
столетия. Паровые машины, установленные на миноносцах, мощностью
100 л, с. весили около 2,0 кг на 1 л. с. (без котла, воды и топлива).
Соро утверждал г в 1893 г., что «в последних миноносцах господин
Норман (Normand) снизил этот вес даже до 17 кг.». Чанют в лекции,
прочитанной студентам Саблей-колледжа в 1890 г., считал для
паровых двигателей вес 60 фунтов на 1 л. с, включая и генераторг
или 24 кг на 1 л- с В то же время как тот, так и другой
признавали, что в случае постройки двигателя специально для
воздухоплавания можно достигнуть значительно меньшего веса на 1 л. с.
Жиффар получил, как мы знаем, удельный вес 16,7 кг (без котла)
на 1 л. с. (общая мощность 3 л. с.) Чанют указывал на Харгрэвса,
построившего паровую машину, «в которой одной лошадиной силы
развиваемой мощности отвечает вес 1Р,7 фунтов (4,75 кг), в двига-
1 К. S о г е а и, Le probleme de la direction des ballons, Paris, 1893.
120
теле Максима на 1 л. с. приходится вес всего 8 фунтов (3,6 иг)'
«в других случаях были достигнуты,—. говорит Чанют,
—.приблизительно такие же соотношения» г.
Если говорить о надежности парового двигателя, то прежде
всего простота конструкции и несложность ухода за ним были
несомненным преимуществом этого двигателя. Правда, использование
паровых машин на аэростатах имело тот минус, что эксплоатация
здесь была связана с постоянным облегчением веса аэростата
вследствие сгорания топлива. Известное значение имела и пожарная
опасность. Правда, Жиффар оригинальным расположением топки почти
устранил ее.
Рассмотрим теперь, как обстояло дело с динамомашиной к
началу 90-х годов. Моторы Решниевского весили всего 65 кг при
мощности в 5 л. с. Этот вес уменьшался вместе с увеличением
мощности машины и для мотора мощностью в 20—30 л. с. он составлял
всего 45 кг. Динамомашины мультиплекс Сотер-Лемоннье (Sauter-
Lemonnier) при мощности в 40—60 л. с. весили 35 кг на 1 л. с. Мы
уже выше говорили о роли подводных лодок в снижении веса
электродвигателя. Мотор, построенный для подводной лодки «Жимнот»
капитаном Кребсом, весил всего 36,3 кг на 1 л. с, развивая
мощность в 55 л. с. Мы также показали, какое снижение веса
электродвигателя было достигнуто при специальном конструировании этого
двигателя для аэростата Тиссандье и Кребсом. Динамо Кребса,
установленное на его аэростате «Франция», весило всего 11,5 кг на
1 л. с. при мощности в 8,5 л. с Динамо же Грамма, поставленное на
смену, давало уже 11 кг на 1 л. с. Камнем преткновения был вес
самих батарей. Правда, и здесь налицо был значительный
прогресс. Взоры изобретателей управляемых аэростатов все чаще стали
обращаться на такой двигатель. Эги тенденции получили свое
выражение и на конгрессе ученых организаций в 1892 г. На закрытии
конгресса Янсен (Jansenn, J.) в своем докладе, посвященном
достижениям в летном деле, отметил, что электродвигатель способен
разрешить проблему мощного и легкого двигателя для воздушного
судоходства2. Еще решительнее в пользу электромотора
высказывался в 1883 г. Давид Наполи — директор исследовательского бюро
железных дорог Франции и председатель французского общества
воздушного судоходства. Желая получить мощность 20 л. с и время
непрерывной работы 10 часов, Наполи делает весовой подсчет для
случая применения электромотора типа Грамма с гальванической
батареей из цинковых элементов Бунзена. Он приходит к выводу 3,
что электродвигательная установка мощностью в 20 л. с. с питанием
на 10 часов будет весить 1342 кг.
Идея применения электродвигателя к аэростату настолько сильно
завладела умами отдельных изобретателей, что даже в 1907 г.
Дельбер взял в России патент на управляемый аэростат с электри-
1 Progress in flying machines by О. Chanute, New-York, p. 251, 1894.
2 L'Aeronaute, p. 147—159, 1892.
3 D. N a p о 1 i, Sur les moteurs legers, «L'Aeronaute», № 3, p. 43—48, 1883.
121
ческим двигателем г. Но столь радужные надежды на
электрический двигатель были преждевременны. Если брать общие веса
электродвигателя и паровой машины безотносительно к
генераторам, то они, конечно, не намного разнились друг от друга. Но
положение меняется, если рассматривать генераторы, учитывая
продолжительность эксплоатации этих двигателей в полете. Между
котлом и гальванической батареей есть существенная разница в
способе перенесения энергии в двигатель. Для поддержания пара
в котле необходимо было иметь помимо запаса топлива и запас воды,
кг/л с. ч
80
1 Ю
Продолжительность полета 6 часах
Фиг. 54. Удельные веса различных двигателей в зависимости
от продолжительности полета.
пропорциональный продолжительности пути. Для конденсации
нужна была либо холодная вода в соответствующем количестве,
либо конденсатор довольно большой поверхности, имеющий
значительный вес. В свою очередь батарея для нормального
функционирования требует жидкости и солей, вес которых возрастает вместе
с увеличением пути. Вот почему здесь нельзя при анализе
абстрагироваться от фактора продолжительности полета.
График, представленный на фиг. 54, дает нам характеристику
этих соотношений 2.
Для 2г/2 часов полета аэростата Тиссандье вес 24 элементов и
необходимого запаса жидкости составлял 225 кг, что при мощности
электродвигателя 1Х/3 л- с. давало на 1 л. с/ч вес, равный 68 кг.
Как видно из графика, при увеличении пути этот вес будет несколько
снижаться и составит около 61 кг.
1 Свод привилегий, 1907, патент от 30 апреля 1907 г., № 11858, выданный
иностранцу Дельбер.
2 К. S о г е a u, Le probleme de la direction des ballons, Paris, 1893.
122
Ренару и Кребсу для получения мощности в 9 л. с. в течение
13/4 часа приходилось брать батарею весом в 400 кг, что давало
среднюю величину до 25 кг на 1 л. с./ч. Известный исследователь в
области воздухоплавания и авиации Соро подсчитал, что для большой
продолжительности полета вес на 1 л. с. будет составлять 22,5 кг.
Генераторы паровых машин здесь имели несколько иные
соотношения. Котел Жиффара (1852 г.) весил 100 кг и потреблял в час
около 60 кг воды и топлива, что составляло при мощности 3 л. с.
на валу средний вес в начале полета 53 кг. Котел дю Тампля был
значительным шагом вперед в деле снижения веса двигателя. «Котел,
который демонстрировался на Выставке 1878 г., весил 300 кг и
давал при обычной производительности 140 кг пара давлением 5 am
в час», — говорит Соро. Отсюда он приходит к выводу, что в
котлах, которые можно установить на воздушном судне, «съему 1 кг
пара отвечают 2 кг веса самого котла». Расход угля Соро
принимал в 0,12 кг на 1 кг пара. Таким образом необходимо было иметь
15 кг пара, чтобы дать 1 л- с. на валу двигателя без конденсации.
Все это вместе (пар, вес котла и топлива) составляло, примерно,
3,12 кг, что приближало вес генератора паровой машины на 1 л. с
к 46,8 кг (фиг. 54). Так что по сравнению с батареей Ренара эта
цифра была несколько большей. Но если обратиться к вопросу
0 продолжительности эксплоатации генератора (хотя бы в
пределах 10 часов), то положение, как это видно из таблицы, меняется
в пользу паровой машины. Соро считал, что «при отнесении веса
котла к такой длительности получения х/15 л. с. будет связано с
весовыми затратами в1 + 0,2 + 0,12 = 1,32 кг, что сведет вес
генератора до 19,8 кг на 1 л. с./ч.ь «Заметим, однако,—говорит хСоро,—
что такое уменьшение пресекается довольно быстро и что вес
1 л. с/ч. стремится к пределу, который в настоящее время
составляет 1,12 х 15 = 16,8 кг; соответствующая кривая ассимптотична
прямой (с ординатой) 16,8».
Соро правильно подчеркивал, что результаты были бы значи-
тельно лучше, если бы можно было пользоваться машинами с
конденсацией. Идея аэроконденсатора принадлежала еще Жиффару
и разрабатывалась затем его последователями. Аэроконденсаторы
не получили распространения в силу своей громоздкости и
большого веса.
Значение конденсации пара очень хорошо показано на фиг. 59.
При применении котлов дю Тампля в случае присоединения
конденсатора можно при полете продолжительностью свыше 10 часов
получить удельный вес на 1 л. с/ч в 6,2 кг (см. таблицу). Расчет
здесь произведен для конденсатора со льдом, имеющего вес вдвое
больший, чем котел, и расходующего льда в один час вдвое меньше
по весу сравнительно с даваемой им экономией. При небольшой
продолжительности эксплоатации, как это видно из таблицы, вес
получается довольно значительным. Соро исходит здесь в своих
расчетах из следующих предпосылок: «Можно считать, — пишет
1 См. сноску на стр. 122.
123
'О* V
ьигэхвлиаК
чхэонпюхм
нвптдо
se
в"
m
о
\
о
>1
Горючее,
смазка,
вода
виг
тел
Тип
двигателя
В
О
VO
О
Год
постройки
(М
00
248
CD
со"
о
CD
I
со
0,3
о
со
о
со
X
CD
00
тЧ
(М
§
1 §
|2§'
§!
1«=н «2к£
5 !"§"*'
igos
140
760
450
паровой
ра
газовы
1852
ф
ф
электродвигатель
о
8
СО
00
00
А
К
X
Сб
о
о
паровой
о
00
960
бензиновый
Даймлера
бензиновый
Даймлера
о
CD
Ю
СО
00
со
1884—
CD
00
00
§8.
о. к
X
о
1900
. в
I
ф
S
Л'
о
сб
сб
§
о
Е
I
В
CQ
О
О
о
ч
о
с
ю
о
о
Сб
D4
ф
Си
S
о
S
ш
8
сб
о
№
ф
о
I
В
о 15-
5
«
ф
в
а,
«SgB
в° ,s
g|jL§
« § - §
^§-в
К Сисб О*
124
он, — в соответствии с полученным вакуумом, что один килограмм
пара дает на валу 0,2 л. с. Г. Норман получил даже в своих
последних миноносцах 1,6 л. с, но надо сказать, что вакуум получался
при 0,15 Чгг. Значит 0,1 л. с соответствует: на 1 час 1 кг пара +
+ 2 кг котла + 0,12 кг угля -\- k кг аэроконденсатора + 0,5 кг
льда, а всего ^ес 7,62 кг или 76,2 кг на 1 л. с./ч. Для полета
продолжительностью в 10 часов: 0,1 -J- 0,2 -f" 0,12 + 0,4 + 0,5 =
= 1,32 кг или 13,2 кг на 1 л. с./ч. Соответствующая кривая, —
говорит Соро, — ассимптотична прямой 0,62 хЮ = 6,2».
Для того времени эти выводы отвечали действительности. Правда,
Соро не были известны точные весовые соотношения, достигнутые
позднее Можайским, Адером и Максимом в паровых авиационных
двигателях. Его таблица лишь иллюстрирует общий процесс и вовсе
не претендует на абсолютную точность весовых данных. В
рассматриваемый период не подлежало сомнению, что динамомашина в
условиях полета длительностью в 1,5—2 часа имела значительные
преимущества, но эти преимущества утрачивались, когда полет
продолжался свыше 10 часов подряд, к чему собственно и стремилось
управляемое воздухоплавание. В условиях длительной эксплоатации
аэростата преимущество оставалось за паровой машиной. Вот
почему прав Соро, утверждая, что «паровая машина в том виде,
как она существует, имеет преимущества перед электромотором,
когда речь идет о судоходстве в воздухе в течение срока свыше
половины дня».
Необходимо иметь в виду, что в процессе своего развития
паровая машина быстро совершенствовала свой генератор. К ее
преимуществам нужно отнести и то, что удельный вес на 1 л. с. уменьшался
вместе с облегчением котла в полете и увеличением его мощности г.
В то же время в электромоторе, где число элементов было
пропорционально мощности, вес на 1 л. с. от незаряженной батареи
(гальванической) оставался постоянным. По мере увеличения мощности
паровых машин это преимущество выступало вс& резче. К тому же
паровая машина имела еще значительные возможности для
дальнейшего облегчения своего веса и повышения мощности. Эти возможности
были связаны с облегчением веса конденсатора, с заменой воды
специальными жидкостями, пары которых, имея большее давление,
обеспечивали испарение при более низкой температуре (хлороформ,
серный эфир, углеродистая сера и др.). Вес топки парового котла
при условии перехода на жидкое топливо также уменьшался.
Безопасность полета при применении таких топок увеличивалась. Идея
Жиффара о применении одновременно двух котлов (одного — нагре-
1 По этому поводу Hoernes писал: «Тщательное рассмотрение весовых
соотношений показывает, что вес паровой машины в 1 л. с. получается тем меньше,
чем она больше. При проектировании подобных машин должно быть обращено
внимание на быстроходность, максимально возможную экономию в расходе
пара, отсутствие толчков, ударов и вибраций и простоту конструкции...».
Hoernes приходит к выводу, что «для целей авиации или воздухоплавания
не следует строить маломощных паровых машин, а только машины мощностью
приблизительно в 30—50 л. с».
Н. Hoernes, Die Luftschiffahrt derGegenwart, s. 8— 14,Wien, 1903.
125
ваемого нефтью, а другого — газом из баллона) имела свои
перспективы и была частично осуществлена в быстроходном морском флоте.
В то же время тенденция добиться такого устройства парового
двигателя, при котором можно было бы избежать
возвратно-поступательного движения поршня, также продолжала занимать умы
изобретателей и была позже воплощена в турбинном дйигателе. Все
эти обстоятельства обусловили применение паровой машины не
только в управляемом воздухоплавании, но и на аппаратах тяжелее
воздуха, где вопросы веса играли решающую роль. И, как мы
увидим ниже, не случайно все выдающиеся попытки разрешить
проблему динамического полета базировались в 80-х и 90-х годах
прошлого столетия на паровой машине.
Несколько слов еще о газовом моторе. Чанют утверждал, что
для 1890 г. нагрузка на 1 л- с. развиваемой мощности, включая
генератор, составляла для газовых двигателей в среднем 88 фунтов
(35,2 кг). Этот вес, как мы видим, значительно превышал удельный
вес паровой машины и электродвигателя. Углеводные двигатели
(внутреннего сгорания), несмотря на довольно высокий к. п. д.
и наличие средней скорости свыше 200 об/мин, т. е. той скорости,
которую стремились дать винтам воздухоплаватели, имели все же
весьма существенные недостатки. Эти двигатели требовали большого
количества воды для охлаждения цилиндров, трудно поддавались
регулировке, а большинство из них требовало еще устройства
фундаментов. Все это повышало их вес, даже наиболее легкие из них
(Эсчер, Уисс) имели вес до 100 кг на 1 л. с. В конце 80-х
годов Форест и Галлис добились значительного улучшения в
регулировке двигателя внутреннего сгорания, а Ренар спроектировал
для дирижабля двигатель внутреннего сгорания мощностью 45—
50 л. с. при весе на 1 л- с. около 30 кг, что было значительным
шагом вперед.
Двигатели внутреннего сгорания стали привлекать внимание
воздухоплавателей^Например, в 1883 г. в «L'Aeronaute» известный
воздухоплаватель Ховель * помещает целое исследование о легкой
силовой машине, где пытается выяснить наиболее подходящий тип
двигателя для воздушного судоходства. Ховель считает самыми
подходящими моторы, работающие по принципу Ленуара и Отто
на газовом топливе или на жидком горючем, богатом углеводами.
Анализируя работу таких моторов и подсчитывая их тепловой
баланс при некоторых вводимых им условиях для рационализации
теплового процесса, автор приходит к выводу, что, например,
бензиновый мотор мощностью 36,5 л. с. может успешно работать,
потребляя горючего в три раза меньше, чем паровая машина. Но это
были лишь общие теоретические соображения о преимуществах
двигателя внутреннего сгорания. На деле же вплоть до середины 90-х
годов этот тип двигателя, как мы видели, все же уступал в
отношении веса и надежности паровой машине. Правда, отсутствие
1 Н a u v е 1, Etude (Tune force motrice legere. «L'Aeronaute», JSfs 9, p. 183—
189, 1882; № 1, p. 7—14, 1883.
128
котла, малый расход топлива (около 0,5 кг на 1 л. с./ч.), меньшие
размеры радиатора (примерно в три-четыре раза легче конденсатора
для паровой машины той же мощности), — все это открывало
большие перспективы этому двигателю. Работы Даймлера открыли здесь
новые возможности для двигателя внутреннего сгорания. Его
последователи быстро совершенствовали этот тип двигателя, который
через 20 лет после его изобретения имел уже настолько заметные
преимущества перед паровой машиной, что братья Райт установили
его на своем аэроплане, а еще несколько раньше Сантос-Дюмон
и Цеппелин использовали его для управляемого воздухоплавания.
Нов рассматриваемый нами период времени этот двигатель еще не
обладал достаточной надежностью и не мог быть использован для
нужд управляемого воздухоплавания. Даже в 1903 г. известный
знаток воздухоплавания Хбрнес, анализируя состояние
воздухоплавательных двигателей, вынужден был признать, что «в связи
с тем, что как в четырехтактных, так и в двухтактных моторах не
используется принцип двойного действия, то моторы этого типа
получаются тяжелее, чем аналогичная паровая машина.
Дальнейшим недостатком их является также сложность получения смеси
с воздухом, распределения и зажигания и потребность в
охлаждающей воде».
Несмотря на то, что в 1903 г. двигатели внутреннего сгорания
уже достигли удельного веса от 2 до 8 кг на 1л. с, Хбрнес,
учитывая необходимость добавить еще веса вспомогательного
оборудования, считал вес дирижабельной установки для двигателя внутреннего
сгорания порядка 17—20 кг на 1 л. с.
В то же время попытки применить паровую машину в качестве
двигателя для воздухоплавания продолжались. В 1886 г. Себийа
берет в Англии патент на дирижабль с паровой машиной. Позже
в 1894 г. Раммозер (Rammoser) берет в Германии патент на
дирижабль с установкой для передвижения во всех направлениях
помощью пара. Мы уже останавливались на ряде предложений,
сделанных в это время русскому правительству, в частности,
Пиетрини и др.
Все это говорит об огромной исторической роли паровой машины
в деле развития идеи и практического осуществления управляемого
воздухоплавания.
ГЛАВА IV
ПОПЫТКИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ АВИАЦИИ С ПОМОЩЬЮ
ПАРОВОГО ДВИГАТЕЛЯ В КОНЦЕ XIX И НАЧАЛЕ XX
СТОЛЕТИЙ
Причины, обусловившие развитие авиации в Америке, России,
Италии и других странах
Мы уже останавливались на рассмотрении общих экономических
и политических условий, определивших развитие воздухоплавания
и авиации в последней четверти XIX столетия. Одной из
особенностей этого периода является то обстоятельство, что наряду с
Англией и Францией к разрешению этой проблемы приступают страны,
где капитализм начал развиваться позднее. В борьбе за передел
мира эти страны быстро совершенствуют свою технику и все больше
уделяют внимания воздухоплаванию и авиации. Такими странами
в первую очередь были Америка, Германия, Италия и Россия. Что
касается Германии, то она быстро шла по пути капиталистического
развития. Победа Бисмарка над Францией в 1871 г. позволила
Германии влить около 5 000 000 000 франков контрибуции в свою
промышленность. Если в 50-х годах центр тяжести немецкой
промышленности лежал еще исключительно в текстильной
промышленности, то положение резко изменилось в 70-х годах. Энгельс в 1874 г.
в своем предисловии к книге «Крестьянская война в Германии»
указывал х на быстрый рост вестфальской промышленности в
Германии. Вскоре целый ряд других округов Германии пошел по
тому же пути. Общий расцвет промышленности сказался и в
развитии энергетической техники и росте торговли.
В 1846 г. Пруссия насчитывала 1139 стационарных паровых машин общей
мощностью 21 716 л. с, а в 1890 г. их было уже 48 490. Огромный прирост
дала также добыча угля. В 1850 г. она составляла 415 000 000 пудов (6 800 000 т),
в 1870 г. Германия добывала уже 2 074 000 000 пудов (35 000 000 га), a
в 1880г.—3 606 000 000 пудов (59 000 000 т). В то же время Германия решительно
вступила в мировую торговлю. Мировая торговля Германии способствовала
тому, что открытия, сделанные во Франции, Англии, Америке и России, быстро
-становились достоянием германских изобретателей. И мы все чаще встречаем
в эти годы имена германских изобретателей, серьезно работавших над
проблемой авиации.
1 Ф. Энгельс, Крестьянская война в Германии, стр. 7.
128
Быстро растущей страной в Европе была и Италия. В 60-х годах
прошлого столетия Италия вступила на путь своего воссоединения *.
Промышленное развитие Италии этих лет лучше всего
характеризуется ростом добычи угля и производства чугуна, а также подъэ-
мом торговли.
Рост добычи угля 2 в Италии характеризуется следующими цифрами:
в 1871 г. добыча составляла ... 4 900 000 пудов (80 000 т)
в 1880 г. » » ... 8500000 » (139000»)
в 1891 г. » » ... 18 000 000 » (294 000 »)
в 1895 г. » » ... 19 000 000 » (311 000 »)
Таким образом за десять лет (с 1880 по 1891 г.) Италия больше чем удвоила
добычу угли.
Такой же быстрый рост дает и производство чугуна. Если в 1885 г. выплавка
чугуна в Италии составляла 147 000 т, то в 1900 г. она достигала уже 306 000 т.
Растущая итальянская торговля и концентрация промышленности
заставляют правящие классы Италии вступить на путь империалистических захватов.
Подъем промышленности и торговли, сопровождающийся
милитаризацией страны, породил в конце XIX столетия особый интерес
к управляемому воздухоплаванию и авиации со стороны
господствующих классов Италии.
Америка в своем экономическом развитии быстро оттеснила
Англию и Францию.
Если в 1847 г. длина железнодорожной сети Америки составляла 14 000 км9
то к концу столетия она достигла уже 282 000 км. В то же время американская
экономика «приводит в движение 7 492 900 паровых сил (chevaux vapeur),
приблизительно на полмиллиона более, чем в Англии, на три миллиона более, чем
в Германии, и на четыре миллиона более, чем во Франции3». Таких же успехов
достигла и добыча каменного угля. В 1860 г. она составляла 942 000 000 пудов
(15 400 000 т), каждое из последующих десятилетий увеличивало эту добычу
вдвое. Так, например, в 1890 г. добыто было уже 8 735 000 000 пудов
(143 000 000 т).
Америка в 80-х годах прошлого столетия приступила к широкому обновлению
своего военно-морского флота. Под влиянием требований судостроения в Америке
был изобретен прямоточный котел братьями Хересгофф и внесен ряд
усовершенствований в паровую машину. Развивавшиеся железные дороги и
судостроение предъявили огромный спрос на металл. В 1880 г. Юг производил 397 301 т
чугуна, а в 1893 г. произведено было 1 567 000 т. Америка этих лет породила
Эдисона, Морзе, Белля, Тесли и др. В мае 1896 г. телеграмма, посланная из
Америки, обошла земной шар и вернулась в Нью-Йорк через 50 мин. Благодаря
работам Белля телефон вскоре стал необходимой принадлежностью
американского быта. Огромные успехи сделало и электрическое освещение.
Электричество проникло и на транспорт4. Начиная с 1878 г., Америка начала
производить велосипеды и достигла в этом деле большого совершенства и размаха.
Огромный подъем промышленной деятельности Соединенных
штатов заставил их все энергичнее вмешиваться в политику на
континенте ив первую очередь в бассейне Тихого океана. Милитаризм
праздновал теперь победу не только в Европе, но и в странах
1 Е. В. Т а р л е, История Италии в новое время, стр. 160—188, СПБ,
1901.
2 А. А. Радциг, Каменноугольная промышленность всего света, стр. 25.
СПБ, 1898. См. также «За сто лет», стр. 155, СПБ, 1904.
3 «За сто лет», стр. 183, СПБ, 1904.
4В. Эндруз, История Соединенных штатов, Д905.
Дузь—994—9 129
Америки: все это не могло не породить попыток решить проблему
авиации, которая начинает привлекать внимание военных кругов
Америки. В конце XIX века Америка, как мы увидим ниже,
выдвинула таких выдающихся изобретателей аэроплана, как Ленгли,
Чанют и братья Райт.
Россия сделала в эти годы огромный скачок вперед по пути
развития капитализма. В. И. Ленин в своем труде «Развитие капитализма
в России» показал, как быстро развивалась в эти годы в России
крупная промышленность — основа капитализма. Касаясь ее развития,
Ленин писал г: «таких промышленных заведений (с числом рабочих
не-менее 16, — /7. Д.) в Европейской России в 1866 г. было
minimum 2,5—3 тысячи, в 1879 г. их было около 4,5 тысяч, в 1890 г.
около 6 тысяч, в 1894/5 г. — около 6,4 тысяч, в 1903 г. около 9
тысяч. Следовательно, число фабрик в России в пореформенную
эпоху увеличивается и притом довольно быстро». Начиная с 60-х
годов прошлого столетия, развитие тяжелой промышленности стало
для России политической необходимостью, что было обусловлено
развитием промышленности, занятой производством военного
снаряжения. Развитие промышленности обусловило широкое
внедрение паровых двигателей в народное хозяйство России. В. И.
Ленин в том же труде «Развитие капитализма в России» приводит
данные о развитии энергетического хозяйства России. Если в 1875—
1878 гг. в России было 8150 котлов и 6353 паровых машины общей
мощностью 114 947 л. с, то в 1892 г. Россия уже имела 14
248котлов и 13 085 паровых машин общей мощностью 345 209 л. с.
Особенно интенсивно шел процесс внедрения паровых двигателей в
военный флот.
Россия этих лет выдвинула Менделеева, Жуковского,
Циолковского, Можайского, Джевецкого и многих других изобретателей,
пытавшихся решить проблему авиации.
Последние три десятилетия XIX века, в особенности 80-е и 90-е
годы, принесли с собой ряд крупнейших завоеваний техники и
науки. Максвелл разработал кинетическую теорию газов. Эдисон и
Ладыгин 2 изобрели лампу накаливания, а Марсель Депре произвел
опыты с передачей энергии на расстояние. Майкельсон дал
определение новой единицы длины, основанной на измерении световых
волн. Возникла новая отрасль науки — физико-химия (Бертелло
и др.)? были проведены капитальные исследования в области
взрывчатых веществ. Релей и Рамсей открыли новый газ — аргон. Виоля
Муассан предложил применить электролиз для нужд
промышленности. Великий русский ученый Д. И. Менделеев открыл
периодическую систему элементов. Естественные науки выдвинули Пастера
и ряд других исследователей. В то же время учение Маркса и
Энгельса оказало огромное влияние на общественное развитие конца
XIX столетия. Таким образом наука сделала во всех областях
огромный шаг вперед.
1 Ленин, Сочинения, т. III, стр. 363—364.
2 Это изобретение было сделано Ладыгиным в процессе работы над
аэропланом с электрическим двигателем.
130
Аэродинамические опыты и исследования в 80-х и 90-х годах
XIX столетия
К началу 90-х годов прошлого столетия летание стало в
значительной степени технической потребностью, а промышленность
создала основные условия для практического осуществления
аэроплана. Именно эта потребность общества оказала зарождавшейся
аэродинамике, как науке, «гораздо больше помощи, чем десять
университетов» (Энгельс).
Мы не ставим себе задачей изложение всей истории
аэродинамики, нами руководит лишь желание кратко указать основные
работы в этом направлении, определившие развитие аэроплана
в 90-х годах прошлого столетия, и воздать должное тем людям,
которые возглавляли это дело. К концу 70-х годов XIX столетия
не было проведено сколько-нибудь значительных опытов,
направленных к установлению законов аэродинамики. В 1878 г. Альфонс
Пено выпустил книгу «Исследование сопротивления жидкостей»,
а вслед за ним Муйяр, исходя из своих долголетних наблюдений
над полетом птиц, опубликовал труд «Царство воздуха», где дал
подробный разбор действия воздуха на крыло птицы.
Одновременно с ними в России в апреле 1871 г. лейтенант
Рыкачев, впоследствии академик, провел ряд опытов над подъемной
силой винта, вращаемого в воздухе.
Он сконструировал специальный прибор с четырьмя деревянными крыльями,
имевшими каждое форму трапеции, короткая сторона которой была обращена
к оси вращения. Крылья были установлены под углом в 17,5°, винт делал 30
оборотов за 42,37 сек., поднимая груз в 11,94 золотника (51 г). Машина
приводилась в движение пружиной и весила 13 фунтов 72 золотника (5,55 кг). Рыкачев
хотел с помошью этого прибора «определить приближенно зависимость
поднимаемого груза, при вращении плоскостей, от силы машины, приводящей их в
движение; во-вторых, найти наиболее выгодный угол уклона плоскостей, для
поднятия наибольшего груза и для получения наивыгоднейшего отношения
поднимаемого груза к силе машины, потребной для его поднятия»1.
Рыкачев опытным путем установил величину коэфициента
сопротивления 2 К = 1,85. Вместе с тем опыты привели его к выводу
о справедливости предположения, «что сопротивление
пропорционально плотности жидкости, площади пластинки и приближенно
квадрату скорости ее движения, но что сопротивление возрастает
несколько быстрее, нежели квадрат скорости». Рыкачев пошел
дальше и задумался над двигателем для своего аппарата тяжелее
воздуха; он исходил из наличия паровых машин и стремился
определить, «каких размеров должны быть крылья, при силе машины
1 Рыкачев. Первые опыты над подъемной силой винта, вращаемого
в воздухе, «Морской сборник», №6, 1871.
2 Этот коэфициент соответствует новым коэфициентам Сх (т. е. отнесенным
к скоростному напору).
131
в одну паровую лошадь, для поднятия груза шести пудов (98,3 иг)1».
Опытным путем он установил величину поверхности крыльев для
этого случая в 228 кв. футов (21,2 м2) при длине каждого из них около
7,5 фута (2,3 ж). К сожалению, опыты Рыкачева не получили широкой
огласки и не были оценены его современниками при равнодушном
отношении официальных кругов тогдашней России к этому вопросу.
Одновременно с Рыкачевым в России вопросами аэродинамики
занимался великий русский ученый, автор периодической системы
элементов Д. И. Менделеев. Он был в России первым ученым,
всесторонне и глубоко изучившим теоретические основы летания.
Заинтересовавшись вопросами воздухоплавания, Менделеев в 1879 г.
добился командировки за границу для изучения этого вопроса.
Вернувшись из-за границы, он выступил на VI съезде русских
естествоиспытателей со специальным сообщением и, как указывалось
в «Воздухоплавателе», «представил интересные модели многих
воздухоплавательных снарядов »2. Свои теоретические выводы по этому
вопросу Менделеев изложил в книге «О сопротивлении жидкостей и
воздухоплавании», вышедшей в 1880 г. Вся эта работа была
задумана им, как работа, призванная служить практическим задачам
воздухоплавания, которое не могло встать на твердую почву без
решения задач, связанных с сопротивлением воздуха 3.
Изучая этот вопрос, Менделеев, естественно, столкнулся с г двумя
практическими направлениями, обусловившими учение о сопротивлении среды, —
это мореплавание и артиллерия. «Оказалось, — писал Менделеев3, — что
корабли строят и по сих пор ощупью, пользуясь многоразличною практикою,
а не расчетом, основанным на теории или опытах сопротивления».
Применительно к сопротивлению жидкой среды были сделаны
первые наблюдения и расчеты, и Менделеев вынужден был
критически пересмотреть все, сделанное в этом направлении различными
практиками и учеными. Он пришел к выводу, что «опыты с водою
дополняют и дополняются опытами с воздухом», а известные данные
для сопротивления воды, учитывая разность плотностей воды и
воздуха, можно применить к последнему. Анализируя теорию
зависимости сопротивления среды от удара передней части движущегося
тела, данную Ньютоном и другими исследователями, он показал
ее несостоятельность. Менделеев обратил внимание, что
практически одна из сил, действующих на тело, будет участвовать только
в трении, действующем на плоскости, параллельные направлению
движения. Явление, которому Ньютон, как и его последователи,
не придавал особого значения, играет большую роль для
объяснения движения тела в среде. В то же время, учитывая
недостаточную изученность трения для наклонных плоскостей, Менделеев
подчеркивал, что трение не следует выделять «от всех других видов
сопротивления, а следует пока изучать сопротивление в его мере,
не отличая трение и не вдаваясь пока в разбор того, откуда оно ве-
1 «Морской сборник», № 6, стр. 21, 1871.
2 «Воздухоплаватель», № 1, 1880.
3Д. И. Менделеев, О сопротивлении жидкостей и воздухоплавании,
стр. 7, СПБ, 1880.
132
дет свое начало». Как известно, Ньютон не учитывал такую форму
движущегося в жидкой среде тела. На основе ряда вычислений
Менделеев показал несостоятельность закона о сопротивлении воздуха
пропорционально квадрату синуса угла атаки а, т. е. sin2 а, данного
Ньютоном, и подтвердил правильность опровержения этого закона
еще в 1763 г. опытами капитана французского флота Борда. Он
считает дю Буа первым зачинателем «правильного решения задач
сопротивления», так как он впервые указал на роль кормы, т. е.
части, следующей за миделем.
Менделеев в то же время обращает внимание на
неравномерность давления ьоздуха на различные части пластинки,
устанавливая условия этого давления в зависимости от положения пластинки.
Не ограничиваясь этим, он дает и практическую оценку достигнутых
результатов, посвящая этому вторую главу своей книги. Он
подробно разобрал здесь опыты по измерению сопротивления и
определению коэфициента сопротивления различных тел, законов их
падения, предельных скоростей и пр., тщательно исследуя работы Ма-
риотта (XVII в.), Ньютона (XVIII в.), Бенценберга и Рейна.
Предложенная Менделеевым формула для определения коэфициента
сопротивления верна и сейчас:
к= л г)
где К — коэфициент сопротивления;
R — наблюдаемое сопротивление в кг;
Д — вес в кг 1 м3 жидкости, в которой происходит движение
(для воздуха Д =; 1,2);
М — наибольшее поперечное сечение тела в м2;
v — скорость в м/сек.
Менделеев на основе своего анализа и личных опытов указывал
на тесную связь «между основными причинами сопротивления
и плотностями жидкостей». Он правильно заметил, что с
достижением известной критической скорости «сопротивление всякой
жидкости будет возрастать быстрее, чем до этого». Вместе с тем он
показал значение сопротивления воздуха и его реакции для
движения птиц, «потому что наклонная плоскость двигательного снаряда
содействует разложению силы на ее слагающие. Так, крыло птицы
бьет воздух сверху вниз, а вследствие наклонного положения
крыла является такая горизонтальная слагающая сила, которая
заставляет птицу двигаться вперед» *.
Менделеев, анализируя сопротивление воздушной среды на
различной высоте, предвидит, что «с уменьшением сопротивления,
вредящего движению, уменьшается и то сопротивление, при помощи
которого может быть производимо направление
воздухоплавательного прибора»2.
1 Д. И. Менделеев, О сопротивлении жидкостей и воздухоплавании,
стр. з.
2 Там же, стр. 6.
133
В третьей главе Менделеев собирался, тщательно
проанализировав опытные данные, сделать те выводы, «которые нужны для
практической стороны вопросов о воздухоплавании». К великому
сожалению, Менделееву в условиях того времени не удалось издать эту
главу. Менделеев в своих выводах касался не только авиации, но
и воздухоплавания. Он сумел трезво оценить их возможности, чего,
например, не сумели сделать даже такие крупные исследователи,
как Джевецкий. Он был глубоко убежден в конечном успехе дела
авиации и управляемого воздухоплавания х.
Для Менделеева воздухоплавание не было второстепенным делом.
Он на протяжении всей своей жизни пытливо работал над этой
проблемой. Узнав о работах английского физика Глешера по
изучению верхних слоев атмосферы, специально поднимавшегося для
этих целей на воздушном шаре, Менделеев писал: «Меня так
заняла гордая мысль подняться выше знаменитого англичанина и
постичь закон наслоения воздуха при нормальном состоянии
атмосферы, что я временно оставил все другие занятия и стал изучать
аэростатику»2.
Вскоре Менделеев поднялся один на воздушном шаре на высоту
в 3350 м для изучения солнечного затмения и верхних слоев
атмосферы. Много внимания он уделял и возможностям изучения
стратосферы, предлагая изготовить для этой цели специальные
герметически закрытые кабины, а также поднимать шары-зонды.
Менделеев отмечал, что «главную подготовку для овладения воздушным
океаном, первое орудие борьбы —. составляет знание
сопротивления среды» 3. Это знание «сопротивления среды» шагнуло вперед
после работы Менделеева. Вот почему имя этого великого русского
ученого должно стоять на одном из первых мест среди
основоположников современной аэродинамики. Буржуазные историки
замалчивают его деятельность и труды, но широким слоям авиационных
работников Советского Союза необходимо тщательно ознакомиться
с трудами по воздухоплаванию этого гениального человека.
В те же годы в России над проблемой воздухоплавания
работал Степан Карлович Джевецкий, который был не только
изобретателем подводной лодки, но и выдающимся аэродинамиком. В
работах Джевецкого чувствуется большое влияние Менделеева,
которому он посвятил свой первый труд в этой области. 13 апреля
1885 г. Джевецкий сделал сообщение 4 в Русском техническом об;?
ществе «О новой теории для объяснения полета птиц и аэропланов».
В этом докладе он заявил, что задача летания «для человека не
выходит из ряда тех, которые разрешимы на основании нынешних
знаний и помощью ужес уществующих механических средств». Многие
1 Д. И. Менделеев, О сопротивлении жидкостей и воздухоплавании,
стр. 8.
2 Д. И. Менделеев, Воздушный полет из Клина во время затмения;
«Северный вестник», №11, стр. 91, 1887.
3 Там же, а также П. Д у з ь, Полет Менделеева на воздушном шаре,
«Вестник инженеров и техников», № 8, 1938.
4 Записки РТО за 1885 г., а также С. К. Джевецкий, Аэропланы
в природе, СПБ, 1887.
134
исследователи, начиная с Борда и кончая Дюшеменом и
Менделеевым, работавшие до Джевецкого над сопротивлением среды,
внесли существенные поправки в формулу Ньютона, выражающую
величину сопротивления жидкой среды, и дали первые
эмпирические формулы сопротивления тела, движущегося в жидкой и
воздушной средах. Джевецкий сумел критически переработать все
сделанное до него и вывести новые законы специально для аэроплана.
Подробно разбирая орнитоптерную теорию полета птиц Боррели,
Навье, Маре и др., Джевецкий указывав, что они упускают «из
виду поступательное движение птицы во время наблюдаемого взмаха
крыла». Сделанные Джевецким наблюдения, расчеты и опыты
привели его к выводу х, что «птица представляет поверхностью своих
крыльев, хвоста и тела одушевленный аэроплан, величина
плоскости которого, вес, работа мышц, скорость полета, угол встречи
строго определяются законами сопротивления воздуха».
Поступательное же движение птицы совершается, главным образом,
действием задней упругой полосы крыла, «которая действует наподобие
гребного гибкого винта». Он подчеркивал необходимость
приобретения известной начальной скорости для осуществления
динамического полета и правильно указывал 2, что «чем больше
приходится веса на единицу поверхности летателя, тем больше должны
быть скорости полета для поддержания его на воздухе».
Джевецкий проделал кропотливую работу по составлению списка
птиц, различающихся друг от друга структурой крыльев и
скоростью полета. Он обращает внимание на длинные крылья у
морских птиц, которым приходится бороться с сильным ветром. За
много лет до изобретения аэроплана и создания современных
конструкций аэроплана с большим удлинением крыла, способных
делать длительные перелеты, Джевецкий указал на возможность
применения таких крыльев к аэропланам. Им так же подробно
рассмотрены условия сопротивления равновесия аэроплана в
поперечном и продольном отношениях, он правильно указал, что «закон
перемещения центра сопротивления относительно центра тяжести
дает птицам и аэропланам автоматический регулятор для
сохранения динамического равновесия сил».
Заслуга Джевецкого состоит и в установлении наивыгоднейшего
угла встречи аэроплана, определенного им в 1°50'45".
На основании ряда опытов он установил величину коэфициента
сопротивления для движущегося тела в неподвижном воздухе, рав-
о
ную К ^—— • Учитывая данные Дюшемена и его вывод о том, что
сопротивление воздуха возрастает быстрее квадрата скорости,
Джевецкий пришел к формуле:
Р = 0,0000079166 X (45,619 + 12,96 cos2 а — 3,52 sin2 а)Х
sin2a(416 + t-) 2
- Х (l + sin2a) (2 —cos a) XV S
1 С. К. Джевецкий, Аэропланы в природе, стр. 50, СПБ, 18*
2 С. К. Джевецкий, Аэропланы в природе, стр. 31, СПБ, 1887.
135
или проще:
Р = 0,000217486 (413 + v) v2 s sin a.
«Эта формула дает нам число килограммов, которое способна
удерживать на воздухе плоскость в 5 кв. метров, движущаяся по
горизонтальному направлению в неподвижном воздухе со скоростью v
и составляющая с направлением движения угол а», —. писал г Дже-
вецкий. На основании этой формулы им составлена таблица,
позволяющая рассчитать подъемную силу 1 м2 плоскости при
горизонтальных скоростях v от 5 до 30 м/сек и углах атаки от 20 до 10°.
Поставив задачей определить работу, которую необходимо
затратить, чтобы плоскости могли двигаться горизонтально при
данных условиях, он после ряда расчетов, пользуясь формулой Фроуда
для величины сопротивления, приходит к выводу, что «для того,
чтобы вывести работу Т, следует только умножить Р на v и
получится на квадратный метр плоскости:
Т = (Pigа + 0,000148 v2 + 0,0000295 v)vH.
На основании этой формулы Джевецким составлена таблица
величин работы в килограммометрах {кг • м) для плоскостей с
различными углами встречи и различными скоростями движения.
Помощью этих таблиц и сделанных расчетов Джевецкий и пришел
к выводу, что «максимум полезной работы соответствует углу,
близкому к 1°50'... Из этого видно, что было бы удобнее при
проектировании аэропланов избирать, по возможности, малые скорости?
при углах встречи около 1°50' для получения максимума полезной
работы двигателя» 2.
Наблюдения над полетом птиц и сделанные в связи с этим
вычисления привели Джевецкого к выводу, что «для всех летателей,
работающих в наивыгоднейших условиях, при горизонтальном полете
угол встречи не зависит ни от скорости, ни от поверхности летателя,
ни от поднимаемого груза, но есть величина постоянная и равная
1°50'45">>.
Основная заслуга Джевецкого состояла в учете силы трения
крыла, зависящей, как он писал 3, «от качества поверхности,
скорости движения и плотности жидкости». Это позволило ему указать
более или менее точно наивыгоднейший угол атаки.
Джевецкий пришел к своим выводам после целого ряда
серьезных опытов и вычислений.
В своей более поздней работе «Теория воздушных винтов» он писал по этому
поводу: «Я показал, что существует самый выгодный угол встречи, для которого
отношение затраченной пропульсивной работы к подъемной силе аэроплана, при
его горизонтальном полете, будет minimum. Это интересное явление мне удалось
подметить, составляя таблицу, в которой вычислены, на основании формулы
Дюшемена, наклоны, под которыми нужно двигать горизонтальную плоскость
в 1 кв. метр поверхности, при последовательно возрастающих скоростях для
того, чтобы эта плоскость могла поддерживать в воздухе грузы в 1, 2. 3 и т. д.
1 С. К. Джевецкий, Аэропланы в природе, стр. 15, СПБ, 1887.
2 С. К. Джевецкий, Аэропланы в природе, стр. 21, СПБ, 1887.
3 Там же, стр. 20.
136
килограммов. Другая таблица давала в тождественных условиях с первой
таблицей затраченную секундную работу для придания плоскости сказанного
движения. Сравнивая последовательно цифры этих двух таблиц, можно было
убедиться, что minimum затраченной работы для каждого поднятого груза
происходил, всегда и при всех скоростях, при одном и том же угле встречи,
близком к 2°. Величина этого угла, названного мною наивыгоднейшим углом встречи:
(incidence optima), зависит, понятно, от выбора коэфициентов, определяющих
вредные сопротивления»1.
Джевецким были правильно указаны и основные силы, действую-
щие на аэроплан во время полета. Он пришел самостоятельно к тем
выводам, которые сделал в Англии Джордж Кейли еще в начале
XIX столетия.
Сделав свои теоретические выводы, имеющие большое значение для
развития аппаратов тяжелее воздуха, Джевецкий призывал проверить его теорию-
на основе «опытов и наблюдений», и если они верны, то «тогда явится полная
возможность проектировать, на ее основании, летательные снаряды, так как все
элементы их: вес, поверхность, работу, скорость, сопротивление и пр. можно-
будет определить теоретически». В то же время он подчеркивал, что «двигатели,
производящие требуемую работу при определенном весе, уже имеются в нашем?
распоряжении; пропульсивный орган может состоять, подобно двигателю птиц,
из других гребных винтов;... далее без сомнения возможно уже будет построить
проектируемый прибор... и после рационального испытания его, явится для
человека возможность овладеть воздушным океаном, наравне с его пернатыми
царями. Тогда человек, несмотря на все земные преграды, будет в состоянии
свободно переноситься с места на место, не нуждаясь в заранее проложенных
путях»2.
Джевецкий не остановился на этих исследованиях. Свою теорию
он применил к изучению воздушного винта и установил в теории
пропеллера влияние угла атаки, а также указал на условия, при
которых может быть получен наиболее высокий коэфициент
полезного действия винта. «Мои подсчеты в 1885 г. привели меня к
величине [д., равной 0,45», —* писал Джевецкий. Эта величина и
недалека от истины, и сейчас, согласно существующей теории, она
составляет 0,03—^0,02. Джевецкий предложил также новый метод,
расчета гребного винта в воде, «основанный на том соображении,
что лопасть винта можно рассматривать, как составленную из
плоских элементов, встречающих под малым постоянным углом
параллельные струи жидкой среды».
Этот метод им был позже принят за основу для расчетов
воздушных винтов. Он положил начало расчетам лопастей винта по
элементам. Этот метод расчета получил позднейшее признание. Свои
выводы по этому вопросу Джевецкий опубликовал в Париже 3.
«Россия может гордиться Джевецким», —. писали в русской
печати еще в 1910 г. По словам академика Алексея Николаевича
Крылова, Джевецкий «указал на те основные законы и основные
расчеты, на основании которых могут быть построены аэропланы,» —
и это действительно так. Впоследствии Джевецкий построил даже
1С. К. Джевецкий, Теория воздушных винтов, стр. 11—12.
2 С. К. Джевецкий, Аэропланы в природе, стр. 51. СПБ, 1887.
3 Gomptes rendus de rAcademie des Sciences, 4 avril 1892, p. 820, а также
«Bulletin de l'Association Technique Maritime», № 3, 1892.
13T
аэроплан типа моноплана, напоминавший модель Ленгли. Модель
аэроплана показана на фиг. 55.
Талантливый изобретатель не нашел поддержки в России и
вынужден был уехать во Францию, где билось тогда сердце
авиационного дела. К сожалению, даже наши аэродинамики очень мало
знают о Джевецком, зачастую связывая исследование подъемной
силы только с опытами Лилиенталя. Мы видим, что значительно
раньше опытов Лилиенталя в Германии эта проблема была
разработана нашими соотечественниками.
Фиг. 55. Модель аэроплана Дшевецкого.
Одновременно с Менделеевым и Джевецким в России над
проблемой аппаратов тяжелее воздуха много работал В. Д. Спицын.
В 1880 г. он опубликовал в «Воздухоплавателе» статью «Несколько
слов о воздухоплавании при помощи аппаратов тяжелейших
воздуха». Им был построен специальный аппарат для исследования
работы крыльев птиц и проведен с ним ряд интересных опытов.
Спицын верил в конечную победу аэроплана и писал г: «Почти
наверное можно сказать, что наши будущие летательные снаряды,
построенные даже для одного человека, будут приводиться в
движение не мускулами, а легкими и удобными для управления
машинами». Царские чиновники равнодушно смотрели на эти опыты,
и необходимой поддержки для продолжения своих работ Спицын
не получил.
Вслед за Джевецким, 4 января 1890 г. на VIII съезде русских
естествоиспытателей и врачей Николай Егорович Жуковский
доложил свою работу «К теории летания», в которой указал 2 на «две
1 «Воздухоплаватель», стр. 15, 1880.
2 Н.Е. Жуковский, Полное собрание сочинений, т. VI, стр. 15.
138
причины силы тяги в несжимаемой жидкости: образование
поверхностей раздела и трение жидкости».
В октябре 1891 г. Жуковский сделал в Московском
математическом обществе доклад «О парении птиц», изданный затем
отдельной брошюрой. Жуковский в этой работе г поставил целью «дать
полное решение задач о скольжении птицы в покойном воздухе и
показать, каким образом найденное движение видоизменяется в
воздухе, текущем горизонтальными слоями разной скорости, дующем
порывами или имеющэм легкое
восходящее движение».
Жуковский подробно исследовал
законы парения и критически
просмотрел работы Джевецко-
го, Марея и Лилиенталя в
этом направлении. Он
установил характерные особенности
парения птицы в спокойном
воздухе, в случае когда воздух
течет горизонтальными слоями
различной скорости,
убывающей с высотой, когда ветер
дует порывами, и, наконец,
когда птица царит в
восходящем ветре. Жуковскому
принадлежит обоснование
возможности выполнения мертвой
петли на планере. Разбирая
вопрос о «скольжении птицы в
вертикальной плоскости | при
спокойном воздухе», он выводит
целый ряд уравнений, связан-
ных с условиями полета птиц
по такой траектории. Давая
схематическое изображение по- Н. Е. Жуковский,
лета, напоминающее мертвую
петлю, Жуковский замечает: «По этому кругу движется планер,
начинающий свое падение без начальной скорости по вертикали
вниз, наподобие летучей мыши».
Далее }\£уковский рядом математических расчетов и на основа-
3 3
нии следующих двух уравнений: z == — cos G и z = — (cos 6—cos 90)
показывает осуществимость мертвой петли. Он пишет 2: «Легко
увидеть, что здесь никакого наименьшего значения для cos 6 не
будет получаться, и он может изменяться от + 1 до —*1, переходя
через 0.... Это соответствует на фиг. 12 (фиг. 56, Я. Д.) траектории
1 Н. Е. Ж у к о в с к и й, О парений птиц, стр. 9, Берлин, 1922. См. также
«Запиоки Мэзковского математического общэства», 1891.
2Н.Е. Жуковский, О парении птиц, стр. 19, Берлин, 1922.
139
OBD, не имеющей точек перегиба и представляющей некоторые
петли».
Позже, в 1913 г., русский летчик Нестеров практически выполнил первую
мертвую петлю на аэроплане, полностью подтвердив правильность теории
Жуковского и вместе с тем положив начало искусству высшего пилотажа во всем мире.
Л'
Л,
Фиг. 56. Графическое изображение движения планера
или птицы, данное Н. Е. Жуковским.
Жуковским было также отмечено преимущество вогнутого крыла
у птицы и подчеркнуто, что «для получения абсолютного движения
парящей птицы придется к найденному круговому движению ее
Фиг. 57. Аэродинамическая труба Жуковского 1902—1904 гг.
прибавить горизонтальное поступательное движение со скоростью w».
Эти указания Жуковского говорили о том, что им уже тогда ясно
был понят принцип аэроплана и указаны основные условия его
осуществления. Здесь сказалась огромная теоретическая работа,
проделанная Жуковским еще в 1882--1886 гг., [в результате которой
появился ряд его исследований о реакции вытекающей и втекающей
140
жидкости, форме судов и пр. Несомненно, что эти работы помогли
сложиться и его выводам о сопротивлении воздушной среды г. Позже
Жуковский обосновал теорию зависимости подъемной силы от
циркуляции скорости воздушного потока и сделал множество других
научных открытий, заложивших основания современной аэродинамики2.
Жуковский по праву считается отцом русского воздухоплавания.
Описание этой стороны его деятельности выходит за рамки
рассматриваемого нами периода, поэтому мы ограничимся указаниями лищь
на те из его работ, которые относятся к 80^90-м годам прошлого
столетия. Жуковский провел с помощью аэродинамической трубы
целый ряд экспериментальных работ по различным вопросам
сопротивления тел, движущихся в воздухе. Труба3, построенная им
в 1902—Л904*гг. в МГУ, показана на фиг. 57. Труба эта
четырехугольного сечения, 750 х 750 мм, длиной 7 м. Скорость
воздушного потока, получаемого помощью вентилятора, равна 9 м/сек.
В более поздние годы Николай Егорович построил еще несколько
труб, более совершенных.
В конце XIX столетия в России в области аэродинамики
начинает работать другой крупнейший русский ученый —. С. [А.
Чаплыгин, который в своей докторской диссертации «О газовых струях»,
вышедшей в свет в 1897 г., показал 4 уже, что воздух можно
рассматривать несжимаемым, если скорость в нем будет значительно ниже
скорости звука. В 1899 г. С А. Чаплыгин опубликовал 5 работу
«К вопросу о струях в несжимаемой жидкости», в которой он пришел
к выводу, что «во всякой задаче о струевом течении жидкости
любая критическая точка с нулевою скоростью, образовавшаяся на
стенке, может быть заменена конечною массою спокойной жидкости;
размеры площади сечения этой массы плоскостью XV зависят вообще
от некоторого произвольного в известных пределах количества 6».
Таким образом здесь было дано новое решение этой важнейшей задачи
гидродинамики, имеющей большое значение и для авиации. Позже
С. А. Чаплыгин дал теорию щелевого крыла и сделал ряд научных
открытий, поставивших его имя в первый ряд выдающихся
аэродинамиков нашего времени.
Над обоснованием теории аэроплана в России много работал
в конце 80-х годов прошлого столетия Константин Эдуардович
Циолковский. В 1895 г. он опубликовал в журнале «Наука и
жизнь» статью «Аэроплан или птицеподобная (авиационная)
летательная машина». Циолковский написал эту работу в феврале 1894 г.,
главные же выводы, как указывал автор, «сделаны еще раньше
1 Н. Е. Ж у к о в с к и й, Сочинения, т. II, вып. 5, М., 1932.
2Н. Е. Жуковский, Теоретические основы воздухоплавания;
Динамика аэропланов в элементарном изложении; О крылатых пропеллерах,
1898. Собр. соч., т. VI, стр. 21—29, М., 1937.
3В. П. Ветчинки н, Математика и естествознание в СССР,
Аэродинамика, стр. 122.
4 С. А. Ч а п л ы г и н, Собрание сочинений, т. I, стр. 43—133.
5 С. А. Ч а п л ы г и н, Собрание сочинений, т. I, стр. 254—263.
6 Там же.
141
(1890 г.), согласие их с последними опытами Лилиенталя и
Максима побудило меня напечатать эту статью». Еще в 1887 г.
Циолковский построил в Калуге аэродинамическую трубу, в которой
К. Э. Циолковский.
вентилятором создавал искусственный поток воздуха. Прибор
сильно напоминал веялку (фиг. 5Q). Циолковский так описывает г
его: «Воздуходувка состояла из деревянной клетки, свинченной
гайками. Внутри боковые стенки были обиты картоном, а кривая
поверхность была устроена из белой жести. Ось и спицы крылатки —
1 К. Э. Ц и о л к о в с к и й, Давление воздуха на поверхности, введенные
в искусственный воздушный поток, стр. 3, Одесса, 1899.
142
металлические; лопатки ее из тонкого картона. Воздуходувку я не
взвешивал, но думаю, что она весит не более 50 фунтов». Высота
ее 150 см, ширина 45 см; лопасти приводились во вращение помощыа
грузов. В такой трубе можно было получить скорость 5,15 м/сек.
Для ослабления вихрей и уравнивания скорости была сделана
специальная решетка. Испытываемый предмет располагался в
плавающем ящике. «Чувствительность этого прибора, --.утверждал1
Циолковский, — даже нагруженного тяжелейшей формой, более чем
достаточна; именно, плавающий ящик приходит уже в движение
от горизонтальной силы в 1 миллиграмм (около дины)».
Фиг. 58. Аэродинамическая труба К. Э. Циолковского.
Эту аэродинамическую трубу нужно считать, повидимому,
первой трубой такого рода, построенной в России. Циолковский по
поводу этой трубы позже писал: «Прибор, устроенный мною, так
дешев, удобен и прост, так быстро решает неразрешимые
теоретические вопросы, что должен считаться необходимой
принадлежностью каждого университета или физического кабинета». Помощыа
этой самодельной трубы Циолковский проделал многочисленные
опыты над различными поверхностями, размером до 80 см2,
введенными в воздушный поток, и самостоятельно пришел к целому
ряду очень интересных выводов, опубликовав их в 1899 г. в своей
работе «Давление воздуха на поверхности, введенные в
искусственный воздушный поток».
Циолковским сделан ряд вычислений скоростей потока, причем
в основу этих вычислений им были положены опыты Кальете и Ко-
лардо, определявших давление на пластинку при ее
прямолинейном движении. Он нашел подтверждение тому, что «давление ветра
1 К. Э. Циолковский, Давление воздуха на поверхности, введенные
в искусственней воздушный поток, стр. 4.
14&-
на тела не продолговатые *в направлении потока (или округлые)
пропорционально квадрату скорости потока».
Проделанные Циолковским опыты с давлением воздуха на наклонную
плоскость описаны им следующим образом: «Сначала я определил ряд
горизонтальных давлений при последовательном поворачивании пластинки вокруг
горизонтальной оси на 5°. Поворачивание начиналось с нормального (к потоку)
положения пластинки и продолжалось до 45°. Далее положение столика и ящика
изменялось на перпендикулярное; пластинка располагалась по направлению
воздушного потока и поворачивалась вокруг вертикальной оси. За нулевое
направление пластинки принималось то, при котором воздушный поток не
производил давления на пластинку и не отклонял стрелку динамометра».
При скорости воздушного потока, близкой к 1,5 м, Циолковский получил
«следующие нормальные к пластинке давления1:
углы 0° 5° 10° 15° 20° 23° 30° 35°
давления 0 18 37 56 81 105 123 135
углы 40° 45° 50° 55° 60° 65°
давления 140 143 144 143,5 142 139
углы 70° 75° 80° 85° 90°
давления 136 134 133 132 132
Данные экспериментов Циолковского показали, что вначале от 0
;до 15° давление возрастает «почти строго пропорционально углу
отклонения; затем несколько быстрее (градусов до 20); далее
медленнее, достигая максимума при наклонении к воздушному потоку
на 50°». Этот вывод Циолковского был шагом вперед для
экспериментальной аэродинамики, так как согласно исследованиям
Ньютона и других ученых считалось, что полная
аэродинамическая сила или давление, возрастая пропорционально синусу угла
отклонения, далее возрастает непрерывно, хотя и менее быстро, до
угла в 90°.
Интересные опыты были проведены Циолковским с давлением
воздуха на продолговатую наклонную поверхность. При наклоне
пластинки шириной 4 см под углом 12° он получил, что давление,
приходящееся на единицу площади, непрерывно возрастает,
увеличиваясь едва ли не в два раза.
Проведенные им опыты с трением воздуха о поверхности
помогли ему установить законы трения. «Коэфициент трения, — писал 2
Циолковский, — уменьшается с увеличением скорости и длины L
поверхности по направлению движения». Этот коэфициент он
считал равным ' что, примерно, соответствует принятой
с/* Ujt: ±J * \JjOj
ныне величине этого коэфициента.
«Весьма жалею, что не мог произвести более обширных опытов
с поверхностями большей длины и скоростями, большими 5
метров», — пишет Циолковский. Помощью своей примитивной
аэродинамической трубы он устанавливает коэфициенты сопротивления
1К. Э. Циолковский, «Давление воздуха на поверхности, введенные
в искусственный воздушный поток», стр. 11.
2 Там те стр. 15.
.144
для правильной призмы и цилиндра, делая правильный вывод S
что «давление на закругленный конец значительно меньше, чем на
острый». Он сравнивает сопротивление тел разной формы и
указывает на значение кормовой части для различных тел. Вместе с тем
Циолковский приходит к выводу, что «аэростат выгоднее строить
симметрично, с наибольшим поперечным сечением в середине».
Узнав об испытании аэростата Шварца за границей, он провел
ряд испытаний моделей такой формы в своей аэродинамической
трубе, показывая несовершенство этой формы. Помощью этой же
трубы Циолковский самостоятельно установил преимущества
вогнутого крыла, а также и то, что «скорость аэроплана
пропорциональна квадратному корню из разрежения воздуха, потребная же
энергия пропорциональна скорости самолета».
Как и Джевецкий, он указывал на значение скорости
поступательного движения для аэроплана, считая, что «с увеличением
поступательной скорости летательных машин, работа, потребная для
поддержания их на воздухе, уменьшается тем более, чем быстрее
движение 2. Циолковский правильно подчеркивает, что «на высоте
10 верст (10,7 км), где воздух вчетверо реже, от снаряда при том
же весе требуется вдвое большее напряжение сил. На высоте
5 верст — (5,35 км) раза в полтора».
Вопросы прочности крыльев, выбора мотора и пр. не остались
без его внимания. Он приходит к выводу, что «при поверхности
крыльев в 11 ль2 (21/2 кв. сажени) и при весе их вместе с
человеческим телом 100 кг (6 пудов) работа, потребная для
уравновешивания тяжести, составляет около 10 паровых лошадей».
В России отнеслись к работам Циолковского пренебрежительно 3.
Ниже мы увидим, что Циолковским был также подробно разработан
проект аэроплана монопланного типа.
Одновременно с русскими учеными Отто Лилиенталь провел
в Германии ряд опытов для изучения подъемной силы различных
поверхностей, вначале помощью коловратной машины, а позже
проведением скользящих полетов на планере. Эти опыты
Лилиенталь описал в 1890 г. в книге «Полет птиц, как основа искусства
летать». Подробнее об опытах Лилиенталя будет сказано ниже, при
описании его полетов.
В Англии Горацио Филиппе в 1885 г. построил одну из первых
аэродинамических труб, в которой провел испытания различных
поверхностей и пришел к аппарату решетчатого тина в форме
жалюзи, где поддерживающие поверхности были укреплены под
небольшим углом к горизонту.
Исследования над сопротивлением воздуха ведутся также
во Франции капитаном Шарлем Ренаром и другими
исследователями.
1 К. Э. Циолковский, Давление воздуха на поверхности, введенные
в искусственный воздушный поток, стр. 20.
2 К. Э. Циолковский, Аэроплан или птицеподобная (авиационнае-
летательная машина, стр. 3, М., 1895.
8 К. Э. Циолковский. Защита Аэроната, стр. 2, Калуга, 1911.
Дувъ—994—10 145
Аэродинамические опыты Ленгли
Профессор Смитсониановского института в Вашингтоне Ленгли
опубликовал в 1891 г. описание своих опытов по аэродинамике^
вызвавших широкий интерес в Европе и Америке. Интерес к
вопросам динамического полета зародился у Ленгли еще в юности. Ленгли
сосредоточил усилия на выяснении этих вопросов. Нелегка была
эта задача. Совсем еще недавно такой корифей науки, как Гельм-
гольц, высказался1 о невозможности для человека летать, а в науке
господствовала теория Ньютона о нахождении сопротивления тела,
движущегося в воздухе, согласно которой для осуществления полета
требовалась столь большая механическая энергия, что в случае
правильности расчетов Ньютона динамический полет был бы вообще
вряд ли возможным. Ленгли пытается найти законы, по которым
следовало бы строить летательные машины. Только опыты могли
ответить на этот вопрос. Очевидно, опыты, проделанные в Европе
с летательными моделями, были тщательно изучены им. В чабт-
ности, он хорошо был знаком с «планофором» Пено. Этот аппарат
он считал «отцом будущей летающей машины». Ленгли
сконструировал для испытания движения плоскости в воздухе специальный
аппарат с вращающимся рычагом, который делал круг в 12 футов
(3,66 м). Его опыты с таким прибором доставили сведения, по
мнению Ленгли, «столь же новые, сколько и важные. Они показывают 2:
1) что продолжительность падения горизонтальных плоскостей тем
больше, чем их горизонтальная способность больше; 2) что это
увеличение продолжительности тем больше, чем больше стороны^
перпендикулярные к движению; 3) что сила, необходимая для
поддержания горизонтального движения наклонного аэроплана, тем
меньше, чем скорость больше; 4) что спаренные плоскости не
производят одна на другую никакого нарушающего действия, если
расстояние между ними равно расстоянию стороны, не
перпендикулярной к движению».
Общий вывод, к которому пришел Ленгли, состоял в том, что
полет в воздухе помощью наклонных плоскостей «требует тем меньше
силы, чем скорости больше». Ленгли опытным путем установил,
что подъемная сила не увеличивается пропорционально квадрату
синуса угла.
Составленная Ленгли таблица группирует данные о подъемной силе
пластинок размерами 30x4,8 дюйма (762х 121,9 мм) при весе в 500 г.
1 Гельмгольц пришел к выводу, что «.. .кажется вероятным, что в модели
больших коршунов природа уже достигла предела. При этих условиях едва ли
можно считать вероятным, чтобы человек даже с помощью самого искусного
крылообразного механизма, которым он должен был бы двигать собственною
силою мышц, был поставлен в возможность поднять собственный вес на высоту,
на коей поддерживать его».
Н elmhol t z, Theorien tiber geome'risch-ahnliche Bewegungen flussiger
К or per, Anwendung auf Luftballons, Monatsberichte der К on. Akadamie der
Wissenschaften zu Berlin, s. 501—514, 26 июня 1873.
2Langley S. P., Experiments in Aerodynamics, Washington, p. 105,.
1891. См. также «Experiences d'aerodynamique», Revue de l'Aeronautique, Paris»
№ 3, p. 47-^-124, 1891.
146
Данные о подъемной силе пластинок1
Таблица
«
Е-
о
со
S
О.
£
Угол
45°
30°
15°
10°
5°
2°
Скорость
планирова-
НИЯ V
м/сек
11,2
10,6
11,2
12,4
15,2
20,0
фу т/сек
36.7
34,8
36,7
20,7
49,8
65,6
Работа,
в
кг-м
336
175
86
65
41
24
затраченная
1 мин.
футо-фунт
2,434
1,268
623
474
297
174
Нагрузка вместе
с весом самого
крыла,
которую
может нести в
воздухе 1 л
ростью,
кг
6,8
13,0
26,5
34,8
55,5
95,0
. с. со ско-
равной v
фунты
15
29
58
77
122
209
Данные, указанные в этой таблице, правильны только в том случае,
если нагрузка в 1,1 фунта приходится на 1 кв. фут несущей поверхности. При
другом соотношении между нагрузкой и площадью получаются другие условия.
На основании расчетов Ленгли пришел к выводу, что полет
возможен в «пропорции 20 метров в секунду или 72 километра
в час, с машинами, которыми мы располагаем. В самом деле, —
писал он, — мы обладаем паровыми машинами весом менее 5
килограммов на паровую лошадь». Ленгли указывал на возможность
построить крылья, достаточно прочные и легкие, и организовать
испытания аэроплана больших размеров. Ленгли приходит к выводу,
к которому в России самостоятельно пришел Джевецкий, что
наилучшим углом атаки аэроплана будет угол в 2°.
Он громко и во всеуслышание заявил, что «полет возможен при
больших скоростях, механическими средствами, которыми мы
располагаем». Наиболее пригодным средством для этой цели он считал
паровую машину. Опыты Ленгли вызвали широкий отклик во всем
мире.
Во Франции Хюро дё Вильнев пишет в «Aeronaute» статьи, посвященные
этим опытам2. Французская академия наук публикует письмо Ленгли в своих
отчетах. В России в «Инженерном журнале» были опубликованы статьи
М. Поморцева и Бертенсона об опытах Ленгли. В Германии, Англии, Австрии
и ряде других стран его работы вызвали живейший интерес. Только авторы
недавно изданной под редакцией Дюренда «Аэродинамики» в своем
историческом обзоре обошли молчанием опыты Ленгли, посвятив ему ничего не
го3
ворящие пять строк3.
1 L a n g 1 е у, S. P., Experiments in Aerodynamics Washington, p. 107,
1891.
2 A. Hureau deVilleneuve, Appreciation de 1 'aaroplane de m. S. P. Lang-
ley, «L'Aeronaute», № 7, p. 155—166,1896. См. также статью Bell в «Aeronaute»,
JVfe 6, p. 126—128, 1894.
, p ,
3 Аэродинамика, под ред. Дюренда, т. I, стр. 263.
147
Аэродинамические опыты Хирама Максима
В конце 80-х и начале 90-х годов в Англии интересные опыты
в области экспериментальной аэродинамики проводит изобретатель
пулемета и скорострельных пушек Хирам Максим. Прежде чем
приступить к постройке задуманного им аэроплана, Максим изучил
теорию этого вопроса. Особое внимание уделил он исследованию
Фиг. 59. Аэродинамическая труба X. Максима.
парящего полета птиц и правильно указал на существование
восходящих и нисходящих потоков воздуха, причем он утверждал г, что
«середины двух течений находятся обыкновенно на расстоянии от
150 метров до 30 километров. «Эти воздушные течения используются
птицами для парящего полета. Исследуя полет змеев, он приходит
к выводу, что очень трудно заставить змей подниматься в
нисходящем течении воздуха, «следовательно, придется строить летательные
машины с достаточным запасом движущей энергии, чтобы они могли
держаться, попав в нисходящее течение», — говорит 2 Максим. Не
останавливаясь на этих выводах, он организует целую серию
аэродинамических опытов над воздушными винтами, движением
плоскости в воздухе и пр., построив для этой цели небольшую
аэродинамическую трубу (фиг. 59), где помощью вентилятора достигал
скорости движения воздушного потока от 15 до 22 м/сек (до
80 км/час). Он сконструировал также специальное устройство для
изучения эффективности винтового пропеллера и подъемной силы
аэроплана.
Максим провел ряд серьезных исследований и установил
некоторые закономерности, связанные с работой воздушных винтов.
Для определения полезного действия винтов он построил
специальный прибор, где можно было измерять силу тяги или напора винта.
1 Н. Maxim, Artificial and natural flight. London,
2 Там же, р. 30.
21, 1909.
148
«Я имел средства определять с большой точностью напор винта, число обо
ротов в минуту, скорость машины, — одним словом все, что с ней происходило.
Я нашел, что, помножив напор винта в фунтах на шаг в футах и на число
оборотов в минуту, получали число, точно соответствующее мощности, развиваемой
двигателем, что потеря на поверхностное трение настолько мала, что на
практике ею можно пренебречь», —писал1 Максим. Далее он установил, что
расположение винта за кормой, в центре возмущения потока, является наиболее
целесообразным, так как если «винт будет впереди, то отталкиваемый им назад
воздух будет ударяться о летательный аппарат и, естественно, будет
производить замедляющее действие».
Повидимому, под влиянием опытов Ленгли он выстроил
специальный прибор, показанный на фиг. 60. Этот прибор давал
возможность определять эффективность винтового пропеллера и
подъемной силы аэроплана
В указанном приборе работа передается от горизонтального
главного вала вверх вертикальным шпинделем.
ЬДОкрмвЛ»
Фиг. 60. Прибор Максима для определения эффективности пропеллера
и подъемной силы аэроплана.
А—шкала для определения скорости в милях в час, В—шкала для определения скорости
в футах в минуту, С—динамометр, измеряющий силу тяги винта, D—динамометр,
определяющий подъемную силу крыльев.
Прибор приводился в действие небольшой паровой машиной
с чувствительным регулятором. Отдельные части прибора показаны
на фиг. 61.
Помощью этого прибора Максим провел целую серию опытов
и пришел к выводу, что поддерживающая поверхность с наклоном
в х/14 может развивать подъемную силу, примерно, в 14 раз больше
силы тяги, которая необходима для движения этой поверхности
в воздухе. «Я испытал очень много поддерживающих поверхностей
1 Н. Maxim, Artificial and natural flight, p. 41.
149
и нашел, что лучше всех те, у которых нижняя сторона слегка
вогнута, а верхняя слегка выпукла, обе, кроме того, остры и
поверхности гладки и правильны: оказалось также, что у малых винтов
лучше всего лопасти с слегка увеличивающимся шагом», — писал *
Максим. Эти выводы в основном остаются правильными и по
сегодняшний день.
Фиг. 61. Основная часть прибора Максима.
А—кожух (из дерева и латуни), несущий гиризонтальный стальной вал, В—пропеллер,
С—крыло (аэроплан), DD—два стальных стержня, имеющих свободное перемещение в
вертикальном направлении и поддерживаемых четырьмя горизонтальными тягами,
шарнирно соединенными в точках G, НН—указатели, отмечающие угол наклона крыла,
Е и F—стальные пластинки, к которым прикрепляются крылья, L—длинный стержень
(из дерева и стали), к концам которого прикреплены стальные проволочные растяжки,
предупреждающие деформацию прибора в процессе его работы, I—цепь, соединяющая
крыло с динамометром, КК—растяжки для противодействия влиянию центробежной
силы*
Большое значение имела также работа англичанина Ланчестера,
который в своем докладе «Устойчивость самолетов», прочитанном
19 июля 1894 г. в Бирмингамском обществе естественной истории
и философии, дал понятие основных условий устойчивости. Его
данные, полученные им самостоятельно, во многом совпадали с
результатами Филиппса и Лилиенталя. Ланчестер обратил внимание
на возникающий при прохождении крыла местный поток, который,
«направленный вниз, вызывает поток, направленный вверх, дающий
такое же перемещение воздуха». Все это обусловливает циркуляцию
вокруг крыла и создает подобие «вихревой ленты». Эти выводы, раз-
1 Н. Maxim, Artificial and natural flight, p. 159.
150
работанные им еще в 1891 г., получили позже огромное значение для
аэродинамики и разработки конструкций аэропланов.
Мы имели возможность указать лишь основные опыты в области
аэродинамики, проделанные в рассматриваемый отрезок времени.
Эти опыты, развернувшиеся, как мы видели, в целом ряде стран,
убеждают нас в том, что проблема аэроплана уже была в основных
своих чертах выяснена, и были заложены основания той теории,
которая позже окончательно оформилась в науку о воздухоплавании,
или аэродинамику. Правда, многое еще нужно было проверять
практикой и делом, но основные направления в работе были уже даны
трудами передовых практиков и ученых.
Ниже мы рассмотрим практические попытки осуществить
аэроплан в 90-х годах прошлого столетия.
В нашей печати нередко можно встретить утверждения о том, что до нас
не дошли никакие сведения о работах Адера, Максима, Ленгли и других
крупнейших изобретателей аэроплана. Например, в журнале «Самолет» в 1932 г.
писали1: «После Форланини конструировали или проектировали авиационные
паровые машины Вайрен (1892 г.), Максим (1892 г.), кроме того, Ленгли, Татэн
и Клемент Адер (1897 г.), но о работах этих последних исследователей трудно
что-либо сообщить, так как до нас не дошло никаких сведений ни о содержании
их проектов, ни о тех результатах, к которым они пришли».
Проекты, модели и образцы аэропланов с паровыми двигателями,
разработанные в 70—80-х годах XIX столетия
В августе 1871 г. в присутствии членов Французского общества
воздухоплавания Альфонс Пено (Penaud) впервые демонстрировал
свою модель аэроплана с толкающим винтом, приводимым во
вращение закручиваемым резиновым жгутом 2. Модель, названная им пла-
нофором, пролетела 40 м в течение 11 сек. Пено удалось удачно
осуществить принципы Кейли, введя позади главных крыльев хвост
устойчивости. Помимо двух крыльев с задними гибкими краями,
укрепленных на поперечном бруске, он поместил на некотором
расстоянии сзади еще два небольших крылышка, у которых передний
край был несколько опущен вниз. Эти крылышки и являлись
хвостом устойчивости. Таким образом Пено разрешил задачу
продольной устойчивости аэроплана. Для поперечной устойчивости Пено
проектировал снабдить свой аэроплан двумя винтами,
вращающимися в противоположных направлениях.
3 декабря 1875 г. Пено демонстрировал свои модели на
заседании Французского общества воздухоплавания. Он заявил при этом,
что проблема устойчивости выяснена, так же, как и теория полета,
и «остается только заменить пружину тепловым двигателем, который
обладал бы непрерывностью действия и достаточной мощностью».
Пено останавливает свой выбор на паровой машине и совместно
с Гошо (Gauchot) энергично берется за осуществление проекта
парового аэроплана. В 1876 г. он берет патент на свой паровой аэро-
1 «Самолет», № 5, стр. 27, 1932.
2 Aeroplan—automoteur, «L'Aeronaute», № 1, p. 2—9, 1872, L'homme peut—
il voler sans moteur, «L'Aeronaute», № 6 p. 81—88, 1891.
151
план. В основу конструктивной идеи этого аэроплана была положена
схема планофора. Аппарат (монопланного типа) был запроектирован
довольно больших размеров и имел несущую поверхность 80 м2
(фиг. 62). В корпусе, напоминавшем лодку, помещался паровой
двигатель мощностью в 20—30 л. с, вес которого на 1 л. с. не должен
был превышать 10 кг. Паровой двигатель должен был приводить в
движение два пропеллера тянущего типа. Пено и Гошо рассчитывали
добиться скорости движения аппарата до 90 км/ч (или 25 м/сек).
Фиг. 62. Проект парового аэроплана Пено и Гошо.
Вес аппарата, включая двух пассажиров, должен был составить
1200 кг. Аппарат имел руль высоты и руль направления г.
Совершенно ясно, что мощность двигателя, запроектированная
Пено и Гошо, была по крайней мере в четыре-пять раз меньше
той мощности, которая была необходима для осуществления полета
такого тяжелого аэроплана. Таким образом, когда дело дошло до
практического осуществления аэроплана, оно оказалось значительно
сложнее, нежели казалось на первый взгляд. Проект этот, главным
образом, из-за трудностей изготовления легкой паровой машины не
был осуществлен, но вызвал большой интерес во Франции и нашел
своих последователей.
Заслуживает внимания аналогичная попытка английского
конструктора Моя и механика Шила. Томас Мой, начиная с 1859 г.,
проявлял интерес к воздухоплаванию. «Позднее я пришел к
заключению, — говорит он 2, — что соблюдение принципа полета птицы
дает больше шансов на успех. В 1875 г. я построил опытную летную
машину с паровым двигателем, который развивал эффективную
мощность в 3 л. с. и который весил вместе с котлом 80 фунтов».
Кфтел был водотрубным и обогревался спиртом. Сущность
усовершенствования паровой машины здесь заключалась в том, что
один или несколько цилиндров паровой машины были объединены
1 Brevet d'aeroplane, «L'Aeronaute», № 10, p. 274—289, fig. 73—75, 1877.
Chanute «Progress in flying machines», New-York p. 119—122, 1894.
2 «Progress in flying machines», by O. Chanute New-York, 1894, p. 271.
Thomas Могу, «Balloon Society», 3 октября 1884; Brwver and
Alexander, Aeronautics Patent Office, 1815—1891, London, 1893.
152
в одно целое с парообразователем, последний охватывал собой
цилиндры и предохранял их стенки от охлаждения. Для
быстрейшего парообразования применялись коленчатые трубки
(парообразователи) с циркуляцией в них испаряемой воды г.
Летная машина (фиг. 63), приводимая в движение шнуром,
в 1875 г. была выставлена для обозрения в «Crystal Palace». Она
имела две поверхности общей площадью 10,5 л*2, причем передняя
плоскость была расположена несколько ниже задней. Третья поверх-
ность небольшого размера, укрепленная несколько выше
поддерживающих поверхностей, служила рулем. На машине были
установлены два шестилопастных винта диаметром 2 м каждый. Шасси
было оформлено в виде трех колес. Аппарат весил вместе с паровой
машиной и котлом 98 кг. Длина его была около 5 м при такой же
ширине. Машина эта двигалась по кругу, развивала скорость не
свыше 5,5 м/сек и, конечно, не могла оторваться от земли 2.
Фиг. 63. Летная машина Моя и Шила.
Из-за отсутствия средств Мой был вынужден прекратить
дальнейшие опыты со своим паровым аэропланом3. Заинтересовать лордов
делом авиации было не так-то легко! Не помогло и обращение в
военное ведомство с предложением построить аппарат с несущими
поверхностями 85 ж2 и с двигателем мощностью 100 л. с. Мой построил
еще несколько небольших моделей. Одна из них, построенная
18 марта 1879 г., как утверждал Мой, «двигалась собственной
силой по земле и отрывалась от земли на небольшое расстояние».
1 Brit. Patent, Boilers and Engines, № 1406, 1877. Еще раньше, в 1875 г.,
Томас Мой и Ричард Шил взяли в России привилегию (№ 1769) на
усовершенствование в устройстве паровых машин.
2 «L'Aeronaute», р. 69—70,1878, и «Aeronautical World», v. 1, № 8, p. 174,
1903.
3 Доклад Моя в «Balloon Society» 3 октября 1884 г., опубликованный О. Cha-
nute, Progress in flying machines, New-York, p. 241, 1894.
16a
Мы можем еще отметить работы Барнета (Barnett), в течение
ряда лет производившего опыты с воздушными змеями и моделями
аэропланов и взявшего в 1878 г. патент1 на аэроплан с легким
двигателем, имевшим проектный вес 20 фунтов (9,07 кг) на 1 л. с.
Первый русский аэроплан с паровым двигателем2
Среди выдающихся изобретателей аэропланов видное место
принадлежит конструктору первого русского самолета с паровым
двигателем Александру Федоровичу Можайскому, который за 20 лет
до братьев Райт, еще в 1883 г., разработал и построил свой самолет.
Русские исторические исследования, так же как и иностранные,
обошли молчанием деятельность этого замечательного
изобретателя 3. Между тем, по свидетельству известного деятеля VII
воздухоплавательного отдела Русского технического общества проф.
Федорова, «аэроплан Можайского был в России первым построенным
и подвергшимся испытаниям прибором этого типа,
предназначенным для поднятия людей» 4. Департамент торговли и мануфактур
в 1881 г. выдал привилегию Можайскому на его аэроплан,
засвидетельствовав также, что «на сие изобретение, прежде сего никому
другому в России привилегий выдано не было».
А. Ф. Можайский всю свою сознательную жизнь провел в
русском военно-морском флоте и одно время служил на 74-пушечном
корабле «Орел» в должности капитана-лейтенанта. Профессия
моряка наложила известный отпечаток и на его изобретения. С конца
60-х годов прошлого столетия Можайский упорно работал над
проблемой аэроплана. Изучая полет птиц и экспериментируя с
воздушными змеями, он искал решения задачи механического полета.
По свидетельству профессора Морской академии Ильи Павловича
Алымова, Можайский несколько раз поднимался на гигантских
воздушных змеях, которые он заставлял буксировать тройкой
лошадей, запряженных в телегу. Корабельный инженер Богословский
писал: «Можайский еще в 1873 г. пытался проверить свою мысль на
практике, но по обстоятельствам, мог исполнить это лишь летом
прошлого года; в наскоро сделанном им аппарате он два раза
поднимался в воздух и летал с комфортом 5». Можайский, повидимому,
действительно поднимался на змее, буксируемом лошадьми.
Указанные эксперименты дали возможность изобретателю установить
законы равновесия аппарата и сделать, необходимые расчеты для
его осуществления. В 1877 г. А. Ф. Можайский сконструировал
1 О. Chanute, Progress in flying machines, New-York, p. 241, 1894
2 Публикуется впервые.
3 Например,Франк в своей книге «История воздухоплавания», т. I, ч. II,
•стр. 68, посвятив Можайскому несколько строк, присовокупил, что «аппарат
однако не был закончен и опытов с ним не производилось».
4 Записки Русского технического общества, 1904, январь, стр. 230. Лекция
•Федорова, прочитанная по поручению VII воздухоплавательного отдела РТО.
6 «Кронштадтский вестник», № 5, 1887, статья инженера Богословского
о Можайском.
164
небольшую модель своего аэроплана в виде моноплана с одной
несущей плоскостью и корпусом, напоминавшим лодку.
Поступательное движение аэроплану сообщалось винтами, приводимыми
в движение пружиной. Аэроплан был снабжен рулем управления и
небольшими колесиками, расположенными под корпусом лодки.
Проф. Алымов считал характерной чертой аппарата чрезвычайно
искусное «расположение его связей, обеспечивающих ему при
большой легкости, полную неизменяемость взаимного расположения его
частей». Сведения о сущности самого изобретения и устройстве
модели чрезвычайно скудны.
Фиг. 64. Летающая модель Можайского.
Инженер Богословский, имевший возможность ознакомиться
с моделью, так описывает х ее полет: «В нашем присутствии опыт
был произведен в большой комнате над маленькою моделью,^
которая бегала и летала совершенно свободно и опускалась очень плавно;
полет происходил тогда, когда на модель клали кортик, что
сравнительно представляет груз весьма значительного размера». В
другом месте тот же Богословский утверждал, что «аппарат при
помощи своих двигательных снарядов не только летает, бегает по
земле, но может и плавать. Быстрота полета аппарата изумительна.
Он не боится ни тяжести, ни ветра, и способен летать в любом
напр авл ении».
Известный воздухоплаватель Спицын в своем сообщении на
собрании Русского технического общества в 1884 г. утверждал 2, что
модель эта летала со скоростью 17 футов (5,2 м) в секунду.
Можайский демонстрировал свою модель и на заседании VII
воздухоплавательного отдела Русского технического общества. В
журнале заседания этого отдела от 31 января 1883 г. осталась
следующая запись: «А. Ф. Можайский сделал сообщение о своем
летательном приборе и произвел опыты с несколькими моделями винтов.
1 «Санкт-Петербургские ведомости», № 158, 10 июня 1877, «Об опытах
Можайского» и «Кронштадтский вестник», № 134, 15 декабря 1877.
2 «Воздухоплавание за 100 лет», стр. 20, 1884.
155
Винты эти приводились в движение часовым механизмом и двигали
по полу четырехколесную тележку»1.
Окрыленный первыми успехами своей летающей модели (фиг. 64),
Можайский энергично взялся за постройку аэроплана, способного
поднимать в воздух человека.
После многочисленных опытов с движением плоскости в
воздухе, проведенных при помощи специального прибора,
сконструированного изобретателем, он определил наивыгоднейший, с его точки
зрения, угол наклона плоскости к горизонту в 15° и приступил
к осуществлению своего проекта.
А. Ф. Можайский еще в 1878 г. представил свой проект
аэроплана военному министерству, предлагая использовать его для
военных целей в предстоящей войне с Турцией. Комиссия, специально
созданная для рассмотрения этого изобретения при Главном
инженерном управлении, в общем одобрила его и ходатайствовала об
отпуске средств на производство опытов и постройку аппарата. Вскоре
Можайский получил от военного министерства 3000 руб. для
производства опытов над моделями.
В 1880 г. изобретатель сделал заявку в Департамент торговли
и мануфактур о выдаче ему привилегии на воздухоплавательный
аппарат. В 1881 г. ему выдали просимую привилегию, в которой
приводится следующее техническое описание изобретения:
«Нижеописанный и изображенный на чертеже воздухолетатель-
ный снаряд состоит из следующих главных частей: крыльев,
помещенной между ними лодки, хвоста, тележки с колесами, на
которую поставлен весь снаряд, машин для вращения винтов и мачт
для укрепления крыльев. Крылья снаряда делаются
неподвижными. „Хвост состоит из плоскостей: горизонтальной и
вертикальной; первая может подниматься и опускаться и предназначается
для направления снаряда вверх и вниз, а вторая движется вправо
и влево и заставляет снаряд поворачиваться в стороны. Лодка
служит для помещения машин, материалов для них, груза и людей.
Тележка с колесами, на которую поставлен весь снаряд и прочно
прикреплен, служит для разбега летательного снаряда по земле
перед его подъемом, в воздухе же тележка действует как балансир
или отвес. При поступательном движении в воздухе винты
летательного снаряда, вращаемые машиною, вследствие сопротивления
воздуха, приводят снаряд в движение (на фиг. 65, а изображен
описываемый снаряд в плане, на фиг. 65,6— сбоку и на фиг. 65,
в— сзади. —П. Д.). Лодка, имеющая форму обыкновенных лодок,
крылья и оба хвоста изготовляются из стальных пластин, обтянутых
хойстом»2.
Изложенные выше конструктивные принципы были положены
Можайским в основу при изготовлении в натуральную величину
1 Записки Русского технического общества, № 4, стр. 337, 1883.
2 Свод привилегий, выданных Департаментом торговли и мануфактур
в 1881 г., № ИЗ, СПБ, 1882.
Л 56
а
(
(
_L
L
) J
И
' /
> L^
~\\
(
)
J
\Ч
>
J
^^--^-^ТТл
ущ^щщ^^^^^
*
)
I
f^f
у
[j
^g^p
TP^^^^^^s^tPv
Фиг. 65. Проект воздухоплавательного снаряда Можайского.
167
аэроплана, строившегося на Красносельском военном поле, где
для этой цели была отгорожена специальная площадка.
Аэроплан Можайского своими конструктивными формами очень
напоминал построенные им модели. К бортам деревянной лодки были
прикреплены прямоугольные крылья, несколько выгнутые вверх;
деревянные переплеты крыльев были обтянуты шелковой материей
желтого цвета, пропитанной лаком. Общая площадь
поддерживающих поверхностей моноплана составляла 4000 кв. футов. Три че-
тырехлопастных деревянных винта приводились в движение двумя
расположенными в лодке паровыми двигателями в 30 и. л. с. Винты
были установлены, как показано на чертеже; два винта — в
прорезах крыльев против большого двигателя, третий винт — на носу
лодки. Этот винт приводился в движение валом меньшего парового
двигателя. Винты были покрыты серым лаком. Рулей было два —
вертикальный и горизонтальный. Общий вес аэроплана составлял
57 пудов (933,7 кг). Отдельные части аэроплана изготовлялись на
Балтийском судостроительном заводе. Чтобы поднять в воздух такое
сооружение, требовался довольно мощный двигатель, который имел
бы в то же время незначительный вес на 1л. с. Можайский хорошо
знал, какие успехи сделали судовые паровые машины за последние
годы в военно-морском флоте. Вес паровой машины, еще недавно
доходивший до 21/2 — 4 ц на 1 и. л. с, непрерывно снижался и
к началу постройки аэроплана Можайским дошел на
быстроходных судах до 0,5 у на 1 и. л. с.
Русский парусный флот после поражения под Севастополем в Крымскую
кампанию начал довольно быстро переходить на паровые установки. К началу
Крымской кампании русский флот не имел ни одного судна с винтовым
двигателем, а в июле 1856 г. было уже построено 75 винтовых канонерских лодок с
паровыми машинами мощностью 60—70 л. с. Вскоре было спущено на воду еще
14 винтовых корветов с машинами мощностью по 200 л, с. Целый ряд заводов
в России строил эти машины. Заводы Томсона, Ишервуда и Фринке строили
двигатели, а зоводы Берда, Ашворта, Стивенса и Семенова — котлы. В 1879 г.
русский флот уже насчитывал 418 паровых судов, для которых в России было
изготовлено 257 паровых машин общей мощностью 36 080 л. с. В то же время
русские заводы (за исключением Балтийского завода, строившего паровые
машины для военных судов Балтфлота) не сумели еще специализироваться н
производстве паровых машин.
Можайский имел точные сведения о судовых двигателях. По
его расчетам ему был нужен для аэроплана двигатель мощностью
минимум 14,5 л- с. при незначительном весе на 1 л. с. Вследствие
«жалкой беспомощности со стороны наших технических
производств»,— как писал современник Можайского, инженер
Богословский, — изобретатель решил изготовить такой двигатель за
границей.
А. Ф. Можайский решил обратиться с заказом на
механический завод Хересгоффа, находившийся в Бристоле (США) на
Род-Айленде.
В 1880 г. изобретателю удалось добиться от военного
министерства командировки в Америку для проектирования и изготовления
168
двигателей для аэроплана, на что ему было ассигновано 2500
рублей. Но в Америке Можайскому не удалось изготовить нужных
ему двигателей г. В это время в печати появилось сообщение об
успехах английской фирмы Арбекер-Хамкенс, известной своими
работами над легкими паровыми двигателями системы Хересгоффа.
Фирма построила паровую машину мощностью в 4 л. с, весившую
вместе с котлом 22,65 кг. Машина имела поршень диаметром 58 мм
при ходе его в 76 мм и при давлении пара 10 am делала 500 об/мин.
Котел состоял из змеевика длиной 22,85 м при диаметре, равном
13 мм. 1 кв. фут (0,09 м2) поверхности нагрева давал около 7 кг
пара. Последнее обстоятельство, а также осведомленность Можай-
Фиг. 66. Паровой двигатель аэроплана Можайского.
ского об успехах этого двигателя на военных миноносцах Америки
и Англии, повидимому, побудили изобретателя обратиться к фирме
Арбекер (Лондон) с просьбой изготовить для него два двигателя
этой системы. В мае 1881 г. в журнале «Engineering» были
опубликованы чертежи этого парового двигателя и даны его основные
характеристики. Двигатели эти показаны на фиг. 66.
1 Уже значительно позже, в 1910 г., «Новое время» в статье «Первые
воздухоплаватели» без всякого основания утверждало, что Можайским «для сохранения
секрета части бензинового двигателя были заказаны на заводах во Франции
и Северной Америке», «Новое время», № 12411, 30 сентября 1910.
169
Больший из этих двигателей имеет цилиндры диаметром 33/4
дюйма (95 мм) и 1х\г дюймов (190,7 мм) и ход поршня 5
дюймов (127 мм); при скорости в 300 об/мин он развивает мощность
в 20 э. л. с. Вес двигателя 105 фунтов (47,6 кг). Меньший двигатель
имеет цилиндры с диаметрами 2х/г дюйма (63,5 мм) и 5 дюймов
(127 мм) и ход поршня Зг/2 дюйма (88,9 мм). Вес его 63 фунта
(28,6 кг); при 450 об/мин он развивает мощность 10 л. с.
Оба двигателя одинаковой конструкции и изготовлены из
кованой стали, за исключением подшипников, шатунов, крейцкопфов,
золотников и насосов, которые сделаны из фосфористой бронзы.
Цилиндры с окнами для прохода пара изготовлены из стали.
Стандартным профилем являлась очень легкая Т-образная сталь;
коленчатые валы и пальцы были пустотелыми, также как и крейцкопфные
болты и поршневые штоки. Меньший двигатель посредством
кривошипа, который не показан на фигуре, приводил в движение воздуш-
лый насос ординарного действия обычного типа. Конденсатор
состоял из ряда пустотелых решеток. Пар для обоих двигателей
подавался одним котлом, типа паровых котлов братьев Хересгофф
с некоторыми изменениями, внесенными конструкторами для обес-
лечения максимальной надежности работы. Он был изготовлен из
стали. Наружные размеры его: диаметр 22 дюйма (550,8мм), высота
25 дюймов (645 мм), вес 142 фунта (64,4 кг.). Топливом служил
керосин. Рабочее давление 190 фунтов на 1 кв. дюйм (13,36 кг/см2).
Конструкторы считали, что мощность этих двигателей очень
невелика. Это объясняется небольшой скоростью движения поршня
в данном частном случае. В некоторых небольших и легких
двигателях теми же конструкторами скорость поршней была доведена
до 1000 футов (305 м) в минуту. Двигатели представляли собой
интересный образец специальной конструкции Ч
Таких двигателей системы компаунд этой фирмой для
Можайского было построено два.
Позднее инженер Кузьминский, лично хорошо знавший
Можайского, так охарактеризовал 2 эти паровые двигатели: «По
динамометрическим испытаниям (говорю динамометрическим на основании личного
заявления, сделанного мне покойным А. Ф. Можайским этих машин
оказалось, что на одну действительную паровую лошадь приходится
4,7 кг веса котла и машины без трубчатого холодильника, который
в настоящее время сделан и весит около 20 #г, так что с
холодильником на одну паровую лошадь совокупный вес машины и котла
будет около 5,3 кг. По контракту действительная сила этих двух
машин должна быть около 25 паровых лошадей. Тогда вес всей
машины на одну действительную паровую лошадь будет равным 6,4 кг».
Таким образом необходимо признать, что Можайскому удалось
получить весьма легкцй по тогдашнему времени паровой двигатель.
К сожалению, мощность его далеко не отвечала условиям полета
1 «Engineering», p. 458, 8/V 1881.
2 Записки Русского технического общества, стр. 20,1891, март. Выступление
Кузьминского по докладу Джевецкого, «Теоретическое решение вопроса о
парении птиц».
160
аэроплана, весившего около одной тонны. Можайский допустил
здесь ту же ошибку, которую до него сделали Хенсон, Стрингфеллоу,
Тампль и другие изобретатели, т. е. занизил мощность двигателя,
необходимую для летания. Однако ввиду отсутствия в то время
обоснованной теории полета и точного расчета подъемной силы
выправить эту ошибку могла только практика.
Специальная комиссия, назначенная VII воздухоплавательным
отделом Русского технического общества, по рассмотрению проекта
летательного прибора А. Ф. Можайского в своем заседании от
22 февраля 1883 г., под председательством М. А. Рыкачева, в
присутствии И. С. Колобнина, Н. П. Федорова, А. В. Эвальда,
П. Д. Кузьминского,Т. Н.Тверской, В. Л. Кирпичева иА.Ф.
Можайского, рассмотрев его проект, высказала сомнения в достаточной
мощности его паровой машины для динамического полета, но
рекомендовала оказать содействие Можайскому для окончания его
работы.
Комиссия отметила что:
«Прибор г. Можайского основан на принципе аэроплана. Он состоит из
матерчатой плоскости, наклоненной к горизонту под малым углом. Посредине
этой плоскости приделана лодка на колесах. В лодке помещается сильная и
легкая паровая машина, приводящая в движение три винта, вращающиеся вокруг
осей, расположенных в плоскости аэроплана и параллельных диаметральной
плоскости лодки. Все три винта расположены в передней части прибора1. В
задней части находится руль. Действием винтов прибор сначала покатится по
поверхности земли с возрастающей скоростью, причем вследствие сопротивления
воздуха на матерчатую плоскость возбуждается подъемная сила; когда скорость
движения будет настолько велика, что подъемная сила превзойдет вес прибора,
он отделится от земли и будет продолжать свое движение в воздухе; помощью
руля прибору можно сообщать желаемое направление вправо, влево, вверх
и вниз.
По воззрениям г. Можайского при движении плоскости в воздухе под
некоторым углом к направлению движения сопротивление на плоскость по
направлению движения относится к сопротивлению, перпендикулярному к этому
движению, как тангенс упомянутого угла. Таким образом при горизонтальном
движении прибора, чем меньше угол между аэропланом и горизонтом, тем
большую подъемную силу можно возбудить при той же силе машины. Так,
например, при 15° наклона аэроплана к горизонту, отношение вертикальной
составляющей сопротивления к горизонтальной равно 3,78. Г. Можайский
заявил, что производимые им опыты над плоскостью, движимой под углом в 15°,
дали, приблизительно, то же отношение между вертикальною и горизонтальною
составляющими сопротивления. Опыты эти производились следующим образом:
испытуемая плоскость, установленная при помощи оттяжки под углом15° к
горизонту, была привязана к шнуру, продетому через блок, укрепленный наверху
стойки, установленной на тележке; к другому концу шнурка прикреплена
фунтовая гирька, лежавшая на тележке. Тележка приводилась в быстрое
движение, причем когда скорость тележки достигала определенной величины, плоскость
поднималась в воздух и держалась на высоте блока. При этом фунтовая гирька
еще не отделялась от тележки, следовательно, натяжение шнура, равное
горизонтальной составляющей сопротивления воздуха на плоскость, не превышало
1 фунта (0,45 кг), между тем как вес плоскости, равный вертикальной
составляющей, был-3,7 фунта (1,68 кг). При дальнейшем увеличении скорости гирька
отделилась от тележки. Г. Можайский, на основании изложенной теории и
проведенного опыта, пришел к заключению, что при уклоне плоскости к горизонту
1 Запись относительно расположения винтов сделана неверно. По проекту
два винта были расположены сзади. Это же подтверждает и Мясоедов, лично
знакомившийся с аэропланом, «Новое время», № 12418, 7 октября 1910 г.—77. Д.
Цузь—994—11 161
в 6° отношение вертикальной составляющей к горизонтальной составляющей
равно 9,6. Это отношение и принято в основание в приборе, устроенном г.
Можайским в Красном Селе.Матерчатая плоскость в этом приборе имеет 4000
кв.футов (3716 м2), вес всего прибора с машиной, запасом материалов и пр. равен
57 пудам (933,7 кг). Сопротивление воздуха на прибор по направлению его
движения г. Можайский нашел равным б пудам (98,28 кг); эту величину он вычислил
по формуле:
я2 т-, •
Р = z—Fy sin о,
где v «= 36,2 фута (0,92 м) веек., д = 32,2 фута (0,82-и) в ceK.,F = 4000 кв.
футов (3716 м2) и у = 0,00216 пуда (0,035 иг), и на основании опытов Тибо при
а = 6° величина z принята равной 0,32.
Подъемная сила по расчетам автора — 6 пудовх 9,6=57,6 пуда (98,28х
X 9,6—943,488 кг). Чтобы придать прибору упомянутую скорость, требуется
полезная сила машины в 14,5 паровых лошадей.
Машина в приборе г. Можайского развивает 30 индикаторных сил.
Рассмотрев этот расчет, комиссия нашла, что, ввиду несовершенства теории
сопротивления воздуха, осторожность требует принимать за основание только те данные,
которые получены опытом, следовательно, в данном случае, допуская, что
упомянутый выше опыт произведен надежным образом, можно рассчитывать,
что отношение вертикальной силы к горизонтальной достигнет 3,7. В таком,
случае полезная работа машины вместо 14,5 должна быть около 38 паровых
лошадей, а индикаторная сила должна быть не менее 75 паровых лошадей.
Несмотря на некоторые сомнения в верности расчетов г. Можайского, комиссия,
ввиду того, что прибор его уже почти готов и что на него затрачены большие
средства, считает желательным, чтобы Отдел оказал содействие А. Ф.
Можайскому окончить его прибор и произвести интересные опыты над летательным
прибором столь больших размеров»1.
Анализ заключения комиссии с точки зрения современных
данных науки дает возможность сделать выводы об аэроплане
Можайского, перечисленные ниже 2.
1. Летательный аппарат Можайского имел, как показали
испытания, аэродинамическое качество Z"=3,7 при а =15°, причем
неизвестно, как был замерен этот угол. Вероятнее всего этот угол мог
быть равным 8—10°. В среднем для современных скоростных
самолетов наибольшее качество самолета К = 12. Таким образом
отношение аэродинамического качества современного скоростного
самолета к качеству летной машины Можайского может быть принята
равным, примерно, трем.
2. Расчет летных качеств своей летательной машины
Можайский произвел, предположив качество машины 1£=9,6. Легко видеть,
что качество машины, принятое Можайским для своего расчета,
не отвечало действительности. В то время машина и не могла иметь
такого качества, ввиду несовершенства формы, как крыла, так и
несущих частей (элементов машины).
3. Принятая в расчете мощность двигателя N =14,5 л. с. была
недостаточной для обеспечения полета самолета с данным
качеством 2Г=3,7. Легко видеть, что мощность, потребная для осуществлен
1 Записки Русского технического общества, № 4, стр. 340, 1883.
2 Аэродинамический расчет сделан совместно с доцентом В. М. Титовым
при консультации проф. Б. Н. Юрьева.
162
ния горизонтального полета со скоростью v = 12 м/сек самолета
весом 950 иг, должна была быть равной:
Л
->потр
& V QQ
— -jr -j^- = оо л. с.
4. Для подъема такого самолета хотя бы с вертикальной
скоростью в 1 м/сек (у современных самолетов вертикальная скорость
составляет в среднем от 10 до 20 м/сек) необходима
дополнительная мощность &N = 15 л. с.
5. Суммарная мощность, необходимая для полета в таком случае,
должна была быть равной 38 + 15 = 53 л, с. Принимая к. п. д.
винтов равным 0,5, находим необходимую мощность мотора
NM = 106 л. с.
Можайский не мог тогда располагать этими данными и вынужден
был свои теоретические положения проверять практикой.
Вскоре состоялось испытание его аппарата. Была построена
специальная наклонная плоскость из досок, скатываясь по которой,
аэроплан должен был получить необходимый разбег для взлета.
Испытание аэроплана Можайского, по свидетельствуй. П. Федорова,
окончилось неудачно.
Аппарат такой конструкции, весом 57 пудов (933,7 кг), с
относительно маломощным двигателем (14,5 л. с.) взлететь, конечно,
не мог. Сам Можайский, невидимому, понимал недостатки своего
аэроплана, в особенности недостаточность мощности двигателя. Он
начал вновь энергично работать над проектированием и
изготовлением уже в России паровых двигателей, значительно более мощных.
Паровая машина типа компаунд должна была иметь мощность
50 и. л. с. и весить вместе с котлом около 12 фунтов (4,9 кг) на 1 л. с.
Академик А. Н. Крылов помнит, что машина строилась в
механической мастерской завода, где он ее видел еще в 1888—1890 гг. Машина
была построена Балтийским судостроительным заводом и работала.
Она имела вес на 1 л. с. не более 15 фунтов (6,15 кг). Все в ней
было облегчено, даже коленчатый вал был сделан полым, толщива
стенок была не более 6 мм.
Инженер-воздухоплаватель А. В. Эвальд, выступая в 1883 г. в Русском
техническом обществе с докладом «История воздухоплавания и его настоящее
положение», утверждал1, что «г. Можайскому удалось изобрести машину,
каких до сих пор еще не было, и действительно, его машина вместе с котлом
весит 14,5 фунта (5,95 кг) на паровую лошадь. Такою легкостью не обладала еще
ни одна машина и это не проект, а такая машина существует, так что
остается только испробовать ее в применении к аэроплану».
Опрошенные нами старейшие мастера2 Балтийского судостроительного
завода припоминают построенные для Можайского паровые машины. По образцу
паровых машин Можайского завод позже построил паровой двигатель для
катера «Фрол»; это была машина компаунд, трехцилиндровая, делавшая
1 Записки Русского технического общества, № 4, стр. 126, 1883. Доклад
А. В. Эвальда 12 марта этого же года.
2 Стацюра Михаил Васильевич, iIana-Федоров Михаил Васильевич,
Лебедев и другие старейшие мастера Балтийского судостроительного завода.
163
375 об/мин. При мощности машины 50 л. с. она весила 6—8 пудов (98,3—131 кг)
или 5—6 фунтов (2—2,5 кг) на 1 л. с. Водотрубный котел был снабжен
конденсатором. Катер этот, которым пользовался директор завода, обгонял даже
быстроходные миноносцы, построенные для русского флота немецким заводом
Шихау.
Можайский продолжал непрерывно совершенствовать свои
паровые машины. Пытаясь улучшить показатели этих машин, он
пробует применить к ним пары бензина.
Вот что пишет1 по этому поводу инж. Кузьминский: «в 1888 г., тотчас по
получению мною (через посредство управляющего Балтийским
кораблестроительным заводом М. А. Киза) из Лондона от г. Ярроу № 1173 журнала
Engineering от 22 июня 1888 г., где описаны интересные опыты г. Ярроу с бензино-
паровою машиною, я посоветовал покойному А. Ф. Можайскому применить
к его паровой машине пар бензина. Наверное не знаю, занимался или нет
покойный адмирал этим применением легких углеводородных жидкостей вместо
воды, сведения об этом, вероятно, находятся в посмертных бумагах А. Ф.
Можайского. Пока же на основании данных, полученных мною от,члена Р.Т.О.
Р. К. Гартмана, могу сказать с уверенностью, что машина покойного А. Ф.
Можайского, действующая парами бензина, будет такова, что вес ее с котлом и
холодильником на одну индикаторную паровую лошадь не превзойдет Ь-кг>>.
Работая над улучшением своей паровой машины, Можайский
добился таких результатов, что мог рассчитывать на успех своего
опыта. Вместе с тем изобретатель, учтя опыт испытаний летной
машины, внес в нее ряд конструктивных усовершенствований.
В своей докладной записке военному министерству от 16 июля
1885 г. он говорил о своих прошлых расчетах; они «уже не могут
служить точным изображением моего проекта, так как
последующие мои занятия по разработке вопроса дали ряд практических
выводов, представлявших возможность сделать изложение теории
более ясным, а вычисления более определенными».
Можайский упорно продолжал работать над своим аэропланом.
Условия для работы были чрезвычайно тяжелыми. П. Н. Мясоедов,
часто навещавший изобретателя, свидетельствует2, что «работы
шли очень медленно по случаю безденежья, чего г. Можайский
не скрывал. Никто и не интересовался его работами и помощи
ниоткуда не было... Моноплан строился в загородке из досок, без
крыши. Дождь часто поливал и портил машину».
Сын изобретателя утверждал впоследствии, что опыты отца
поглотили все его состояние. Можайский, вынужденный за
недостатком средств отказаться от продолжения работ, начинает
обивать пороги военного министерства. Он пишет 3 докладную записку
военному министру, из которой видно, что ему удалось «выстроить
проектированные им 2 паровые машины с котлом необычайной
легкости, которые и в настоящее время, по прошествии 5 лет, при-
1 Записки Русского технического общества, стр. 53—54, март 1891.
2 «Еще о моноплане Можайского», «Новое время», 7 октября 1910.
3 Докладная записка Можайского в военное министерство, Центральный
государственный военный архив, дело № 386, листы 136—137.
164
знаются наилегчайшими машинами и мире; выстроить также
проектированный воздушный конденсатор». Затем Можайский без всякой
помощи и поощрения со стороны правительства выстроил и
большой аппарат, закончить же его и провести окончательный опыт над
ним Можайский уже не имел средств.
Из записки Можайского видно, что дело сб его изобретении
передавалось из комиссии в комиссию, а денежное пособие никто не
собирался выдавать. Постройка же аэроплана требовала
значительных средств, а не тех крох, которые были отпущены изобретателю
в самом начале работы. Члены комиссии, рассматривавшей
заявление Можайского, прямо писали, что «Комиссия не видит никакого
повода к ходатайству о пособии Можайскому...».
Смерть оборвала плодотворную работу Можайского,
построившего аэроплан задолго до Райтов.
Несомненно, что Можайский с его крупным конструкторским
талантом, продолжая дальше работать над своим аэропланом,
сумел бы облегчить его вес и увеличить мощность паровых двигателей.
С точки зрения конструктивных форм тако% аэроплан несомненно
мог бы совершить полет. Полетели же Райты на аэроплане,
весившем 333 кг, с двигателем всего в 16 л. сЛ
Судьба аэроплана Можайского в Российской самодержавной империи была
печальна. Академик А. Н. Крылов припоминает, что «оставшийся после него
аэроплан с крыльями из шелковой тафты пошел с аукциона. Машина много
лет лежала в углу механической мастерской Балтийского завода, затем куда-то
исчезла, вероятно, обращена была в лом».
Родственники Можайского после его смерти предложили,
инженерному управлению военного министерства купить машину, но оно от покупки
отказалось, соглашаясь приобрести только двигатели. Сын Можайского
утверждал, что паровые машины, построенные его отцом, «сделались жертвой пожара
на Балтийском заводе».
^Работы Можайского ставят его имя в один ряд с выдающимися
изобретателями и творцами аэроплана XIX столетия и должны
стать достоянием нашей советской общественности. Вплоть до
1890 г. мы не можем отметить попытки или опыта постройки
аппарата тяжелее воздуха, которые стояли бы по своему значению
выше опытов Можайского. Изобретение Можайского не было
по заслугам оценено современниками. Трудно было раскачать
российское общество помещиков, купцов и фабрикантов на дело
воздухоплавания. Но вместе с тем чрезвычайно характерно для
изобретения эпохи империализма, что А. Ф. Можайский, еще далеко не
доведя до конца своих опытов, уже работал над осуществлением
«некоторых таких приспособлений, которые могли бы
утилизировать его птицу для потребностей военного дела».
У колыбели авиации дежурили представители военных кругов,
делавшие все возможное, чтобы превратить каждое новое
изобретение в этой области техники в источник насилия и смерти.
165
Дальнейшие попытки применения, парового двигателя к аэроплану
Одновременно с Можайским над проблемой аэроплана работал
француз Виктор Татэн. Татэну удалось в 1879 г. построить модель
аэроплана, состоявшего из одной плоскости и приводимого в
движение винтами тянущего типа. Аэроплан был снабжен хвостом и
рулем. Первые модели были снабжены моторчиком со сжатым
воздухом под давлением до 7 am* В 1896 г. Татэн совместно с Рише
построил еще несколько моделей с паровой машиной, которые
совершали довольно удачные полеты. Мы вернемся к рассмотрению
их в следующей главе.
В 1885 г. обращает на себя внимание работа англичанина Лау-
ренса Харграва (Hargrave). Начав свои эксперименты с
орнитоптера, он постепенно пришел к
схеме аэроплана. После
проведения ряда опытов с моторами
различных типов (сжатого
воздуха, внутреннего сгорания,
скрученной резины) он в 1891 г.
остановился на паровом
двигателе. Построенная им модель
аэроплана имела две
поддерживающих поверхности общей
площадью в 1,5 м2. Аэроплан
был снабжен крыльчатым
пропеллером общей площадью в
216 кв. дюймов (1413 см2),
приводившимся в движение
паровой машиной, непосредственно
соединенной своим штоком с
пропеллером. Цилиндр этой
машины показан на фиг. 67. Эта
паровая машина при объеме
цилиндра в 2,2 куб. дюйма (36 см2)
весила вместе с котлом 1,83 кг
и развивала мощность 0,169 л. с.
Котел типа Серполле имел
трубку длиной в 12 футов (3,66 м);
наружный диаметр трубки был равен 2Д Дюйма (6,35 мм).
Наружная поверхность котла составляла 113 кв. дюймов (729 см2),
внутренняя — 71 кв. дюйм (458 см2). Вода в объеме 6,9 куб.
дюйма (113 см3) превращалась в таком котле в пар в
течение 80 сек. Котел отапливался денатурированным спиртом. При
давлении пара 55 фунтов на 1 кв. дюйм (3,9 кг/см2) можно было
получить в секунду 1,66 двойных взмахов крыльчатого пропеллера.
Полный вес аппарата х составлял 64,5 унции (1,5 кг). Конструкция
модели показана на фиг. 68.
Фиг. 67. Цилиндр паровой машины,
установленной на модели аэроплана
Харграва.
1 Flying machine work and the 1/6 H. P. steam motor weighing 3V6 lbs.
Journal Proced. Roy. Soc. of New South Wales, v. 26. p. 170—175, 1892.
166
Такая модель совершала довольно удачные полеты на
расстоянии до 156 м. В марте 1893 г. Харграв, читая доклад в Чикаго на
конференции по воздушному сообщению, демонстрировал свою но-
вую модель аэроплана с винтовым пропеллером и паровой машиной.
Вся силовая установка весила 3,18 кг и развивала мощность в
0,653 л. с. Вес на 1 л. с. равнялся 4,85 кг. Правда, во время
полета модели ветер выдувал пламя из-под топки, но сам по себе опыт
Фиг. 68. Модель аэроплана Харграва.
заслуживает внимания. К сожалению, большинство интересных
опытов Харграва проводилось в Австралии и мало было известно в
Европе. Вот почему его работы не оказали существенного влияния на
прогресс летных машин.
Краткий обзор развития аэропланов за период с 1871 по 1890 г.
Таким образом мы можем констатировать, что в период с 1871 по
1890 г. все более или менее выдающиеся работы по созданию
аэроплана, начиная от работ Пеной кончая работами Можайского и
Харграва, были осуществлены в расчете на паровой двигатель. Остальные
работы в этом направлении не являются сколько-нибудь серьезным
вкладом в это дело. Работы англичанина Броуна (1873—1874)
свелись по существу к экспериментированию над планером.
Единственным серьезным конкурентом паровой машины оказался
двигатель сжатого воздуха, разработанный для самодвижущихся мин
Уайтхеда (1864—1868) и успешно использованный Харгравом в его
первых моделях. Но попытки использовать этот вид двигателя не
шли дальше экспериментирования с небольшими моделями. После
успешных опытов применения электрического двигателя на
аэростате Ренаром и Кребсом (1884—1885) был составлен ряд проектов
применения этого вида двигателей для аэропланов (в частности,
у нас вРоссии—русским изобретателем Шапиро). Но электрический
167
двигатель в лучшем случае имел 1 удельный вес 22,5 кг на 1 л. с,
а обычно же доходил до 75 кг/л. с. Двигатель внутреннего
сгорания 2, на который Готлиб Даймлер взял в 1883 г. патент и
который он спустя два года сумел установить на автомобиле, тогда
еще имел вес около 88 фунтов (39,9 кг) на 1 л. с.
Мы уже видели, что паровая машина Харграва весила не более
10,7 фунта (4,3 кг) на 1 л. с, а двигатель Можайского при общей
мощности в 30 и. л. с. весил 168 фунтов (5,6 кг) на 1л. с. Даже
судовые паровые машины 3 давали в 1878 г. уже рекордный вес 25 кг
на 1 л. с. Вот почему мы можем утверждать, что в этот период
паровая машина оставалась универсальным и наиболее отвечающим
требованиям авиации двигателем. И не случайным является/то
обстоятельство, что все основные попытки решить проблему авиации
осуществлялись помощью паровой машины, причем именно в
процессе этих экспериментов были выработаны наиболее рациональные
конструктивные формы аэропланов, а также в значительной степе*:и
была разрешена проблема управляемости и устойчивости в /полете
отдельных типов моделей.
Попытки разрешения проблемы авиации помощью парового
геликоптера в период с 1871 по 1900 г.
В России над проблемой применения пара к геликоптеру работал
в 70—80-х годах проф. Рыкачев.
Фиг. 69. Паровой геликоптер Ашенбаха.
В 1884 г. Спицын, делая доклад на собрании Русского технического общества,
посвященном столетию полетов воздушного шара братьев Монгольфье, заявил4:
«Наш многоуважаемый сочлен Михаил Александрович путем весьма точных
и изящных опытов доказал, что с помощью винта даже при существующей
тяжести паровых машин подъем в воздух не невозможен».
1 В. Soreau, Le probleme de la direction des ballons, Paris, 1893.
2 Позже, в 1896 г., попытки доктора Вельферта установить этот двигатель
на управляемый аэростат закончились катастрофой из-за несовершенства
зажигания в этом двигателе. В оболочке произошел взрыв.
3 Manuel of naval architecture by White, p. 513—516.
Правда, паровые установки на железнодорожном транспорте и в
промышленности весили значительно больше — от 80 до 500 кг на 1 л. с\
4 «Воздухоплавание за 100 лет», стр. 5, 1884.
163
В 1874 г. Ашенбахом был предложен * проект геликоптера
с большим подъемным винтом, напоминающим крылья ветряной
мельницы, и малым винтом для ,
тяги, приводимыми в движение
паровой машиной (фиг.69). Ашен-
баху не удалось привести в
исполнение свой проект.
Интересный проект парового
геликоптера предложил 2 Тирион
(Tirion). Его «летучий паровоз»
имел на вертикальном валу два
парашюта, расположенных
несколько наклонно к горизонту.
В обоих парашютах имелись
клапаны, которые открывались при
ходе вверх. Верхний парашют
все время скользил вверх и вниз,
создавая подъемную силу.
Источник энергии — паровая машина,
поршни которой были сочленены
с верхним парашютом. Тириону
также не удалось осуществить
свой проект.
Больших успехов добился итальянский инженер Энрико, Фор-
ланини (Enrico Forlanini, 1848—1930) — горячий сторонник
геликоптера.
Энрико Форланини.
Фиг. 70. Паровой геликоптер Форланини.
От моделей, снабженных пружинами, Форланини перешел к
экспериментированию над моделями с паровым двигателем. В 1877 г.
он демонстрировал в Милане свой паровой геликоптер. Геликоптер
состоял из двух винтов, сидящих на одной вертикальной оси (фиг. 70).
1 Zeitschrift fur Automobil -und Flusfverkehr, Berlin, 1925.
2 Технический сборник,-unrl. IX, № 44, етр. 299, 1869.
163
Нижний винт больших размеров был укреплен неподвижно и имел
<?воим назначением предупреждать вращение аппарата при работе
подъемного винта. Верхний винт меньшего размера, вращаясь
вокруг вертикальной оси, создавал подъемную силу. Общая площадь
обоих винтов г была, примерно, равна 2 м2. Форланини изготовил
необычайно легкий для своего времени двухцилиндровый паровой
двигатель, показанный на фиг. 71. Этот двигатель весил всего 1,5 кг,
а вместе с котлом, на две трети наполненным водой, — 2,5 кг.
Котел имел форму шара и мог
давать пар давлением от 8 до 11 ащ.
Котел был соединен металличе^
ской трубкой с цилиндрами
паровой машины. Топка этого котла,
сделанная в виде жаровни, не
поднималась в воздух вместе с
котлом, а оставалась на месте.
Машина начинала работать при
давлении пара в 8—11 am, и
прибор взлетал в воздух, достигая
высоты 13 м, при
продолжительности полета 20 сек. Таким
образом Форланини удалось помощью
геликоптера поднять в воздух
паровую машину.
К таким результатам
Форланини пришел не сразу.
Предварительно он проделал немало опытов
над своим двигателем и его
котлом. Форланини довольно
подробно описал эти опыты в статье,
помещенной в 1879 г. в «L'Aero-
naute».
Форланини писал: «Паровая
машина мощностью от 3 до 4 л. с,
часто применяемая в мелкой про-
гТ, ., 1Т „ мышленности, работает при расхо-
Фиг. 71. Паровой двигатель Форла- пр vrjm в КОттичротяр от Ч тто ^ к?
нини для модели геликоптера. де УГЛЯ В количестве от о ДО b кг
на 1 л. с. в час и с потреблением
от 30 до 40 кг пара на 1 л. с. в каждый час работы.
Эти цифры оправдываются применительно к двигателям средних
качеств, в которых не нашли себе никакого применения известные
устройства для уменьшения расхода пара, как, например, высокое
давление, длительное расширение и конденсирование.
Исходя из этих данных, я мог полагать, что, конструируя со всей
возможной тщательностью свой паровой двигатель мощностью
в г/4 л- с и допуская значительное расширение (3/5 от величины
хода), я мог бы оставаться в пределах того же расхода пара от 30
1 Gh. Р е г с е, L'Inginieur Forlanini, «L'Aerophile», № 1, p. l—4, 1902.
170
до 40 кг на 1 л. с. в час. Таким обраяом котел, способный
превращать в пар 10 кг воды в час, должен бы оказаться достаточным для
питания двигателя и для осуществления подъ ма вс.его аппарата.
После многих испытаний я сумел построить трубчатый котел
весом в 500 г, вмещавший 900 г воды и сп:ссбный превращать
их в пар всего лишь в течение 4 минут, т. е. с
производительностью пара около 13 кг в час.
Такая производительность, намного превосходившая заданные
10 кг, должна была быть достаточной для осуществления подъема
аппарата.
Я получил возможность добиться такого парообразования с
помощью горелки, сконструированной в виде системы из 200
маленьких огневых струек от горящих паров спирта. Эти пары образуются
в маленьком испарителе, наполненном этим жидким горючим и
нагреваемом отработанным паром из цилиндров... Последняя (горелка —»
П. Д.) работала вполне удовлетворительно и могла бы оказаться
подходящей для двигателя мощностью даже не менее 2 л. с,
если бы ее применить к котлу с значительно большей поверхностью
нагрева.
Тем не менее с горелкой такой силы и с парообразованием в 13 кг
пара в час аппарат, который весил только 4,2 кг, не мог подниматься
в воздух. Частично уравновешивая его с помощью противовеса,
я мог определить, что подъемная сила аппарата составляла всего
лишь 2,7 кг.
Из всего этого легко'сделать заключение. Маленькие двигатели,
в силу особых условий, расходуют горючего много больше, чем
крупные; я допустил ошибку, не предусмотрев, что при очень
незначительной мощности сравнительно с самыми меньшими двигателями,
эксплоатируемыми в промышленности, расход пара будет
громадным и что 13 кг в час будут совершенно недостаточными для
получения мощности в г/4 л. с. Потерпев таким образом неудачу в
достижении основной цели и не имея времени для постройки второго
аппарата, которому нужно было дать для полного успеха лишь
большие размеры, я хотел взять от своего аппарата все то, что он
был способен дать. Вместо недостаточно продуктивного котла с
горелкой я применил известный котел с перегретой водой. Последний
давал пар со всей желаемой быстротой, он не мог не иметь успеха
и добился успеха в действительности» х.
Далее Форланини отмечает недостаток геликоптеров,
заключающийся в том, что при работе только одного винта (другой
застопорен) весь аппарат медленно поворачивается около вертикальной оси
в обратную сторону. Относя выяснение последнего обстоятельства
к вопросам второй очереди, Форланини подчеркивал, что его первой
задачей было лишь доказать возможность совершения
механического полета помощью геликоптерного винта.
1 «L'Aeronaute», № 5, р. 123—126, 1879. См. там же р. 34—37. Le premier
appareil d'aviation a vapeur, qui a quitte le sol.
171
Фиг. 72. Первая паровая машина Форланнни, построенная для аэроплана.
Фиг. ТР. Цилиндр паровой машины Форланини.
172
Изобретатель хотел впоследствии построить и испытать другой
спроектированный им аппарат с машиной мощностью в 2 л. с, но
не получил к тому возможности.
Опыты Форланини с двигателем мощностью в */4 л. с. приобрели
известность, но историки хранят молчание по поводу дальнейших
работ этого талантливого изобретателя. Помимо описанных выше
работ Энрико Форланини построил пять лет спустя еще две паровые
машины больших размеров, предназначенные специально для его
авиационных экспериментов. Многие годы эти двигатели пролежали
без дела в помещении Миланской технической школы, и лишь
в наше время, когда вновь заговорили о применении парового
двигателя в авиации, заинтересовались этими двигателями. Первая
паровая машина была построена и испытана на заводе Форли
в 1884 г. Она показана на фиг. 72.
Фиг. 74. Усовершенствованная паровая машина Форланини.
Это двухцилиндровая машина с V-образным расположением
цилиндров под углом 90°. Цилиндры стальные; с внешней стороны
они имеют по десять усиливающих ребер. Штоки действуют на
шатуны решетчатой конструкции и направляются двумя крейцкопфами.
Распределение осуществляется помощью двух эксцентриков,
управляющих золотниками. Цилиндры соединены друг с другом помощью
станины, выполненной из тонких стальных листов (1,5 лш), спаянных
друг с другом медным припоем. Верхняя часть станины,
представляющая собой картер, имеет отверстие, облегчающее осмотр
цилиндров. Коленчатый вал сделан полым и уравновешен противовесами.
Один из цилиндров этой машины показан на фиг. 73.
Данные машины следующие: диаметр цилиндра 90 мм; ход
поршня 100 мм; ход эксцентриков 26 мм; длина шатуна 230 мм;
вес 16 кг; мощность 8 л. с; вес на 1 л. с. 2 кг.
Форланини, повидимому, не удалось установить свой двигатель
на летательный аппарат, так как никаких сведений об этом до нас не
дошло. Но известно, что изобретатель не остановился на этом, а
продолжал упорно совершенствовать свою паровую машину. В 1890 г.
он построил двигатель, показанный на фиг. 74.
Это была машина, цилиндры которой расположены под углом 180°
(противоположно друг другу). Оба вала этой машины должны были
работать при одинаковом режиме. Два стальных цилиндра имели
усиливающие наружные ребра. Станина, выполненная из листовой
стали 1,5 мм толщиной, соединяла оба цилиндра. Машина была
173
снабжена центральным балансиром длиной 85 мм, который при
помощи двух сцепленных шатунов уравновешивал массы обоих
поршней. Шатуны присоединялись к поршневым штокам,
снабженным крейцкопфами. Стальные коленчатые валы были полыми и
вращались в бронзовых подшипниках. Внешний диаметр шеек вала
25 мм, внутренний 21 мм- Машина была снабжена эксцентриками,
имевшими такое же устройство, как в паровой машине, описанной
нами ранее.
Фиг. 75. Модель геликоптера Дьеэда.
Технические данные машины г следующие: мощность 3 л. с;
вес 7 кг; вес на 1 л. с. 2,5 кг; диаметр цилиндра 60 мм; ход поршня
60 мм; длина шатуна 155 мм; длина соединительного шатуна 170 мм;
ход распределительных золотников 40 мм-
Таким образом Форланини здесь применил те принципы, которые
лишь 20 лет спустя были осуществлены в двигателе внутреннего
сгорания авиационного типа с двумя противоположными
цилиндрами. Принцип оребрения цилиндров нашел свое применение лишь
в последние годы.
На этом примере мы вновь можем подчеркнуть то значительное
влияние, которое паровой двигатель оказал на развитие
конструктивных форм первых авиационных моторов. В свою очередь, как мы
увидим дальше,развитие авиационных моторов послужило к
дальнейшему усовершенствованию паровой машины. Интересно отметить,
что к такому типу машин теперь относится, машина для паровых
автомобилей класса «Underture» фирмы Fowler с V-образным
расположением цилиндров.
Над проблемой летной машины с паровым двигателем в 70-х годах
много работал Дьеэд (Dieuaide). Согласно его проекту аппарат
должен был быть снабжен вращающейся поверхностью, создающей
подъемную силу 2. В 1877 г. он испытывал геликоптер (фиг. 75)
1 «L'Ala d'ltalia», XI, № И, р. 858—859, 1931.
2 «L'Aeronaute», № 10, р. 241—245, 1880.
174
с паровым двигателем, но полученный результат показал ему, что
1 л. с. может поднять нагрузку не свыше 12 иг. Все же на
основании проведенных опытов Дьеэд заявил 1: «мы обладаем средством,
чтобы построить паровую машину, которая по весу не будет тяжелее
7--8 кг на 1 л. с. Двигатель такого рода достаточно легковесен,
чтобы привести к решительным результатам». Нам ничего не известно
9 дальнейших работах Дьеэда.
Проект геликоптера с использованием пара был предложен и
нашим соотечественником П. Д. Кузьминским. 27 октября 1890 г.,
выступая по докладу Джевецкого в Русском техническом обществе,
он высказался 2 в пользу двойного геликоптера, винты которого
приводились бы в движение: «1. Парами легких углеводородистых
соединений (бензина). 2. Через посредство двойной паровой турбинной
машины. 3. С особым вместо холодильника центробежным сжимате-
лем отработанного пара и 4. Передавая работу эту на поверхности
(исполнительный механизм-движитель), напоминающие собою
идеальный гребной винт для пароходов по теории профессора Редтен-
бахера, провозглашенной, ежели не ошибаюсь, еще в 40-х годах
\
Фиг. 76. Геликоптер Э. Вейрена.
А—винт, В—гондола, С—хвосг, D—цилиндр паровой машины, Е—котел
или генератор.
текущего столетия». Таково в общих чертах это предложение. fK
сожалению, крайне ограниченная материальная база VII
воздухоплавательного отдела и низкий уровень точного машиностроения
крайне затрудняли русским изобретателям возможность
экспериментирования хотя бы с моделями.
Над проблемой винтового геликоптера в 80-х годах прошлого
столетия много работал Эмиль Вейрен (Vegrin). В 1892 г. он
опубликовал 3 в «L'Aeronaute» статью, в которой дает краткое описание
и обоснование своего изобретения. Его аппарат представлял собой
геликоптер с одним винтом, установленным под углом к горизонту,
1 Dieuaide, Tableau d'aviation, Paris, 1881.
2 Записки Русского технического общества, стр. 20, март 1891.
3 Е. Vegrin, Les helices a oblique, s'avangant horizontalement, «L'Aero-
naute», № 11, p. 243—248, 1892.
175
что должно было обеспечить получение вместе с подъемной силой
и горизонтальной тяги. Для предотвращения поворачивания всего
аппарата в сторону, обратную вращению винта, был применен
довольно длинный хвост. В качестве источника энергии
запроектирован паровой двигатель. Схема такого аппарата показана на фиг. 76.
Исходя из своих опытов с моделями, автор утверждал, что при
равной несущей поверхности геликоптеры предлагаемого им типа
способны поднимать нагрузку в десять раз большую, чем крылья
птиц,' и в сто раз большую сравнительно с машущими механическими
крыльями.
На основании изложенного выше мы должны признать, что в
период с 1871 по 1900 г. наиболее серьезные труды над применением
двигателя к геликоптеру относятся к работам с паровыми машинами.
Это не значит конечно, что не было попыток применения для этих
целей и двигателей других систем. Начиная с 1871 г., публикуется
целый ряд проектов геликоптеров с двигателями внутреннего
сгорания и пороха в качестве топлива, в частности, проект Поме и де
ла-Поз. Позже Кастель построил во Франции геликоптер, винты
которого приводились в движение двухцилиндровым двигателем,
работавшим сжатым воздухом, поступающим в цилиндры машины
из специального резервуара, установленного на земле. Этот
геликоптер совершал небольшие полеты, ограниченные длиной
резиновой трубки, соединявшей резервуар с цилиндром. Обращал на себя
внимание также проект русского инженера путей сообщения Мели-
кова, спроектировавшего геликоптер,рассчитанный на пэдъем одного
человека. В качестве двигателя изобретатель предполагал
использовать газовую турбину системы Жерара. Турбина г мощностю 4 л* с.
с запасом горючего на 1 час работы должна была весить 60 иг, илы
15 кг на 1 л. с, при общем весе аппарата в ПО кг. Аппарат Мели-
кова так и не был построен, но самая идея представляет известный
интерес. Правда, еще раньше, в конце 60-х годов, Смит взял в
Британии патент на геликоптерные винты для тяги, предлагая применить
для приведения их во вращение мотор внутреннего сгорания.
В России над проблемой геликоптера работал также мастер Сестро-
рецкого завода В. П. Коновалов, предложивший геликоптер с
двигателем внутреннего сгорания. Из-за отсутствия средств
Коновалову не удалось осуществить свой проект.
Вот собственно все наиболее интересное, что было предложено
в этот период в области геликоптеров с различными непаровыми
двигателями. Простое сопоставление результатов этих работ и
проектов с результатами, достигнутыми в этой области помощью
парового двигателя, убеждает нас в водущей роли паровой машины
на этом отрезке времени при попытках решения проблемы
механического полета.
Несколько слов еще об Эдисоне. Историки обычно изображают
великого изобретателя в качестве поборника орнитоптера, ссылаясь
на фантастический рисунок аппарата (фиг. 77), опубликованный
1 «L'Aeronaute», p. 24—30, fig. 1—2, р. 103—110, 1879.
176
в американском «Daily Graphie», где 1 апреля 1880 г. помещено
интервью с Эдисоном.
В интервью описывается летная машина типа орнитоптера с одной
или несколькими парами крыльев, построенных по образцу птичьих.
Источник энергии сохраняется в тайне. В статье высказывается
предположение, что Эдисон нашел способ концентрировать сжатый
воздух в таком виде, что он является самым выгодным источником
энергии.
Фиг. 77. Орнитоптер Эдисона;
В 1880 г. известный деятель воздухоплавания Хюро де-Вилльнев
опубликовал * статью, в которой подверг анализу указанное
предложение Эдисона. Отмечая многие несообразности проекта, Вилль-
нев склонялся все же к мысли, что, поскольку Эдисон не опроверг
этого интервью, все изложенное в нем выражает смысл его работ
в этом направлении. С этим заключением согласиться нельзя. Эдисон
мог и не считать нужным опровергать сообщение, появившееся
в печати в порядке первоапрельской шутки. Несколько позже, в
августе 1880 г., Эдисон дал интервью корреспонденту газеты «New-
York Herald». Эдисон подтвердил свою заин ересованность
проблемой авиации. В то же время он указал, что нецелесообразно и
опасно подражать полету птиц. По словам корреспондента, Эдисон
предполагал заняться подготовительными опытами с привязной
летной машиной, винт которой будет приводиться во вращение
электромотором. Эдисон высказался за геликоптер. На вопрос о мощности
мотора он называл цифру 3 л. с, отмечая, что он рассчитывает на
очень большие числа оборотов — до 8000 в минуту.
1 A. Hureauxde Villeneuve, Les oiseaux mecaniques de M.
Edison, «L'Aeronaute», № 6, p. 123—147, 1880.
Дузь—994—12 Yll
11 августа 1908 г., во время своего приезда в Америку,
конструктор и летчик Анри Фарман нане; Эдисону визит. Последний
высказался за геликоптер, подчеркнув, что только он является самолетом
будущего г.
Таким образом даже несколько лет спустя после успехов
аэроплана Райтов великий изобретатель оставался верен идее
геликоптера. Впоследствии успехи двигателя внутреннего сгорания вызвали
к жизни много попыток осуществить механический полет помощью
геликоптера, имевшего несколько винтов, как-то: геликоптер Ким-
бальса (1907), Дюфо (1905), Корню (1907) и других изобретателей.
Описание этих опытов выходит за рамки нашей задачи. Укажем
только, что в России над проблемой геликоптера много работал
ученик и последователь Жуковского Борис Николаевич Юрьев, ныне
известный советский аэродинамик. Ему удалось сконструировать
геликоптер, корпус которого состоял из трех частей. В средней части
помещался мотор, винт и шасси; в передней части — место пилота
и органы управления; в хвостовой части — рулевой винт и костыль.
Б. Н. Юрьеву удалось решить четыре основных задачи: 1) проблему
поступательной скорости геликоптера, 2) задачу безопасности спуска
геликоптера в случае остановки мотора (изучена авторотация винтов,
показавшая возможность планирования геликоптера), 3) вопрос
управляемости геликоптера в полете (предложен был
автомат-перекос, встречающийся в настоящее время на целом ряде иностранных
геликоптеров) и, наконец, 4) проблему достаточной
грузоподъемности геликоптера. В процессе работ над геликоптером Юрьевым
была разработана теория винта, названная Жуковским теорией
Сабинина и Юрьева. Эта теория была разработана за границей только
после мировой войны. Построенный Юрьевым геликоптер с мотором
Анзани 25 л> о. демонстрировался на Второй международной выставке
воздухоплавания в 1912 г. и получил золотую медаль.
Но все эти опыты были проделаны уже в начале XX столетия *
В конце же XIX столетия все основные и наиболее серьезные
попытки осуществить геликоптер базировались на паровом1 двигателе.
Развитие орнитоптеров с паровыми двигателями
в период с 1871 по 1900 г.
Идея орнитоптера, как мы видели из предыдущего, была не нова.
В 70-х годах прошлого столетия она стала довольно популярной
и занимала умы многих выдающихся изобретателей. Во Франции
Пено 2 осуществил довольно удачно летавшую модель орнитоптер а
с двигателем из скрученной в жгут резины. Над той же проблемой
работал во Франции и К. Адер. Крылья орнитоптера Адера
приводились в движение пилотом, работающим руками и ногами. В
Германии опыты в этом направлении были проведены Отто Лилиенталему
1 J. Sahel, Henry Farman et l'aviation, 9-me Edition, Paris, p. 138,
1936.
2 A. P ё n a u d, Aeroplane-automoteur, «L'Aeronaute», № 1, p. 2—9,
1872.
178
который на своем орнитоптере даже поднимался в воздух, имея
противовес в 40 кг. Все эти опыты еще раз подтвердили недостаточность
мускульной силы человека для механического полета.
Изобретатели все чаще и чаще задумывались над применением двигателя
к орнитоптеру. Еще в 1867 г. Редок (Reddock) получил в Англии
патент на летную машину с машущими крыльями, приводимыми
в действие непосредственно паровым двигателем г.
В 1871 г. Прижан (Prigent) разработал проект орнитоптера,
крылья которого должны были приводиться в движение паровым
двигателем 2.
Над проблемой орнитоптера много работал секретарь
Французского воздухоплавательного общества Хюро де-Вилльнев,
построивший несколько сотен экспериментальных птиц. На основании этих
опытов Вилльнев построил большой орнитоптер с паровой машиной.
Стремясь облегчить вес паровой машины, он расположил котел на
земле, соединив его с двигателем длинным резиновым шлангом.
Машина как будто бы поднялась на несколько футов, но затем упала,
поломав одно крыло.
Проект орнитоптера с паровой машиной был также предложен
Бриреем, организовавшим ряд довольно удачных опытов с моделями
своего орнитоптера.
Интересные опыты с паровым орнитоптером были проделаны
в Германии Отто Лилиенталем. В 1874 г. он построил большой
орнитоптер, размером и формой напоминавший крылья аиста. Крылья
были сделаны из гофрированной бумаги, пропитанной раствором
гуммиарабика и покрытой коллодием. Им был спроектирован
паровой двигатель типа компаунд мощностью г/4 л- с- Цилиндр высокого
давления служил для опускания крыльев вниз, а цилиндр низкого
давления двигал крылья вверх. Им же был сконструирован
оригинальный трубчатый котел, обеспечивающий быстрое
парообразование. Опыты закончились неудачно, так как машина оказалась
слишком мощной для таких хрупких крыльев. Крылья были поломаны
при первом же испытании орнитоптера.
В 1877 г. Луврие предложил построить орнитоптер (на четырех
человек), крылья которого должны были приводиться в движение
паровой машиной мощностью 3 л. с. Позже этот проект был
представлен Французской академии наук.
В 1879 г. известный французский воздухоплаватель Ховель
(Ch. Hauvel d'Audreville), излагая в ряде статей свою теорию
полета птиц, проектировал летную машину с машущими крыльями
площадью 50 м2. Задаваясь скоростью 30 м/сек, он пришел к
результатам, что его «Аэронеф» должен располагать мощностью в полете
30 л. с, а при взлете 70 л. с. (конечно, все его теоретические
построения были основаны им на неверных аэродинамических данных).
Рассматривая вопрос об источниках энергии, он пришел к выводу, что
1 Brit, patent 1867, № 1982, The Power possessed by man in relation to
aeronautics. Thirteenth Annual Report of the Aeron. Soc. of Gr. Britain, p. 9—16,
1878.
2 G h a n u t e, p. 26—27.
179
наиболее подходящим двигателем для аппаратов тяжелее воздуха
является ^паровая машина Ч
В Англии поборником применения парового двигателя к
орнитоптеру был известный воздухоплаватель Смите. Начиная с 1860 г.,
он взял в Англии ряд патентов на аппараты тяжелее воздуха типа
орнитоптера с применением паровой машины в качестве двигателя 2.
Фиг. 78. Орнитоптер Смитса.
Его идея соединения крыльев орнитоптера непосредственно со
штоком поршня, минуя промежуточные передачи, нашла немало
последователей. В 1883 г. Смите взял новый патент на свое изобретение,
опубликовав в «L'Aeronaute» статью «Новая машина для летания,
или аппарат для перевозки пассажиров в воздухе» (фиг /8). В этой
статье изобретатель писал:
«Мой аппарат имеет назначением перевозить людей по воздуху
без помощи баллона, легкого газа или горячего воздуха. Он должен
держаться в воздухе от действия крыльями, работающими от паровой
машины, газовых моторов или других двигателей. Полагая, что па-
1 Hauvel d'Audreville, Ingenieur des Arts et Manufactures. Theorie'
mathematique du vol des oiseaux. Avant-projet d'une aeronef de 10 000 kilos,
«L'Aeronaute», p. 159—166, p. 185—193, 1879.
2 Smyihies flying machine, Brit, patent 1860, № 561, Steam flying machine.
Brit, patent 1867, № 2054; 1875, № 4151; 1882; № 64; 1884, № 7.
180
ровая машина будет в этом случае предпочтительной, я опишу здесь
мой аппарат, снабженный паровым двигателем.
Я применяю многотрубчатый вертикальный котел и ставлю на
его верхнем основании вертикальный двигатель, ось цилиндра
которого концентрична с осью котла. Работа передается двум органам,
подобным крыльям птицы, летучей мыши или насекомого,
расположенным симметрично с каждой стороны над цилиндром и
поворачиваемым на шарнирах безразлично какого подходящего остова,
установленного на котле.
Верхняя часть цилиндра должна быть выше центра тяжести
машины, когда крылья будут находиться в самом верхнем положении.
Каждое крыло связано со штоком поршня таким образом, что
получает ход вниз».
Относительно формы самих крыльев патентное описание
предусматривает возможность применения различных очертаний и
приемов — до создания эластичных «механических перьев» в
конечностях крыльев включительно. Изобретатель допускает применение
любого топлива и в соответствии с тем топок разных типов, отдавая,
однако, предпочтение горелкам на парах жидкого топлива.
Смите довольно детально разработал конструкцию своего
парового орнитоптера, в котором оригинальными были: идея сочленения
штока паровой машины с крыльями орнитоптера, расположение
аэроконденсатора и применение вертикального «многотрубчатого»
котла.
Крупным недостатком аппарата было отсутствие органов
управления. Изобретатель рассчитывал управлять машиной в полете,
перемещая центр ее тяжести назад для подъема, вперед — для спуска
и т. д. Но ему не удалось испытать свой орнитоптер на практике.
В 1890 г. в Лондоне изобретатель Фрост демонстрировал свой
орнитоптер с паровым двигателем и котлом. Машина оказалась
слишком тяжеловесной и не могла совершить полета, несмотря на
неоднократно проводимые с нею опыты 1.
В 1891 г. на автомобильной выставке в Париже изобретатель
Поншель демонстрировал в залах Гранд-Палэ свою летную машину
с паровым двигателем и машущими крыльями 2.
В 80-х годах в Германии над проблемой орнитоптера работал
Густав Кох. В 1882 г. он предложил конструкцию с
пропеллерами в виде гребных колес, приводимых в движение двигателем.
В то же время орнитоптеру были приданы две поверхности,
увеличивающие его подъемную силу. 28 марта 1892 г. Густав Кох
сделал заявку на летный аппарат с мотором, действующим
непосредственно на вал гребных колес. В 1894 г. Кох взял патент на свой
аппарат (фиг. 79).
Аппарат (фиг. 80) должен был приводиться в поступательное
движение двумя гребными или парусными колесами, установлен-
1 Е. P.,Frost describes his machine, Twenty Third Report of the Aeron.
Soc. of Gr. Brit., стр. 16—22; Frost's flying machine. Scientific American, New-
York, № 66, p. 67, 1892.
2 L. Turgan, Histoire de Taviation, p. 92, 1909.
181
ными справа и слева в передней части машины на одном валу, при
расположении мотора между обоими колесами таким образом, чтобы
он передавал работу непосредственно (без передачи) на общий
с гребными колесами вал г.
Фиг. 79. Орнитоптер Коха.
Фиг. 80. Вид орнитоптера Кода в плане.
Крылья аппарата должны были приводиться в движение паровым
двигателем мощьностью в 50 л. с. На фиг. 80 аппарат показан
в плане 2. Коху не удалось построить свой аппарат. Позже
аналогичная машина была построена в Германии конструкторами
1 Dr. В. Alexander Katz, Die deutsche Patente tiber Flugapparate,
Patent № 73603, Berlin. 1912.
2 «L'Aeronaute», № 6, p. 130, 1898.
182
Хайном и Лейли. Аппарат этот, несмотря на установку на нем
двигателя мощностью в ЗО^г. с, не совершил полета.
Известный русский воздухоплаватель Спицын также много
работал над орнитоптером1. Крылья его аппарата поднимались вверх
ребром и опускались плашмя. Аппарат должен был приводиться
в движение часовой пружиной. Но Спицын ясно понимал, что
будущие летательные снаряды, построенные даже для одного человека,
будут приводиться в движение не мускулами, а легкими и удобными
для управления машинами. Спицыну, к сожалению, не удалось
построить и применить к орнитоптеру паровую машину.
В Государственном архиве сохранились материалы еще об одном
проекте орнитоптера с паровым двигателем — проекте Телешева.
Суть этого проекта сводится к следующему. Орнитоптер
спроектирован с качающимися крыльями и паровым двигателем системы
Телешева. Общий вес орнитоптера 6000 иг, в том числе вес полезного
груза 1864 кг. Расход угля в час 15 кг п расход воды 117 кг.
Машина должна была двигаться со скоростью 20 м/сек (70 км/час).
Комиссия, назначенная военным министром для рассмотрения
изобретения, поручила 2 профессору Н. Л. Кирпичеву дать
заключение. Последний в своем заключении отметил основные ошибки
Телешева и указал на нецелесообразность поддержки изобретателя.
Военный министр согласился с этим заключением.
Для нас, конечно, ясно, что с двигателем мощностью в 10 л. с.
осуществить механический полет на аппарате весом 6 т было бы
невозможно.
За границей попытки построить орнитоптер с паровым
двигателем продолжались и в последующие годы. В 1904 г. Ру (Roux)
построил 3 орнитоптер с паровым двигателем и тянущим винтом.
Он испытывался по рельсовому треку с горки.
Разумеется, попытки изобрести орнитоптер базировались не
только на паровой машине. Был сделан ряд попыток применить
к орнитоптеру различные двигатели и других типов. Например,
германский инженер Штенцель предлагал в 1897 г. применить мотор
с углекислотой, причем даже построил и испытал небольшую модель
орнитоптера с таким мотором. Правда, модель не смогла оторваться
от земли 4.
• В 1891 г. Густав Труве провел интересные опыты с моделью
орнитоптера, два крыла которого приводились в движение бурдо-
новской трубкой. В отверстие, находящееся в середине этой трубки,
была вставлена другая трубка, представлявшая дуло двенадцати-
зарядного револьвера. После каждого выстрела давление внутри
трубки возрастало и крылья делали один взмах. Аппарат, весивший
3,5 кг, совершал удачные полеты до 75—80 м длиной.
1 В. Д. Спицын, Несколько слов о воздухоплавании при помощи
аппаратов, тяжелейших воздуха, «Воздухоплаватель», № 2, стр. 15, 1880.
2 Центральный государственный Еоенный архив, дело № 386, листы 72—77,
О проекте аэроплана отставного капитана Телешева.
3А. Hildebrandt, Luftschiffahrt, s. 280—281.
4 Zeitschrift fiir Luftschiffahrt, 1877, «L'Aeronaute», № 2, p. 27—32, 1897.
183
Над проблемой орнитоптера работал также Степан Гуниор,
сделавший заявку г в Департамент торговли и мануфактур в России
на «летательный аппарат с парой^]крыльев, при помощи которых
Ч
Фиг. 81. Орнитоптер Гуниора.
аэронавт по желанию удобно поднимается вверх и парит в воздухе».
Поверхность каждого крыла (фиг. 81) была устроена из множества
чешуевидно расположенных маленьких крылышек, которые могли
поворачиваться на шарнирах. При поднимании крыла вверх воздух
свободно проходил сквозь крылья, а при опускании крыла
образовывалась плотная поверхность. Для приведения в действие крыльев
«может быть применен любой целесообразный двигатель в виде двух
цилиндров». Гуниор не исключал возможности применения и
паровой машины.
1 Архив ЦТАНХ, фонд по техническим делам, дело № 1348, листы 3—4,
1904, Заявка иностранца Гуниора на летательный* аппарат.
184
Но такие орнитоптеры были еще раньше предложены русскими
воздухоплавателями Бертенсоном (1898), Заводским и Шимкевичем
(1901), Штенцелем, Рябиновым, Мурашевым и др. Вот почему в
выдаче свидетельства Гуниору было отказано.
Мы не будем останавливаться на менее значительных попытках,
предпринятых на этом отрезке времени с целью решения проблемы
орнитоптера помощью двигателя. Сопоставление главнейших
опытов, проведенных в этом направлении, говорит о том, что паровая
машина и здесь играла ведущую роль и что все наиболее серьезные
опыты были проведены с ее помощью.
В 90-х годах прошлого столетия под влиянием первых
серьезных успехов аэропланов интерес к орнитоптеру несколько ослабел.
Практические попытки решения проблемы аэроплана во Франции
в 90-х годах XIX столетия
Мы уже указывали те общие предпосылки, которые обусловили
особенный подъем творческой деятельности изобретателей аэроплана
в 90-х годах прошлого столетия.
Одна из крупнейших попыток
разрешить эту проблему принад.
лежит французу Клементу Адеру-
Мы упоминали имя Клемента
Адера в связи с его работами над
орнитоптером. Но Адер известен,
главным образом, как
изобретатель аэроплана с паровым
двигателем.
Адер родился в г. Мюре
(франция) в 1841 г.
Самоучка-инженер Адер приехал в Париж и
вскоре усовершенствовал телефон'
принимая участие в постройке во
Франции первых телефонных
линий. Добившись материальной
независимости, Адер получил
возможность полностью
сосредоточить свое внимание на аэроплане и
продолжить работы, начатые им
еще в 1874 г. Начиная с 1882 г.,
Адер работал над постройкой аэроплана с паровым двигателем.
Изобретатель с самого начала серьезно занялся разработкой парового
двигателя. Взяв за основу двигатель Хересгоффа, он внес в него
ряд усовершенствований. На это ушло несколько лет, и только
19 апреля 1890 г. Адер взял патент «на крыльчатый аппарат для
воздушного судоходства, именуемый авионом». В патенте относительно
силовой установки сказано ** «Силовая машина состоит из паро-
1 Brevet № 205155, en date du 19 avril a m. Ader pour un appareil pour la
navigation aerienne, dit «avion». L'Aeronaute, № 510, p. 109—110, 1909.
18»
Клемент Адер.
вого котла с его топкой, из собственно машины, из парового
конденсатора и разных принадлежностей». Водотрубный котел,
сконструированный Адером, показан на фиг. 82. Котел этот был выполнен
Фиг. 82. Водотрубный котел Адера.
Фиг. 83. Паровой двигатель Адера
мощностью в SO л. с.
из небольших волнистых трубок и имел топку со спиртовыми
горелками. В верхней части был расположен конденсатор. Котел
весил 17,5 кг, топка со спиртовыми горелками 5,5 иг,
трубопровод и принадлежности около 5 кг. Для питания котла и его нор-
186
мальной работы необходимо было иметь 30 кг воды и 10 кг спирта.
Парообразование в таком котле совершалось почти мгновенно. В
русской печати утверждали, что «давление пара... может быть
поднято на 1 am в 1 сек.».
Двигатель мощностью около 20 л. с. имел два вертикальных
стальных цилиндра. Части двигателя были выполнены из кованой
стали, и для достижения максимального снижения веса все, что
было возможно, было сделано полым. Двигатель, изготовленный
для авиона № 2, мощностью в 30 л- с. показан на фиг. 83. Паровой
двигатель весил всего 32 кг, что составляло вместе с котлом и
конденсатором (без воды и спирта) около 3 кг на 1 л. с Такой
результат нужно признать выдающимся успехом.
Адер остановился на той основной схеме аэроплана, которая
сложилась к этому времени под влиянием работ Кейли, Хенсона,
Тампля и Можайского. В своем патенте он указал, что «Авион
будет состоять в основном из: корпуса, крыльев, силовой машины и
движителя (пропюльсера)».
', Приняв эту схему, он создал оригинальный тип летной машины.
Его аэроплан напоминал гигантскую летучую мышь вида крылан.
Так же, как и Леонардо да-Винчи, он остановился на этом виде
млекопитающего с машущими крыльями. Но, в отличие от машины
Леонардо, крылья его аппарата не были машущими. В то же время
крылья были сделаны с кривизной профиля, названной им
«универсальной кривизной». Крылья были складными и гибкими.
Управление машиной в полете осуществлялось перестановкой крыльев, как
и у летучей мыши. Стабилизатора аэроплан не имел, так как
изобретатель считал, что подвижная форма крыла обеспечит
продольную устойчивость машины. Разработке крыла он уделил много
внимания, что нашло отражение в патенте х.
Сделанные им крылья могли выполнять различные движения:
их можно было отводить вперед и назад, изменяя центр тяжести
машины, частично складывать в полете, и, наконец, каждое крыло,
независимо от другого, могло изменять степень изгиба своей дужки
(стрелки). Остов крыльев был выполнен из бамбука и обладал
малым весом и упругостью. Крылья были скреплены стальными
прутьями и обтянуты шелковой тканью. Весовые характеристики крыла
были опубликованы впервые Дольфусом и Бушем только в 1932 г.
Крылья имели размах 14 м при длине каждого крыла 6,5 м-
Площадь крыльев составляла 28 л*2. Крылья весили 74,515 кг, в том
числе 60,82 кг приходилось на дерево, около 9 кг — на
скрепления и 4,91 кг —»на обшивку из шелка.
Относительно устройства корпуса авиона Адер писал в патенте: «Корпус
авиона представляет из себя остов, предназначенный для крепления органов,
в нем содержащихся... Фиг. А, Б и В (фиг. 84—П. Д.) изображают его
основные очертания. Отдельные части можно распознать вполне отчетливо.
Плечо — большое шарнирное сочленение, где присоединяются крылья.
1 Brevet № 205155 en date 19 ayril 1890, a m. Ader pour un appareil aile
pour la navigation aerienne, dit «avion». «L'Aeronaute», № 509, p. 104 — 108,
1909.
187
Фиг. 84. Авион № 1 Адера.
188
Hoc — крайняя передняя часть, несущая на себе движитель.
Шея — место, где установлена машина.
Спина — верхняя часть, где расположен конденсатор и проходит
дымовая труба.
Внутреннее пространство — место для котла.
Бока — место для баков с топливом.
Ноги, колеса или лыжи (коньки) со скользящей поверхностью,
подвешенные на рессорах, из которых две боковых, третья впереди и четвертая
сзади, чтобы управлять авионном на кругу.
Фиг. 85. Авион № 3 Адера со сложенными крыльями.
Пилот помещается в / (фиг. 84, А,—П. Д.). В его досягаемости
находятся приборы управления. Если у авиона есть вертикальный руль, он
координирован в работе с задним колесом и управляется с ним одновременно.
Корпус авиона покрыт с одного конца до другого непроницаемой тканью*1.
Корпус авиона был разработан Адером тщательно. С целью
избежать капотажа, было предусмотрено в системе шасси
специальное колесо впереди. По поводу движителя (пропюльсера) Адер
намечал два варианта: либо «по образцу перьев», либо «по образцу
парусов». Позже винт был сделан по первому варианту, с четырьмя
лопастями из бамбуковых бородок. Вес корпуса, включая двигатель
с конденсатором, котлом, винтом и колесами, составлял 101 кг.
Таким образом общий вес аэроплана, включая запас воды и топлива
и вес пилота, равнялся 296 кг, что составляло 10 кг на 1 м*
площади крыльев и около 15 кг на 1 л. с. паровой машины. Своему
1 Brevet № 205155 en date 19 avril 1890 a m. Ader pour un appareil aile pour
la navigation aerienne, dit «avion». L'Aeronaute, № 509, p. 102—108,; 1909.
189
аппарату, известному под названием «авион № 1», Адер присвоил
название «Эол» и тщательно подготовлял его к испытаниям.
Испытания были проведены в большом секрете в Армэнвилле. Дольфус
и Буше только в 1932 г. опубликовали впервые черновик
неподписанного протокола этого испытания, хранившегося у Адера. В
протоколе записано г: «Авион № 1, носящий идея «Эол» и
управляемый г. Адером, его изобретателем, оторвался от земли и держался
в воздухе на своих крыльях, брея поверхность земли на дистанции
около 50 л с помощью единственного источника —• собственной
силы тяги. Маневренная площадка имела в длину 200 мив ширину
25 м на земле, утрамбованной катком».
При испытании присутствовало несколько рабочих и
сотрудников Адера. Все же сведения об этом опыте проникли в печать; в
частности, в Журнале «Illustration» от 20 июня 1881 г. была помещена
заметка 2 об аэроплане «Эол» и приведен довольно правдоподобный
его рисунок. Позже эти опыты более подробно были описаны 3
Адером в журнале Revue de l'Aeronautique». Трудно утверждать
положительно, отрывался ли полностью аэроплан от земли в этом
полете, но сам по себе опыт имел большое значение, выявив в то же
время неустойчивость аэроплана, о чем Адер писал Надару
в письме от 12 октября 1890 г. Вскоре Адер установил на свой
аппарат новый котел и в сентябре 1891 г. в Сатори сделал вторую
попытку взлететь. Утверждали, что ему удалось «подлетнуть», но не
совсем удачно, так как аэроплан при ударе колесами о землю
доломался. Адер к этому времени истратил уже на свой «Эол» около
полумиллиона франков и, так как средства его иссякли, он
вынужден был придать своим опытам широкую гласность.
Отремонтировав аэроплан, он выставил его для обозрения в Париже.
Аэропланом заинтересовалось военное ведомство Франции, и вскоре сАдерОм
было заключено соглашение о продолжении его работ. На опыты
было ассигновано 650 000 франков, в Отейле была оборудована
специальная лаборатория,для опытных работ, которые велись в
строжайшем секрете. Пять лет затратил Адер на совершенствование
своего аппарата, для которого был построен новый двигатель мощ-
ностью в 30 л. с. (фиг. 83). Сам изобретатель позже так
характеризовал свои работы этого периода 4:
«Несколько типов паровых котлов и двигателей были
исследованы и построены, равно как и несколько различных способов для
создания тяги. Наконец, приступили к авиону № 2, проект которого
и составление рабочих чертежей потребовали еще некоторого времени»
Этот аппарат имел один орган тяги по оси. Его двигатель был уже
закончен и работал перед комиссией, когда по обстоятельствам,
выяснившимся в процессе адспытаний, и в целях скорейшего достижения
практических результатов, мы решили окончить постройку позднее
1Gh. Dollfus etH.Bouche, Histoire de 1 'aeronautique, Paris, p. 1409
1932.
2 «La Science frangaise», 12 апреля 1891, «La Nature» 11 июля 1891.
3 «Revue de l'Aeronautique», 1. 6, № 4, p. 69—99, 1893.
4 L. Turgan, Histoire de l'aviation, p. 167, 1909.
190
и сделать раньше авион с двойной тягой, которому был присвоен
№ 3» (фиг. 85 и 86).
Авион № 3 был несколько больше по своим размерам, нежели
авион № 1 и авион № 2. Размах его крыльев равнялся 16 м- На
этом аэроплане были установлены две паровые машины мощностью
по 20 л. с. каждая. Обе машины питались от одного котла и могли
работать независимо друг от друга. Каждая паровая машина
самостоятельно приводила в движение один четырехлопаст ный винт.
Шасси состояло из трех колес. Вес пустого аэроплана равнялся
258 кг, вес готового к полету — 400 иг, или 10 кг на 1 л. с, ч*то
было шагом вперед по сравнению с «Эолом».
Фиг. 86. Авион № 3 Адера с расправленными крыльями.
Адер тщательно подготовлял авион № 3 к испытаниям 1. Он
писал: «Его главные органы — котел, конденсатор, двигатели п
пропеллеры — были предварительно подвергнуты опробованию на
испытательных установках, где в течение нескольких месяцев они
вращались целыми днями».
В октябре должны были начаться испытания машины; для этой
цели в Сатори была подготовлена круговая дорожка длиной 1500 м.
Предполагалось, что в случае успешных опытов будет организован
перелет Сатори — Венсен.
12 октября 1897 г. было проведено первое испытание аэроплана.
Опыты были окружены такой тайной, что до сих пор многое остается
неясным. Сам Адер несколько осветил эти опыты лишь девять лег
спустя после удачных полетов Сантос Дюмона. Адер утверждал,
что его полет был «чередой небольших взлетов», во время которых
«ни одно из колес не касалось земли». Члены комиссии по приемке
аэроплана, генералы Мансье и Грилльон, в своей докладной записке
военному министру утверждали по поводу испытаний 12 октября,,
что «следы от колес на почве, которая не имела, однако, очень
твердой консистенции, были заметны очень мало; было ясно, что часть
аппарата поддерживалась крыльями, хотя скорость составляла
приближенно лишь одну треть от той, какой она могла бы быть,
1 Comptes Rendus de l'Academiedes Sciences de Paris, 1. 126, p. 1553—1555>
1898; Angelle, «L'Avion» de m. Ader. «L'Aerophile», № 8, p. 90—91, 1889„
№ 6—8, p. 106—107, 1898.
191
если бы г. Адер использовал всю силу тяги». Поскольку результаты
были далеко не те, которых ожидали, и Адеру не удалось развить
полной скорости движения, было решено организовать второе
испытание, состоявшееся 14 октября того же года. На этом испытании
Адер, дав полный ход аэроплану, пробежал по земле 150 м, после
чего оторвался от земли и, как он утверждал, полетел. Ветер снес
аппарат с круга, и аппарат, пролетев 300 ж, поломал при
посадке шасси, крыло и винты. Официальный рапорт об этом испытании
гласил:
Фиг. 87. Кроки траектории полета авиона № 3.
А—ангар, Н—центральная белая линия на дорожке аэродрома,
Е—направление ветра, Т—место приземления авиона, С—начало непрерывного полета.
«При старте, который имел место в 5 ч. 15 м., аппарат, имея
ветер в спину, бежал надлежащим образом со скоростью, которая
казалась достаточно установившейся (регулярной); однако, в
дальнейшем легко было установить, по следам колес, что аппарат часто
приподнимался сзади, и что заднее колесо, являющееся рулем, не
все время катилось по земле». Когда аппарат приблизился к точке V
(фиг. 87, — /7. Д.), два члена комиссии видели, как он внезапно
вышел за пределы круга, описал полукруг, наклонился на один
бок и, наконец, замер в неподвижности г.
Позднее генералы Мансье и Бине в своих воспоминаниях
несколько иначе описывали свои впечатления, утверждая, что они видели
исчезновение следов колес на земле. Очевидно, авион отрывался от
земли, но на столь небольшую высоту, что на некотором расстоянии
1Ch. Dollfus et H. Bouche, Histoire de l'Aeronautique», Paris,
141, 1932.
192
человеку не ясно было, бежит ли он по земле или уже взлетел на
воздух.
Адер позже составил описание своего полета. Приводим из этого описания
наиболее интересную часть.
«После нескольких оборотов пропеллеров и нескольких метров пробега
мы пошли с хорошим разгоном. Давление (пара) показывало около 7 атмосфер
и почти тотчас прекратились содрогания в заднем колесе. Несколько спустя
мы перестали чувствовать содрогание и в передних колесах, воспринимая его
лишь временами. К несчастью, ветер внезапно усилился, и мы испытывали
затруднение вести Авион по белой дорожке. Давление было поднято до 8—9
атмосфер и немедленно скорость значительно возросла: никакого содрогания от
колес более не ощущалось. Значит Авион свободно держался на своих
крыльях.
Но под действием ветра аппарат неуклонно стремился выйти из круга
вправо, несмотря на переложенный руль. Дойдя до известного места, он ока-
вался в очень критическом положении: ветер сильно задувал с боковой стороны
относительно белой дорожки, направлению которой нужно было следовать.
Аппарат быстро вышел за круг и стал постепенно удаляться от него.
Немедленно мы положили руль доотказа влево, прибавив еще более пара, чтобы
постараться вернуться на круг. Авион повиновался, хорошо выправился и в течение
нескольких секунд держался в направлении к кругу. Но он не мог бороться
против слишком сильного ветра; вместо приближения к кругу, он все больше
и больше удалялся от него. Резкий поворот дал неудачное направление в
сторону построек стрелковой школы со столбами и преградами.
Страшась перспективы потерпеть крушение на этом препятствии,
удивленный при виде земли, опускающейся под Авионом и потрясенный при виде ее
бега в поперечном направлении и с головокружительной скоростью, я
инстинктивно остановил все.
Внезапно последовал сокрушительный удар, треск, сильное сотрясение —
так произошла посадка.
Крылья аппарата были сильно повреждены. Колеса были сломаны,
сломались и пропеллеры. Я освободился из-под крыльев вполне невредимым. Гг.
генералы находились далеко в тот момент, когда они видели происшедшее.
Они прибежали, сказали несколько ободряющих слов, а потом отправились
в Взрсаль.
Когда возбуждение улеглось, я прошелся вместе с Вине по следам,
оставленным Авионом, начиная от ангара и до посадки. И мы набросали кроки,
в точности воспроизводимые здесь (фиг. 87,—П. Д.).
Круговой трек изображен осевой белой линией Я. В точке А находится Авион,
готовый к полету, перед своим ангаром. Направление ветра в день 14 октября
показано пунктиром и стрелкой Е. Другая стрелка D показывает то
направление, которому должен бы следовать аппарат по кругу над белой дорожкой.
От точки А до R и в точке С видны три тонких параллельных черты, — это
следы от колес. В точке V Авион вышел из круга, сделав посадку в точке Т. Это
прохождение в воздухе, в виде растянутой буквы S, показано пунктиром.
Мы очень внимательно рассмотрели вместе с Вине следы от колес;
так как дождь утром увлажнил почву, отпечатки были совершенно
отчетливыми.
Начиная от ангара Л и до точки R, следы были глубокими, в дальнейшем
они делались более слабыми, а на участке от R до С были заметны лишь местами.
От точки С все следы прекращаются, — мы не видели ни одного следа на участке
СУ. Точно так же на повороте VT ни трава, ни неровности почвы — ничто не
указывало на пробегание Авиона: несомненно, раз на всем этом участке взлета
колеса находились в косом положении относительно земли, всякий прокат был бы
невозможным и по ровной поверхности, а тем более по неровной и шероховатой
почве.
Расстояния были определены примерно так: 60 м — от А до R, 150 ж — до С,
100 м — от С до V. Вне круга, от V до Т, было 200 м. Непрерывный взлет Авиона
от точки С, где он совершенно оторвался от земли, до его посадки в точке Т,
измеряется, значит, 300 м.
Дузь—994—13 193
Мы не заготовляли ничего для измерения при различных испытаниях тех
высот, на которые поднимался Авион после отрыва от земли. Это казалось нам
мало существенным: аппарат летел — главное было в этом»1.
Аэроплан Адера, имея вес 10 кг на 1 л. с. и мощность паровых
двигателей 40 л. с, мог, конечно, подниматься в воздух и
совершать полеты. Можно спорить, насколько они были удачны.
Аэроплан, не имея никаких стабилизирующих поверхностей, не обладал
продольной устойчивостью, и поэтому каждая попытка полета
заканчивалась поломкой аппарата. Сказалось, очевидно, и неумение
управлять самолетом. Комиссия все же считала возможным
продолжать опыты, но военный министр рассматривал эти опыты, как
не отвечающие предъявленным к аэроплану требованиям, и
приказал дальнейшие работы прекратить. Адер некоторое время пытался
найти поддержку своего дела у частных лиц и когда ему это не
удалось, в отчаянии сжег свою мастерскую, а вместе с нею и
сохранившийся первый аэроплан «Эол». К счастью, авион № 3 остался
невредимым и позднее был передан в Музей искусств и ремесел в
Париже, где он находится и сейчас.
Позже Адер выпустил свою известную книгу «Военная авиация»*
где он предсказал роль авиации в войне и наметил организационные
формы такого применения.
Таким образом Клемент Адер построил аэроплан с паровым
двигателем, способный подниматься в воздух. На этом опыте мы лишний
раз убеждаемся в том, что паровая машина к этому времени уже
достигла такой степени совершенства и легкости, что могла быть
использована для осуществления динамического полета. Теперь
главным камнем преткновения при осуществлении полета являлся уже
не двигатель, а недостатки конструктивной* схемы аэроплана и не
уменье управлять им в полете.
Паровой аэроплан Татэна
Во Франции одновременно с Адером над проблемой аэроплана!
с паровым двигателем работал известный исследователь Виктор
Татэн. Совместно с Шарлем Рише он построил и испытал еще
в 1890 г. модель небольшого аэроплана (фиг. 83). Эта модель
состояла из корпуса, в котором была установлена паровая машина. Два
ее крыла имели форму равнобоких трапеций и представляли собой
деревянную рамку, обтянутую шелком. Площадь крыльев
составляла 8 м2, размах — 6,6 ж. Сзади был укреплен неподвижный
хвост, имеющий задачей «выправлять возможные колебания в
вертикальном направлении». Корпус имел несколько выпуклую форму,
«чтобы при выпуклой форме получалось наименьшее сопротивление
в воздухе, подобно подводной части судна», — утверждали Татэн и
Рише. Аэроплан имел жесткую конструкцию; все его части были
скреплены друг с другом стальными проволоками, образующими
расчалки с обеих сторон крыльев и хвоста. Изобретатели считали необ-
1 L. Turgan, Histoire de l'aviation, p. 171—172, 1909.
194
ходимым для поддержания аппарата в воздухе получить скорость в
18 м/сек. Для этой цели ими была сконструирована весьма легкая
паровая машина мощностью в 1,3 л. с, которая должна была
приводить во вращение тянущий и толкающий винты г.
Позже изобретатели составили докладную записку о своих
опытах, доложенную Французской академии наук в июле 1897 г.
известным исследователем законов динамического полета Марейем.
Фиг. 88. Модель аэроплана В. Татэна.
Татэн и Рише подчеркивали в этой записке, что «мотор был
разработан в виде маленькой паровой машины с топкой, котлом и двумя
винтами — одним спереди и одним сзади, — вращаемыми в
обратном направлении относительно друг друга». Полный вес всего
аппарата, включая запас угля и питательной воды на дистанцию в 5 кму
равнялся 33 кг. Аппарат имел много общего с описанным выше
аэропланом Можайского. Татэн и Рише в своей записке во Французскую
Академию наук подробно описали свои опыты с этой моделью.
Они писали 2:
«В 1890 г. в Сент-Адрессе наш аппарат был поставлен на наклонной
плоскости, устроенной со скатом к морю так, что в нижней части аппарат пробегал
некоторый участок по горизонтали. По этой наклонной плоскости мы устроили
1 V. Tat in, Elements deviation, Paris, p. 72, 1909; F. Lautier, Etude
comparative des aeroplanes de m. Langley et de m.m. V. Tatin et Ch. Richet,
«L'Aeronaute», №9, p. 195—200, 1897.
2 Comptes Rendus de TAcademie des Sciences, de Paris № 1, p. 64—66,
5 Juillet, 1897; Experiences faites avec un aeroplane, mu par la vapeur*
L'Aerophile; №6—7, p. 128— 18O? 897.
195
пробежку машины. Дойдя до конца, машина приобрела достаточную скорость
для поддержания себя в воздухе и на деле, в единственном испытании, которое
мы могли провести, она продержалась в полном равновесии на дистанции от
60 до 80 м, пока порвавшаяся стальная проволока не попала в винт; это вызвало
гибельное падение всего аппарата на камни у подошвы береговой скалы, где
он разбился.
В 1896 г. в Каркейране, мы вновь провели такие же испытания с
аппаратом, построенным почти заново. Условия были почти те же. Но новая машина
была более прочной, так что, не увеличивая обшего веса, мы могли увеличить
мощность силовой установки с 75 до 100 кг (1,3 л', с.)
В первом опыте не было аварии по вине конструкции, как в Сент-Адрессе;
но в конце дистанции около 70 м, вследствие недостаточной продольной
устойчивости, машина, которая незаметно, но постепенно поднималась, вместо
продолжения пути по горизонтальной траектории, стала задираться все большэ
и больше и, теряя скорость, утратила и свою уравновешенность- Аппарат упал
в море, но мог быть отремонтирован.
При втором испытании (июнь 1897 г.) недостаток в продольной устойчивости
был частично устранен, но все же еще не вполне. В конце дистанции около 140 м,
после хорошего установившегося полета, аппарат приподнялся, потерял
устойчивость, соскользнул назад и упал на расстоянии 114 м от конца стартовой
дорожки.
Из того факта, что аппарат устремился вверх, можно сделать заключение,
весьма существенное для оценки будущего авиации: в условиях, в которых мы
находимся теперь, препятствия лежат не в силовой установке.
Что касается недостатков, которые были причиной преждевременного
падения нашего аппарата, то мы частично уже исправили их в первый раз; в каком
направлении надо делать исправления еше дальше, — точно указано; нетрудно
видеть, что недостатки по их характеру не требуют существенных изменений
в тех данных, которые послужили базой для нас.
В итоге мы достигли того, что аппарат весом в 33 кг пролетел дистанцию
в 140 л* со скоростью в 18 м/ак, что дает располагаемую нагрузку_ на 1 л. с
в 25 кг, при скорости в 18 м/сек.»
Результаты, достигнутые Татэном и Рише, имели огромное
значение: они подтвердили мысль, что в те годы паровой двигатель уже
был в состоянии разрешить проблему динамического полета. Как
правильно указывал Татэн, препятствия лежали не в силовой
установке. Машина оказалась неустойчивой, как и у Адера. В этом
был ее основной недостаток.
Позже Татэн дал анализ своих работ в книге «Theorie et pratique
de P aviation», вышедшей в Париже в 1909 г.
Опыты применения парового двигателя к аэроплану в Англии
в 90-х годах XIX столетия
Одновременно с опытами Адера и Татэна во Франции в Англии
над разработкой аэроплана с паровой машиной работали Парсонс,
Максим, Филиппе и другие изобретатели.
Летом 1893 г. Парсонс провел в Лондоне интересные испытания
летной модели аэроплана, показанной на фиг. 89. Модель имела
размах крыльев 11 футов (3,35 ж), площадь крыльев 22 кв. фута
(2,04 м2), полный вес 3,5 фунта (1,6 кг). Двигателем служила
паровая машина, котел которой подогревался при старте
спиртовой лампой. Размеры двигателя (по котлу): длина 14 дюймов
(355,6 мм), ширина 2г/2 дюйма (63,5 мм), толщина стенки
(цельнотянутой) котла 0,01—0,015 дюйма (0,25—0,38 мм). Размеры
цилиндра: диаметр I1/* дюйма (31,75 мм) и ход поршня 2 дюйма
196
(50,8 мм). Давление пара (на старте) 50 фунтов на 1 кв. дюйм
(3,5 кг/см2). При 1200 об/мин двигатель развивал мощность в 1/4л. с.
Фиг. 89. Модель аэроплана Парсонса.
Модель совершала довольно удачные полеты с рук, оставаясь в
воздухе по несколько секунд *.
Паровой мультиплан Филиппса
Значительный интерес представляют работы Горацио Филиппса.
Еще в 1884 г. изобретатель взял патент 2 на аэроплан со многими
искривленными поверхностями. В 1893 г. Филиппе построил и
испытал аппарат (фиг. SO), несущая поверхность которого состояла из
50 изогнутых пластинок, укрепленных одна над другой в раме на
расстоянии 51 мм. Длина каждой пластинки—6,8 л*, ширина—38мм.
Общая площадь этих пластинок составляла 136 кв. футов (12,1 м2).
Рама, высотой в 2,8 м — из двух продольных и десяти поперечных
брусьев — должна была обеспечить аэроплану необходимую
подъемную силу. Рама была установлена на трехколесном шасси, причем
переднее колесо являлось направляющим и было минимально
нагружено. Аппарат был снабжен двухлопастным винтом, приводимым
во вращение небольшой паровой машиной мощностью в 5,5 л. с.
системы компаунд, на которую Филиппе взял в Англии патент 3 еще
в 1890 г. Машина вместе с котлов, топкой и запасом воды весила
91 кг. Общий вес аппарата составлял 150 кг.
Вместо человека в аппарат был помещен балласт весом в 72 фунта.
Для испытания был устроен круговой деревянный трек. В центре
1 Gh. A. Parsons, Flying Engines, Nature, v. 54, p. 148—149, 1896;
также Aeronautics, London, v. 14, p. 38—39, 1918.
2 Engineering, 14 августа 1885.
3 Brit. Patent № 20435, 1890.
197
круга находился столб, с которым тросом был связан аппарат.
В J1893 г. во время испытания аппарата задние колеса поднялись
на два-три фута над рельсами, и аппарат таким образом «пролетел»
50—60 м.
Через десять лет Филиппе построил машину уже больших
размеров, но она оказалась, как утверждает Дэви1, неустойчивой.
Фиг. 90. Паровой мультиплан Филиппса.
Позднее Филиппе сконструировал еще одну машину, которая имела
будто бы больший успех. Необходимо отметить, что сама по себе
идея мультиплана не была новостью и предлагалась ранее другими
изобретателями (Уингем, Лайнфильд и др.)- Но Филиппе был в
Англии едва ли не первым человеком, построившим и испытавшим
аппарат с паровой машиной таких размеров. Его работа
представляет, несомненно, известный теоретический интерес. Н. Е.
Жуковский в свое время дал анализ аэродинамических качеств аппарата
Филиппса, подчеркнув, что такое расположение поверхностей имеет
известные выгоды.
Паровой аэроплан Хирама Максима
Значительно больший интерес представляет работы над паровым
аэропланом Хирама Максима, упомянутого в начале этой главы
в связи с его аэродинамическими опытами.
Следя за работами французских воздухоплавателей, Максим
смутно предвидел успех аэроплана — нового, более мощного орудия
нападения, нежели изобретенные им пулеметы и скорострельные
1 J. В. Davy, Handbook, «Aeronautics», London, p. 30—31, 1929.
198
пушки. Уже в зрелом возрасте он начал серьезно заниматься
постройкой аэроплана. По словам Максима, вопрос о летательных
машинах впервые привлек его внимание в 1856 г. Максиму было 16 лет,
когда его отец сделал набросок летной машины типа геликоптера.
В 1872 г. Максим составил проект геликоптера, но «с какой стороны
ни рассматривал я вопрос, двигатель оставался чересчур тяжелым»,—
писал он позже. Разрабатывая эту идею дальше, он пришел к схеме
аэроплана, осуществить который ему удалось лишь в 90-х годах
прошлого столетия после серии предварительных аэродинамических
опытов, о которых мы писали выше. Эти опыты убедили Максима
в полной возможности построить аэроплан.
Основные усилия Максим сосредоточил на изготовлении
двигателя. Вначале он хотел установить на своем аэроплане электрический
двигатель, но вынужден был отказаться от этого вследствие высокого
веса этих двигателей г. Он нашел чрезмерно тяжелым также
двигатель внутреннего сгорания Брейтона. Максим писал: «Тогда
бензиновый двигатель не был еще доведен до теперешней степени
совершенства и легкости». Максим остановился в конечных поисках на
паровом двигателе, как обладавшем наименьшим весом.
Максим энергично взялся за осуществление парового двигателя
своей конструкции. Он составил проект своего двигателя и котла
и в 1889 г. привлек к их изготовлению двух опытных американских
техников. 3 декабря 1891 г. он взял патент 2 на «летательную
машину», в котором дается подробное описание парового двигателя
и котла. Максим построил два паровых двигателя системы
компаунд 3. Они были сконструированы так, «чтобы достигнуть при
сравнительно небольшом весе отдельных деталей большой самоотдачи».
Двигатели могли развивать вместе мощность в 362 л. с. (по 181 л- с.
каждый) и весили 290 яг, или 1,8 фунта (0,77 кг) на 1 л. с. На
фиг. 91 показан один из таких двигателей, приподнимаемый
Максимом. Двигатели были изготовлены из высококачественной литой
стали4. Толщина стенок цилиндра составляла всего 2,38 мм,
площадь поршня для цилиндра высокого давления была равна 129 еле2,
для цилиндра низкого давления 324 см2. Ход каждого из поршней
равнялся 0,30 м, причем отсечка пара происходила в цилиндре
высокого давления на 3/4 хода, а в цилиндре низкого давления — на
s/8 хода. Двигатели делали 375 об/мин.
Максим в письме к Октаву Чанюту, написанном им в октябре
1892 г., подчеркивал особенность устройства своих паровых машин,
заключавшуюся в том, что «цилиндры высокого и низкого давления
сообщаются между собой таким образом, что если давление в котле
превышает 300 фунтов на 1 кв. дюйм (21 кг/см2)у то пар из цилиндра
высокого давления переходит в цилиндр низкого давления. При па-
1 Н. Maxim, Artificial and natural flipht, London, p. 152—153, 1909.
2 Свой первый патент в Англии на летную машину Максим взял в 1889 г.,
№ 16833. См. Pat. off., p. 146—147, 140—141.
3 The prac'ical engineer, v. 6, № 290, 1892.
4 «Engineer», 17 марта 1893, а также Н. Maxim, Aerial Navigation. The
Power required, «Century Magazine» № IV, m. XLII (XX), p. 829—836, 1891.
199
дении давления пара с 300 до 100 фунтов на 1 кв. дюйм (с 21 до
7 кг/см2) совершается определенное воздействие на отводимый пар.
проходящий через цилиндр высокого давления по принципу
инжектора, т. е. сила отводимого пара снижает обратное давление в
цилиндре высокого давления и повышает его в поршне низкого
давления». Достигалось это с помощью трубы, которая, будучи соединена
с пружинным (предохранительным) клапаном и соплом, сообщалась
с паропроводом, подающим пар из цилиндра высокого давления
в цилиндр низкого давления. Это устройство и позволяло пару
поступать в цилиндр низкого давления, когда давление в котле превышала
Фиг. 91. Паровой двигатель X. Максима.
300 фунтов на 1 кв. дюйм (21 кг/см2). Все это повышало
эффективность паровых двигателей и обеспечивало рациональное
использование высокого давления пара.
Очень много времени и внимания Максим отдал
усовершенствованию парового котла. Вначале он экспериментировал с котлами типа
братьев Хересгофф, получившими распространение в военно-морском
флоте. Максим попробовал заменить длинный змеевик этих котлов
рядом небольших и легких трубок с быстрой циркуляцией воды.
Котел оказался не совсем надежным, трубки быстро портились ц
перегорали. Тогда изобретатель остановился на котле системы Тор-
нейкрофта. Построенный им трубчатый котел г трехбарабанного
типа имел площадь нагрева 7,4 м2 (около 80 кв. футов). Длина
котла 2,4 Мч высота 1,8 м, ширина внизу 1,8 м. Весил котел со всеми
принадлежностями 450 кг (около 1000 фунтов) и мог давать пар>
рабочее давление которого доходило до 21,7 am. Котел вместе
с подогревателем питательной воды показан на фиг. 92.
Вода поступала сначала в подогреватель питательной воды?
расположенный под котлом и обогреваемый продуктами сгорашш
1 J. В. Davy, Handbook «Aeronautics», London, p. 59—60, 1930.
200
по выходе их из котла. Подогреватель состоял из системы
небольших трубок диаметром 6,35 мм и толщиной 0,48 мм.
Парообразователь, разрез которого показан на фиг. 93, состоял,
из парового барабана и двух водяных барабанов, расположенных
внизу. Эти последние были соединены друг с другом целым рядом.
Фиг. 92. Котел Торнейкрофта, усовершенствованный Максимом.
HiHMMMUU UWMtHMIM* ЛИШНИ IIKUHIUllll tilHfHHIillll Hit
Фиг. 93. Парообразователь котла Максима.
(до 700) медных трубок диаметром 2*/г Дюйма (63,5 мм) при
толщине их стенок 1,5 мм. По трубкам вода проходила тончайшими
нитеобразными струйками, благодаря чему она быстро превращалась
в пар. Трубки располагались одна над другой
приблизительно горизонтальными рядами или группами. Будучи разделены
на группы, они обеспечивали поочередное пробегание воды в них.
20В
При этом трубки последующих групп имели несколько больший
диаметр по сравнению с предыдущими. Последняя группа
соединялась с паровой трубой, в то же время ниже находящаяся группа
могла сообщаться с другими группами трубок.
Таким образом Максим, взяв за основу котел Торнейкрофта,
внес в него ряд конструктивных изменений х. Изобретатель в своем
личном письме к Чанюту писал:
«Паровой котел построен в основном по принципу Торнейкрофта;
только трубки в нем значительно легче и тоньше и имеют больше
волнистости. В котле Торнейкрофта распределительные трубки для
воды имеют в нижней части значительные размеры и большой вес».
Основное изменение заключалось в том, что питающая вода
нагнеталась в котел автоматическим инжектором под давлением,
превышающим максимальное давление пара в котле. В результате этого
в котле создавалась принудительная циркуляция воды, значительно
улучшающая парообразование. Кроме того, питательная вода перед
поступлением в котел подогревалась отходящими от топки газами.
Фиг. 94. Топка котла Максима.
Топка котла (фиг. 9i) была устроена в виде 7650 горелок,
дающих пламя высотой в 20 дюймов (508 мм).
В топке сжигались пары нефти, разбрызгиваемой под давлением
35 фунтов на 1 кв. дюйм (2,5 кг /см2)- Площадь, занимаемая
горелками, равнялась 30 кв. футам (2,8 м2).
Благодаря остроумному соединению труб, питающих котел
водой и снабжающих топку топливом, достигалось вместе с
нагнетанием топлива (нефти) одновременное накачивание воды в трубки.
Такое устройство предохраняло котел от пуска его без воды.
Большое внимание изобретатель уделил своему воздушному
конденсатору. Проводя опыты с поддерживающими поверхностями
мультиплана Филиппса, Максим убедился в большой подъемной силе
таких поверхностей. «Поэтому я решил воспользоваться этой
особенностью и сделать свои трубки холодильников по возможности в форме
лоддерживателей Филиппса», — писал позже Максим. Двенадцать
трубок, расположенных им под углом Vi2°? создавали подъемную
1 Chanute, Progress in flying machines, p. 241.
202
силу и в то же время «при ветре в 64 км/час и при температуре 16°
в 5 минут конденсировали 1,019 кг воды, причем задняя кромка
поддерживателей была совершенно холодной во время движения» г.
Эти опыты окончательно убедили Максима в необходимости построить
воздушный холодильник в форме жалюзи. Трубки были сделаны
из тонкой меди и каждая была выполнена «в виде узкой
поддерживающей поверхности». Всего было 500 трубок эллиптического сечения
длиной около 1,2 м при диаметра в 37 мм.
гтш шзз
Фиг. 95. Воздушный конденсатор Максима.
На фиг. 95 показан вид на конденсатор снизу.
Положение конденсатора на аэроплане хорошо видно на
фиг. 96. Таким расположением конденсатора позади винтов
достигалось хорошее его охлаждение. Насосы конденсатора и
парообразователя работали одновременно, подводя нужное количество воды
и топлива. В то же время происходила непрерывная циркуляция
воды и пара через трубки котла, цилиндр машины и конденсатор.
Максим по поводу этого конденсатора писал: «Я нашел, что с таким
холодильником можно в 5 минут охлаждать воду, вес которой равен весу медных
трубок, а если взять алюминиевые трубки, то на это достаточно вдвое меньше
времени. Кроме того, опыты показали, что можно устроить такой холодильник,
который поддерживал бы в воздухе вес значительно больше своего собственного
и содержимого в нем, причем он будет охлаждать весь пар. Я нашел, что выгоднее
всего помещать холодильник снизу, за винтами. В этом случае, если машина
движется по воздуху со скоростью 80 км/час, а скольжение винтов равно 24 км/час,
то воздух будет проходить через холодильник со скоростью 104 км/час. При
такой скорости давление вверх, действующее на узкие поддерживающие
поверхности, из которых состоит холодильник, будет очень велико, и в то же гремя
пар будет охлаждаться очень быстро. Трубки поставлены под таким наклоном,
чтобы вода из них постоянно стекала, и не могло бы скопляться в них масло;
пар входит сверху, а вода вытекает снизу»2.
Таким образом конденсатор Хирама Максима по сравнению
с аналогичными работами его предшественников (Жиффара, Иона,
Адера и др.) был шагом вперед.
1 Н. Maxim, Artificial and natural flight, London, p. 61, 1909.
2 H. Maxim, Artificial and natural flight, p. 158—159, 1909.
203
Необходимо подчеркнуть, что общий вес всей механической части
(двигателей, котлов, насосов, топки, конденсатора и пр.) вместе
с водой в трубках составлял 8 фунтов (3,6 кг) на 1 л» с. Такой вес
силовой установки, несомненно, был крупнейшим успехом, не
имеющим себе равного в эти годы.
Фиг. 96. Летная машина Максима. Вид спереди.
С двигателем такого веса и такой мощности свободно можно было
совершить динамический полет. Правда, только практика могла
окончательно ответить на целый ряд вопросов, связанных с эксплоа-
тацией двигателя и условиями его применения на аэроплане.
Хирам Максим смело взялся за осуществление своей летной машины,
основные конструктивные принципы которой он запатентовал еще в 1889—90 гг.
Мы уже останавливались на предварительных опытах Максима, связанных
с определением подъемной силы поверхностей, движимых в воздухе. «Из этих
опытов выяснилось, какую страшную подъемную силу может развивать хорошо
построенный аэроплан, идя с большой скоростью против ветра, при остром
угле наклона», — писал Максим. Он приходит также к выводу, что «чем длиннее
машина, тем менее будет чувствительно какое угодно изменение положения
центра подъемной силы относительно центра тяжести». Характерной
особенностью работы Максима над а, ропланом являлось то обстоятельство, что он, не
в пример многим изобретателям, отказался от слепого подражания природе
и считал, что «и самой природе поставлены границы, из которых она не может
выйти». Его работы и вся конструктивная схема аэроплана базировались на
данных, полученных им экспериментальным путем. Изучая опыты Филшшса,
он пришел к машине многопланного типа, поддерживающие плоскости которой
должны были развивать достаточную подъемную силу для полета.
Построенная Максимом летная машина состояла из обтянутой
рамы или «воздушного зонта» (фиг. 96), представлявшего главную
поддерживающую поверхность, размахом 50 футов (15,2 м) и
длиной 45 футов (13,7 и*). Эта поверхность была укреплена на
поперечном стержне и могла быть установлена под любым углом (фиг. 97).
204
Под главным крылом должны были размещаться пять «узких планов»
или поверхностей длиной 27 футов (28,2 м), причем, по замыслу
Максима, «при посадке машины крылья внезапно опускаются и
машина сможет приземлиться без сильного толчка»1. Последние опыты
были совершены Максимом с главной поддерживающей поверхностью,
а также передней и нижней боковыми поверхностями и передним
и задним рулем (высоты), что составляло в общем площадь 372 м2
{4000 кв. футов). Общий размах крыльев (фиг. 98) составлял 107
футов (30,7 м.). Максим вместе с тем дал тот основной тип двухло-
нжерониого крыла с продольными нервюрами, который позже был
принят конструкторами первых самолетов. Во время многочисленных
опытов над крыльями, вначале сделанными из досок или в виде
стальной рамы, обтянутой шелком, Максим не смог получить нужной
ему подъемной силы. В письме к Чанюту он писал: 2 «Поэтому я
решил устроить совершенно новую форму поддерживающих
поверхностей. Я построил большой стальной остов, у которого передняя
и задняя кромки состояли из туго натянутых стальных проволок.
Фиг, 97. Летная машина Максима. Вид сбоку.
Этот остов заключал в себе несколько продольных, легких
деревянных балок... Затем нижняя сторона была покрыта аэростатной
материей, прикрепленной по краям, а также шнуровкой по двум
продольным линиям, проходящим через центр. Материя эта была очень туго
натянута и слегка покрыта лаком, но не настолько, чтобы сделать
ее совершенно воздухонепроницаемой. Верх этого остова был также
1 Brit. Patent № 19228, 1891; «Flying machine», H. Maxim. Pat. off,.
p. 140—141.
2 H. Maxim, Artificial and natural flight, p. 132, 1909.
205
покрыт материей того же рода, но лакированной до полной
воздухонепроницаемости. Затем обе поверхности были прошнурованы
вместе так, чтобы образовать очень острые ребра впереди и сзади
и чтобы верхнюю поверхность прочно прикрепить к
вышеупомянутым легким деревянным балкам».
Жесткость скрепления отдельных частей достигалась стальными
проволочными растяжками.
Невысокое качество стальной проволоки доставило много
хлопот Максиму и дважды привело к аварии.
Фиг. 98. Общий вид аэроплана Максима.
Два больших стальных винта диаметром 5,4 м каждый
сообщали поступательную скорость машине и приводились в движение
каждый в отдельности паровой машиной. Эти машины были
установлены на платформе 2,4 м шириной и 12 м длиной. Таким образом
«образуется висящий под плоскостью сопротивления вес, который:
удерживает воздушный корабль в правильном положении» г.
Поперечное сечение остова было прямоугольным, с заостренными
концами. Остов предполагалось покрыть аэростатной материейг
«чтобы повсюду получилась совершенно гладкая и ровная
поверхность, облегчающая движение по воздуху». Под аппаратом
предусматривались колеса, выполнявшие роль шасси. Колеса катились
по специально устроенным рельсам, над которыми были на высоте
0,60 м проложены вторые предохранительные рельсы из сосны ♦
Машина, отрываясь на 1 дюйм (25,4 мм) от нижних рельсов, должна
была катиться своими четырьмя добавочными колесами по верхней
колее, оставляя на ней след от краски, которой были выкрашены
добавочные колеса. Такое устройство предохраняло машину при
испытании от возможной аварии. Общий вес машины с запасом
1 Brit . Patent, № 19228, 1891. «Flying machine», H. Maxim, Pat. off.
p. 126—127, 140—141.
206
воды (300 л) и топлива и тремя людьми, как утверждал Максим?
составлял около 8000 фунтов (3640 кг). Длина машины от переднего
руля до задней кромки заднего руля была около 200 футов (61 м)т
высота 10,6 м. По поводу испытаний машины Максим писал1:
«Машина установлена на стальных колесах при ширине колеи
в 8 футов (2,4 м). Между машиной и осями колес поставлены рессоры.
Как передние, так и задние оси соединены с динографами, которые-
записывают диаграммы подъема машины во время пробега по колее.
Барабаны с бумажной лентой делают полный оборот через каждые
1800 футов (548 м). На ленте отмечается каждый подъем переднего
или заднего конца машины. Один из барабанов снабжен также
карандашом, который записывает кривую скорости, с которой
движется машина.
Однако я очень стеснен площадкой. Между деревьями слишком
мало свободного места. А получение дополнительной площадки без
деревьев стоит очень дорого. Что мне было бы нужно, так это
круговой или овальный трек длиною в 1 милю (1,6 км). Когда
испытания производились при боковом ветре, имеющем скорость 5 миль
в час (около 10 м/сек), подъемная сила с одной стороны машины
доходила до 1 т, в то время как на другой стороне она не превышала
100 фунтов (45,36 кг)».
В феврале 1893 г. Максим провел несколько опытов с большой:
машиной. Считая наивыгоднейшим угол атаки в х/14, он все же
при испытаниях установил поверхности под углом в 1/8, исходя из.
условий пробега и незначительной скорости движения. При втором
опыте, когда давление пара достигло 16 am (240 фунтов на 1 кв.
дюйм), «машина, — по словам 2 Максима,—казалось, колебалась,
между верхней и нижней колеей. Приблизительно три верхних
колеса касались одновременно деревянного пути и вес машины н&
действовал на нижние рельсы».
Третье испытание состоялось при полной мощности двигателей.
Совершив по рельсам пробежку длиной 180 м, при скорости
64 км/час, задние колесики машины оторвались от рельсов, а после
пробега длиной 300 м все колеса катились уже по верхним рейкам,
т. е. машина повисла в воздухе. Когда машина прошла 270 мг
согнулась одна из задних осей, а вслед за этим сошло с верхней
колеи и левое колесо. «Вскоре правое колесо оторвало около 100
футов (30 м) верхней колеи. Пар тотчас же закрыли, и машина упала
прямо на землю, причем колеса ее врезались в почву, не оставив на
ней никаких других следов; это несомненно доказывает, что машина
висела полностью в воздухе раньше, чем упасть на землю», —
писал 3 Максим по поводу этого опыта. Машина при падении на землю
получила небольшие повреждения. Общий вид машины после этого
опыта показан на фиг. 99.
Максим считал, что при этом опыте подъемная сила аэроплана
составляла не менее 5000 кг. Исходя из соображения падения удель-
1 Chanute, Progress in flying machines, p. 242.
2 H. Max i'm, Artificial and natural flight, p. 135.
3 Там же, р. 138.
207
ного веса двигателя по мере увеличения его мощности, Максим
построил аэроплан громадных размеров. Этот аэроплан, судя по
его конструктивной схеме, был бы неустойчивым в полете. Очевидно,
и сам изобретатель это понимал, так как для автоматической
устойчивости в вертикальном направлении рассчитывал применить
жироскоп. «Впрочем — замечает х Максим, — обыкновенный
вертикальный руль, расположенный сейчас же позади винтов, может
оказаться более удобным, если не более действительным средством
Фиг. 99. Аэроплан Максима после его испытаний.
управления». Но Максим в этом опытном экземпляре и не
рассчитывал на машину для свободных полетов. Он ясно отдавал себе
отчет в необходимости ее усовершенствования. Тогда машина не
будет нуждаться в рельсах для взлета, «достаточно будет короткого
разбега по приблизительно ровному полю. Что же касается до
спуска на землю, то пилот должен коснуться земли в то время, пока
он еще продвигается вперед, и машина остановится от
скольжения по земле на небольшом расстоянии», — писал Максим.
Все основные вопросы, связанные с осуществлением аэроплана,
были затронуты и освещены этим человеком. Его выдающаяся работа
нашла широкий отклик во многих странах мира. Во Франции в 1891 г.
Кнокэр (Knockaert) опубликовал 2 статью, где дал описание
аэроплана Максима и его паровой машины. В Германии знаменитый Отто
Лилиенталь, вслед за испытанием машины Максима, поместил 3
1 Н. Maxim, Artifical and natural flight, p. 150.
2 Maxime et son moteur, «L'Aeronaute», № 10* p. 220—222, 1891.
3 Liliental, Maxim's Flugmaschine, Z. f. L., № 10, ?. 2723, 1894.
'208
статью «Maxim's Flugmaschine», где дает описание его опытов. Даже
в царской России инженер П. Д. Кузьминский х выступил в 1893 г.
на заседании Русского технического общества с сообщением «О
летательной машине Максима». Позже Поморцев 2 опубликовал в России
целый реферат, где разобрал работы Максима. Помимо этих работ
было опубликовано и продолжает публиковаться много популярных
статей об этом изобретении.
Максим исчерпал св,ои личные средства и не мог продолжать
далее эксперименты с аэропланом. ОктавЧанют утверждал в 1894 г.,
что «паровая машина мистера Максима обладает достаточной
легкостью, чтобы положить начало осуществлению механического
полета, если и другие проблемы, связанные с этим, также будут
разрешены».
К сожалению, проблема устойчивости не была разрешена
Максимом. Он не довел своего дела до конца, но его идея нашла своих
последователей в других странах, где были сделаны аналогичные
попытки осуществить аэроплан с паровым двигателем.
Проект парового аэроплана К. Э. Циолковского
Мы уже указывали на аэродинамические опыты и расчеты,
проделанные К. Э. Циолковским еще в 80-х годах прошлого столетия.
В своей работе «Аэроплан или птицеподобная (авиационная)
летательная машина», изданной им за восемь лет до изобретения аэроплана
Райтами, Циолковский предлагает построить моноплан с тщательно
зализанными формами, где даже места для пассажиров закрыты
общей оболочкой (фиг. 100).
ВинтЬ/
КрШо
Фиг. 100. Схема моноплана К. Э. Циолковского.
В своих расчетах аэроплана он исходил из необходимости иметь
размах поддерживающих поверхностей 14,7 м, при ширине их
3,7 м и общей площади 54 м2. Относительно крыльев своего
аэроплана он писал:
«Форма везде закругленная; сечения крыльев во всех
направлениях ограничены плавными линиями, благодаря чему крылья легко
рассекают воздух, причем давление на всю их нижнюю поверхность
довольно равномерно... Вместо хвоста устроим двойной руль — из
вертикальной и горизонтальной плоскостей».
1 Записки Русского технического обшества», № 5, стр. 45—68, 1893.
2 «Птицы и летательные машины», вып. 1, стр. 49—64, СПБ.
Дузь—994—14 209
Циолковский много работал также над автоматической
устойчивостью аэроплана, предлагая применить для этих целей жироскоп.
Аэроплан Циолковского снабжен двойными тянущими винтами
и колесиками для взлета и посадки. Не исключая возможности
применения бензинового двигателя мощностью в 24,6 л. с. и весом
100 яг, Циолковский в то же время считал возможным применить
к своему аэроплану паровой двигатель. Он писал:
«Однако у меня есть теоретические основания верить в
возможность построения чрезвычайно легких и в то же время сильных пе-
трольных двигателей, вполне удовлетворяющих задаче летания...
Такую задачу,—подчеркивает Циолковский1, если верить
журналам, решил Максим; энергия двигателей его аэроплана в 20—30 раз
превышала энергию самых сильных бензиновых двигателей».
Циолковскому не удалось построить аэроплан и его испытать.
Паровой аэроплан Гофмана
Одновременно с опытами Адера во Франции и Максима в Англии
в Германии над разрешением проблемы механического полета
помощью паровой машины много работал И. Гофман. В 1873 г. он
экспериментировал вначале над геликоптером с паровым двигателем.
Фиг. 101. Модель аэроплана Гофмана со сложенными крыльями.
а в конце 80-х годов ему удалось сконструировать небольшую машину
аэропланного типа, приводимую в движение, как и у Пено,
резиновым жгутом. В 1895 г., получив материальную поддержку, Гофман
провел опыты с воздушным змеем (планером), приспособленным для
1 К. Э. Циолковский, «Аэроплан или птицеподобная (авиационная)
летательная машина», стр. 42, М.,^1895.
210
подъема человека (патент 1895 г.). В 1896—97 гг. он провел1
испытания с удачно летавшей моделью аэроплана, снабженной
двигателем с углекислотой, но потом он снова возвратился к
использованию водяного пара. Сам Гофман в следующих словах описал 2 свою
работу: «Я спаял серебром из 72 смежных трубок диаметром в 3 мм
Фиг. 102. Удачно летавшая модель аэроплана Гофмана.
совершенно непроницаемый водотрубный котел и два змеевика
перегревателя, погонной длины по 4 м каждый, на рабочее давление
в 15 am и аккуратно изготовил из стальных труб и листовой стали,
тоже с применением пайки, паровой двигатель типа компаунд». После
испытания машины и котла Гофман построил пять-шесть различных
моделей аэропланов, внося в них ряд улучшений. Одна из этих
моделей представлена на фиг. 101.
Все модели Гофмана (1899—1901 гг.) имели между собой то общее,
что крылья их делались складными. В патенте, выданном ему 11
сентября 1903 г., Гофман указывал3 , что «предлагаемое изобретение
имеет целью сочленять несущие поверхности самолета по тому же
самому принципу, который имеет место в сочленениях крыльев
птиц и летучих мышей», причем, как указано в патенте, «при
складывании крыльев в несущей поверхности образуются складки,
которые при распускании механически расправляются с помощью
или без помощи особых органов». Таким образом Гофман подражал
Адеру в конструировании крыла. Для взлета аэроплана служили
складные ноги длиной около 1 л«, к которым были прикреплены
колеса. Во время разбега аэроплана пилот мог раздвигать эти ноги,
в результате чего движущаяся поверхность, как бы падая, получала
добавочное давление, что облегчало взлет машины. Модели весили
1 Hildebrandt, Die Luftschiffahrt, Munchen (Berlin), 1910.
2 I. Hofmann, Der Maschinenflug, Frankfurt a/M., s. 66, 1911.
3B. Alexande г-K a t z, Die Deutschen Patente uber Flugapparate,
Berlin, s. 479, 1912.
211
около 3,5 кг при длине по оси около 2 м. Одна из удачно летавших
моделей Гофмана показана на фиг. 102.
Летные испытания моделей происходили следующим образом: «Когда
манометр показывал давление пара около 11,5 am, чему соответствовала тяга
в 0;8 кг, заранее измеренная по динамометру, то открывался регулятор... Пар
устремлялся из котла через пароосушительный змеевик, обвивающий дымовую
трубу, потом через оба змеевика-перегревателя — вниз к топке и, наконец,
через маленькую трубочку, лежащую на толстой горизонтальной трубке, — в
паровую машину-компаунд, откуда в пар выпускался назад и при этом увлекал с
собой часть дымовых газов через толстую трубку, так что цилиндр и золотниковые
коробки паровой машины получали прямое обогревание. Пропеллеры
приводились во вращение со скоростью 35 оборотов в секунду (2100 об/мин)... Если
все шло хорошо, то аэроплан тотчас же начинал разбег» х.
По особому помосту делался разбег, после чего модель совершала
небольшой свободный полет. Получив денежные средства, Гофман
приступил к постройке опытного аэроплана в расчете на подъем
человека, имея в виду в дальнейшем эксплоатационные цели. <<Я стоял
перед вопросом, на каком двигателе остановить свой выбор.
Автомобильная промышленность не могла предоставить мне в 1901 г.
никакого мотора легче, чем 15 кг на 1 л. с, в то время как мне нужен был
мот~р весом не болзе половины того. При этом я рассчитывал на
мощность в 30 л. с, тогда как моторы Буше, наиболее легкие,
которые готовились к испытанию на управляемых аэростатах, давали
лишь 3 л. с. Таким образом после опросов я опять вернулся к
паровому двигателю» 2.
Вместе с тем Гофман задался целью сконструировать такой котел,
который был бы образцом для крупных машин и давал бы пар не
только для двигателя, но и для вспомогательных машин
(обслуживание крыльев, взлет, посадка и пр.).
В мае 1892 г. изобретатель взял патент на паровой котел своей
системы, показанный на фиг. 103. Путь пламени дан здесь простыми
стрелками, а путь пара— стрелками оперенными. Паровая пена,
образующаяся в нижней части водотрубного котла К и трубок ?,
поднималась в паросборник а, находившийся непосредственно перед
водителем. Там происходило отделение пара от воды. Вода снова
спускалась по наружным трубкам обратно в котел Я". Мокрый пар
поступал по трубке Ъ в змеевидный подогреватель ССг и далее в
трубки fg, расположенные в топочном пространстве. Из трубки д
пар поступал к запорному клапану у приборной доски и оттуда
к двигателю.
Котел К со стенками I и перегреватель ССг были сделаны из меди,
трубки д и парособиратель — из железа; тяги-связи — из литой
стали. Медные трубки котла имели наружный диаметр 5 мм и
внутренний диаметр 4,5 мм. Общая длина трубок равнялась 2200 мм.
Такой котел должен был обслуживать 30-сильный двигатель и
содержать в себе 50 л воды. Этот котел имел ряд недостатков.
Сложность всей схемы циркуляции пара и трудность обслуживания топки
1 I. Hoffmann, Der Maschinenflug, s. 68.
2 Там же, s. 71.
212
s
се
M.
а
I
Сб
Сн
е
энлтт nogodou н
сб
Я
сб
>е<
о
«
О
п
а
сб
213
делали его ненадежным в эксплоатации. В то же время
неравномерный расход пара из-за потребления последнего вспомогательными
машинами требовал тщательного надзора за котлом. Все это делало
невозможным для одного человека управлять машиной и следить за
котлом и двигателем. Гофман вынужден был в процессе работы
вносить некоторые изменения в свою силовую установку,
предназначенную для аэроплана в натуральную величину. Остов этого
аэроплана был в основном закончен к лету 1906г. Он показан на фиг. 10i.
На этот аэроплан Гофман рассчитывал установить паровой
двигатель мощностью в 30 л> с. Паровой двигатель весил 7 кг на 1 л. с,
т. е. был значительно тяжелее, чем у Можайского, Адера и Максима.
Фиг. 105. Паровой двигатель Геринга.
Работы Гофмана затянулись, и в 1906 г. автомобильная
промышленность уже поставляла моторы, весившие от 2 до .4 кг на 1 л. с.
Непрерывно возрастала и мощность двигателей внутреннего
сгорания. В 1900 г. на 100 кг веса двигатель Бюше развивал 3 л. с, в
1904 г. двигатель Пежо развивал 12 л. с, в 1905 г. двигатель Левас-
сера давал 24 л. с. В то же время начали производиться и
специальные двигатели для летных машин, сделавших после изобретений
Райтов крупные успехи в Америке и во Франции. Гофман и сам видел
преимущества этих двигателей перед его машиной и сознавал х
необходимость внесения изменений в аппарат и его силовую установку.
Предварительные работы поглотили все деньги, которыми
располагал изобретатель.
В июле 1906 г. Гофман прекратил постройку аэроплана. Позже
он работал над проблемой парового реактивного аэроплана, опять-
таки не добившись существенных успехов. 29 сентября 1906 г. он
взял патент на прибор для питания сжатым воздухом
вспомогательных машин аэроплана.
На судьбе аэроплана Гофмана сказалось отсутствие интереса
к этому изобретению со стороны военных кругов и правящих
классов тогдашней Германии, увлекавшихся управляемыми аэростатами
графа Цеппелина.
Попытки Гофмана отражают то общее направление развития в
сторону создания аэропланов с паровым двигателем, которое имело
место в конце XIX столетия в Европе и Америке.
1 I. Hofmann, Der Maschinenflug, s. 74, 1911.
214
Очень легкий паровой двигатель (фиг. 105) был построен
Герингом х. Он весил всего 1,2 кг на 1 д. с. и развивал мощность в 7 л* с.
Впускное давление пара достигало 16 am.
Заканчивая на этом обзор крупнейших изобретений в области
авиации, сделанных в Европе в 90-х годах прошлого столетия, мы
видим, что наиболее выдающимися по своему значению были опыты
Адера, Можайского и Максима. Можно отметить также попытку
Вильгельма Кресса, построившего и испытавшего в 1901 г. свой
первый гидроаэроплан с двигателем внутреннего сгорания. Аппарат
имел три поверхности,расположенные одна над другой, с общей
площадью 94 м2. Весил он 850 кг.
Двигатель Кресса в 1902 г. развивал мощность 30 л. с. при весе
380 яг, т. е. весил 13 кг на 1 л* с. Эти показатели хуже достигнутых
в паровых машинах, описанных нами выше. Аппарат Кресса
оказался неустойчивым, и испытание закончилось катастрофой 2. Эта
неудачная попытка произошла за два года до полета братьев Райт.
Изобретатели аэроплана в Америке. Паровые модели Ленгли
Америка следила за первыми детскими шагами аэроплана в
Европе. Военные круги, под влиянием первых успехов аэроплана,
поддержали в своей стране одну из самых значительных попыток
разрешить проблему аэроплана, которая была сделана профессором
Смитсониановского института в Вашингтоне — Ленгли.
Мы уже останавливались на аэродинамических опытах
профессора Ленгли. После шести лет упорной экспериментальной работы
он в 1890—91 гг. построил свою первую модель аэроплана,
приводившуюся в движение, как и у Пено, скрученным резиновым
жгутом. Впоследствии Ленгли пытался применить в других моделях
сжатый воздух, как это сделал во Франции Виктор Татэн. Эти
модели оказались неудачными и не могли совершать длительных
полетов. Ленгли перешел к постройке моделей с паровыми двигателями 3.
Все вопросы, связанные с постройкой модели и ее двигателя,
изобретателю пришлось решать опытным путем. Задача осложнялась
еще тем, что Ленгли стремился в» своей машине добиться
автоматической устойчивости. В его распоряжении была только паровая
машина Стрингфеллоу, недавно приобретенная Смитсониановским
институтом. Но эта паровая машина небольшой мощности едва ли
могла принести существенную пользу изобретателю. После целого
ряда дополнительных опытов он установил 4, что 1 л. с. мощности
двигателя «будет в состоянии нести в воздухе 30 фунтов (13,6 иг),
если удастся получить несущую поверхность площадью 3 фута
(0,9 м) на 1 фунт (0,45 кг) нагрузки». Эти расчеты и были положены
в основу его последующих работ.
Ленгли построил одну за другой четыре модели с паровыми
двигателями. В первой модели двигатель с котлом и топкой весил 17фун-
1 Н. Hoernes, Die Luftschiffahrt der Gegenwart, Wien, s. 11, 1903.
2 W. Kress, Comment l'oiseau vole, comment l'homme volera.
3 Langley, Memoir on Mechanical Flight, Washington, p. 30, 1911.
4 Там же, стр. 31.
215
тов (7,7 кг) из общего веса аппарата 44 фунта (19,9 кг). Вес модели
почти вдвое превысил запроектированный Ленгли (44 фунта вместо
27 фунтов). До конца 1892 г. Ленгли не удалось изготовить модели,
которая совершила бы удовлетворительный полет. Его четвертая
Фиг. 106. Паровая машина Ленгли.
по счету модель (1893 г.) с паровым двигателем весила в общей
сложности около 4,5 кг. Нои эта модель не удовлетворила изобретателя,
и только весной 1896 г. он мог опробовать свою пятую модель,
совершившую блестящий полет. Этот успех был связан в первую очередь
с легкой паровой машиной (фиг. 115), которую сумел построить
Ленгли, развивавшей мощность до 1 л. с', при давлении пара от
8 до 10,5 am.
Основные размеры паровой машины были г: диаметр цилиндра
33 мм, длина цилиндра 88 мм, ход поршня 70 мм, высота поршня
11 мм, длина крейцкопфа 17,5 мм, длина шатуна 150 мм, диаметр
шейки главного вала 8 мм, ход золотника 13 мм. Двигатель весил
464 г, вся силовая установка весила 6,4 фунта (2,9 кг).
Вес 6,4 фунта (2,9 кг) на 1 л. с. представлял большой успех
в создании легковесной паровой машины. Этому успеху
содействовал сконструированный Ленгли небольшой водотрубный котел
1Langley, Memoir on Mechanical Flight, p. 40.
216
(фиг. 107) с мгновенным парообразованием, напоминающий котел
Серполле. Котел отапливался бензином и имел запас воды на 5
минут полета. Такой котел весил вместе с топкой около 2,5 кг и
мог развивать давление пара в 8—11 am.
' Паровой двигатель и котел были установлены на пятом аппарате.
Аппарат (фиг. 108) имел продольную ось из стальной трубы, на
которой были укреплены две пары V-образных крыльев размахом:
4,27 м; длина всего аппарата 4,66 м.
Модель имела хвост устойчивости, состоявший из одной
горизонтальной и одной вертикальной плоскостей. Винты двухлопастные,,
диаметром 1,2 м; они могли делать 1200 об/мин.
НголЬяшлЬа! k/tanw
tfud сбоку на парафа -
змеебик
Фиг. 107. Водотрубный котел Ленгли.
Эта модель была запущена с барки на реке Потомак.
Предварительное ускорение аппарат получал от движения вагонетки,
отталкиваемой пружиной. Вагонетка, достигнув края платформы,
останавливалась, а аппарат снимался и продолжал свободный полет.
Момент полета модели показан на фиг. 109. В этот день аппарат
продержался в воздухе 1 мин. 31 сек. и пролетел 900 м. Двумя
днями позже опыт был повторен, причем модель пролетела уже
1600 м, продержавшись в воздухе 1 мин. 45 сек.
Известный изобретатель телефона Грэгем Белль,
присутствовавший при этих испытаниях, засвидетельствовал этот полет в своем
письме S адресованном Французской академии наук. Он писал-
1 Lettre de M. Gr. Bell a M. Langley, «L'Aeronaute», № 1 p 149 154
1896.
Фиг. 108. «Аэродром» № 5 Ленгли.
Фиг. 109. Полет модели «Аэродрома» Ленгли.
218
«Аэродром поднялся прямо против ветра и двигался с
замечательной устойчивостью, описывая кругп диаметром около 100 ярдов
(91,4 л«), непрерывно повышаясь; по истечении приблизительно
1х/г мин. на высоте, которая, как мне казалось, была равна от 80
до 100 футов (от 24,4 до 30,5 м) винты остановились, и к моему
удивлению, машина не упала, но мягко соскользнула на воду, которой
она коснулась без всякого удара, так что тотчас же можно было
возобновить опыт». Белль закончил свое письмо следующими словами:
«Мне кажется, что всякий, присутствуя при этом интересном зрелище,
убедился быв возможности полета в воздухе помощью механических
средств».
Хирам Максим также высоко отзывался1 об этом опыте Ленглы, считая,
что модель «держалась устойчиво в воздухе..., не поднимаясь впереди и затем
не опрокидываясь назад или не ныряя во время движения вперед».
Паровой аэроплан Ленгли
Ленгли после этого опыта вскоре приступил к постройке
аэроплана в натуральную величину, на котором он рассчитывал
установить паровую машину. Предварительно была изготовлена модель
аэроплана в х/4 натуральной величины, показанная на фиг. 110.
Фиг. 110. Полет модели аэроплана Ленгли с паровой машиной.
После удачного опробования этой модели 8 августа 1903 г. Ленгли
приступил к постройке аэроплана, пригодного для поднятия
человека. На этом заканчивается, собственно, первый этап работ
профессора Ленгли. Этот этап характерен тем, что здесь, по словам
изобретателя 2, «ни одна попытка продолжительного полета с любым
другим мотором, кроме парового, ни разу не увенчалась успехом».
Работы Ленгли как бы подводят некоторый итог попыткам
осуществить аэроплан помощью парового двигателя в 90-х годах прошлого
1 Artificial and Natural Flight by Hiram Maxim, p.
2 Langley, Memoir on Mechanical Flight, p. 30.
109.
219
Сравнительные данные опытных аэропланов, построенных
ч
S
сС
VD
О
I
о
g
Хенсон
Братья Тампль
Можайский
Максим
А дер
Кресс
Братья Райт
1842
1857
1883
1894
1897
1902
1903
X
ей
I
a>
сб
С
Uh
Моноплан
Биплан
Моноплан
Моноплан-
тандэм
Биплан
•л
3
о.
Л
н
я-
400
40
372
372
30
94
48
л
РЗ
г
х
40
17
24
31,5
16
12,5
сс
a
g
1
&1
с в |
§«§
о Я и
^ © сб
2 за крылом
1 впереди
3, из которых 2
за крылом и 1
впереди
2 за крылом
2 впереди
2 между
крыльями
2 за крылом
1
!
Gw «о
1200—1500
1000
952
3640
400
850
335
1) С котлом и конденсатором.
2) Взят второй двигатель, построенный на Балтийском заводе. Мощность
двигателя 50 и. л. с.
220
в XIX столетии (основные конструкции)
S
PQ
К
С
Е
Вес силовой установки
S
ю
«а й
Я §
а 8
ТО Си
О U
Паровой
Н СО
О.Ф
О Ю
а о
«8м
8«а
о ^ о
к я я
о
I
§
о
с
Паровой
(два)
Паровой
(два)
Паровой
(два)
Бензиновый
640
Общи
144 !)
290
92
380
62,7
265
й вес
—
450
28
—
—
установки
Топливо
и вода
в трубках
160
30
кг
горючее,
смазка, вода
—
98,8
—
300 л
воды
10
—
—
Мощность
двигателя л. с.
30
6
32 2)
362
20x2=40
30
16
к
§ со
Iй
Iе-
о'"1
И и
ей
X
ей
С
а
Вес аэ
^3
я
на 1 л.
гателя
30
19,8
4,5
ЗД
3
L3,0
3,9
75
167
29,7
10,05
10
28,3
20,9
Примечание
Проект
Не испыты-
вался,
двигатель построен
Авария при
взлете
Отрыв и
авария, скорость
16 м/сек
Несколько
взлетов,
скорость 13 — 14
м/сек
Отрыв и
авария
Полет
против ветра,
скорость 14,5
м/сек
221
столетия. Причем все опыты, проделанные в этом направлении и
изложенные выше, опровергают известное мнение немецких
историков и изобретателей, сформулированное г еще в героические годы
авиации Гильдебрандтом и Гофманом и гласившее, что «только
с появлением легкого мотора люди начали летать — сперва в
Америке братья Райт, а в Европе — С. Дюмон и Фарман». Это
положение получило распространение среди историков авиации и
зачастую повторяется на страницах нашей печати.
На основании предыдущего анализа можно считать, что после
паровых двигателей, построенных Можайским, Адером, Максимом
и Ленгли, центр тяжести разрешения проблемы механического
полета находился не в двигателе, а в самой летной машине, в ее
устойчивости и, главным образом, в умении владеть ею и управлять
в полете. Это лучше всего доказывается тем простым фактом, что
братья Райт 17 декабря 1903 г. совершили свой первый полет на
аэроплане, весившем 335 кг и снабженном автомобильным
двигателем в 16 л. с. Двигатель вместе с карбюратором и маховиком
весил 62,7 кг, что составляло около 4 кг на 1 л. с. Такой вес
двигателя Райтов был выше весовых данных специальных паровых
машин, построенных к этому времени для аэропланов в Европе и
Америке и описанных нами выше. Выше в таблице приведены
сравнительные данные опытных аэропланов, построенных в XIX
столетии.
Райты полетели, главным образом, благодаря умению владеть
машиной и управлять ею в полете. Этой наукой нельзя было
овладеть помощью книг, летающих моделей и аэродинамических опытов.
Этому можно было научиться только в повседневных полетах на пла^
нере и путем опытов с летной машиной. Это положение, выдвинутое
еще Кейли, было доказано не только Райтами, но еще в большей
степени, с большей силой — дальнейшими опытами Ленгли,
потерпевшего неудачу при условиях, когда он располагал бензиновыа*
мотором, гораздо более совершенным и легким, нежели райтовский
двигатель.
Работами Ленгли заинтересовалось военное ведомство
Соединенных штатов. В 1898 г. специальной комиссии было поручено
ознакомиться с моделями и устройством «Аэродрома» Ленгли. После
положительного отзыва комиссии Управление артиллерией и
фортификацией 9 ноября 1898 г. выдало Ленгли 25 000 долларов. Благодаря
этой финансовой поддержке, а также ассигнованиям Смитеониановс-
кого института Ленгли развернул работы над своим «Аэродромом».
Летом 1903 г. аэроплан был построен в натуральную величину.
Этот аэроплан, монопланного типа, был повторением
конструктивных форм последних моделей Ленгли, Построен он был из стали.
Общая площадь несущих поверхностей составляла 97 м2. Весил
аппарат около 730 фунтов. Аэроплан имел два пропеллера
толкающего типа, расположенные между обеими парами несущих
поверхностей. 15 июля 1903 г. аэроплан был в основном закончен. Так как
1 А. Н i I d e b r a n d t, Die Luftsehiffahrt, s. 244.
222
работы над аппаратом затянулись, а двигатель внутреннего
сгорания под влиянием успехов автомобильного транспорта значительно
снизил свой вес, Ленгли решил отказаться от паровой машины и
совместно с проф. Мэнли разработал конструкцию бензинового
двигателя. Этот двигатель имел пять цилиндров, выполненных из
листовой стали толщиною 16 мм с тонкими чугунными буксами внутрп.
Цилиндры были расположены в виде звезды. Оригинальным был
способ охлаждения цилиндров. Водой охлаждалась только верхняя
часть цилиндра, а нижняя половина имела воздушное охлаждение.
Данные этого мотора были: мощность 52,4 л. с, общий вес, включая
радиатор, воду и баллоны для горючего, 87 кг, удельный вес в кг
на 1 л. с. 1,66 кг)л. с, число оборотов 950 об/мин, среднее
эффективное давление 5,7 кг\смг, диаметр цилиндра 127 мм, ход поршня
140 мм, литраж мотора 8,87 л.
Этот бензиновый двигатель был почти втрое легче двигателя,
примененного позже братьями Райт на своем аэроплане.
Две попытки, совершить на аппарате полеты, предпринятые
Ленгли и Мэнли 7 октября и 8 декабря 1903 г., окончились авариями
в момент запуска.
Почему же Ленгли не удалось совершить полет? На этот вопрос дает ответ
официальный отчет об испытаниях летной машины Ленгли при пилотировании1
ее Мэнли 7 октября и 8 декабря 1903 г., составленный для управления
артиллерии и фортификации майором Мекомб и опубликованный позже с разрешения
военного министра США. Отчет гласит:
«...По внешнему виду готовая к полету машина была чрезвычайно легка
и изящна; у зрителей создавалось впечатление, что она вполне способна к
успешному полету.
1 октября с. г. все было готово, и я назначил испытание на этот день на
Уайдвотер на реке Потомак. Мотор работал хорошо, и машине дали старт в 12 ч.
15 м. дня. Однако проба не удалась, так как передняя сцепная опора самолета
зацепилась за поддерживаюшую ее часть пусковой тележки и не отцепилась от
нее во-время, чтобы дать возможность машине подняться в воздух, как это
предполагалось ранее: напротив, эта зацепившаяся опора послужила причиной
того, что передняя часть самолета скинулась вниз, сгибая свою опору, и весь
самолет погрузился в воду в расстоянии около 50 ярдов от баржи. После того
«Аэродром» вытащили и снова установили на барже. Двигатель не был
поврежден, а рама лишь слегка помята, но четыре крыла и руль были сломаны уже
при первом погружении машины в воду и затем еше при ее вытаскивании и
доставке обратно на баржу. Эта авария потребовала возвращения баржи в
Вашингтон для лучшего проведения ремонта.
8 декабря между 4 и 5 часами была произведена вторая попытка, на этот
раз в месте слияния pp. Анакостии и Потомак, вблизи Вашингтонских казарм.
На этот раз управление артиллерии и фортификации представляли генерал
Рандольф и я. В 4 ч. 45 м. тележка была пушена в направлении от Анакостии
к Нэвияр. Я находился на буксире Бартольди в расстоянии около 150 футов
(45,7 м) и под прямым углом к направлению предполагаемого полета. Тележка
была пушена, и пропеллеры быстро завертелись. Двигатель работал отлично,
но что-то оказалось не в порядке при пуске. Задняя опора как бы волочилась,
опуская руль на пусковые брусья, затем послышался скрип, треск рвущейся
ткани, и вслед за этим задние крылья отломились; все указывало на то, что
самолет получил повреждения в момент пуска, но я не имел возможности
рассмотреть, как именно. Во всяком случае, задние крылья и руль были повреждены
(раньше, чем машина свободно покатилась по пусковым брусьям). Потеря этих
частей лишила «Аэродром» опоры сзади, и под действием продолжавшего работать
мотора он задрался носом, приняв вертикальное положение, а затем
опрокинулся'назад-и упал в воду в расстоянии нескольких футов от баржи.
223
Мистера Мэнли невредимым вытащили из разбитого самолета, который
затем вновь поставили на баржу и отправили обратно в Вашингтон.
Из всего здесь сказанного следует, что эти несчастные случаи помешали
провести какое-либо испытание машины в полете, и слухи о том, что построена
летательная машина с двигателем, способная нести на себе человека, не имеют
доказательств, которые могли бы быть получены лишь в результате действительно
совершившегося полета.
Было бы в высшей степени желательно, прежде чем отказываться от
продолжения опытов, достигших нынешней стадии своего развития, получить
в заключение доказательство возможности свободного полета, не только потому,
"что имеются очень большие основания надеяться на успех, но и потому, что этим
завершался бы определенный этап на пути к достижению окончательной цели.
Что необходимо предпринять в дальнейшем, чтобы обеспечить успешный
полет этого большого «Аэродрома», — пока еще не решено окончательно.
Насколько мы поняли, проф. Ленгли сейчас занят внимательным изучением этого
вопроса, и он несомненно сообщит Управлению о своих заключениях, как только
это окажется возможным...».
Двойная неудача при испытании машины имела своим
основанием помимо неполадок в пусковом аппарате неуменье организовать
свободный полет аэроплана. Проф. Мэнли занимался этим видом ис-
.кусства впервые и оказался неважным пилотом.
Фиг. 111. Полет Э. Дегерти на аэроплане Ленгли»
К сожалению, 3 марта 1904 г. Управление отказалось
финансировать дальше работы Ленгли, и он вынужден был прекратить
дальнейшие опыты *. Аэроплан был сдан на хранение в Сиитсониановский
институт в Вашингтоне. Таким образом замечательная попытка
Ленгли еще раз подтвердила то положение, которое было обосновано
выше, что на этой стадии развития аэроплана главное уже
заключалось не в двигателе, а в овладении техникой полета. Это лучше всего
было доказано спустя 11 лет, уже после смерти Ленгли, когда Глейн
Кертисс, в момент спора с фирмой Райт о приоритете, взял машину
Ленгли из музея, добавил поплавки к аэроплану и, произведя еще
некоторые незначительные изменения, совершил 2 июля 1914 г.
1 Researches and Experiment in Aerial Navigation, Washington^ 1908.
224
на этой машине пятнадцатиминутный полет над озером в Хамонспорте
близ Нью-Йорка. Второй полет на этой же машине был совершен
17 сентября 1914 г. Эдвардом Дегертп. Его полет показан на
Фиг. 112. Моноплан Блерио.
фиг. Щ. Машина отрывалась от воды. Необходимо признать,
что 'Ленгли построил аэроплан, конструктивные формы которого
были достаточно совершенны. Они были даже заимствованы позже
знаменитым французским летчиком Блерио, построившим во
Франции один 'из первых монопланов (фиг. 112).
Аэроплан Блерио — это почти точная копия аэроплана Ленгли.
Позже Блерио только уменьшил задние крылья и внес еще
небольшие изменения в эту основную схему.
Таким образом, мы видим, что к моменту полета братьев Райт
все основные данные аэроплана были уже , разработаны их
предшественниками.
Работы Лилиенталя и Чанюта и их значение для победы аэроплана
Чтобы понять основы успеха братьев Райт и в то же время
ответить на вопрос, почему же Адер, Максим и другие изобретатели,
сумевшие изготовить пригодные паровые двигатели для аэроплана,
не добились успеха, мы позволим себе кратко остановиться на школе
Лилиенталя, представлявшей новое направление в исследованиях
проблемы авиации.
Райты принадлежали к иному течению, нежели Адер и Максим.
Они были последователями школы Отто Лилиенталя —
основоположника современного планеризма. Эта школа, представленная
позже Чанютом в Америке, считала, что прежде чем устанавливать
двигатель на самолет, необходимо в процессе полетов без мотора
выяснить наилучшее расположение крыльев и других органов,
добиться разрешения проблемы устойчивости и научиться управлять
машиной. Опыты Адера, Харграва, Максима и других изобретате-
Дузь— 994—15 225
лей показали, насколько важно было выяснить проблему
устойчивости аэроплана, которую Чанют считал х в эти годы «наиболее
существенной и трудной из всех проблем, оставшихся еще
нерешенными».
Заслуга Лилиенталя состояла в постановке и в первом
разрешении этой проблемы. После целого ряда экспериментов со змеями
Лилиенталь 2 пришел к выводу, что «парение возможно не для
одних птиц и что по меньшей мере и для человека существует
возможность произвести искусственным путем подобный вид полета,
который требует только ловкого
управления и не вызывает
усиленной работы крыльями».
Таким образом Лилиенталь
пришел самостоятельно к тому
выводу, который был сделан в
Англии Джорджем Кейли за 65 лет
до его опытов. Свои выводы из
наблюдений над полетом птиц и
результаты своих аэродинамических
опытов он изложил в 1889 г.
в своей книге «Полет птиц, как
основа искусства летать». В этой
замечательной книге были даны не
только основные принципы полета
шиц, но и подчеркивалось
огромное значение, которое имеет
вогнутый профиль крыла у птиц, причем
стрелка этой вогнутости у
летательного аппарата с наибольшей
подъемной силой, по мнению
Лилиенталя, должна была «составлять, приблизительно, 7i2 ширины крыла
в соответственных местах поперечного сечения». Лилиенталь
также правильно указал на наличие восходящих токов воздуха,
которыми так умело пользуются птицы. Вместе с тем он категорически
утверждал 3, что «птица летает потому, что она производит
движения в окружающем ее воздухе надлежащим образом, при помощи
соответственно приспособленных крыльев».
И вот идея подражания полету птиц, «постыдно скрываемая»
вначале, целиком захватила Лилиенталя. На основе ряда
экспериментов он пришел к выводу, что поверхность в 20 ж2, двигающаяся
под некоторым углом в воздухе, способна поддержать в полете вес
человека.
Начиная с 1891 по 1896 г., Лилиенталь на своих планерах?
напоминавших вначале крылья летучей мыши, совершил около
2000 планирующих спусков. В последней стадии полеты происхо-
1 Progress in flying machines by О. Chanute, p. 257.
2O. Lil ienthal, Der Vogelflug als Grundlage der Fliegerkunst,
s. 128, Berlin, 1910.
3 Там же, s. 175
226
Otto Лилиенталь.
дили с холма высотой в 30 м, имевшего пологий спуск. В процессе
этих полетов он усовершенствовал планер, ^придал ему хвост с
вертикальной и горизонтальной плоскостями *, что обеспечивало
значительную устойчивость полета2. Перемещением же центра тяжести
Фиг. 113. Полет планера-биплана Лилиенталя.
своего тела он заставлял планер делать повороты и восстанавливал
равновесие в случаях его нарушения. Позже хвостовая поверхность
уже могла у него менять угол наклона и выполнять, таким образом,
функции руля высоты. Стремясь увеличить площадь крыльев
планера, он строит биплан, показанный на фиг. 113. На таком
биплане он совершил много полетов. В 1896 г. Лилиенталь, бросаясь
с высоты 80 м, пролетал расстояние до 300 м. Стремясь усилить
поддерживающее действие своего планера, Лилиенталь пытался
применить двигатель мощностью 2г/2 л. с, помощью которого
открылки по концам крыльев планера, приводимые в колебательное
движение, давали бы планеру собственную тягу. Этот планер показан
на фиг. 114. Но Лилиенталь вскоре отказался от этой идеи.
Продолжая свои скользящие полеты, Лилиенталь трагически
погиб 10 августа 1896 г. Его планер небольших размеров не обладал
достаточной жесткостью, а большая глубина крыла содействовала
значительному перемещению центра давления воздуха и изменению
угла атаки и делала планер неустойчивым. Говорят, умирая,
Лилиенталь сказал: «Мне нехватало чутья птицы, чтобы во-время
предугадать действие ветра и сделать нужный маневр».
1 В своей патентной заявке Лилиенталь писал: «...вертикальный руль
служит для установки аппарата по направлению ветра и горизонтальный руль,
могущий откидываться вверх под давлением воздуха, для противодействия
опрокидыванию аппарата». См. К a tz, Die Deutschen Patente tiber Flugapparate,
Berlin, 1912, стр. 95—99.
2 В. С. П ы ш н о в, Аэродинамика самолета, ч. II, стр. 10, 1935.
22Г.
Вильгельм Кресс, лично знавший Лилиенталя, в своем сообщении на
заседании VII воздухоплавательного отдела Русского технического общества 10
января 1904 г. говорил г по поводу гибели Лилиенталя:
«Я с Лилиенталем был очень близко знаком и видел, как он со своим
аппаратом летал в Берлине за две недели перед смертью. У Лилиенталя было два
аппарата: один с одноярусным аэропланом, а другой—с двухярусным.
Одноярусный аппарат был очень хорошо и солидно построен, но в другом аппарате
второе крыло было чересчур легкое. Сначала Лилиенталь был очень осторожен,
но потом сделался смелее; помогая ему складывать аппарат, я указывал на
опасность второго аппарата; на нем были поставлены две палки и стянуты веревками;
соединение было непрочное, качалось; в случае разрыва одной веревочки,
аппарат должен был тотчас же опрокинуться. Сознавая справедливость этого
замечания, он все же продолжал летать на нем; он очень любил эти
упражнения. Через две недели после нашего последнего свиданья он опрокинулся на
этом аппарате, но тут был виноват не ветер, а непрочность аппарата, который
сломался».
Фиг. 114. Планер Лилиенталя с двигателем мощностью в 21/2 л. с.
В литературе можно часто встретить утверждение, что
Лилиенталь «был уже накануне того, чтобы перешагнуть во вторую стадию—
к двигателю» 2. Это утверждение Фербера получило довольно
широкое распространение. На самом же деле Лилиенталь был поборником
парящего полета и категорически утверждал 3, что «конструкция
пригодных летательных приборов ни под каким видом не должна
зависеть от создания легких и сильных двигателей». Лилиенталь не
изменил своего мнения до самой смерти. Известный изобретатель
гидроплана Вильгельм Кресс, о работах которого мы говорили выше,
пытался убедить его в преимуществах механического полета, но
«тот ничего не хотел слушать, в частности, о воздушном винте»,—
утверждал 4 Кресс, и это похоже на правду.
1 «Записки Русского технического общества», № 5, стр. 312—313, 1904.
2 F erb er, L'aviation, ses debuts—son developpement, Paris, p. 37, 1910.
3 O. Lilienthal, Der Vogelflugals Grundlage der Fliegerkunst, p. 168.
4 W. Kress, Comment l'oiseau vole, comment l'homme volera.
228
Возможно, что, продолжая свои полеты, Лилиенталь постепенно
пришел бы к аэроплану, тем более, что он сам по профессии был
конструктором паровых машин. Но смерть, к сожалению, оборвала его
плодотворную деятельность. Как это ни кажется странным, в
Германии Лилиенталь не нашел последователей. Во Франции, Англии,
России и Америке, напротив, его полеты произвели глубокое
впечатление и нашли подражателей. Во Франции это был капитан Фер-
бер, который построил целый ряд планеров и совершил на них
довольно удачные полеты. В Англии это был морской инженер Пиль-
чер, купивший планер у Лилиенталя, затем усовершенствовавший
его и совершивший на нем целый ряд полетов, причем, как и
Лилиенталь, он погиб 30 сентября 1899 г.
Фиг. 115. Бензиновый двигатель братьев Райт.
Опытами Лилиенталя весьма интересовался Н. Е. Жуковский,
который, побывав у Лилиенталя, приобрел у него планер,
хранящийся в Московском аэрохимическом музее. Жуковский по поводу
опытов Лилиенталя говорил: «Путь исследования с помощью
скользящей летательной машины является одним из самых надежных.
Проще прибавить двигатель к хорошо изученной машине (в воздухе),
нежели сесть на машину, которая никогда не летала с человеком».
Таким образом Жуковский один из первых правильно оценил
значение опытов Лилиенталя для победы аэроплана. Позже
последователем Лилиенталя в России был сын украинсюго пастуха Георгий
Семенович Тереверко, совершивший на своем планере 64 полета и
также трагически погибший.
229
В Америке продолжателем дела Лилиенталя был инженер Октав
Чанют. Чанют вместе со своими помощниками Эвересом и Гер-
рингом поставил себе задачей добиться от своего планера
устойчивости, прочности и безопасности в полете. Он по существу
коренным образом переработал планер Лилиенталя, стремясь добиться
в нем механической устойчивости. Чанют строил несколько
полипланов с четырьмя - шестью поверхностями, а затем остановился
на планере с двумя несущими поверхностями и с хвостом
устойчивости.
Фиг. 116. Аэроплан братьев Райт в полете.
2 апреля 1903 г. Чанют в своей речи на заседании Французского
аэроклуба сказал: «Все, что я сделал, заключается лишь в
продолжении и усовершенствовании опытов Лилиенталя после его смерти.
Другие, более счастливые, воспользуются моими трудами и,
усовершенствуя их, достигнут еще больших успехов». Его слова были
пророческими: учениками и последователями Чанюта в Америке
былиВильбуриОрвиль Райты, владельцы велосипедной мастерской
в Дейтоне.
Не обладая такими возможностями, как проф. Ленгли, они
в то же время пошли более правильным путем. Отказавшись от
мысли добиться автоматической устойчивости аэроплана и
рассматривая планер, как подготовительную ступень к аэроплану, Райты
проделали с рим ряд экспериментов. Для уменьшения лобового
сопротивления они помещались, лежа на нижней поверхности
биплана. Хвост был заменен горизонтальной поверхностью,
расположенной впереди планера и игравшей роль руля высоты. Позже
они установили и вертикальный руль.
Основным их изобретением было перекашивание или гоширо-
вание задних кромок крыльев планера, обеспечивавшее управление
230
равновесием в поперечном отношении. По этому поводу братья Райт
писали *: «Эта система вместе с управляемым горизонтальным
передним рулем являлась главной ^характерной особенностью нашего
первого планера».
Совершив около 1000 планирующих спусков и в совершенстве
овладев техникой полета на планере, братья Райт установили на
аэроплан 4-цилиндровый однорядный двигатель мощностью в 16 л. с.,
построенный по образцу автомобильного, но значительно
облегченный, насколько это позволяли возможности (замена частей из бронзы
и чугуна алюминием и пр.)- Двигатель братьев Райт более
позднего выпуска показан на фиг. 115. Двигатель весил около 4 кг на
1 л. с, 17 декабря 1903 г. братьям Райт удалось помощью этого
двигателя сделать 4 взлета длительностью от 12 до 59 сек.
Установив более мощный двигатель в 25 л. с, они к 5 октября 1905 г.
увеличили продолжительность полетов до 38 мин. на дистанции
38,956 км- Это была уже полная победа аэроплана (фиг. 116).
Краткие выводы
Нам понадобилось такое длинное отступление затем, чтобы
опровергнуть распространенное мнение, что победа аэроплана стала
возможной лишь благодаря бензиновому двигателю. Мы видим,
что двигатели Адера и Максима весили на 1 л. с. мощности
значительно меньше, нежели двигатель братьев Райт. Все же ни Адер,
ни Максим не сумели совершить длительного полета. Дело
заключалось в уменьи управлять машиной и в устойчивости ее в полете.
Прав был Фербер, когда он писал: «Нет сомнения, что изобретение
стало возможным еще со времени постройки первого легкого парового
двигателя и могло быть осуществлено еще в предыдущее
десятилетие Максимом, Адером, Ленгли и Татэном, если бы они вели
систематически свои изолированные опыты и возобновляли их до-
сточное число раз 2.
Империализм, как это подчеркивал неоднократно Ленин, есть
насильственная и реакционная сила. Особая конфликтность и
катастрофический характер развития в эпоху империализма вытекают
из той степени концентрации производства и капитала, которой
достиг капитализм. Вот почему аэроплан быстро нашел свое место,
как грозное орудие войны и передела мира.
Братья Райт, едва совершив свой удачный полет, уже пишут
Ферберу во Францию письмо, где подчеркивают следующее: «Но
теперь мы думаем предложить его прежде всего государству для
военных целей, и если Вы думаете, что Ваше отечество
заинтересуется этим, то мы с удовольствием войдем с ним в сношения».
Братья Райт входят в сношения с французским военным штабом,
который посылает специальную комиссию в Америку для покупки
1 The Wright Bothers Aeroplane, by Orv il 1 e and Wilbur. Wright
«The Century Magazine, v. LXXVI, № 5, p. 643, Wright, 1908.
2 F. F e r b e r, L'aviation, p. 10.
231
их самолета г. Характерно и то, что первым заказчиком аэропланов
было военное ведомство США. По имеющимся сведениям, братья
Райт делают аналогичное предложещие и русскому правительству,
предлагая лично приехать в Россию для руководства постройкой
аэроплана. Но русские гоздуходлаватели решили сами построить
сразу двадцать пять аэропланов. Бесцельно провозившись над этой
задачей два года, они вынуждены были обратиться за помощью
за границу.
Французская буржуазия, богатая капиталом и реваншистскими
стремлениями, наиболее живо отозвалась на изобретение братьев
Райт. Воздухоплавательная промышленность, возникшая во
Франции под влиянием успехов управляемых дирижаблей, также
облегчала развитие аэроплана во Франции. Общественная потребность
в этом новом изобретении оказала аэроплану значительно больше
пользы, чем все усилия одиночек за предыдущие 100 лет.
Вскоре в 1906 г. во Франции Сантос-Дюмон чествовался как
изобретатель аэроплана. Вслед за ним Фербер, братья Вуазен, Блерио,
Сикорский, Гаккель и др. добиваются не менее блестящих
результатов. Французские конструкторы сумели создать аэроплан, более
надежный по продольной устойчивости, нежели райтовский, но беа
управляемых органов боковой устойчивости, разработанных братьями
Райт. Дальнейший прогресс авиации совершался с применением
только двигателей внутреннего сгорания. Паровой двигатель был
оставлен.
Успехи автомобильного транспорта обеспечили быстрое снижение
веса бензиновых моторов и повышение их мощности. Например,
в 1900 г. на 100 кг веса двигатель Бюше развивал 3 л. с, а в 1903 г.
тот же двигатель при том же весе развивал уже 6 л. с. В 1904 г.
двигатель Пэжо давал уже на 100 кг веса 12 ^. с, а в 1905 г.
двигатель «Антуаннет» 24 л* с. К 1906 г. целый ряд заводов уже строил
специальные двигатели для дирижаблей (Бюше, Даймлер, де Дион-
Бутон, Панар-Левассёр, Аргус и др.)- Но ни один завод ни в
Европе, ни в Америке в 1900—1903 гг. не брался, как мы видели,
изготовить пригодный двигатель для аэроплана, который весил бы
менее 7—8 кг на 1 л. с. Ни Кресс, ни братья Райт, ни Фербер не
могли заказать таких двигателей. Вот почему изобретателям
аэроплана пришлось самим выработать нужный им тип двигателя.
Братья Райт, как мы видели, взяли 4-цилиндровый автомобильный
двигатель и, облегчив картер, трубопроводы и рубашки цилиндров
за счет замены чугуна и бронзы алюминием, приспособили его для
аэроплана. Во Франции Фербер, Сантос-Дюмон, Блерио и др.
использовали двигатель Левассёра с V-образным расположением цилиндров,
сконструированный им для гоночных моторных лодок и названный
«Антуаннет». Этот двигатель весил около 2 кг на 1 л. с. и получил
широкое применение на аэропланах. В то же время конструкторы
работали и над созданием специального авиационного двигателя.
1 Купить машину братьев Райт комиссии не удалось, так как они не
согласились на предложенную сумму (600 000 франков) и на условия полета
машины (300 м потолок).
232
Так, изобретатели пришли к звездообразному мотору с воздушным
охлаждением. Правда, еще Форест, а затем Мэнли разработали
конструкцию таких двигателей. Но только после работ Эсно-Пельтри,
Анзани и Рено звездообразный двигатель быстро завоевал свое место
в авиации.
Дальнейший процесс развития был связан с увеличением
мощности и снижением веса авиационных двигателей как воздушного,
так и водяного охлаждения. В нашу задачу не входит анализ этого
развития. Для нас важно установить, что в начале XX столетия
интерес к применению парового двигателя в аэропланах значительно
ослабел, а вскоре и пропал вовсе. Среди выступлений ученых и
воздухоплавателей на Международном конгрессе по аэронавтике в 1909 г.
мы не найдем ни одного в пользу паровой машины г. Увлечение
двигателем внутреннего сгорания было столь сильно, что паровой
машине, как авиационному двигателю, был вынесен смертный
приговор. Например, капитан де Торж (de Torge) в пространной статье
«Источник мощности» доказывал 2, что только с появлением бензи-
новбго двигателя для аэроплана «решение проблемы полета стало
вполне возможным». Причем для сравнения двигателей он
пользуется данными Лекорню, относящимися к паровой машине Жиффара
1852 г., и сравнивает ее с двигателем Лебоди, относящимся к началу
XX столетия.
Война 1914—1918 гг. произвела огромный переворот в
авиационной технике. Повысилась скорость и потолок самолетов, произошла
диференциация самолетов по боевому назначению. Вместе с тем война
принесла с собой и новые успехи двигателей внутреннего сгорания—
развитие однорядных конструкций (Мерседес, Рено, Рольс-Ройс,
Либерти и др.), разработка мощных моторов воздушного
охлаждения и т. п. Все это было шагом вперед в развитии авиационных
двигателей. В конце войны, в связи с ростом потолка самолетов,
выдвинулась также проблема наддува авиационных двигателей.
Авиация вошла в войну еще робкими шагами ребенка, а вышла
из нее зрелым и опасным оружием в руках военных штабов
капиталистических стран. Ее прогресс базировался в этом периоде на дви- ■
гателях внутреннего сгорания. Паровой двигатель был забыт, и если
кое-где теплилась мысль об его использовании, то в ходе войны
в серийное производство шли только оправдавшие себя
конструкции, среди которых паровых двигателей не было. Происшедшее во
время войны полное свертывание обмена конструкторским опытом
воюющих стран не дает нам возможности судить об отдельных
попытках в этом направлении. В целом же на этой стадии развития
бензиновый двигатель далеко еще не исчерпал своих возможностей:
и продолжал свое триумфальное шествие. Положение дел стало
изменяться в пользу паровой машины после войны 1914—1918 гг.
Этот вопрос будет рассмотрен нами в следующей главе.
1 Congres international d'Aeronautique, 18—23, IX, 1909, Prges-verbaux
Paris, 1909, Les moteurs d'aviation par m. G. Lamet, p. 258—307.
2 La conquete de l'air, 1907, p. 65—69.
ГЛАВА V
ПАРОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ В АВИАЦИИ ПОСЛЕ ВОЙНЫ 1914-1918 гг.
Общее направление развития авиатехники после империалистической
войны 1914—1918 гг.
После империалистической войны 1914—1918 гг. наступило
некоторое затишье в развитии авиации, связанное с огромным
сокращением серийного производства моторов и самолетов. Но вскоре
капиталистические страны, постепенно восстанавливая разрушенное
войной хозяйство, начали уделять все больше и больше внимания
авиационной технике. Большое развитие авиатехника получает
в США, особенно в области гражданской авиации. В то же время
целый ряд стран (Япония, Испания, Польша, Голландия и др.),
почти не имевшие во время войны собственного самолето- и
моторостроения, начинают обзаводиться авиационными заводами. К 1929 г.
24 страны строят уже самолеты и 9 стран производят авиамоторы.
Начинает внедряться металлическое самолетостроение. Растут
мощности авиационных моторов. Моторы воздушного охлаждения получают
всеобщее признание. Совершенствуются отдельные конструкции
блочных моторов жидкостного охлаждения: Рольс-Ройс, Кертис, Испано-
Сюизаидр. Началось конструирование и авиационных дизелей.
Двигатель внутреннего сгорания еще не достиг предела своего
совершенствования и таит в себе еще много возможностей. Начиная с 1930 г.,
все капиталистические страны, начали быстро развивать свои военно-
воздушные силы. За период с 1918 г. по 1930 г. техника авиации
шагнула значительно вперед. Достаточно сказать, что мощность
моторов возросла с 260 л. с. до величины свыше 1000 л. с, а вес
снизился с 1,5 до 0,5 кг/л. с. За 20 лет скорость боевых самолетов
возросла в 3 раза, потолок—в 2—2х/2 раза, дальность полета —
в 3 раза. Причем за последнее десятилетие дальность возросла на
100—300%, а скорость — на 110—160%.
На фиг. 117 приведен график высотных рекордов, показывающий
процесс повышения высотных качеств самолета. Но повышение
высотности связано с падением мощности обычных авиационных моторов.
Это очень хорошо видно на фиг. 118. Мощность мотора падает
быстрее, чем плотность воздуха. На высоте 7000 м мощность мотора
уменьшается почти в три раза. С целью повышения высотных качеств
самолетов делались еще в конце империалистической войны попытки
234
Фиг. 117. Повышение высотных качеств самолета
за период с 1909 по 1937 г.
лс
1000
300
800
700
600
500
400
300
200
100
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 км
Фиг. 118. Изменение мощности
1000-сильного авиамотора с высотой и изменение
плотности воздуха в долях плотности на*
уровне моря.
(^
Чи
Мл*
ч
ч
чюность воздуха р
*ч
ч
ч
^^
^^
^^
V,
^^
4
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,1*
0,3
0,2
0J
235
применять наддув. В период 1924—1929 гг. нагнетатели все больше
внедряются в производство. Вместе с редуктором они вскоре
становятся обязательными агрегатами авиамотора. Однако обеспечить
сохранение мощности двигателя внутреннего сгорания на высотах
свыше 10 км становится все труднее.
На это обстоятельство еще задолго до победы аэроплана указывали
Менделеев и Циолковский, а также капитан Фербер. Последний еще в 1908 г.
говорил1, что «на известной высоте двигатель, которому также необходимо дышать,
начнет обнаруживать припадки астмы... У него сделается горная болезнь.
Напрасно будут прибегать к вдыханию кислорода для мотора, — предел высоты
окажется достигнутым».
Стремясь поднять «предел высоты», конструкторы всех стран
все чаще и чаще вновь обращают свои взоры на паровую машину,
имеющую ряд преимуществ в качестве высотного двигателя.
Авиадизели
Наряду с изобретением специальной паросиловой установки
для авиации (мы на этом остановимся подробнее ниже),
конструкторы пытаются решить проблему мощного и высотного мотора путем
создания специальных авиадизелей. Правда, только дизель Юнкере а
Юмо-4 мощностью в 718 л* с. при весе 1,24 кг/л. с. и литровой
мощности 22,6 л. с. оказался удачным и получил применение в авиации.
Возможность использования тяжелого горючего при меньшем
его расходе (160—180 г/л. с. «*.), отсутствие электрического
зажигания, довольно высокий к. п. д. установки, возможность получения
больших мощностей в одном агрегате 2 _ все это обеспечило
дизелю значительный успех. Особенно интенсивно работает в этом
направлении Германия. На Парижской авиационной выставке
1934 г. были представлены четыре авиадизеля, из них три —
конструкции Юнкерса. В настоящее время дизели устанавливаются
на целом ряде быстроходных германских бомбардировщиков марки
«Ю-86», летающей лодке Дорнье — ДО-18 и др. Лицензии на
дизель Юмо куплены японской фирмой Мацубиси, французской
фирмой Лиллуаз, английской фирмой Нэпир и др. При всем том
авиадизель имеет еще серьезные недостатки: высокий удельный вес,
недостаточно отработанный процесс сгорания и пр.
Не имея возможности подробно разбирать здесь особенности
конструкции авиадизелей, отметим только, что авиадизель,который еще
находится в периоде конструктивных исканий, имеет по существу
те же отрицательные стороны, которые присущи бензиновым
двигателям: на больших высотах он также теряет свою мощность и
нуждается в наддуве.
Томпсон, выступая на собрании инженеров по этому вопросу?
говорил: 3 «Наиболее опасным конкурентом паровых турбин яв-
1 F. F erber, L'aviation, ses debuts, son developpement, p. 159.
2 Существуют стационарные установки мощностью 22 500 л. с. Такой дизель
построен датской фирмой Бурмейстер и В айн для городской электростанции
в Копенгагене.
Копенгагене.
3 «Luftwissen», т. 4, s. 95—96, 1934.
236
ляется днзельмотор с его минимальным расходом горючего в 158
151 г/л. с. ч. Но в борьбе с этим конкурентом победительницей все же
выйдет турбина, благодаря следующим ее преимуществам.
Чистое вращение — отсюда отсутствие сотрясений и упрощение
конструкции редуктора. Большая бесшумность имеет особенное
значение для пассажирских (и военных) самолетов. Почти полная
ненадобность специального обслуживания. Большая надежность в экс-
плоатациы. Сохранение мощности на высоте. Возможность
перегрузки и почти любого увеличения мощности двигателя».
Можно соглашаться или не соглашаться с Томпсоном, но все же
необходимо признать, что проблему высотности в полной мере
дизель пока разрешить не в состоянии. Дизель будет, конечно,
совершенствоваться и развиваться, и тем больше шансов будет на его
применение в авиации, чем больше будет его единичная мощность, в
особенности на самолетах тяжелого типа.
Газовые турбины
Наряду с разрешением проблемы дизельмотора в Германии и
Италии довольно интенсивно ведутся работы по созданию газовой
турбины. Неспособность существующих материалов сохранять
механические и химические свойства в условиях высоких температур
задерживает практическое применение этого изобретения. Над
проблемой газовой турбины работают Гольцварт, Капетти, Рой и др.
Наметились два направления: турбины, работающие при постоянном
давлении газа, и турбины взрывного типа (Гольцварт), в которых
действие носит непрерывный характер, а сгорание происходит в
замкнутой камере.
Технические трудности осуществления газовой турбины
настолько велики, что в ближайшее время эти двигатели едва ли
сумеют конкурировать с мотором внутреннего сгорания. С течением
времени проблема газовой авиационной турбины может быть решена
положительно, и основное преимущество ее выявится, конечно, при
постройке турбин больших мощностей.
Поиски новых двигателей для самолета продолжаются. Есть еще
две области, где эти поиски имеют значительные перспективы, это
область ракетных двигателей и область электродвигателей.
Ракетные двигатели
Двигатели ракетного типа получают большое значение для
самолетов очень больших скоростей (свыше 1000 км/ч), которых, пови-
димому, возможно будет достигнуть на больших высотах. По этому
поводу конференция по изучению стратосферы записала в своем
решении:
«Конференция отмечает большое будущее реактивного движения,
считает нужным в области реактивных двигателей сосредоточить
особое внимание на освоении техники подъема в стратосферу прибо-
237
ров с помощью ракет, как переходного этапа к проектированию
ракет для полета человека» \
Проблема топлив и проблема специальных материалов для соплау
могущих выдержать температуру до 4С00°, пока задерживают
развитие этого типа двигателей. Известную трудность представляет также
легкое затухание огня при таких больших скоростях, которые имеет
ракета. Несомненно, со временем эти трудности будут преодолены,
и ракетный двигатель завоюет свое место в авиации.
Электродвигатели
Электрическим двигателям хотя и не придают большого
значения в авиации, но последние успехи электротехники, создавшие
возможность применения этого двигателя на автомобиле,
свидетельствуют, что электрический двигатель неожиданно может поставить
нас и перед возможностью своего применения в качестве
двигательной силы на самолете. Решение этого вопроса зависит от веса
аккумуляторов. Если бы удалось найти способ превращать выделенное
топливом тепло непосредственно в электрическую энергию, проблема
была бы решена в пользу электромотора. Возможно, что раньше
удастся осуществить такую схему, при которой турбина приводит
в движение электрический генератор, а ток посылается
электромоторам.
Возможно также осуществление и такой схемы, основные черты
которой предлагались отдельными изобретателями еще в конце
XIX столетия, а именно: привязные летательные аппараты, к
которым ток подается с земли петлями, скользящими по проводам
(троллейбусный принцип).
Пока же электричество все больше и больше проникает на самолет
и применяется для обслуживания отдельных механизмов, вплоть до
управления самолетом.
Более подробное описание успехов, достигнутых в области
изобретения ракетных и электрических двигателей, выходит за рамки
нашей работы.
Развитие паровой машины в начале XX столетия
К началу XX столетия, как это мы видели из предыдущей главы*
паровая машина достигла большого совершенства. Давление пара
12—14 am стало нормальным для паровых машин. После опытов
Шмидта перегрев пара в 300—350° получает все большее применение.
Одновременно были достигнуты более совершенные системы
парораспределения, лучшее регулирование и сделаны серьезные
улучшения в конденсационных установках. В первом десятилетии XX
столетия паровая машина должна была сделать серьезные шаги в своем
дальнейшем развитии, чтобы быть способной выдержать конкурен-
1 Резолюция Всесоюзной конференции по изучению стратосферы, стр. 14-
238
цию со стороны дизельмотора, турбины, электродвигателя и
двигателя внутреннего сгорания. Эти новые двигатели отвоевали одну
область за другой и вскоре вытеснили паровую машину из крупных
электрических станций, а также нанесли ей серьезные удары в
судостроении и наземном транспорте. Вот почему владельцы заводов
паровых машин с удвоенной энергией взялись за ее
усовершенствование. Вскоре, благодаря усовершенствованию Лентцем клапанного
распределения и введению прямоточных машин системы Штумпфа,
паровая машина в своих лучших экземплярах довела к. п. д. до
17,8%.
Чрезвычайно характерной здесь является взаимообусловленность
конструктивных принципов этих, казалось бы, совершенно
различных двигателей. Если двигатель внутреннего сгорания, в частности,
знаменитый «Гном» Сегена, сделавший эпоху в развитии авиации,
был построен по принципу паровой машины с вращающимися вокруг
Фиг. 119. Паровая машина Штумпфа.
кривошипа цилиндрами, не нашедшей в свое время распространен
ния, то в свою очередь в целях усовершенствования парового
двигателя были использованы некоторые элементы двигателей внутреннего
сгорания. В 1907 г. появились прямоточные машины Штумпфа, в
которых изобретатель удачно применил систему выпуска пара через
отверстия в середине цилиндра. Указанное устройство напоминает
выхлоп в двухтактных двигателях внутреннего сгорания.
Температура пара перед пуском в цилиндр составляла 331°, а давление 12 am.
Наряду с высоким вакуумом здесь было также осуществлено и
высокое сжатие пара. Расход пара в одном цилиндре не превышал
4,6 кг/и. л. с. ч. Экономия в расходе пара была одним из основных
условий выбора того или иного типа машины.
Штумпфом была создана паровая машина (фиг. 119) с хорошей
утилизацией тепла, невысоким расходом пара и довольно простым
устройством. Эта паровая машина получила довольно широкое рас-
239
пространение. В частности, она нашла свое применение в
локомобиле и паровозостроении г.
Известные успехи сделали и локомобили. В частности, начали
строиться большие полулокомобили с применением перегрева пара,
многократного расширения и пр. Вольфу в Германии удалось
построить локомобиль 2, к. п. д. которого составлял еще в 1913 г. 18%.
Такие же успехи были сделаны в области прям оде йствующих
паровых насосов. Широкое применение нашел также инжектор
Жиффара.
Послевоенное развитие паровой машины связано с применением
пара высокого давления. В 1921 г. Шмидту удалось испытать
паровую машину с четырехкратным расширением пара, в которой было
достигнуто давление пара при впуске 60 am, а температура 400°.
Здесь был осуществлен промежуточный перегрев пара. Машина
мощностью в 147,4 л. с. дала расход пара на 1 и. л. с 2,35 кг. Шмидту
удалось получить полный экономический к. п. д. такой машины
около 23%, что являлось невиданным результатом для того времени!
Вслед за Шмидтом паровые машины высокого давления с тройным
расширением были построены Борзигом и Леффлером. Последнему
удалось в одном цилиндре получить давление в 120 am при
температуре пара 480°.
В результате этих усовершенствований паровая машина сумела
сохранить свое место в народном хозяйстве и в 1930 г. 74,7% всего
торгового флота в мире обслуживалось паровыми машинами.
В судовых двигателях также начали применяться высокие
давления — до 50 am и высокий перегрев пара, что позволило увеличить
число оборотов этих машин. Последнему содействовало, кроме того,
изобретение специального гидравлического распределения.
В 1938 г. появилось сообщение о новой паровой машине роторного
типа, сконструированной в Англии Эмундоном и Гэйлером. Машина
состоит из двух роторов и представляет собой «систему шести
противоположно-направленных поршней и перемещающихся цилиндров»;
диаметр цилиндра 45 мм, ход поршня 90 мм. Эта машина является
средним типом между турбиной и паровой машиной. По роду действия
эта машина является двухтактной многоцилиндровой машиной
с противоположно-движущимися поршнями. Если верить
сообщениям, то построенные двигатели мощностью в 12 л. с. дали вес
7,7 %г на 1 л. с. Размеры 12-сильной машины — 380 X 380 х225 мм.
Механический к. п. д. равен 90%.
Такие успехи паровых двигателей немыслимы без успехов в
области котельной техники. Но прежде чем перейти к этому вопросу,
нам необходимо остановиться на развитии еще одного вида паровых
двигателей, получивших в начале XX столетия огромное развитие,—
именно паровых турбин. Как мы увидим ниже, целый ряд изобретв-
телей пытается использовать паровую турбину в качестве
авиационного двигателя.
1 S t u m p f, Die Gleichstromdampfmaschine, 1911, а также А. А. Ра д-
ц и г, Новейшие течения в развитии тепловых двигателей, стр. 39, 1923.
2 А. А. Р а д ц и г, История теплотехники, стр. 236.
240
Паровые турбины в начале XX столетия
Идея паровой турбины уходит своими корнями еще к Герону
Александрийскому, жившему в I столетии до нашей эры.
Бесчисленное количество изобретателей в течение почти 2000 лет пыталось
осуществить турбину г. Но только в конце XIX столетия, когда
технология достигла такого уровня, что могла обеспечить производство
специальных металлов и осуществить методы их точной обработки,
а наука обосновала свойства пара и установила законы его
истечения (Пибоди — в Америке, Вейнер — в Германии, Каттераль —
в Англии), стало возможным изобрести практически пригодный
ротационный двигатель.
Успех турбины был обеспечен практическими потребностями
электрических станций, нуждавшихся в быстроходных двигателях.
Вот почему почти одновременно шведом Лавалем и англичанином
Чарльзом Парсонсом были изобретены две практически пригодные
турбины. Лаваль, работая над сепаратором, пришел к мысли
о возможности избежать излишних передач к оси сепаратора, если
поместить на его оси реактивную турбину. В 1883 г. он взял патент
на простейшую турбину и вскоре разрешил проблему создания
одноступенчатой активной осевой турбины. В 1893 г. на выставке
в Чикаго Лаваль демонстрировал две турбины мощностью каждая
по 5 л. с, делавших до 30 000 об/мин.
Таким образом Л авалю удалось создать двигатель, имевший
небольшой вес и занимавший небольшую площадь и в то же время
обладавший ровным и плавным ходом. Вместе с этим Лаваль
удачно разрешил такие основные вопросы турбостроения, как
работа пара в расширяющемся сопле (патент 1889 г.) и применение
гибкого вала. Последнее являлось необходимостью при огромном
числе оборотов. Им же были применены шаровые подшипники и
специальные виды никелевой стали для лопаток и дисков. Интересно
отметить, что даже в таком состоянии этот двигатель уже привлек
внимание воздухоплавателей. Например, Хорнес (Hoernes)
подчеркивает, что «эта паровая турбина заслуживает внимания с точки зрения
авиации». Он пишет 2: «20-спльная турбина Лаваля весит только
340 кг и требует вместе с коробкой передач (редуктором) площади
75 х 55 см. При этом ротор турбины имеет диаметр только в 150 мм-
Вал диаметром 8,8 мм делает 22 000 об/мин, которые снижаются
с помощью редуктора до 2200 оборотов для привода динамомашины».
Турбина Лаваля, положив начало широкому
экспериментированию в этой области, сама не получила большого развития и вынуждена
была уступить место более совершенной турбине Парсонса.
В 1884—85 гг. Чарльз Парсонс построил на заводе Кларк свою
первую турбину мощностью в 6 л- с. Это была осевая
многоступенчатая турбина. Вскоре затем Парсонс создал радиальную
многоступенчатую турбину, в которой число оборотов составляло всего
2000, что делало ее удобной для промышленного использования,
тем более, что расход пара составлял всего 17 кг на квт/ч. В 1894 г.
1 В Англии в 1859 г. было взято 210 патентов на ротативные машины.
2Hoernes, Die Luftschiffahrt der Gegenwart, s. 12, Wien, 1903.
Д узь—994-16 241
он, правда, вно^ь вернулся к типу осевой турбины, Потреблявшей
меньшее количество пара. Ему принадлежит изобретение отдельных
лопаточек турбин, затем соединяемых в секторы, а также
усовершенствование регулятора, обеспечивающего прерывный впуск пара.
Турбина Парсонса нашла вскоре широкое применение. Один только
завод Броун-Бовери, начав производить турбины в 1900 г.,
изготовил уже к концу 1903 г. 102 паровых турбины х общей мощностью
в 113 690 л. с.
Дальнейшее развитие паровой турбины
Вслед за Лавалем и Парсонсом над проблемой активной
многоступенчатой турбины работают в Америке Кертис и во Франции
инженер Рато. Последнему (кроме из обретенных .им в 1902 г. тепловых
аккумуляторов) принадлежит заслуга создания турбокомпрессоров^
а также, как мы увидим впоследствии, использование выхлопных
газов аэропланного мотора для работы газовой турбины, соединенной
с нагнетателем.
Кертису же удалось решить проблему создания турбины со
ступенями скорости, в которой пар используется не в одном, а в
нескольких рядах лопаток, причем пар меняет направление между лопат-
• ками турбины. Турбина Кертиса получила широкое распространение
в Америке и Европе. Целый ряд конструкторов и заводов вносит
затем много усовершенствований в самую турбину (Целли, Юнг-
стрем и др.). Вместе с тем широкое применение в турбостроении нашла
конденсация пара. В «Scientific American» в 1909 г. по этому поводу
писали 3: «При работе без конденсации паровая турбина обладала
значительно более низкой рабочей характеристикой, чем лучшие
паровые поршневые машины, но добавление конденсатора сразу же
поставило ее во главе списка».
Действительно вскоре паровая турбина прочно укрепилась на
электрических станциях и начала также проникать в судоходство.
Еще в конце 90-х годов прошлого столетия паровые турбины были
установлены на английских миноносцах «Кобра» и «Выппера»,
а в 1902 г. еще на ряде военных судов. После установки турбин
в 1905—1907 гг. на броненосце «Дредноут» они получили широкое
применение в качестве судовых двигателей.
В России турбины для военного ведомства строили Франко-
русский, Николаевский и Балтийский судостроительные заводы.
Резюмируя развитие паровой турбины вплоть до мировой войныг
А. А. Радциг в своей книге «Развитие паровой турбины»
подчеркивает быстрый рост мощностей турбин с 3—5 л. с. до 50 000 кет*
В то же время «число оборотов паровой турбины совершало за это
время переход от чрезмерно большого числа оборотов в турбинах
Лаваля к умеренному числу оборотов в турбинах Парсонса и затем
начало постепенно вновь возрастать, стремясь достигнуть нормаль-
1 Dampfturbine Brown-Boyeri-Parsons, 1903.
2 Steam engine efficiency in the light of modern mechanics, Scientific
American— supplement ЛЬ 1729, p. 119, 1909.
242
ного числа оборотов, примерно около 3000 в единицах все большей
и большей мощности»1.
Как и в отношении паровой машины, послевоенный период
характеризовался в турбостроении широким применением пара
высокого давления и его перегрева. В 1924 г. завод Б роун-Бовери построил
одну из первых турбин, работавшую паром высокого давления
(давление 50 am, температура 440—450°). По этому пути пошел
целый ряд других заводов. Применение перегрева пара и высоких
давлений привело к большим конструктивным изменениям паровых
турбин.
Тенденция к росту мощности установки продолжала действовать,
и в 1934 г. в Европе была уже построена турбина мощностью в
105 000 кет. А фирма Дженерал Электрик Ко в США ввела в экс-
плоатацию турбину мощностью в 208 000 квт- Были сделаны
известные изменения и в вопросе о скоростях пара и числе ступеней.
Значительные изменения претерпела и конденсационная установка,
повысившая вдвое свой полезный эффект2.
Дальнейшим шагом вперед был промежуточный перегрев пара
и подогрев питательной воды паром, отведенным от турбины.
Известное значение имеет дальнейшее применение регенеративного цикла
в силовых установках. К. п. д. турбины начал приближаться к 30%,
что давало результаты, почти равноценные с дизельмотором. В связи
с повышением давления и введением перегрева пара, огромные
требования были предъявлены к исходным материалам. Чугун все
больше начинает уступать место специальным сталям с присадками
никеля, молибдена и др. Все это значительно облегчало вес турбины
и делало ее более компактной и менее зависимой от стационарного
состояния. С целью сохранения числа оборотов турбины не выше
3000 при растущей мощности была введена зубчатая передача,
предложенная еще Лавалем и нашедшая применение для турбин с малыми
мощностями.
Зубчатая передача значительно упростила соединение турбины
с гребным винтом и повысила ее к. п. д. Правда, для обратного хода
приходится устанавливать специальные турбины, но возможность
получения сравнительно больших мощностей при небольших
размерах турбины и скоростях вращения вала в 1500—3000 об/мин
обеспечивает ей успех в качестве судового двигателя. Те же обстоятельства
сделали возможным, как мы увидим ниже, применение турбины
в качестве двигателя на аэроплане. Быстрому завершению этих
прогрессивных тенденций за рубежом мешает капитализм, не
заинтересованный в ряде случаев в силу монопольных цен в прогрессе
техники турбостроения. Паровая турбина еще далеко не исчерпала
своих возможностей, и в ближайшем будущем мы, конечно, станем
свидетелями крупных достижений в этой области. Особенно быстро
начиная с 1923 г., турбостроение развивается в Советском Союзе
1 А. А. Р а д ц и г, История теплотехники, стр. 40, 1937.
2 А. А. Радциг, гИстория теплотехники, стр. 390, 1937.
243
Прогресс котельной техники в начале XX столетия
Успехи паровой машины и паровой турбины находились в прямой
зависимости от прогресса котельной техники. Замечательные котлы
Торнейкрофта и Ярроу послужили благодаря своей экономичности
образцом для создания стационарных водотрубных котлов с
повышенной циркуляцией воды (котлы Стирлинга, Гарбе, Бабкок-Вилькокс
и др.)- Огромные размеры этих котлов, вызываемые потребностями
электростанций, потребовали в условиях применения пылевидного
топлива значительного охлаждения топочного пространства помощью
испарения на поверхностях нагрева, включенных в цепь циркуляции
котла. Механизация топок и улучшение искусственной тяги также
сыграли существенную роль в повышении мощности и паронапряже-
ния котлов. Для повышения к. п. д. котельных установок начали
также широко применять подогреватели воздуха до 200—400° и
подогреватели питательной воды, или экономайзеры, получившие
применение еще в конце XIX столетия и ставшие необходимой
принадлежностью котельной установки. Таким образом в начале XX
столетия конструкторы все больше приходят к мысли о необходимости
проектирования котельных агрегатов как одного целого, в которое как
органические части входят экономайзер, перегреватель, тяговая
установка, топка и пр. Это дало новый толчок развитию и
прогрессу котельной установки, экономичность которой определялась уже
целым котельным агрегатом.
Империалистическая война 1914—1918 гг. вызвала нехватку и
дороговизну топлива и послужила толчком к новому совершенствованию
котельных установок. Применение все более высоких давлений пара
становится характерной чертой послевоенного развития котло-
строения, причем этот процесс идет параллельно с повышением
температуры перегрева пара.
В процессе развития котельной техники возник еще в начале
20-х годов так называемый экранный котел с наклонными или
вертикальными трубами самых разнообразных конструкций. Проф. Мюн-
цингер, рассматривая развитие котлов этого типа, отмечает, что «почти
все новые конструкции характеризуются далеко идущей облицовкой
топочного пространства испаряющими поверхностями нагрева
(охлаждающими поверхностями), включенными в цепь циркуляции
котла, высокой температурой газов у входа в перегреватель,
отсутствием соприкасающейся поверхности нагрева сзади перегревателя?
экономайзером, подогревателем воздуха». Известное применение
получили и котлы с принудительной циркуляцией и трубками малых
диаметров, хотя, вопреки мнению Мюнцингера, особых преимуществ
перед нормальным водотрубным котлом эти котлы не имеют.
Проф. Радциг отмечает два направления в развитии котлов
высокого давления. «Одно представляет собою эволюцию типов
обыкновенных водотрубных котлов, другое стремится к созданию
специальных типов котлов (котлы Атмос, Шмидта, Лефлера, Бенсона,
Ла-Монт, Велокс и некоторые другие)»1. Нас в первую очередь инте-
1 А. А. Радциг, История теплотехники, стр. 362.
244
ресуют специальные типы котлов, послужившие, как мы увидим
ниже, для целей авиации.
Создание специальных типов котлов в основном определялось
нуждами военного судостроения. В предвидении новой войны
капиталистические страны, приступившие в последние 10—12 лет к
коренной модернизации своих военных флотов, предъявили требования
и на котлы повышенной мощности и повышенного паронапряжения.
Уменьшение размеров и веса котельных установок также стало одним
из основных требований, предъявленных к этому типу котлов.
Вначале здесь развитие шло по линии усовершенствования котлов уже
оправдавших себя конструкций, как например, Ярроу, Бабкок-
Вилькокс, дю-Тампль и др. К. п. д. водотрубных котлов составил
вскоре 85—90%. В 1931 г. котлы Ярроу с воздухоподогревателем
и искусственной тягой имели1 давление пара 31,6 am, температуру
перегретого пара 400°. Температура воды, поступавшей в котел,
достигла 149°. Общий к. п. д. котла равнялся 85%.
Помимо этого типа котла фирма Ярроу построила немало котлов
повышенного давления, нашедших себе широкое применение в
военном флоте, причем вес котлов с водой, установленных на эсминцах,
составлял2 всего 165 т при суммарной паропроизводительности
175 тыс. кг.
Известный интерес представляют котлы Джонстона и Вагнера.
Котел Джонстона состоял из двух коллекторов, соединенных двумя
пучками труб. Топка этого котла выполнена в виде экранированной
камеры. Полученное паронапряжение в таком котле составляло
от 92 до 108 кг*м2/час. Вес котла 714 кг на 1 т пара.
Вагнеру удалось удачно разрешить проблему
воздухоподогревателя, применив для его изготовления нержавеющую сталь. Им же
был применен перегрев пара, доходящий до 425°. Вагнер позже
изготовил и специальные пусковые клапаны, рассчитанные на
применение пара высокой температуры и давления3. Диаметр кипятильных
трубок им был также уменьшен, что потребовало увеличения
скорости газов. Большие достижения были сделаны в уменьшении веса
вспомогательных механизмов. Все это позволило добиться
уменьшения веса всей установки до 6 «г на 1 л. с, включая воду, причем
были сделаны попытки 4 довести этот вес до 3 кг.
Такой котел, как мы увидим ниже, позволил Вагнеру делать
эксперименты по установке его на дирижаблях.
Развитие котельной техники тормозилось в середине 20-х годов
несовершенством топок и быстрым перегоранием кипятильных
трубок при высоких температурах.
В 1925 г. Ла-Монт изобрел приспособление, которое, понижая
температуру в топке котла, в то же время сохраняло его высокую
нагрузку. Котлы Ла-Монта с 1931 г. начали устанавливаться на
1 Marine engineer, Motors Builder, p. 265, 1931.
2 Б а р а ш, Развитие паровых судовых котлов. Таблица на стр. 486.
3 КоЫе u. Erz, № 3—4, s. 36, 1933.
4 W. Wagner, Die leichte Hochdruck-Dampfturbinenanlage in der Schif-
fahrt , s. 268—279.
245
судах, показав хорошие данные. Путем применения экранов
удалось1 повысить паропроизводительность котлов на 18,5%.
Применение дроссельных шайб в начале трубок делало более
равномерным распределение воды в трубках. Ла-Монту с помощью
центробежного насоса удалось также добиться принудительной
циркуляции воды, идея которой была предложена еще в XIX
столетии. Котел был снабжен игольчатым экономайзером и
пароперегревателем, дающим температуру пара в 284°. К. п. д. котла составлял
77—82%.
Известным шагом вперед в деле повышения к. п. д. котла был
котел Велокса, созданный в 1932 г. на заводе Броун-Бовери и
принятый судостроением2. В этом котле помощью сильного вентилятора
достигнуты скорости движения газов 200—300 м/сек, что сильно
увеличивает теплопередачу воде от стенок котла. Паронапряжение
поверхности нагрева этого котла составило 500 кг *мг\час и превышало
обычное паронапряжение в десять раз.
Идея Велокса не была новой и родилась в процессе работы над
газовой турбиной, но осуществить ее удалось только в 30-х годах
XX столетия, причем газовая турбина уже служила для приведения
в движение воздуходувки. Котел Вэлокса более поздней
конструкции, в котором кирпичная кладка заменялась трубчатым водяным
экраном, имел к. п. д. 90,25%. Благодаря своим небольшим
размерам и весу, а также условиям наддува в топочной камере и
использованию отходящих газов он послужил целому ряду авиационных
конструкторов в качестве образца.
Стрэмясь максимально облегчить вес котла, что настоятельно
диктовалось требованиями военно-морского флота, конструкторы
создали бесколлекторный котел, основанный на прямоточном принципе.
Причем, если для котлов Велокса, Ла-Моята и др. давление
ограничено критическим давлением 225 am (практически же до 200 am),
то прямоточный котел, не будучи связан сепарацией пара, не имеет
с этой стороны ограничения в давлении. Конструктивное
усовершенствование этих котлов было обусловлено успехами, достигнутыми
в области сжигания топлива (камерный способ сжигания нефти и
пылевидное топливо), а также успехами в водоподготовке, являющейся
важнейшим фактором, определяющим конструкцию котлов (накипь,
коррозия, чистота пара и пр.).
Честь дальнейшей разработки, такого котла для нужд флота
принадлежит Бенсону. Бенсону удалось осуществить котел, в
котором при отсутствии коллектора вода сжимается до своего
критического давления (224,2 am) и затем при прохождении через змеевик
превращается в парообразное состояние. Пар в то же время продол-
1 Der La-Monte-Dampferzeuger, seine Entwicklung, zum Niederdruck-und
Hdchstdruck-Schiffskessel. Jahrbuch der Schiffbautechnischen Gesellschaft, s. 178—
205, 1933.
2 Arch. f. Warmewirtsch., 1934, N 2, Delongue, Le generateur de vapeur,
«Velox», systeme Brown-Boveri «Genie Civil», 1934; «Engineering», p. 469—672,
20 июня 1934. Описание котла Велокс дано также в Маг. Engineer № 683,
р. 230, 1934.
246
жают перегревать до температуры 400°. После использования пара
в части турбины высокого давления пар вновь перегревается и
работает в части низкого давления. Котел имеет нефтяное отопление
я снабжен экранированной топкой. Особенное внимание Бенсон
обратил на очистку питательной воды для котла.
Котел Бенсона1, установленный в 1930 г. на пароходе Укермарк,
обеспечивал часовой съем пара с 1 м2 39 кг. Вес же котла почти в два
раза был меньше, чем двойного цилиндрического котла,
применявшегося на этом пароходе раньше; к. п. д. котла составлял 90%.
Бараш в своей книге2 «Развитие судовых паровых котлов»
приводит интересные данные дизельной установки и установки
Бенсона, из которых видно, что дизели имеют вес на 30% выше и
занимают на 30 ж2 больше площади, нежели установка Бенсона.
Аналогичные работы над котлами высокого давления велись
Шмидтом, Леффлером, Гартманом и др. Известный интерес
представляет также прямоточный котел Добля. Котел этот был
установлен вначале на катере и дал хорошие показатели. Перегрев пара
был доведен до 470°. Содержание воды в котле составляло всего 10 л-
Котел подавал пар для паровой машины мощностью в 120 л- с.
Таким образом необходимо признать, что именно морское
судостроение последних лет оказало огромное влияние на прогресс
котельной техники и выработало достаточно мощные и легкие
паровые установки, нашедшие себе применение в катеростроении и
наземном транспорте, а также имеющие перспективы применения
в авиации. .
Одновременно с этими работами были сконструированы
стационарные котлы, основанные на прямоточном принципе. Это
изобретение приписывают Зульцеру. На самом деле прямоточные
котлы тогда же появились в Америке (Бабкок-Вилькокс) и в СССР,
где в конце 1931 г. проф. Рамзин3 сконструировал свой первый
опытный прямоточный котел, пущенный 30 апреля 1932 г. Давление
в котлах Рамзина достигает 140 am и выше при производительности
до 200 т пара в час; к. п. д. —85%.
Сведения о котле Зульцера появились позже, хотя работы, по-
видимому, велись этой фирмой одновременно с советскими и
американскими конструкторами.
Вместе с тем необходимо подчеркнуть, что успехи современного
котлостроения, связанные с применением высоких давлений и
перегрева пара, стали возможными, главным образом, благодаря
крупным достижениям металлургии. Только после создания
жароупорных металлов, а также появления легированных сталей стало
возможным применять пар высокого давления.
Предельное паронапряжение современных котлов доходит уже
до 500—600 кг-м2/час и имеет тенденцию непрерывно повышаться.
1 Grleichmann, Neues vom Benzonkessel, Arch. f. YVarmewirtschaft,
s. 143, 1933; Steam Engineer, VI, v. 2. № 9, p. 387, 1933.
2 Бараш, Развитие судовых паровых котлов, стр. 552—562.
3Л. К. Рамзин, Прямоточное котлостроение в СССР. «Советское
«отлотурбостроение», № 11—12, стр. 7—18, 1936.
247
В настоящее время в Америке имеется экспериментальная
конструкция прямоточного котла на давление пара до 250 am и выше. Число
применяющихся котлов с высоким давлением непрерывно растет
и в других странах1.
Значительный шаг вперед сделала и термодинамика. Работы
Рейнольдса в области теплопередачи и ее научного обоснования
нашли много последователей в Англии и Германии. Были выяснены
также вопросы, связанные со сгоранием топлива и количеством
потребного для этого воздуха.
Усилиями американских, русских и немецких ученых были
созданы более совершенные методы расчета паровых котлов и выяснены
условия циркуляции воды.
Все эти обстоятельства создали новые условия для применения
парового двигателя облегченного типа в автотранспорте и авиации.
Паровой двигатель получил возможность конкурировать здесь с
дизелем и двигателем внутреннего сгорания.
Паровые автомобили первых десятилетий XX столетия
Быстрое развитие парового двигателя и котельной техники за
два последних десятилетия, резко повысившее к. п. д. парового
двигателя и значительно снизившее его вес, вновь сделало
возможным широко использовать паровой двигатель для нужд парового
транспорта. Отдельные страны, как, например, Германию, толкнули
на этот путь и стратегические соображения, а именно —
необходимость на случай большой войны добиться независимости от
привозной нефти.
В журнале «Motor», выходящем в Берлине, в начале 1935 г. в статье «1935 год
под девизом пара» писали: «Паровая машина начинает вновь проникать на
материк. Это создает поворот в чисто техническом развитии автомобиля, вернее
сказать, возврат к старому, значение которого еще далеко не может быть
определено... Можно было бы предсказать, что господствующая мировая проблема—
проблема нефти — была бы, если не разрешена, то во всяком случае значительно'
упрощена, так как паровая машина может еше в гораздо большей степени,,
чем дизельмотор, работать на простом горючем».
Паровой автомобиль, как мы это уже отмечали в начале работы,
имеет богатое прошлое. Задолго до изобретения двигателя
внутреннего сгорания все основные элементы автомобиля конструктивна
были уже разработаны на базе парового автомобиля. К 70-м годам
прошлого столетия автомобиль был уже снабжен диференциалом,
была применена цепная передача и зубчатые колеса для приведения
1 По данным Шбне (Schone) на i августа 1936 г. в Германии было: 51 котелз
с паропроизводительностью 1300—1500 т/час и давлением свыше 100am и 100
котлов спаропроизводительностью4000—5000 т/час с давлением свыше 50 am.
Miinzinger, Leichte Dampfantriebe am Land, zur See, in der Luft,
s. 10—11.
По последним сведениям число прямоточных котлов в Германии
составляет 153 шт. общей паропроизводительностью 9160 т/час. Во всем же мире-
насчитывается более 200 прямоточных котлов стационарного типа общей
паропроизводительностью 12 000 т/час.
248
ведущих колес в движение. В 70-х годах Боле удачно применил
к автомобилю с паровым двигателем котел Фильда, карданный вал
и поворотные цапфы. Изобретение прямоточного котла Серполле
дало возможность паровому автомобилю конкурировать с
автомобилем Даймлера и Бенца, Панар-Левассёра и де Дион-Бутона.
С 1899 по 1900 г. в Америке было выпущено 1500 паровых
автомобилей. «Часть этих автомобилей, — пишет1 профессор
Добровольский, — попала и в царскую Россию, где некоторые экземпляры еще
были в 1923 г., правда, уже в нерабочем состоянии».
В 1905 г. Серполле на своем паровом автомобиле достиг скорости
в 120 км/ч. Современником Серполле Эдуардом Буйеном еще
в 1874 г. была издана книга «Описание изобретения экипажей»,
в которой он обосновал возможность применить предлагаемый им
паровой трактор для военных целей. Он писал: «Поставьте на мои
подвижные колеса бронированную батарею, и вы получите самое
грозное орудие войны, какое было когда-либо создано до сих пор».
Идея Буйена была позже претворена в танке с двигателем
внутреннего сгорания, составляющем теперь одно из мощных боевых
технических средств армий.
В начале XX столетия, когда к. п. д. двигателя внутреннего
сгорания достиг 0%, паровой автомобиль с его низким к. п. д.,
сравнительно громоздкой паровой установкой, требующей еще
к тому же известного времени на растопку котла, постепенно сходит
со сцены. Только после изобретения специальных сталей, способов
автоматического регулирования горения и подачи воды в котел,
а также мощных и небольших по размерам котлов, быстро пускаемых
в ход, стало возможным вновь вернуться к паровому автомобилю на
базе применения высоких давлений и перегрева пара.
Паровой автомобиль сам по себе имеет простую конструкцию,
довольно надежную в эксплоатации. В нем нет коробки передач, так
как с уменьшением скорости движения, даже при падающих
оборотах, крутящий момент у паровой машины возрастает, чего нет
у двигателя внутреннего сгорания 2.
В паровом автомобиле отсутствуют также карданный вал и
стартер. Все это дает более простую и приемистую конструкцию, в
которой нет паузы при переключении. Паровая машина допускает
по сравнению с двигателем внутреннего сгорания значительную
перегрузку. Более низкое число оборотов по сравнению с
бензиновым мотором дает сравнительно меньшее напряжение в работе.
Она не нуждается в высокосортном топливе. Все эти преимущества,
включая и крайне простое управление машиной, заставили вновь
обратить внимание на паровой автомобиль. Им заинтересовались
и военные ведомства. Так, на доставленных в 1928 г. в Чехословакию
французских танках были установлены паровые двигатели.
1 В. А. Добровольский, Современные паровые автомобили и
тракторы, стр. 15.
2 Академик Е. А. Чудаков, Курс устройства автомобиля, стр. 15—16,
М., 1931.
249
Главное внимание, естественно, было обращено конструкторами на
усовершенствование парового котла. Для нужд парового
автомобиля скоро были созданы специальные конструкции паровых котлов
и машин.
Известный интерес представляет разработанный в 1936 г.
фирмой Бабкок-Вилькокс совместно с рядом других фирм специальный
прямоточный котел с сепаратором, предназначенный для паровозов
и грузовых машин. Этот котел1 дает 10 т пара в час при давлении
в 140 кг (рабочее давление 105 am) и температуре в 480°.
Заслуживает также внимания специальный котел2 для парового
автомобиля, разработанный фирмой Борзиг, рассчитанный на
твердое топливо (швелькокс).
В области специальных быстроходных машин следует отметить
также многообразие новых конструкций паровых котлов и машин.
Профессор Добровольский насчитывает 3 до одиннадцати типов
таких машин.
В развитии парового автомобиля наметились два направления,
лредставленные американскими и английскими конструкторами.
В Америке, начиная с 1915 г., над проблемой парового
автомобиля много работали братья Добль. В 1929 г. им удалось
сконструировать паровой автомобиль, на котором был установлен котел,
выполненный из системы змеевиков и снабженный конденсатором.
Змеевики общей длиной в 175 м сделаны из цельнотянутых труб.
Котел этот не имеет барабана. Автоматическое управление
воздуходувкой и питательным насосом осуществляется помощью
электрического тока, получаемого от небольшой динамомашины. Котел
снабжен также термостатом. Обогревается котел пламенем горелки,
питаемой газойлем. Пламя направлено сверху вниз. Вода, общий
объем которой составляет всего 35 л-, поступает в змеевик в
подогретом до температуры в 130° состоянии. Давление его поднимается до
100 am. При общей поверхности нагрева в 24 м2 котел может дать
в час 2000 кг пара. Таким образом братья Добль сумели
применить в своей установке все последние достижения котельной
техники.
В качестве двигателя братья Добль применили двухцилиндровую
поршневую машину типа компаунд. Поперечный и продольный
разрезы этой машины даны на фиг. 12Э и 121.
Машина давала 80 л. с. при 1000 об/мин. В свое время в печати
приводилась4 таблица соотношений парового двигателя Добля и
различных двигателей внутреннего сгорания, установленных на
автомобилях.
1 «Engineering», декабрь 1936.
2 «AFW», № 30, 1936.
3В. А. Добровольский, Современные паровые автомобили и
тракторы, стр. 109—110.
4 Газета «Техника», 30 сентября 1930 г.; см. также интересные расчеты
экономичности парового автомобиля в условиях СССР, приведенные
Решетниковым в его книге «Современные паровые автомобили».
250
Фиг. 120. Продольный разрез машины братьевтДобль.
251
Фиг. 121. Поперечный разрез машины братьев Добль.
252
Таблица
Фирма
Мощность
двигателя
л. с.
Число
об/мин
Число
цилиндров
Диаметр
цилиндра
мм
Ход
поршня
мм
Паккард . . .
Бьюик ....
Кадиллак . .
Добль
(паровой) ....
80
70
70
82
3000
2200
2700
820
8
6
8
4
85,7
85,7
70,0
114,3
127
100,7
130
127
Рассматривая данные таблицы, видим, что паровая машина
братьев Добль, имея вдвое меньше цилиндров и втрое меньшее число
оборотов вала, развивала мощность, превышавшую мощность
двигателей внутреннего сгорания. В то же время автомобиль братьев
Фиг. 122. Автомобиль братьев Добль с паровой установкой.
Добль мог довольствоваться расходом мазута в 0,2 галлона на 1 км
пути, в то время как автомобиль с двигателями внутреннего сгорания
расходовал 0,175 галлона газолина на 1 км пути, т. е. потреблял
более дорогое топливо.
Автомобиль с паровой установкой братьев Добль показан на
фиг. 122.
Работы братьев Добль нашли подражателей в Америке и Европе.
В Америке паровые машины системы братьев Добль начала строить
фирма Беслер, применив их, главным образом, для автомотрис. Вес
шасси втомобиля вместе с силовой установкой братьев Добль
составляет всего 1,8 т.
Интересная машина была построена фирмой Automotive Sindi-
cate L. D. Indianopolis USA. Это был 40-местный автобус с двумя
котлами и восьмицилиндровой паровой машиной мощностью в 150 л.с.,
показанной на фиг. 123. Диаметр цилиндров этой машины 45/16
дюймов (110 мм), ход поршня также 45/16 дюймов (110 мм). Автобус мог
253
развивать скорость в 110 км/ч. Для приведения в действие динамо,
питательного насоса, вентиляторов, конденсатора и прочих
агрегатов установлена в передней части еще одна двухцилиндровая
паровая машина небольших размеров. Весь агрегат снабжен двумя
конденсаторами.
Кроме поименованных фирм в США еще целый ряд заводов
производит паровые автомобили1. Более подробно эти типы машин
описаны в книге профессора Добровольского «Современные
автомобили и тракторы», а также в книге Решетникова «Современные
паровые автомобили».
Фиг. 123. Автобусная паровая машина фирмы Automotive Sindioate
L. D. Indianopolis, USA.
Патент братьев Добль был куплен немецкой фирмой Геншель и
Борзиг, вскоре организовавшей производство паровых автомобилей
в Германии. Геншель ввел значительные усовершенствования в
паровой автомобиль братьев Добль. Мощность двигателя была доведена
до 100—120 л. с. при 1000 об/мин. Одна из сконструированных этой
фирмой паровых машин развивала мощность в 100 л. с. при числе
оборотов 1500 в мин.
Для приведения в движение вспомогательных агрегатов
установлены две небольшие паровые турбины, работающие
отработанным паром из цилиндров низкого давления паровой машины. Были
сделаны и другие усовершенствования. Они подробно изложены
в статье2 Имфельда и Розена в журнале VDI. Вес этого
автомобиля, как утверждали в печати, составлял 2,3 т, расход же горючего
не превышал 24 л нефти на 100 км пробега при скорости 70 км/час.
В 1935 г. на автомобильной выставке в Берлине фирма Геншель
демонстрировала еще более совершенные модели парового
автомобиля. Котел в этой модели перенесен в заднюю часть
автомобиля, значительно улучшены автоматические регуляторы силовой
1 Das Last-Auto, № 11, 1932.
2 К. Imfeld und К. Roos e n, Neue Dampffahrzeuge, Zeitschrift VDI,
т. 78, № 3, s. 65, 1934.
264
установки. Таким образом конструкторы добились того, что работа
установки регулируется автоматически и требует от водителя не
больше внимания, чем двигатель внутреннего сгорания. Размеры
и вес установки удалось довести до норм обычных моторов. Быстрый
запуск и устранение опасности взрыва также нужно считать уже
решенной проблемой для паровой машины.
Наряду со схемой братьев Добль в Германии нашли применение
и английские конструкции автомобиля, работающие, главным
образом, при давлениях 15—20 am и потребляющие обычный уголь1.
Хотя для нас интерес
представляет, главным образом,
американское направление развития
автомобиля, мы все же для
полноты картины кратко отметим
сущность работ английских
конструкторов в этом направлении.
Английские паровые автомобили,
главным образом, грузовики,
производились уже в это время
целым рядом фирм, как то: Ирк-
шир, Сентинель, Фоден, Клайтон,
Аткинсон и др. Характерной
особенностью этих автомобилей
являлось применение водотрубного
котла, отапливаемого обычным
углем или коксом.
Один из котлов этого типа с
перегревателем показан на фиг. 124.
Английские конструкторы
применяют, главным образом,
двухцилиндровые паровые машины,
чаще горизонтальные, системы
компаунд, развивающие мощность
в 50—60 л. с. при 400—500 об/мин. Машина обычно располагается
под кузовом, а котел — впереди водителя.
Шасси грузовика типа Фоден показаны на фиг. 125. Здесь ясна
видно расположение котла и машины.
Отсутствие конденсатора ограничивает радиус действия таких
машин. Экономический к. п. д. составляет в среднем 13%. В то же
время простота конструкции и ее неприхотливость, наличие
дешевого отечественного угля и кокса — делают возможным довольно
широкое внедрение парового автомобиля в народное хозяйство
Англии2.
И все же раздаются отдельные голоса, отрицающие значение парового
автомобиля. Так, например, авторы статьи «Паровые двигатели в спорте и авиа-
1 В германской печати вынуждены были признать, что «паровой двигатель
снова стал завоевывать свои права в Германии», см. L e n g е г к е В., Treibstoffe
von Atorgen, Motor, № 5, s. 22—28, 1935.
2 Das Last-Auto, № 11, 1932.
256>
Фиг. 124. Водотрубный котел
для автомобиля.
ции». опубликованной в журнале Technische Rundschau (№ 8, стр. 5—6, 1936),
заявляли: «Однако в настоящее время можно утверждать, что вышеуказанные
автомобили будут скоро отправлены в музей». Небезинтересно в этом свете
послушать другой отзыв о тех же автомобилях. В журнале «Motor» в 1935 г.
писали: «Кто путешествовал по Англии, знает, сколько там имеется паровых
грузовиков и сколько их еше строится. Удивительно, что такой вид грузового
транспорта не распространился дальше этого государства, расположенного
на острове. Современный английский мотор парового грузовика требует на
лошадиную силу 680 г дешевого мазута, дизельмотор — 200 г светлого топлива
средней стоимости и бензиновый мотор 250—300г дорогого бензина. При этом
сторонники пара утверждают, что уход и содержание их машин обоходятся
значительно дешевле, чем содержание грузовика с бензиновым двигателем или даже
дизельмотором. Кроме того, такой паровой автомобиль может питаться углем,
поглошая 0,82 кг на лошадиную силу в час. Расходы по перевозке за одну
тонну на один километр составляют в Англии при современном паровом
грузовике на пневматиках 0,63 пенса, или около 3,2 пфеннига. Это —на машине,
развивающей 120 л. с. и имеющей грузоподъемность на четырех колесах в 7 т,
а на шести колесах — до 11 т. Эти мощности достигаются при нормальных
машинах на котлах»1.
Фиг. 125. Шасси грузовика типа Фоден с паровой установкой.
Для нас важно констатировать состояние этого вопроса в
период с 1930 по 1935 г., так как именно в эти годы под влиянием
успехов паровогд автомобиля были сделаны попытки перенести
паровой двигатель на самолет.
В свою очередь попытки применения турбины на самолете, как
это мы увидим ниже, оказали известное влияние и на развитие
парового автомобиля. Конструкторы паровых автомобилей
внимательно следят за работами в области специальных авиационных
паровых двигателей. Сразу же по появлении турбины Хютнера для
самолета, в журнале ATZ была опубликована2 статья Оствальда,
который выдвигает эту турбину в качестве новой возможности
использования пара в автомобиле. Взаимообусловленность развития
этих двух областей применения парового двигателя не подлежит
никакому сомнению.
Медленное внедрение парового двигателя в автотранспорт
объясняется до известной степени влиянием монополистических союзов
1 «Motor», № 1, Berlin, 1935.
2 W. О s t w a 1 d, Die Huttner Dampf turbine — eine neue Moglichkeit
fur den Kraftwagenanirieb», A. T. Z., 22 сентября 1934.
'256
капиталистов, которые в силу монопольных цен не заинтересованы
в быстром распространении паровых автомобилей. Таким образом,
как указывал1 В. И. Ленин, в этих условиях проявляется
«экономическая возможность искусственно задерживать технический
прогресс».
Конечно, силовой агрегат парового автомобиля еще нуждается
в совершенствовании. Применение паровой турбины открывает
здесь широкие возможности дальнейшего развития. Достигнутая
уже ступень развития делает паровой автомобиль пригодным для
эксплоатации2.
Наряду с применением парового автомобиля в последние годы
известный успех получили газогенераторные автомобили, а также
машины с дизельмоторами и электрическими двигателями.
Описание последних выходит за рамки поставленной нами задачи.
Преимущества применения паровой установки на самолете
Достигнутая ступень в развитии авиации и в боевых средствах
•борьбы с нею к концу 20-х годов текущего столетия все настойчивее
и настойчивее побуждала, как мы уже подчеркивали, военную
авиацию стремиться уйти из тропосферы в стратосферу. Туда же манил
и ряд чисто технических преимуществ полета, связанных с
постоянством ветра, отсутствием тумана и облаков, получением более
высоких скоростей и т. д. Выше мы привели график высотных
рекордов (фиг% 117) по годам, из которого видно, как быстро растет потолок
самолетов. Когда 8 мая 1929 г. американский летчик Соусек достиг
мирового рекорда высоты в 12 326 м<> это казалось непревзойденным
. рекордом. Нов 1932 г. англичанин Уванс поднял этот потолок до
13 400 м, а 28 октября 1933 г. французский летчик Лемуан на
самолете Потез-50 с мотором Гном-Рон мощностью в 800 л. с. поднялся
уже на высоту 13 661 м. И этот рекорд оставался международным
лишь короткий срок, так как вскоре (11 апреля 1934 г.) итальянский
летчик Ренато-Донати на биплане Капрони 114-а с мотором Альфа-
Пегасус достиг высоты в 14 433 м. Нои этот рекорд был перекрыт
английским летчиком Свейном, который 28 сентября 1936 г. на
самолете Бристоль-138 с мотором Пегасус p. E. Vis достиг высоты в
15 230 м. В 1937 г. английский летчик Адам на самолете Бристоль
достиг высоты в 16 440 м. В настоящее время рекорд высоты по
классу С принадлежит русскому летчику В. Кокинакки,. достигшему
потолка 12 805 м с грузом в 500 кг.
Из семи современных^ рекордов высоты СССР владеет шестью,
лринадлежащими Кокинакки, Алексееву, Юмашеву, Нюхтикову
it Липкину.
Какие же преимущества дает применение парового двигателя
на самолете для освоения стратосферы? Теоретическая сторона
этого вопроса получила за последние годы довольно широкое осве-
1 В. И. Ленин, Сочинения, т. XIX, стр. 151, изд. 3.
2 Радиус действия до 500 км, разогрев котла для легких машин всего 45 сек.,
скорость до 150* км/час и т. д.
Дузь—994—17 257
щение в заграничной печати. Не было ни одного серьезного
авиационного журнала, который бы в той или иной степени не коснулся
проблемы применения парового двигателя в авиации и выяснения
возможности полета в стратосфере.
Американский национальный совещательный комитет по
аэронавтике свыше десяти лет назад исследовал возможность применения
парового двигателя в авиации и, учитывая вес, лобовое
сопротивление охлаждающих поверхностей и т. п., пришел к выводу о
невозможности применения паросиловой установки в авиации.1
Всосоюзная конференция по изучению стратосферы, созванная
в СССР в 1934 г., обошла молчанием проблему применения паровых
двигателей в авиации. В советской печати появились отдельные-
статьи, которые за немногими исключениями в основном повторяли
высказывания иностранных журналов. Фетишизм в отношении
двигателя внутреннего сгорания оказался настолько сильным, что
зачастую на людей, выступавших с предложением применения
парового двигателя в авиации, смотрели как на фантазеров и чудаков-
Это может быть только следствием непонимания исторической
обусловленности развития тех или иных двигателей и их значения
в различные периоды человеческой истории.
Двигатель внутреннего сгорания сыграл огромную роль в
развитии авиации за последнее десятилетие и еще далеко не исчерпал
всех своих возможностей. К моменту возникновения и разработки
проблемы паровых турбин для авиации лучший авиационный
двигатель обладал весом в 0,6—0,7 кг на 1 л. с. и достигал мощности
700—800 л. с, а отдельные экземпляры для гоночных машин — даже-
до 3000 л. с. Применение легких магниевых сплавов и повышение^
октанового числа топлив открыли здесь дополнительные возможности;
и повели к повышению литровой мощности двигателя. Наддув или
сжатие смеси компрессором сделало возможным сохранить
номинальную мощность мотора на высоте до 8—10 км. Необходимость
в таком наддуве вытекает из свойств воздуха, плотность которого*
убывает с высотой. Это видно из нижеприведенной таблицы.
Таблица
Северная
широта
10° .
30° .
50° .
Разность
10-50°
Высота км
8
285,0
281,3
272,0
13,0
9
249,3
244,9
235,8
13,5
10
217,2
212,3
203,4
13,8
11
188,6
183,4
175,5
13,1
12
163,1
157,7
151,8
11,3
13
140,5
135,5
129,9
10,6
14
120,5
115,6
111,7
8,8
15
103,0
98,7
96,0
7,0
19
54,5
52,4
52,2
2,3
20
46,5
44,7
45,0
1,5
25
20,8.иле
20,3 />
20,9 *
—од
«Technical Note», № 232.
258
Таким образом давление воздуха на высоте 13 км вдвое меньше,
чем на высоте 8 км. Опыты, проведенные в свое время в ЦИАМ по
испытаниям в камере низкого давления авиамоторов без
нагнетателей, показали1 результаты, изображенные графически на фиг. 126.
Таким образом практически мотор без нагнетателя теряет
значительную часть своей мощности на высоте 7000 м.
Вот почему уже на Парижской авиационной выставке 1930 г.
25% авиадвигателей имели наддув, а в 1932 г. уже не было
выставлено ни одного двигателя без наддува.
Ме%
J00
60
40
20
К
л
—
\
-—
1
"■"■"""
к
.2
п
s
s
^^
'"Ч,
^ч.
^ч*
5000
10000 ПОООм
Фиг. 126. Изменение с высотой мощностей авиадвигателей без нагнетателей.
г—по американским летным испытаниям с динамометрической втулкой; 2—в высотной
камере мотора БМВ-IV; 3—то же мотора Либерти; 4—по советской стандартной формуле;
пунктирная кривая—изменение с высотой мощности, необходимой для полета самолета
(100% N у землиц
Современные нагнетатели еще далеки от совершенства. Здесь
необходимо отметить, что практически при больших высотах
значительно увеличивается мощность, потребляемая самым
нагнетателем. Применение нагнетателей в то же время значительно
усложняет мотор и ведет к повышению веса всей силовой установки на
единицу развиваемой мощности2.
Бомбардировочная авиация предъявляет все более высокие
требования к грузоподъемности самолетов. В 1929 г. в Италии был
сконструирован самолет Капрони-90—р. В-35, имевший полетный
вес в 30 000 кг и шесть моторов мощностью по 1000 л. с. каждый.
В этом же году Германия построила гидросамолет Дорнье ДОХ,
полетный вес которого равнялся 53 000 кг, а число моторов —
двенадцати мощностью по 600 л. с. каждый. В настоящее время в Гер-
1 Труды Всесоюзной конференции по изучению стратосферы, Академия
наук СССР, стр. 781, 1934.
2 L'utilisation des turbines a vapeur dans L/Aeronautique. L Aerophile,
№6, p. 132, 1936.
269
мании, Америке и других странах строятся еще более крупные
сомолеты1. И хотя сейчас создание самолетов гигантских размеров
находится по существу в стадии опытов, можно предвидеть, что со
временем эти самолеты будут иметь большое практическое значение.
В особенности большие перспективы открываются здесь для
гидросамолетов. Не подлежит сомнению, что будущие самолеты-гиганты
будут скоростными. Увеличение размеров самолетов, а также все
растущие требования к повышению скоростей самолетов предъявили
требования на более мощные моторы. Достаточно сказать, что если
скорости боевых самолетов составляли в 1930—1932 гг. 300—320 км,
то в 1937—1938 гг., как это показала закончившаяся в декабре
1938 г. Международная авиационная выставка в Париже, средняя
скорость бомбардировщиков составляет 280—400 км/час,
истребителей — 350—450 км/час, а опытные образцы уже дают скорости для
бомбардировщика 550—640 км/час и для истребителей — свыше
600 км /час. Правда, такое возрастание скоростей самолетов связано
нетолькос увеличением мощности моторов и улучшением их
конструкций, но в значительной степени определяется также повышением
аэродинамических качеств самолета.
Повышение мощности моторов стало технической необходимостью.
В начале конструкторы пошли здесь по пути увеличения диаметров
цилиндров свыше 150—160 мм. Но такие размеры цилиндров
выявили повышенную склонность к детонации. Значительный вес
поступательно движущихся масс приводил к тихоходности обоих типов
двигателей и их значительному весу. Для моторов с воздушным
охлаждением к тому же становится довольно трудным обеспечить
нормальное охлаждение цилиндров. Не исключена, конечно,
возможность увеличения диаметров цилиндров и до 250 мм при
условии доведения мощности в одном агрегате до нескольких тысяч
лошадиных сил.
Вот почему движение пошло по линии увеличения литровой
мощности двигателя. Если в 1930 г. она достигала 20—24 л. с, то через
четыре года лучшие двигатели развивали до 30 л. с, а в настоящее
время литровая мощность в ряде моторов, находящихся в экспло-
атации, перешагнула уже за 40 л. с. Опытные образцы дают свыше
100 л. с. на 1 л. Эти успехи связаны с применением особых
жаростойких сталей, с улучшением охлаждения цилиндров, с более
совершенным охлаждением клапанов, о введением в практику топ-
лив с октановым числом до 87 и выше и т. д. Но даже эти достижения
пока что не позволили пустить в серийное производство моторы
мощностью свыше 1300 л. с. (двойная звезда Райта и др.)? хотя число
цилиндров доведено уже для отдельных моторов до 24 (Фиат и др.).
Не является выходом из положения и конструирование Н-образных
моторов с двумя коленчатыми валами, работающими на один винт.
1 Существует проект Дорнье ДО-20. Несушая поверхность — 450 м2; 8
моторов мощностью по 800—1000 л. с. расположены в крыле попарно тандем.
Полетный вес — 58 т. В Англии проектируется лодка с полетным весом в 200 т.
Мощность моторов 30 000—40 000 л. с. (моторы в 1000—2000 л. с. будут вра-
шать 6—8 винтов).
260
Томпсон по этому поводу замечает, что «если поставить себе задачей
получать 30 000 л. с. от обычного сейчас типа авиационного мотора,
то для этого нужно было бы иметь 30x12=360 цилиндров». Вот
почему на тяжелых самолетах приходится устанавливать по
нескольку моторов, что увеличивает лобовое сопротивление и
усложняет эксплоатацию машины.
Все это вместе взятое и заставляет искать двигатель, свободный
от перечисленных недостатков. Мы уже останавливались на прогрессе
паровых машин и турбин за последнее десятилетие. Что касается
паровой машины, то практика судостроения и паровых
автомобилей выработала здесь достаточно облегченный тип паровой
машины, которая после незначительных изменений, как это мы увидим
ниже, была установлена на самолете. Но паровая машина имеет
тот существенный недостаток, что при росте мощности и числа
оборотов в ней кривошипно-шатунный механизм развивает такие силы
инерции, которые делают затруднителвным постройку паровых
машин мощностью свыше 20 000 л* с. в одном агрегате. Учитывая этот
недостаток паровой машины и анализируя проблему
управляемости аэростата, Соро еще в 1893 г. писал: «Аппарат, создание
которого восходит почти за полвека, но который сделался практичным
лишь в эти последние годы, повидимому, может прежде всего
разрешить эту задачу с большой экономией в весе: я говорю о турбинном
двигателе»г.
Надежды Соро оказались преждевременными, и потребовалось
еще несколько десятков лет, прежде чем турбина достигла такой
степени легкости и совершенства, когда стало возможным
рассматривать ее в качестве авиационного двигателя. Еще в 1923 г. Рудольф
Вагнер2, о работах которого мы уже говорили, опубликовал статью
«Паровая турбина для летательных машин», в которой он подробно
разобрал все преимущества и недостатки паровой авиационной
турбины и заявил, что его вычисления «дают основание предполагать,
что удастся сократить вес турбины, горючего и потерю от
конденсации настолько, чтобы приблизиться к соответствующему весу
бензинового мотора». В запроектированной Вагнером турбине, как он
утверждал, «из общего веса турбины в 1000 л. с. 45% составляет вес
собственно парового котла и всего необходимого количества воды,
16% составляет вес самой турбины с механизмами, 23% составляет
вес конденсатора, а остающиеся 16% соответствуют весу труб,
вспомогательных частей, машин и смазывающих веществ».
С тех пор над возможностью использования паросиловой
установки на самолете работает целый ряд конструкторов3. Очевидно,
время для этого изобретения уже пришло. Паровая турбина все
время продолжала совершенствоваться, ее термический коэфициент
полезного действия достиг 30%, а мощности турбины превзошли
1 Soreau, Le probleme de la direction des ballons. Paris, 1893.
2 Berichte und Abhandlungen der ^issenschaftlichen Gesellschaft fur Luft-
fahrt, № 10, 1923.
3 T. Jones, Insley, R. Aircraft Power Plants, New-York, Heat engines,
1926.
261
100 000 л. с. на одном валу. Это дало право Томпсону заявить, что
«на тот случай, если в будущем для авиации потребуются двигатели
очень большой мощности, применение паровой турбины вполне себя
оправдает».
Уже теперь по своим мощностям паровой двигатель избавляет от
необходимости устанавливать на самолете целую группу моторов,
что значительно улучшает аэродинамические качества самолета.
Известное значение в авиации может иметь и паросиловая
установка с двумя рабочими телами, на что указывает профессор
Квасников в своей брошюре «Схемы авиационных силовых установок».
Фиг. 127. Схема паросиловой установки с двумя рабочими телами
(проф. Квасников).
Профессор Квасников так описывает ход циклов по этой схеме
(фиг. 127): «Первое рабочее тело — пар, работающий при
перепаде тепла на высоких температурах, из турбины Тг идет в свой
конденсатор #г где, превращаясь в жидкость, отдает свое тепло
второму рабочему телу, которое превращается в пар. Таким образом
конденсатор хх является в то же время парогенератором К2 для
второго пара. Конденсат первого пара нагнетается далее в
экономайзер Эг и поступает в паровые трубки парогенератора Кг Из
перегревателя пг пар направляется в турбину Тг Второй пар,
полученный в К2-> также проходит через перегреватель п2, расположенный
на пути газов в парогенераторе К± и поступает в свою турбину Т2-
Отсюда, после расширения, пар, попадая в конденсатор х2,
превращается в жидкость, которую насос передает в экономайзер Э2 и
оттуда в парогенератор Я"2».
Существуют и более простые схемы паросиловых установок,
основанные на одном замкнутом цикле.
262
Практические опыты и попытки разрешения проблемы аэроплана
с паровым двигателем в современных условиях
За последние годы были сделаны многочисленные попытки
установить паровой двигатель на самолет. Эти попытки, принявшие
особый размах в период экономического кризиса 1929—1933 гг. и
наступившей затем депрессии, — не случайное явление для капитализма.
Быстрый рост авиационной промышленности накануне кризиса и
монопольные цены на ее продукцию позволили не спешить с реализацией
опытных работ и накопившихся изобретений. В печати, в особенности
в Америке и Франции, часто бросались упреки крупным концернам
о наличии у них соглашений об искусственной задержке реализации
новых изобретений. Невиданный по силе и размаху мировой
экономический кризис привел к тому1, что «промышленность США упала
к концу 1933г. до65% от уровня 1929 г., промышленность Англии—
до 86%, промышленность Германии — до 66%, промышленность
Франции — до 77%». Особенно сильно кризис ударил по
авиационной промышленности США, которая в основном работала на
гражданский рынок (70% продукции), и Германии, авиационная
промышленность которой в эти годы еще не работала полностью на
военное ведомство. Несколько слабее кризис сказался на
авиационной промышленности Англии и Франции, имевшей субсидии и
заказы военных ведомств.
Как указывал2 еще Маркс, «кризис всегда является исходным
пунктом для крупных новых вложений капитала». В период
наступившей депрессии моральный износ капитала и низкие цены на
товары заставили и авиационную промышленность быстро двинуть,
вперед технику производства и поспешить с реализацией новых
изобретений. Экономический кризис до крайности обострил
противоречия капитализма. Буржуазия ищет выхода в новых войнах.
Вот почему, как это подчеркнул товарищ Ворошилов в своей речи
на XVIII Съезде ВКП(б): «Авиационное строительство форсированно
продолжается всеми капиталистическими странами. Авиация —
этот молодой род войск — рассматривается всеми
империалистическими армиями, как панацея от всех военных затруднений. На
авиацию империалистами поставлена ставка, через нее буржуазно-
империалистические и фашистские правящие круги надеются
добиться в будущей войне победы».
Для авиации это означало широкий процесс перевооружения
л переход на новую материальную часть. Проблема высотного
полета встала еще резче и заставила приступить к реализации
применения паросиловой установки на самолете.
В Европе особенно интенсивную работу в этом направлении
развернули Германия и Италия.
В последние годы наметились два направления в решении этой
проблемы, обусловленные развитием паровой машины и паровой
1 История Всесоюзной коммунистической партии под ред. ЦКВКП(б),
стр. 287, 1938.
2 К. Маркс, Капитал, т. II, стр. 159, Госполитиздат, 1938.
263
турбины. Одно направление представлено в Америке Беслерому
установившим обычную поршневую машину на самолет, другое же
направление обусловлено применением турбины в качестве
авиационного двигателя и связано, главным образом, с работами немецких
конструкторов.
Рассмотрим сначала сущность изобретения американских
.конструкторов братьев Беслер.
Аэроплан братьев Беслер с паровым двигателем
Вильям Беслер и его брат Джордж Беслер совместно с
Авиационной школой Беинг осуществили предложение известного
конструктора парового автомобиля Абнера Добля о возможности
использования его паровой установки для самолета. Патент был куплен
у Добля фирмой Беслер еще в момент организации производства
паровых машин, главным образом, для автомотрис. Первые сведения
о работах братьев Беслер над применением паросиловой установки
к аэроплану появились еще в 1930 г. Но довести свое дело до конца
им удалось лишь в начале 1933 г. Для этих целей был
приспособлен старый биплан Тревел-Эр, на котором раньше был установлен
мотор ОХ-5 фирмы Кертисс. Этому предшествовало несколько лет
серьезной предварительной работы. Достаточно сказать, что братьям
Беслер пришлось построить и испытать несколько паровых котлов
и паровых машин1.
Братья Беслер взяли за основу уже описанную нами паровую
машину Добля. Это была двухцилиндровая машина компаунд
двойного действия с V-об разным расположением цилиндров под углом
в 90°. Отсечка пара совершалась на половине хода поршня. Машина
имела направляющие крейцкопфы и вспомогательный привод.
Основные размеры машины следующие2: диаметр цилиндра высокого
давления 4х/4 дюйма (108 мм), диаметр цилиндра низкого давления
5 дюймов (127 мм), ход поршня в каждом цилиндре равен 3 дюймам
(76,2 мм)- Двигатель работает при температуре пара 400—430°
и давлении 75 кг/см2» Машина снабжена реверсивным механизмом^
при помощи которого можно легко и быстро изменять направление
вращения вала машины не только в полете, но и при посадке
самолета. Двигатель помимо пропеллера приводит в движение через
соединительную муфту вентилятор, нагнетающий воздух в горелку.
При старте пользуются небольшим электрическим моторчиком.
Относительно мощности этой машины в нашей печати появились
самые разноречивые сведения. В действительности машина
развивала мощность в 90 л. с, но в условиях известной форсировки котла
ее мощность можно довести до 135 л. с. Общий вес паровой машины —
1 Bonnalie., A. F. Besler, Steam Power Plantfor Aircraft Aero-Digest,
т. 22, № 5, p. 40, 1933.
2 «Scientific American», v. 149, № 1, July, 1933, p. 124; «Aviation». 1933,
June, p. 196; в «Aeroplane», v. XV, № 2, 1933, ошибочно указывали на
несколько меньшие размеры паровой машины Беслера, а также и на мощность
этой машины, определяя ее в 150 л. с.
264
180 фунтов (80 кг). Это составляет 0,95 кг на 1 л. с. веса только
одной машины (без котла, конденсатора и вспомогательной
аппаратуры). Двигатель мог быть еще значительно облегчен, так как,
например, его крейцкопфы и ряд.других частей были сделаны из чугуна.
В то же время возможность легко увеличить в случае надобности
мощность двигателя до 135 л. с. уменьшала удельный вес двигателя
на 1 л- с. почти наполовину.
фллиидр
Ш
Шпюрдля запуска
\б&№?илятар
Фиг. 128. Расположение паровой установки братьев
Беслер на самолете.
Прямоточный котел, сконструированный братьями Беслер,
согнут из одной трубки. Длина змеевика—500 футов (152,4 м), причем
парообразующая и перегревательная труба составляют одно целое.
Давление пара в котле 125 am. Температура пара поддерживалась
около 400—430°. В целях максимальной автоматизации работы
котла был применен нормализатор или прибор, помощью которого
вода впрыскивалась под известным давлением в перегреватель, как
только температура пара превышала 400°. Котел был снабжен
питательным насосом и паровым приводом, а также первичным и
вторичным подогревателями питающей воды, обогреваемыми
отработанным паром. Топливом служил газойль1. Специальный вентилятор
нагнетал воздух в горелку системы Вентури, куда одновременно
подводилось горючее. Горючая смесь подавалась горелкой в топку, где
1 Не исключена возможность применения тяжелого топлива и мазута А.
См. Л. Н. Смирнов и С. В. Татищев, Исследование паросиловой
установки высокого давления фирмы Беслер. Труды лаборатории прикладной
механики Кр. Мех.-Маш. Инст. им. Баумана, Москва, 1939 г.
265
она зажигалась от запальной свечи. Для запуска вентилятора имелся
небольшой электрический моторчик, питаемый аккумуляторами,
он же использовался в момент запуска установки для получения
электрической искры для зажигания топлива. В дальнейшем
вентилятор приводился в движение помощью ременной передачи
непосредственно от паровой машины1.
В печати утверждали2, что «между включением зажигания и пуском
на полный ход прошло не более 5 мин.». Фактически же надо
считать даже 3 мин. Котел весил 1,1 кг на 1 л- с, включая жидкое
топливо, воду и пр. Общий вес котла составлял 220 кг. Расположение
силового агрегата на самолете показано на фиг. 128.
На самолете были установлены два конденсатора. Более мощный
конденсатор переделан из радиатора мотора ОХ-5 и установлен
сверху фюзеляжа. Менее мощный был сделан из конденсатора
парового автомобиля Добля и расположен под фюзеляжем.
Конденсаторы соединялись между собой алюминиевыми
трубками, проходящими по бортам фюзеляжа. Производительность
конденсаторов, как утверждали в печати, оказалась недостаточной для
работы паровой машины на полном дросселе без выпуска в
атмосферу «и приблизительно соответствовала 90% крейсерской
мощности». Опыты показали, что при расходе 152 л горючего необходимо
было иметь 38 л воды. Необходимость дальнейшего
совершенствования конденсаторов признавали и сами братья Беслер. Следует
отметить, что конденсаторы удалось испытать лишь при атмосферном
давлении. Вес обоих конденсаторов вместе со вспомогательной
аппаратурой составлял 2,45 кг/л. с. Таким образом общий вес паровой
установки самолета3 составлял 4,5 кг на 1 л- с. По сравнению с
мотором ОХ-5, работавшим на этом самолете, это давало лишний вес
в 300 фунтов (136 кг). Не подлежит сомнению, что вес всей установки
jvtor быть значительно снижен при облегчении деталей двигателя
и конденсаторов. Нельзя забывать, что братья Беслер
воспользовались паровой машиной Добля без существенных изменений
в ее конструкции.
.Общая схема паровой установки братьев Беслер показана на
фиг. 129.
Велвуд Беал из летной школы Беинг, лично принимавший
участие в монтаже установки на самолет, дал для редакции журнала
«Scientific American» описание процесса, происходящего в установке:
«Пар из котла через дроссель поступает к самому двигателю, а оттуда
направляется в два конденсатора, установленных один сверху и
другой снизу фюзеляжа. Из этих двух радиаторов или конденсаторов
пар поступает в бак для воды. Из этого бака насос гонит воду в
первичный и вторичный подогреватели. Благодаря предварительному
подогреву воды часть энергии отработанного пара возвращается
1 В журнале «Самолет», №8—9, стр. 41, 1933, ошибочно указывали, что
«в полете воздуходувка работает от электромотора, с которым она связана
ременным приводом».
2 «Aviation», р. 196 июнь, 1933. «Aeroplane», XLV, № 2, р. ЮЗ, 193d.
3 Zeitschrift VD1, 1934, Bd. 78, № 50, s. 1436.
266
в систему, и это улучшает общий к. п. д. Пройдя через подогреватели,
вода снова поступает в котел, и процесс вновь начинается сначала»1.
Сконструированный паросиловой агрегат прошел до установки -
его на самолет 30-часовое испытание на динамометре и 20-часовое
испытание после того, как установка была смонтирована в
фюзеляже самолета. Винт был снят с мотора ОХ-5, втулка которого была
подогнана к валу паровой машины. Скорость вращения винта —
1350 об/мин.
17
Фиг; 129. Общая схема паровой установки братьев Беслер на самолете.
1—электромотор; 2—воздуходувка (вентилятор); 3—соединительная муфта; 4—регулятор
подачи воздуха; 5—горелка Вентури; б—струя горючего; 7—свеча; 8—тоцка; 9—дроссель;
Ю—паровой буфер; л—приемник или рессивер; 12—цилиндр низкого давления;
13—предохранительный клапан; 14—первый подогреватель питательной воды; 15—второй
подогреватель питательной воды; 16—питательный водяной насос; 17—выхлоп, в атмосферу; 18—бак
для воды; IP—сепаратор; 20-— верхний конденсатор; 21—нияший конденсатор; 22—цилиндр
высокого давления; 23—вал; 24—включение на полный ход; 25—включение на тихий ход;
26—термостат; 27—перегреватель; 28— второй змеевик; 29—спираль; зо—дымоход;
31—контрольный клапан; 32—котел; 33—коробка управления; 34— контакт соленоидов;
35—трубопровод.
После испытаний двигателя и котла паросиловой агрегат был
установлен на биплан Тревел-Эр (фиг. 130), на котором 12 апреля
1933 г. Вильяме Беслер стартовал с муниципального аэродрома
города Окленда в Калифорнии.
В американской печати появилось следующее описание этого
полета: «Взлет был нормальным во всех отнЬшениях, за
исключением отсутствия шума. Фактически, кЪгда самолет уже отделился
от земли, наблюдателям казалось, что он не набрал еще достаточной
скорости. На полной мощности шум был заметен не более, чем при
планирующем самЪлете. Можно было слышать только свист воздуха.
При работе на полном паре винт производил только небольшой шум.
Можно было различать через шум винта звук пламени... Когда
самолет шел на посадку и пересекал границу поля, то винт останав-
1 Scientific American, v. 149, № 1, июль 124, p. 1933.
267
ливался и пускался медленно в обратную сторону с помощью
перевода реверса и последующего малого открывания дросселя. Даже
при очень медленном обратном вращении винта снижение заметно
становилось круче. Немедленно после касания земли пилот давал
полный задний ход, который вместе с тормозами быстро останавливал
машину. Краткий пробег особенно был заметен в этом случае, так
как во время испытания была безветренная погода, и обычно пробег
при посадке достигал нескольких сот футов. Беслер снова под-
| нялся в воздух и после
небольшого прямолинейного полета
выключил пар для симулирования
вынужденной посадки, затем сно-
| ва поднялся, сделал круг над
! аэродромом и снова сделал посад-
i ку с очень коротким пробегом»1*
Журнал ^Aeroplane»
утверждал2, что пробег при посадке
составил всего 30 м-
Таким образом Беслер, не-
I смотря на все конструктивные
I несовершенства своей установки,
I на старом, по существу вышед-
| шем уже из строя самолете,
|совершил удачный полет. Этот
| полет на деле доказал полную
возможность использования паро-
^ "л ^ г _ вого двигателя для нужд авиации.
Фиг 130. Самолет братьев Беслер м ^ j н, ^
с паровой установкой.
Аэроплан Джонстона с паровым двигателем
Одновременно с братьями Беслер в Америке над проблемой
применения даровой поршневой машины в авиации работал Харольд
Джонстон. Спроектированная и построенная им паровая
двухцилиндровая машина давала от 900 до 1400 об/мин и развивала мощность
в 90 л. с. Котел, как и у братьев Беслер,—прямоточного типа, состоял
из змеевика, окаймлявшего внутреннюю поверхность стального ко-
жуха, выполненного в виде плоской металлической коробки.
Давление пара около 112 am. Топка была снабжена форсункой,
сжигающей легкое масло. Как утверждали в печати, рабочее давление пара
может быть получено в 2 минуты. Вес котла 65 фунтов (29,5 кг).
Последнее вызывает некоторое сомнение. Едва ли в этих условиях
можно было добиться такого небольшого веса котла. Установка
снабжена конденсатором, напоминающим радиатор автомобиля.
Агрегат прошел успешно испытания в течение нескольких сотен
часов.
1 Aero-Digest, v. 22, v 5, p. 40, 1933: также Flight, v 19, p. 458, 1933.
2 Aeroplane, v. XLV, v 2, p. 103, 1933.
268
Для испытания машины Джонстон воспользовался самолетом,
который до этого в течение двух лет работал с двигателем
внутреннего сгорания мощностью 65 л. с. О дальнейшей судьбе этого
аэроплана пока ничего неизвестно.
В печати также промелькнуло сообщение об аналогичных
работах в Америке конструктора Плаффа, которому будто бы удалось
построить легкий паровой двигатель с котлом, отапливаемым нефтью.
Двигатель весит около 2,2 кг/л. с. Предполагались испытания этого
двигателя на самолете.
Авиационная паросиловая установка, сконструированная в СССР
В числе работ по созданию новых типов двигателей в моторной
лаборатории МАИ им. Серго Орджоникидзе проводились также
изыскания в области авиационных паровых двигателей1. На
небольшом самолете предполагалось проверить параметры,
характеризующие авиационную паровую установку, ее гибкость, приемистость,
автоматику и т. п., а также все те преимущества, которые выдвигают
сторонники применения пара в авиации. Работы велись группой
советских конструкторов в составе К. А. Крюкова, В. И. Морозова,
Т. ф. Иванова, И. А. Титова, В. М. Дорофеева под руководством
инженера И. П. Емелина и при консультации проф. А. В. Квасни-
кова.
Для машины были выбраны следующие проектные показатели:
мощность двигателя порядка 150 л. с. и обороты — 1600 в мин.
Передача на винт — прямая, винт — нерегулируемого шага. В
качестве топлива был принят керосин, как более безопасный в
пожарном отношении, нежели бензин, более дешевый и удобный для
транспортировки, в особенности в арктических условиях. В
дальнейшем практика показала, что и более тяжелые сорта топлива также
могут с успехом сжигаться в подобных установках.
Работа по созданию летной паровой установки была развернута
в середине 1934 г. В 1935 г. были закончены проекты двигателя
парогенератора и в 1936 г. были изготовлены первые образцы
двигателя и парогенератора.
В 1937 г. проводились испытания двигателя на стенде, а также
велись работы по доводке парогенератора. Было изготовлено
несколько парогенераторов. Первые два имели большое газовое
сопротивление (до 500 мм) и не давали должной производительности,
которая доходила до 400—450 кг пара в час. Третий был выполнен
с уменьшенным газовым сопротивлением и давал 850 кг пара в час,
т. е. имел производительность, уже достаточную для получения
расчетной мощности двигателя.
В 1938 г. вся установка на стенде была переведена на
автоматическое регулирование. Первое полугодие ушло на освоение
автоматического регулирования, и во втором полугодии эта установка
1 Этот раздел написан совместно с автором проекта инж. И. П. Емелиным.
Материал публикуется впервые.
269
была смонтирована и испытана на катере Ярославской судоверфи.
Испытания показали удовлетворительную работу установки; они
были прекращены за окончанием навигации. Установка была
смонтирована применительно к речному катеру по схеме, показанной на
фиг. 131. Она состояла из двигателя, парогенератора,
турбовоздуходувки и агрегатов, навешанных на двигатель.
Фиг. 131. Схема авиационной паросиловой установки, разработанной МАИ.
1—масляный бак г(60 л.); 2—конденсатор; 3—топливный бак; 4—кран сливной; 5—кран;
в—кран сливной; 7—кран; 5—кран сливной; 9—фильтр; 70—водяной бак (100 л); 11—фильтр;
12—дроссель; 13—вентиль; и—сепаратор пара; 15—питательный клапан парогенератора;
26—кран; 17— бак для масла; 18—кран сливной; 19—топливный насос; 20—парогенератор;
21—двигатель; 22—турбовентилятор; .23—водяной насос; 24—фильтр; 25—кран сливной;
26— заглушка; 27—форсунка; 28—кран; 29—кран; 30—фильтр перед форсункой; 31—кран;
32—вспомогательный водяной насос.
Двигатель, представленный на фиг. 132, выполнен
двухцилиндровым, компаунд, с V-образным расположением цилиндров, с
золотниковым распределением, реверсивным. На задней крышке
размещены агрегаты: масленка для смазки цилиндров, реверс с
планетарной зубчатой передачей, генератор тока, масляная помпа и
водяной питательный насос. Блоки чугунные, литые; картер из
алюминиевого сплава.
Направляющие крейцкопфа, крейцкопфы, поршни, штоки,
шатуны и вал стальные. Диаметры цилиндров: цилиндр высокого
давления — 80 мм» цилиндр низкого давления — 150 мм. Ход поршней —
100 мм. Двигатель был испытан на стенде. При давлении пара в 75 am
он развивал 150 а. л- с. При доведении давления пара перед машиной
до 100 am с двигателя можно было снять около 180 л. с. Вес двига-
270
1
f-
1
V
к
ULL.
i
It-
л|
И ш
Шк
шш]
\!
1^
Цу
.гН
шрк
S
О
я
РЗ
ф
сб
а
С5
о,
е
сб
ф
U
О
е
1
S
о
Я
Я
о
S
ее
к
в
<
е
271
теля с водяным насосом — 120 кг. Габариты 900 х930 х940 мм.
Средний к. п. д. 13—14%.
Паро:енератор (фиг. 133) — прямоточный, змеевиковый, одно-
ходовой. Змеевики сделаны из стальных труб и собраны в общий
пакет, на который надевается кожух. Кожух сделан с двойными
стенками, между которыми
проходит воздух, подаваемый
воздуходувкой.
Воздух подходит к нижней
части кожуха, затем
поднимается вверх по кожуху и,
пройдя через два воздушных
прохода, в которых помещены
форсунки, поступает в топку.
Дымовые газы уходят наружу
через жалюзи в нижней крышке
парогенератора.
Топливо — керосин —
подается шестеренчатым насосом
под давлением до 6 am к двум
форсункам. Насос приводится
в действие вместе с
воздуходувкой. Зажигание
электрическое от тракторной свечи с
удлиненными электродами.
Габариты парогенератора:
диаметр 690 мм и высота 1107 мм*
Вес 150—160 кг, к. п. д. 85—
90%, температура пара 430°.
Турбовоздуходувка (фиг.
134) служит для подачи воздуха
в парогенератор. Турбина и
воздуходувка выполнены в
одном агрегате. Кожух
воздуходувки выштампован из листового миллиметрового алюминия,
я корпус турбины отлит из алюминиевого сплава. Колесо
турбины и крыльчатка воздуходувки сидят на одном валике.
Крыльчатка посажена консольно на валик, за другой конец
которого электромотор мощностью N = 0,5 кет при напряжении тока
в 24 в приводит в движение воздуходувку при запуске.
Установка работает автоматически, регулируя температуру и
давление пара термостатом и регулятором давления. Термостат
устроен на принципе разности тепловых расширений стали и кварца.
Кварц действует на рычаг контактной коробки, которая и
управляет работой парогенератора, поддерживая параметры пара в
установленных пределах регулятора. Регулировка в принципе
прерывистая; в зависимости от режима работы парогенератора меняется
количество включений и выключений топки и водяного питательного
насоса.
Фиг. 134. Турбовоздуходувка МАИ.
.272
При работе установки на стенде и на речном катере был выявлен
ряд ее положительных качеств: быстрота запуска (в холодное время
1х/2 —2 мин. от момента зажигания до полного хода машины),
отсутствие вибрации, бесшумность. Правда, установка еще не работала
с воздушным винтом, и поэтому о шуме винтомоторной группы
в целом говорить не приходится, но можно сказать, что шум от самой
установки незначителен.
Проведенные испытания позволяют сделать вывод, что
авиационный паровой двигатель может быть выполнен соответственно всем
авиационным требованиям и по весам, и по габаритам.
Двигатель с удельным весом 0,6 кг/л. с. может быть выполнен без
больших трудностей. Вес парогенератора может быть получен
равным 0,8 кг/л. с. Вес турбовоздуходувки —0,15 кг/л. с.
Фиг. 135. Проект расположения паросилового агрегата МАИ на самолете.
Приведенные весовые данные характерны для маломощной
установки. При больших мощностях установки веса будут, безусловно,
меньше. Узким местом до сих пор является конденсатор. Ему до
настоящего времени уделялось недостаточное внимания, и на
разработку его сейчас направлено внимание конструкторов и
исследователей. При удачном выполнении коденсатора паровой двигатель
может быть поставлен на самолет.
На фиг. 135 показано предполагаемое расположение
паросилового агрегата на самолете.
Звездообразный паровой авиационный двигатель,
сконструированный в СССР
В 1934 г. группа студентов Московского авиационного
техникума: Б. М. Алексеев, О. Н. Дьячкова, П. Р. Коньков под
руководством инж. А. А. Голубкова спроектировала1 (в качестве дипломной
работы) паровой авиационный двигатель для учебного самолета У-2.
Это была шестицилиндровая звезда с гильзовым распределением,
двойного расширения. Парогенератор и схема всей установки были
подобраны только эскизно (фиг. 135).
Схема двигателя показана на фиг. 136.
1 Описание двигателя составлено совместно с инж. А. А. Голубковым.
Дузь—994—18 273
Дальнейшая работа по проектированию двигателя велась инж
А. А. Голубковым и Б. М. Алексеевым. Рабочий проект вылился
в шестицилиндровую звезду, прямоточную, простого действия.
Распределение осуществлялось поршнем, так как эскизные наброски
и предварительные расчеты машины показали, что обычное
золотниковое распределение для звезд сильно увеличивает размеры
машины, а механизм распределения вместе с реверсом делает ее
сложнее бензинового двигателя.
Фиг. 136. Звездообразный паровой авиационный двигатель.
Вид спереди.
В этом двигателе был осуществлен принцип простого, а не
двойного действия. Конструкторы решили применить здесь типы деталей
и технологию изготовления их из области современного
моторостроения. Помимо всего прочего это обеспечивало получение
наиболее простой конструкции.
В начале 1936 г. этот паровой авиационный двигатель был
построен на одном из московских заводов (фиг. 137).
Диаметр этой шестицилиндровой звезды равен 600 мм. Диаметр
цилиндра 80 мм, ход поршня 72 мм, число оборотов 1800 в минуту.
274
Толщина стенок цилиндра 2,5 мм- Двигатель рассчитан на давление
пара 60 am при температуре перегрева 380°. Общий вес машины
90 яг, или 0,9 кг на 1 л. с.
Были сделаны также расчеты и эскизы парогенератора. В основу
был положен известный тип прямоточного котла братьев Добль.
К сожалению, до сих пор не удалось построить этот парогенератор.
Конструкторы продолжают работать и при условии поддержки
смогут довести это интересное дело до конца.
Фиг. 137. Звездообразный паровой авиационный двигатель.
Продольный разрез.
Из изложенного мы видим, что в своих попытках использовать
пар для авиации большинство конструкторов пошло по линии
применения обычной паровой поршневой машины. Машины эти были
в основном выработаны в процессе развития парового автомобиля.
Значительный вес их определялся недостаточным облегчением
деталей двигателя и котла, а также стремлением использовать
обычный радиатор двигателя внутреннего сгорания или парового авто-
275
мобиля. Известное значение имеет и то обстоятельство, что все эти
установки спроектированы на мощности не свыше 200 л. с.
Другое направление в развитии паросиловой установки для
авиации связано с использованием паровой турбины в качестве
двигателя. Осуществлению такой турбины предшествовало несколько
проектов, опубликованных в Америке и Европе.
Проект Рудольфа Вагнера
Мы уже упоминали о проекте Вагнера, предложенном задолго до
опытов братьев Беслер. Вагнер утверждал еще в 1923 г., что
возможно построить турбину, которая имела бы вес не более2 #г на 1л. с.
Сравнивая два самолета,имеющие каждый мощность мотора в 1000 л. с,
(при 6-часовой продолжительности полета), Вагнер пришел к дан-
ным, приведенным в нижепомещенной таблице.
Общий вес самолета ....
В том числе:
Винтомоторная группа . . .
Горючее ,
Арматура и полезный груз . ■
С двигателем
внутреннего
сгорания кг
С турбиной
кг
12000
3 000
1800
7200
Таким образом при одинаковых поверхностях и одинаковом
полезном грузе «и при увеличенных цифрах потерь от конденсации,
веса моторной группы и горючего, результаты полета самолетов,
снабженных турбинами, гораздо более благоприятны. Но если бы
даже эти результаты были одинаковыми, то все же многие
преимущества остались бы за самолетами с турбинами; их большая
безопасность, большая продолжительность работы и их более дешевое
горючее» г. Вот вывод, к которому Вагнер пришел еще в 1923 г.
Позже Вагнером была спроектирована четырехцилиндровая и че-
тырехвальная турбина, причем все четыре цилиндра установки
через редуктор работают на один вал. Начальное давление пара
100 am. Котел водотрубный, с поверхностью нагрева 70 м2.
Температура пара до 600°. Вагнер рассчитывал получить вес этой установки
1,2 кг на 1л. с, учитывая вес воды в системе 2.
В 1934 г., выступая по докладу Томпсона, Вагнер говорил:
«В своих конструкциях я всегда стремился использовать
конструкции, уже испытанные в судостроении, и совершенствовать их, в ча-
1 Wagner, Dampfhirbjne fur Luftfahrzeuge. Berichte und Abhandlungen
der wissenschaftlichen Gesellschaft fur Luftfahrt», № 10.
2 «Техника и вооружение», № 5, стр. 79, 1935. ZEM, 1932, JV° 2, s. 61,
Dampfmaschine fur den Stratospharenflug, а также «Rivista Aeronautica», № 9,
p. 410—416, сентябрь 1931.
276
стности, в сторону облегчения, на основе успехов современной
техники. Мой опыт в области судостроения, оправдавшийся в последнее
время при постройке двух крейсеров, приводимых в движение
легкими турбинами, говорит за то, что котел, турбина, диск,
конденсатор и т. д. должны быть конструктивно отделены друг от друга.
Применив этот принцип в разработке проекта установки для
самолета мощностью2 х 3000 л* с, мы сумеем добиться нагрузки в 1,2 кг
на 1л. с. (включая вес конденсатора и воды в котле) и расхода
горючего приблизительно в 220 г/л, с. Эти величины едва ли смогут быть
получены или превзойдены в ближайшем будущем в паровой
турбине... Считаем также, что мы удовлетворительно разрешили
сложную проблему конденсатора».
Сведения об этой установке, очевидно, засекречены, так как
в печати сообщений о дальнейших работах Вагнера в этом
направлении не было.
Проект паровой турбинной установки Карла Родера
За последние годы в патентной литературе можно найти немало
проектов, относящихся к применению паросиловых установок в
воздушном флоте. Рассмотрим некоторые из них.
В 1929 г. инженер Карл Родер взял в Ганновере патент на
«турбинную установку для воздушных судов». Родер предложил
осуществить многоступенчатую аксиальную турбину с вращением в
противоположных направлениях. В патентной формуле было сказано,
что турбина «без направлякщих каналов, с кольцевыми ободами,
лежащими один внутри другого, с передачей вращения от валов
или непосредственно или с помощью редукторов к каждому из двух
пропеллеров, установленных на противоположных концах
агрегата».
Особенность установки заключается в том, что вал винтов и вал
турбины имеют общую ось. Установка характеризуется тем, что
силовая машина разделена на две турбины высокого и низкого
давления, вращающиеся в разных направлениях, из которых каждая
передает движение паре винтов. Этот патент Родера был
опубликован * лишь в 1934 г. Нашел ли он свое осуществление на
практике, — пока неизвестно.
Проект турбинной установки для самолета Итало-Рафаэло
В 1931 г. в журнале «Ривиста Аэронавтика» был опубликован 2
проект турбинной установки для самолета, общая схема которой
показана на фиг. 138.
1 Dr. К. Rode г, Turbinenantrieb fur Luftfahrzeuge, Flugpost, №20, Patent
Sammlun^, s. 89, 1934.
2 Rivista Aeronautica, 3 ноября 1931. «Паровые аппараты для стратосфе-
рических полетов».
277
Рафаэло посвятил своему проекту довольно большую статью,
в которой доказывал преимущества паровой турбины для полетов
/ 2 3 8 4 9 12 5 //
7 /а
Фиг. 138. Проект самолетной турбинной установки И тало -Рафаэло.
1—тянущий винт; 2—редуктор числа "оборотов; 5—турбина; 4—группа насосов; 5—топка;
в—котел; 7—перегреватель; 8—конденсатор; 9—впуск (Свежего воздуха; Ю—выпуск газа;
11—регулятор температуры в кабине; 12—нефтяные форсунки.
в стратосферу. Конечно, от проекта до практического осуществления
такой установки здесь еще было очень далеко.
Проект авиационной паросиловой установки Грет-Лейке Эркрафт
Корпорейшен оф Америка и Дженерал Электрик Ко
Этот проект, разработанный очень детально, получил широкое
освещение в международной печати. Две крупнейшие фирмы Америки
взялись в 1932 г. за разработку проекта паросилового двигателя
для авиации. Фирма Грет-Лейке Эркрафт Корпорейшен
спроектировала паровой котел, а фирма Дженерал Электрик Ко — паровую
турбину. Турбина должна быть установлена на самолет типа
летающей лодки.
Турбин две, каждая мощностью в 1150 л. с. Таким образом
общая мощность силовой установки составляет 2300 л. с. Скорость
вращения 20 000 об/мин. Через систему зубчатой передачи (двойной,
редукционной) винты приводятся во вращение с числом оборотов
1400 в мин- Вес каждой турбины, включая редуктор, 363 кг. Это
составляет 0,35 кг на 1 л. с. Кроме этих двух главных турбин
запроектированы еще две вспомогательные турбины. Одна — для приведения
в движение вентилятора, подающего воздух в топку, и вторая —
для приведения в движение питательного насоса, насоса для
принудительной циркуляции воды, а также конденсационной, топливной
и масляной помп. Вся вспомогательная аппаратура весит не более
0,35 кг/л. с.
Водотрубный котел типа Ла-Монт расположен горизонтально
в нижней части фюзеляжа и снабжен перегревателем. Котел дает
9310 кг пара в час при 538°. Давление пара составляет 70 кг/см2.
Котел обогревается автоматической форсункой, питаемой мазутом.
Котел имеет средний и наружный кожухи. Воздух проходит
между обоими кожухами и котлом, охлаждая стенки котла, и в то же
278
время сам подогревается. Затем, попадая в воздухоподогревател ь
окончательно нагревается выходящими газами, прежде чем попасть
в топку. Это хоршо видно на фиг. 139, где движение газов в котле
показано стрелками. Для нормальной работы котла необходимо
157—158 кг дистиллированной воды. К. п. д. этого котла 83%.
Время, потребное для получения рабочего давления, определено
в 1 мин. Вес котла 1070 иг, или 0,465 кг]л. с.
На самолете запроектированы два конденсатора, расположенные
в его крыльях. Конденсаторы выполнены из легких трубок из
специального сплава. В условиях крейсерской скорости самолета
конденсаторы работают с нагрузкой в 0,30 кг]см2. В условиях же
атмосферного давления — на полной мощности. Общий вес
конденсаторов 550 кг, или 0,240 кг] л. с. Общий вес всей установки составляет
3344 кг, или 1,436 кг]л. с.
Система управления почти полностью осуществляется помощью
электричества. Запуск происходит помощью небольшого
моторчика на 12 #, питаемого специальной батареей. Вся система
оборудована манометрами, индикаторами и т. п. Такая установка должна
расходовать мазута 270 г]л. с. ч. Термический к. п. д. предположено
было получить равным 23%.
Фиг. 139. Схема работы котла типа Ла-Монт.
1—выход газа; 2—топка; 3—камера сгорания; 4— выход газа; 5—вход воздуха.
Общие данные установки приведены ниже в таблице х.
Томпсон в 1934 г., делая доклад в WGP2, утверждал, что «фирмы
Дженерал Электрик Ко и Грет-Лейке Эркрафт Корпорейшен
построили двигатель в 2300«я. с, где нагрузка на 1 л. с. от котла составляет
0,47 кг, а для всей установки, включая турбину и вспомогательные
агрегаты, но без конденсатора — 1,09 кг]л. с, с конденсатором же
нагрузка на 1 л. с. созтавит, вероятно, 1,4 кг». Так ли это, судить за
отсутствием опубликованных данных трудно.
1 Rivista Aeronautica, сентябрь 1932, L'Aerophile, Л* 6, р. 132, 1936,
и Zeitschrift VDI, № 50, s. 140, 1934. В русской печати: Наука и техника,
№ 9—10, стр. 9, 1933. Вестник воздушного флота, № 2, 1935, стр. 32—33;
газэта Техника, № 53, 1934.
2 Luftwissen, JV« 4, 1934.
279
Крейсерская
скорость
Полная
мощность
Примечания
Давление пара, кг/см2 I 70
Температура пара, °С 538
Давление отработанного пара в
главной турбине, кг/см2 0,3
Мощность каждой турбины, л. с. . . . 500
Мощность вспомогательной турбины,
л. с 28,3
Расход пара главной турбиной, кг . . 3,8
Расход пара вспомогательной
турбиной, кг 12,7
К. п. д. котла, % 83
Расход топлива на л. с./ч, кг 0,27
Производительность воздуходувки,
М3/мин 72
Давление воздуха, подаваемого
воздуходувкой, кг/см2 7,5
Число оборотов вала воздуходувки,
об/мин 2720
Мощность, затрачиваемая на привод
воздуходувки, л. с 2
70
510
1,0
1150
67
3,65
10,2
83
0,304
144
38
5900
17
На
уровне
моря
Авиационная паротурбинная установка Бробека
Мы уже останавливались на проекте турбины Бробека. Еще
в 1934 г. на съезде аэронавтического и гидравлического отделов
американского общества инженеров-механиков Бробек сделал
сообщение о своей турбине для самолета. Турбина мощностью в 1000 л. с.;
ее внешний диаметр 0,45 м; котел (из параллельно включенных
трубок диаметром в 2,5 мм) имеет принудительную циркуляцию воды.
Отапливается котел форсункой и имеет воздуходувку. Вес котла
0,15 кг/л. с. Конденсатор расположен в крыле. Общий вес не
превышает 0,9 кг /л. с. Время пуска — несколько минут.
Как сообщали в печати1, Бробек рассчитывает получить на
высоте в 10 000 м скорость 450 км/час, полагая в то же время, что к. п. д.
его установки поднимется с 22 до 35%. Опыты в этом направлении,
продолжаются; не исключена, конечно, возможность, что сведения
о турбине Бробека несколько преувеличены печатью. Несомненно
только одно: и в Америке над этой проблемой ведутся интенсивные
работы.
В последние годы известную популярность получила турбина
с вращающимся котлом. Пионерами этого дела считаются Форкауф
и Хютнер в Германии. Но задолго до работ этих конструкторов,
еще в 1906 г., великий русский ученый Н. Е. Жуковский построил
и опробовал такой вращающийся турбокотел.
1 Zeitschrift VDI, т. 76, № 50, s. 1456,
1937; ATZ, № 24, s. 613, 1937.
280
1934; L'Aerophile, № 7, p. 154,
Турбокотел Н. Е. Жуковского
В 1906 г. Н. Е. Жуковским была изготовлена небольшая модель
турбокотла1. Ныне эта модель хранится в Гидродинамической
лаборатории Московского государственного университета. Общий вид
ее показан на фиг. 140.
Размеры этого котла 22,5 X 7 см- Вес 5700 г. Главный цилиндр этого
котла, показанный в центре на фиг. 141, имеет внутренний диаметр
22,2 см и глубину 6,2 см\ толщина стенок 3 мм-
Фиг. 140. Турбокотел Н. Е. Жуковского.
Внутренний цилиндр, или собственно котел, показанный на
фиг. 141 справа, имеет следующие размеры (габариты): 18x4,5 сму
диаметр внутренний 1,96 см, глубина 4,1 см, толщина стенок 4 мм.
Внутри этого котла жестко укреплены помощью резьбы четыре
сопла; длина каждого сопла 7,5 см. Длина полой оси, на которой
укреплены сопла, 20 еж. На ее утолщенной стороне сделаны четыреие-
больших отверстия для поступления в котел воды. Крышка этого
котла показана на фиг. 141 слева. Она плотно навинчивается на
внутренний корпус цилиндра и образует с ним одно целое.
Описанные выше сопла находятся, таким образом, внутри этого
второго цилиндра или котла. Роль форсунки выполняют четыре
сопла меньшего размера и длиной 2,5 см, укрепленные на внутренней
стенке большого цилиндра, как это показано на фиг. 141. Четыре
круглые отверстия диаметром 13 мм расположены вокруг форсунки
и служат для поступления воздуха. Образованные таким образом
две половины агрегата плотно соединяются при помощи соответ-
1 Публикуется впервые.
281
«ствующей нарезки. В корпусе турбокотла имеется тринадцать
отверстий диаметром 10 мм, служащие для выхода продуктов сгорания
Принципы работы котла следующие:
1. Котел помощью привода должен был приводиться вначале
:во вращательное движение.
2. Через полую шайбу и форсунки горючее подавалось во внеш-
лий кожух котла. Здесь происходило сгорание смеси, и продукты
отхода выходили через отверстие, сделанное в крышке котла, причем
«стенки котла сильно нагревались.
Фиг. 141. Детали турбокотла Н. Е. Жуковского.
3J Вода подавалась через полую ось в котел (ось показана на
фиг. 141 справа). Здесь она превращалась в пар и по трубочкам,
доходившим почти до стенки цилиндра, пар выходил из котла через
ось с противоположной стороны.
4. Вследствие вращения около оси должно было получиться на
цилиндрической поверхности котла высокое давление. Пар,
уходивший через ось, вследствие небольшой плотности терял
незначительную часть давления, и поэтому давление выходящего пара
должно было быть большим.
Модель эта работала, но требовала дальнейшего
конструктивного усовершенствования. К сожалению, не нашлось специалистов-
инженеров, которые заинтересовались бы этой работой Н. Е.
Жуковского и построили котел в натуральную величину. Работа
Жуковского в этом направлении, как припоминает проф. А. И. Мо-
рошкин, встретила ироническое отношение со стороны специалистов.
Как мы увидим ниже, идея Жуковского нашла свое осуществление
в работах Форкауфа, Хютнера, Бешара и других изобретателей.
Авиационная турбина с вращающимся котлом Форкауфа
В 1932 г. Генрих Форкауф опубликовал свой проект
«парообразователя вместе с турбиной». Он считал1, что разработка котла при
1 Dampferzeuger mit Turbine von Dr. Ing. Heinrich Vorkauf. Zeitschrift
YDI, Bd. 76, № 41, s. 988—990, 1932.
282
самой машине «дает возможность не только полной механизации
в парообразователе (в котле), но и позволяет целесообразно
монтировать части паросиловой установки в одном агрегате».
Форкауф поставил задачей добиться повышения давления во
вращающемся котле путем использования разности в величине
центробежных сил у воды и пара. Парообразователь был
сконструирован им из трубок, изогнутых в виде буквы V, расположенных ра-
диально. В изготовленной им модели диаметром 710 мм он получил
при 2200 об/мин давление до 30 am, причем агрегат не нуждался
в питательном насосе. «Поэтому есть возможность объединить
парообразователь и турбину в один вращающийся агрегат с подачей
воды через полый вал и с применением двух перегревателей».
Проект Форкауфа предусматривал к. п. д. котла равным ЬЬ/0.
При 3000 об/мин котел должен был обепечивать 18 т пара в час,
причем перед форсунками предполагалось иметь давление 1JO am,
Рабочее давление пара в турбине равно 25 am при температуре его
^^^JJ^Vj^T
Фиг. 142. Авиационная турбина Форкауфа и Хепнера.
380° Турбина должна иметь следующие размеры: поверхность
котла 66 м2, поверхность подогревателя высокого давления 2 м ,
поверхность перегревателя промежуточного 35 м*. Мощность,
которую рассчитывал получить Форкауф, колебалась от 500 до 600 кет
(на муфте сцепления). й
Известный теплотехник Мюнцингер, анализируя изобретения
Форкауфа, отмечал трудность добиться охлаждения в подшипниках
котла, через который протекает перегретый пар. Вращающийся
с большими окружными скоростями котел, порядка 1UU— 1W м/сек,
283
будучи сваренным из отдельных частей, должен допускать
термическое расширение, оставаясь уравновешенным во всех своих
частях, что также является довольно сложной задачей. Мюнцингер
сомневается также, удастся ли обеспечить подачу воды без внешней
затраты работы1.
В 1938 г. был опубликован патент Форкауфа и Хепнера на
турбину, где сжигание топлива происходит под давлением. Агрегат
показан на фиг. 142. Охлаждение стенки камеры осуществляется
здесь змеевиком а, покрывающим внутреннюю поверхность
цилиндра б. Конвективная часть выполнена в виде змеевика с внешней
стороны цилиндра. В отличие от своих прежних конструкций здесь
авторы предложили на том же валу расположить и турбину низкого
давления (в — промежуточный перегреватель). Пар поступает в
турбину низкого давления из промежуточного перегревателя в. Весь
турбинный агрегат работает на один вал и соединен в одно целое.
Таким образом эта турбина (радиального типа) высокого давления
имеет диски, вращающиеся в противоположные стороны. На фиг. 142
видны соединения дисков с главным валом. Например, диск г через
зубчатую передачу д соединен с главным валом. Агрегат снабжен
конденсатором2. Сведений о практическом использовании этой
турбины пока нет.
Авиационная паровая турбина Хютнера
В 1932—1934 гг. в иностранную печать проникли сведения о
сконструированной в Германии на электрозаводе Клинганберга
оригинальной паровой турбине для самолета3. Автором ее называли
главного инженера этого завода Хютнера. Английский журнал
Flight, помещая это сообщение, подчеркивал4, что «пока имеется
очень мало сведений относительно описываемой машины».
Постепенно в печать начали проникать все более и более
подробные сведения о работах Хютнера. Сущность этого изобретения
сводилась к развитию идеи турбокотлов Жуковского и Форкауфа.
Парообразователь и турбина вместе с конденсатором здесь были
объединены в один вращающийся агрегат, имеющий общий корпус.
Хютнер замечав!5: «Двигатель Хютнера представляет силовую
установку, отличительная характерная особенность которой состоит в том,
что вращающийся генератор пара образует одно конструктивное
и эксплоатационное целое с вращающейся в противоположном
направлении турбиной и конденсатором».
Основной частью турбины является вращающийся котел,
образованный из целого ряда V-образных трубок, причем одно колено
1 Munzinger, Leichte Dampfaniriebefur Lufifahrzeuge, s. 45.
2 Энергетическое обозрение (Теплотехнический выпуск) № 1, стр. 33, 1938,
Б. Л. Я к у б, «Новые конструктивные идеи парогенераторов».
3 В журнале «Самолет» это изобретение почему-то приписали Англии, № 12,
стр. 36, 1934.
4 Flight, XXVI, р. 39, № 1321, 1934.
5 Archiv fur Warmewirtschaft imd Dampfkesselwesen, Bd 17, Л? Ю, s.269,
1936.
284
этих трубок соединено с коллектором для питательной воды,
другое — с паросборником. Котел показан на фиг. 143.
Фиг. 143. Котел турбины Хютнера.
Трубки расположены1 радиально вокруг оси и вращаются со
скоростью в 3000—5000 об/мин. Поступающая в трубки вода
устремляется под действием центробежной силы в
левые ветви V-образных трубок, правое колено
которых выполняет роль генератора пара.
Левое колено трубок имеет ребра, нагреваемые
пламенем от форсунок. Вода, проходя мимо
этих ребер, превращается в пар, причем под
действием центробежных сил, возникающих
при вращении котла, происходит повышение
давления пара. Давление регулируется авто:
матически. Разность плотностей в обеих ветвях
трубок (пар и вода) дает переменную разность
уровней, являющуюся функцией центробежной
силы, а следовательно, и скорости вращения.
Схема такого агрегата показана на фиг. 144.
В левой части агрегата расположена
одноступенчатая турбина с присоединенным
конденсатором.
Ребра справа представляют
нагревательное устройство. На фиг. 145 показан разрез
многоступенчатой турбины с отдельным
конденсатором
Фиг. 144. Схема
устройства турбины
Хютнера.
А—конденсатор;
В—ротор турбины; С—валы
(справа вал котла,
слева вал ротора); D—ротор;
J—охлаждающие ребра.
Особенностью конструкции котла является расположение трубок,
при котором во время вращэния создается разрежение в камере
1 Der thermische Wirkungsgrad des Hiittner Motors,
p. 151, 1936.
L'Aerophile, № 7,
285
сгорания, и таким образом котел выполняет как бы роль
всасывающего вентилятора. Питание котла водой происходит автоматически:
вследствие разрежения, получаемого при работе у входа в холодное
колено трубки.
Хютнер, выступая на собрании инженеров в Берлине в 1934 г.
по поводу регулирования работы турбинной установки, говорил1:
«Органы регулирования здесь не нужны. Нет даже герметических
камер давления. Роль запорного приспособления выполняет вода,.
п*геоо
Фиг. 145. Схема устройства многоступенчатой турбины Хютнера.
1—дымовая или выхлопная труба; 2—воздухоподогреватель; 3—-нагнетатель; 4—котел;
5—форсунка; G—впрыскивающий конденсатор; 7—вход охлаждающей воды; S—выход
охлаждающей воды.
находящаяся под действием центробежной силы, и она
предупреждает сверхдавление. Это обстоятельство и автоматическая подача
питательной воды являются достижениями, обеспечивающими
большую надежность работы».
Принцип работы турбины следующий. Пар из сопел попадает
на рабочее колесо турбины и приводит его во вращение. Турбина
вращается в сторону, противоположную вращению котла, и
достигает скорости в 15 000—20 000 об /мин.
1 Luftwissen, № 4, 1934.
286
Отработанный пар попадает во вращающийся струйный
конденсатор, имеющий наружные ребра, содействующие охлаждению-
Из конденсатора вода попадает вновь в левое колено котла, и
процесс начинается сначала. Только небольшой излишек воды,
необходимый для полной конденсации пара, охлаждается в обычном
радиаторе. Вес воды, благодаря короткой циркуляции, очень
незначителен. Таким образом, как утверждает1 Хютнер, «вращением котла
обусловливаются одновременно и питание его, и движение горячих,
газов, и движение охлаждающей воды».
Весьма важным обстоятельством, как указывает Хютнер,
является также возможность осушать пар во всех ступенях турбины.
Как мы видели, эта возможность вытекает из факта действия
центробежной силы, отбрасывающей частицы воды к периферии и, таким
образом, осушающей пар после каждой ступени. Конденсат в этом
случае используется в виде питательной воды. Хютнер получает
в своем котле насыщенный пар.
Во время доклада на собрании инженеров в Берлине Хютнеру
было указано на возможность применить перегретый пар. На это
он ответил: «Я вполне согласен со сделанным здесь замечанием^
что перегретый пар обеспечивает лучший коэфициент полезного
действия, чем насыщенный пар. Но это верно только для
определенного, одинакового в обоих случаях, давления свежего пара. Я бы
мог без особых затруднений поставить перегреватель, но не поставил
его совершенно сознательно. Условия здесь совершенно другие-
чем в обычных установках, так как высокая температура
перегревателя снижает его прочность и тем самым ограничивает число
оборотов. Достижимое давление пара, зависящее от числа оборотов,
будет, следовательно, ниже, чем в турбине, работающей насыщенным
паром. Таким образом компенсируется падение термического коэ-
фициента полезного действия. Все эти соображения являются
новостью, так как они не имеют никакого значения для обычных
установок. В последних такого рода мероприятие будет даже неверным,
так как повышение давления без перегрева очень увеличивает
опасность разъедания лопаток влажным паром. Но эта опасность
у нас не существует, так как корпус турбины представляет собой
ц^нтрофугу. Проходя через турбину, пар длительно испытывает
действие центробежной силы. Еще больше подвержены ее действию
образующиеся при расширении пара капельки воды. Возникает
сила, направленная под углом к потоку пара, которая
выбрасывает водяные капли в тех местах, где скорость потока незначительна,
т. е. позади дисков турбины. Таким образом совершенно устранена
опасность разъедания лопаток водой и тем самым дана широкая
возможность перехода к использованию насыщенного пара.
Так как выделившаяся вода возвращается автоматически и без
тепловых потерь в питательную воду, то благодаря этому
достигается без применения дополнительных устройств регенеративный
1 Arch. f. Warmewirtsch., № 10, s. 270, 1936.
287
подогрев питательной воды, что в обычных установках требует
сложной и неудобной аппаратуры»1.
Одним из преимуществ установки Хютнера является ее
незначительный вес и небольшие размеры. В турбине отсутствуют
всевозможные трубопроводы, она проста в обращении и легко
регулируема. Пуск турбины в ход2 требует всего 30 сек. Хютнер
рассчитывал получить к. п. д. котла 88% и к. п. д. турбины 80%. Правда,
Мюнцингер резонно указывает, что в такой турбине крутящий
момент обеих вращающихся в различные стороны половин турбины
не будет равным, что будет снижать к. п. д. установки. Турбина
и. котел нуждаются для запуска в пусковых моторах.
Во время развернувшейся дискуссии Вагнер высказал сомнение
в надежности котла Хютнера. Он говорил: «В особенности я имею
в виду V-образные трубки, подвергающиеся одновременно действию
центробежной силы, внутреннего давления и нагрева. Нагрузка
яе может быть здесь точно рассчитана, и надежность эксплоатации
становится сомнительной. Для самолетов же, в особенности
трансокеанских, надежность эксплоатации является самым главным
условием. Другим недостатком является возможность во время различных
маневров самолета сохранить давление пара и уровень жидкости
в V-образных трубках постоянным»3.
Но Вагнер собственно не подчеркнул основного недостатка
турбины Хютнера. Дело в том, что, как пишет Хютнер: «в двигателе
Хютнера каждая ступень начинается на линии насыщенного пара».
При этом Хютнер считает, что цикл с ненасыщенным паром только
один приближается к циклу Карно и в условиях быстрого вращения
турбины отделение конденсата от пара становится возможным. Но
мы знаем, что осушение пара (эрозия) в 100% пока еще
недостижимо для современной техники, а весь расчет Хютнера базируется
именно на этом. До сих пор удалось в стационарных турбинах
добиться осушения максимум в 20—25%. Условия температурного
режима при отсутствии необходимых материалов также не
позволяют пока осуществить такие машины промышленного типа.
Вот почему проф. Якуб в беседе с нами по поводу этой установки
высказал свое мнение о том, что он не считает этот агрегат имеющим
какие-либо перспективы. В то же время неверно было бы думать,
что осуществить турбину с вращающимся котлом для нужд авиации
невозможно. Проведенные эксперименты позволяют надеяться, что
такая турбина весом в 0,5 кг/л. с. будет в конце концов построена.
Можно также согласиться с проф. Мюнцингером в том, что
недостатки «нисколько не умаляют основного значения турбины Хют-
нера, в которой впервые была последовательно проведена до конца
идея объединения котла, турбины и конденсатора в одно
органически неразделимое целое».
На спорные вопросы в конечном счете могла ответить только
практика. Хютнеру удалось построить несколько моделей своей
1 Luftwissen, № 4, 1934.
2 Archiv fur Warmewirtschaft, № 10, s. 269—272, 1936.
3 Lufiwissen. № 4, 1934.
288
паровой турбины. Одна из первых его моделей имела диамэтр 25 еж
и мощность 1/5 л. с. Как утверждали в печати, пуск в ход отнимал
всего 10 секунд. При весе воды в 35 г получался часовой съем пара
23 кг, к. п. д. котла был получен равным 80%.
На фиг. 146 показана одна из последующих моделей турбины
Хютнера мощностью в 20 л. с.
На основе опытных данных был составлен проект большой
машины, предназначавшейся для бомбардировщика. Сам Хютнер по
этому поводу говорил: «Я хотел бы еще отметить, что проекты
наших машин больших размеров основаны не на приближенных
вычислениях, но на очень точных результатах замеров, произведенных
на опытных машинах... В заключение можно сказать, что далеко
превзойдены возлагавшиеся на эту турбину надежды. Дальнейшие
опыты продолжаются» \
Фиг. 146. Модель паровой турбины Хютнера.
В 1934 г. в печати промелькнуло сообщение2 о разработке проекта
большого самолета в Германии, оборудованного турбиной с
вращающимся котлом.
Во французской печати два года спустя утверждали, что в
условиях большой засекреченности военным ведомством в Германии
построен специальный самолет. Для него сконструирована
паросиловая установка системы Хютнера мощностью в 2500 л. с. Длина
самолета 22 м, размах крыльев 32 м, полетный вес
(приблизительный) 14 т, абсолютный потолок самолета 14 0С0 му скорость
полета на высоте в 10 000 м 420 км/час, подъем на высоту 10 км
1 Grundsatzliches iiber Dampftriebwerke fur Luftfahrzeuge. Luftwach-Luft-
wissen, s. 95 96, 15 апреля 1934.
2 Berliner Tageblatt, 15 апреля 1934.
Дузь-994-19 289
30 минут. Инженер Прекуль приближенно считал вес винтомоторной
установки этого самолета около 1 кг/л. с, удельный же расход
топлива около 225 г/л. с. ч. на высоте в 10 000 м.
Весьма возможно, что эти сообщения в печати значительно
преувеличены, но несомненно, что германские конструкторы работают
над этой проблемой, и предстоящая война может здесь принести
неожиданные сюрпризы.
Над усовершенствованием вращающихся котлов и их дальнейшей
разработкой сейчас работает немало изобретателей во всех странах
мира. Рассмотрим аналогичные работы, проводимые во Франции.
Паровая авиационная турбина Бешара
В 1937 г. французская печать сообщила о работах французского
летчика Бешара над проблемой паровой турбины для самолета.
Бешар сконструировал паровой двигатель, в котором котел
образован тремя вращающимися дисками. Первый диск выполняет роль
Фиг. 147. Паровая авиационная турбина Бешара.
центробежного насоса питания и наддува, причем здесь же вода
подогревается. Во втором диске осуществляется парообразование,
а в третьем — перегрев пара, который после этого выходит через
сопла. Схема двигателя показана на фиг. 147. Вал 7, опирающийся
на шарикоподшипники, несет диск 2, заключенный в камере 3.
В последнюю с конца вала через шаровой клапан 5поступаетпо
трубопроводу 4 вода. С правой стороны камеры расположены по окружно-
290
сти сопла б, направленные на колесо турбинного типа Т. Здесь же
укреплены горелки 8, нагревающие стенки камеры. Пуск воды в
камеру 3 и зажигание горелок происходят одновременно.
Образующийся пар подводится соплами 6 к лопаткам колеса 7 турбинного
ротора и приводит всю систему во вращательное движение, так
как «реактивное действие заставляет вращаться вал, несущий
котельные секции и сопла». Как и в котле Хютнера, вода под
действием центробежных сил устремляется к периферии котла 3,
заполняя с правой стороны (заштрихованная площадь) */з
пространства.
В котле, спроектированном для автомобиля, количество воды
не превышало 10,5 л. Регулирование в этой турбине осуществляется
автоматически и, как в котле Хютнера, достигается простым
регулированием работы горелок, работающих на жидком или
газообразном топливе. Развивающаяся центробежная сила помогает
циркуляции пламени вокруг котла. Такой двигатель, как
утверждает Бешар1, успешно прошел испытания на стенде в течение
200 часов.
В 1938 г. в газете «Les Ailes» появилось сообщение2 о результатах,
достигнутых Бешаром с машиной № 5. При давлении пара в 4,5 кг/см2
изобретателю удавалось снимать до 150 кг*м2/ч сухого пара. Скорость
вращения 950 об/мин. Расход мазута равнялся 13,5 кг. К. п. д.
котла был свыше 60%.
При втором испытании Бешар утверждал, что ему удалось
получить 1200 об/мин. Данные эти, как сообщали в печати, были
получены при поверхности нагрева котла в 0,96 м2 и без подогрева
воды. Опыты показали, что можно легко осуществить машину,
дающую 200 кг*м2/ч пара при давлении 30—35 кг/см2. В условиях
перегрева пара до 500° к. п. д. был не ниже 0,9.
В 1938 г. в журнале «Engineering» появилось подробное описание
паровой турбины Бешара, выполненной им для военного грузового
автомобиля. Конструктивные принципы здесь те же, что и в
описанной нами выше установке для самолета. Турбина показана на
фиг. 148 и 149. Схематический разрез ее показан на фиг. 150.
Этот двигатель развивает мощность в 50./г. с. и делает 1800 об/мин
при давлении пара в 425 фунтов на 1 кв. дюйм (29,9 кг/см2). Выполнен
он из простой котельной стали. По поводу этой конструкции было
сделано следующее сообщение:
«Двигатель, с которым производились испытания, состоит из
ряда котельных дисковых секций. Каждая секция состоит из двух
стальных дисков толщиною в 0,19 дюйма (4,8 мм), приваренных
к соединительному кольцу и образующих, таким образом,
цилиндрическую коробку диаметром 12 дюймов (305 мм) и высотой 1 */4
дюйма (31,7 мм). Дефлекторный диск разделяет эту камеру на две части,
образуя канал для прохождения воды и пара шириной около х/2 дюйма
(12,7 мм). Шесть подобных секций насажены на стальной вал диа-
х Les Ailes, № 850, 30/1X, 1937; Techn. Blatter (Dusseldorf) № 30, s. 453,
1937.
2 La chaudiere rotative continue ses essais, Les Ailes, № 866, p. 6, 1938.
291
Фиг. 148. Бал турбины Бешара.
1—неподвижные лопатки; 2—диски котла; 3—сопла.
Фиг. 149. Неподвижные
лопатки турбины
Бешара.
Фиг. 150. Схема устройства и действия турбины Бешара.
292
метром 35 мм. Они отделены друг от друга отрезками стальных труб
длиной 75 мм. Вода поступает в котел через отверстие диаметром
около 19 мм в конце вала. Это отверстие соединяется с полостью
первой секции четырьмя патрубками, идущими от четырех отверстий
в торце первой секции до отверстий, высверленных радиально в вале
и соединяющихся с аксиальным сверлением в конце последнего.
Последняя секция соединена с выпускным или с сопловым диском
с кольцевым каналом точно таким же образом, как остальные
секции между собой. Этот диск сделан из котельного железа толщиною
в 12,5 мм, на котором выфрезерован ряд канавок или прорезов,
С каждой стороны к нему приклепано по диску из котельного железа,
и таким образом получается ряд трубчатых каналов, по которым
проходит пар. Концы канала отфрезерованы по форме сопел»1.
Вал, котельные секции и выпускной диск опираются на два
шарикоподшипника. Управление выпуском пара осуществляется
помощью золотников, перемещающихся в каналах выпускного диска.
Лопатки турбины неподвижно укреплены между стальными дисками,
прикрепленными жестко к станине. В этом состоит одна из
отличительных особенностей турбины Бешара.
Двигатель снабжен конденсатором радиаторного типа, причем
воздух, проходящий через конденсатор, используется затем для
горения в форсунке.
В конце 1938 г. в печати появились сведения об успешном
опробовании этого агрегата на автомобиле.
Паровой авиационный двигатель в Англии
В Англии группа конструкторов спроектировала паровой
авиационный двигатель с вращающимся котлом. Разрез парового
агрегата показан на фиг. 151.
Установка очень напоминает турбины Форкауфа и Хютнера. Она
состоит из ротативного котла с U-образными трубками, открытые
концы которых соединены с одной стороны с водяным насосом
ротативного типа, а с другой — с паровым коллектором. Вращение
котла достигается действием паровых струй, ударяющихся об
лопатки турбины. Как и у Хютнера, турбина и котел вращаются в
противоположных направлениях. Оригинальной является топка.
Горючая смесь проходит через ряд отверстий в кольцевой смесительной
камере — в камеру сгорания, в которой она и воспламеняется с
помощью накаляемой электрическим током проволоки.
В 1938 г. была построена и опробована небольшая модель такой
турбины. Корреспондент, присутствовавший при опытах
утверждал2, что «при демонстрировании в котел была пущена холодная
вода, и приблизительно через 65 секунд манометр показал давление
в 1,75 am».
Котел вращался с окружной скоростью 250 м/сек и развивал
давление до 150 am. Турбина развивала мощность в 30 л. с. Макси-
1 Engineer, № 4300, р. 647—648, 1938, A steam-generating turbomotor
2 Steam Aero-Engine Flight, v. 33, № 1529, p. 374, 1938. uiuomoiui.
293
мальная теплопередача, как утверждали в печати, достигала
1 500 000 кал/м2/ч. При условии применения конденсатора, очевидно,
как и у Хютнера, впрыскивающего типа, максимальная
теплопередача, как утверждали в печати, достигала 500 000 кал/м2/ч.
На основании проведенных опытов намечено осуществить
паровую установку для самолета мощностью в 2000л. с, с удельным
весом в 1,8 кг/л. с. и расходом топлива 0,16 кг/л. с. ч. В печати даже
утверждали, что «предполагается организовать компанию для
эксплоатации их изобретения». Фамилии изобретателей неизвестны.
Фиг. 151. Паровой авиационный двигатель английских
конструкторов.
1—свеча; 2—U-образные трубки; 3—ротор; 4—смесительная
камера; 5—водяной насос; б—камера сгорания.
Журнал «Flight» утверждал, что «по некоторым политическим
соображениям конструкторы новой паровой установки желают оставаться
неизвестными». Ближайшее будущее покажет нам, насколько
отвечают действительности эти предварительные сообщения о
работе английских инженеров над проблемой паровой авиационной
турбины.
Таким образом во всех значительных странах Европы и Америки
работы по созданию парового авиационного двигателя ведутся
полным ходом. Проникающие в печать сведения чрезвычайно скудны
и не могут дать полного представления об этих работах. Японская
печать хранит, например, молчание по поводу работ над паровым
294
авиационным двигателем. Но в то же время тематика Токийского
императорского научно-исследовательского института
предусматривает проведение ряда работ, связанных с проблемой авиационного
парового двигателя.
Необходимо в то же время подчеркнуть, что паровой двигатель
такого характера уже находится в эксплоатации на американском
дирижабле Gitr. of Glendal.
Паровой авиационный двигатель все больше развивается в своей
опытной стадии, и недалек тот день, когда он завоюет себе право
на широкое применение в авиации.
Интересно отметить тот факт, что в последние годы пар нашел
себе применение в целом ряде вспомогательных агрегатов самолета.
Паровое охлаждение бензиномоторов нашло, как мы знаем, свое место
в Америке. Радиатор в этом случае заменяется конденсатором,
находящимся в крыле самолета. Такая система охлаждения была
применена в свое время на дирижабле R-101. Утверждали, что экономия
в весе воды в этом случае для мотора в 500 л. с. доходит до 40 кг,
В военном отношении такая система охлаждения дает много ценных
преимуществ (меньшая уязвимость при обстреле, при повреждении
можно некоторое время совершать полет и пр.). Таким образом здесь
проблема конденсации пара является общей. Изобретен также
паровой стартер для моторов. Такой стартер испытывался Гофманом
в лаборатории Райта в Дайтоне (Огайо). Он состоял из котла с
мгновенным парообразованием и четырехцилиндрового двигателя. В
журнале «Aero-Digest?» писали1 об этом стартере: «По сообщению
должностных лиц аэродрома Райта, он хорошо работал при
температурах, при которых обычно трудно пускать в ход бензиномоторы
стартером прежнего типа, так же, как и запускать самолетные
моторы без стартера». Вес такого стартера 36 кг.
Краткие выводы
В чем же заключается преимущество турбины перед двигателем
внутреннего сгорания?
Отсутствие возвратно-поступательного движения при высоких
скоростях вращения позволяет сделать турбину довольно компактной
и меньших размеров, нежели современные мощные авиационные
моторы. Прекуль и Рабинович (Precoulund Rabinovitch) по этому поводу
приводят интересный пример размеров турбины, установленной
вМангейме. «Турбины электроцентрали в Мангейме,— пишут они,—
питаются паром под давлением 100 кг/см2, вращаются со скоростью
30 000 об/мин и имеют внешний диаметр порядка 0,5 м при мощности
в 10 000 л. с. Если сравнить соответствующие фронтальные
поверхности подобной турбины и звездообразного мотора в 1500 л. с,
то можно сразу же видеть, какое значительное уменьшение лобового
сопротивления можно получить благодаря применению турбины».2
1 Steam Type Engine startor, «Aero-Digest», p. 52, May 1936.
2 L'Aerophile, № 6, p. 132, 1936.
295
Авторы считают, что помимо выигрыша номинальной мощности
в 8% только вследствие устранения системы охлаждения полезно
используемая мощ ость установки повысится еще на 15% благодаря
сокращению лобовой поверхности, что позволяет уменьшить
лобовое сопротивление.
Важным преимуществом является также относительная
бесшумность работы парового двигателя, что важно как с точки зрения
военной, так и в смысле возможности облегчения самолета за счет
звукоизолирующего оборудования на пассажирских самолетах.
Паровая турбина, не в пример моторам внутреннего сгорания,
почти не допускающим перегрузки, может быть перегружаема на
короткий период до 100% при постоянной скорости. Эта возможность
обусловлена самым принципом работы турбины, заключающимся
в том, что процесс образования тепла происходит в котле, в то время
как у двигателя внутреннего сгорания этот процесс происходит
непосредственно в цилиндре и лимитируется его размерами. Это
преимущество турбины дает возможность уменьшить длину
разбега самолета и облегчает его подъем в воздух. Увеличение
размеров турбины сопровождается повышением ее к. п. д. и
увеличением прочности. Сроки переборки здесь исчисляются тысячами
часов, тогда как современные авиадвигатели требуют переборки
через несколько сотен часов. Простота конструкции и отсутствие
большого количества подвижных и срабатывающихся деталей
составляют также немаловажное преимущество турбины, делая ее более
надежной и долговечной по сравнению с двигателями внутреннего
сгорания.
Существенное значение имеет также отсутствие на паровой
установке магнето, на работу которого можно воздействовать помощью
радиоволн.
Возможность использовать тяжелое топливо (нефть, мазут)
помимо экономических преимуществ обусловливает большую
безопасность парового двигателя в пожарном отношении. Создается к тому же
возможность теплофицировать самолет.
Что же касается расхода топлива, то если современные
бензиновые двигатели расходуют до 220 г/л. с. ч., то, принимая
калорийную способность бензина в 11 500 калорий, мы получим здесь эффек-
632 2
тивный к. п. д., равный v\e = 115Q0.q?220 = 25%.
Авиадизель Юнкерс-Юмо в условиях нормальной эксплоатации
дает расход тяжелого топлива 165 г/л. с. ч. при теплотворной
способности топлива 10 500 калорий, что дает эффективный к. п. д. в
■я 632>2 oft 5"/
^ - 10 500-0,165 -d0>%-
Прекуль утверждает, что «паровая электроцентраль Британской
компании Томсон Хаустон в Детройте (США), работая на паре
с температурой 540° и придавлении в 70 кг/см2, дала при
эксплоатации расхода тепла в 1980 калорий на силу/час, что соответствует
эффективному к. п, д. в т)эк = -^- = 31,8%».
296
Но расход топлива в бензиновых двигателях будет повышаться
вместе с повышением расчетной высоты. Кроме того, стоимость
топлива, потребляемого паросиловой установкой, на 70—80%
дешевле, нежели стоимость топлива, потребляемого бензиновым
двигателем1.
Главное же преимущество парового двигателя заключается
в сохранении его номинальной мощности с подъемом на высоту.
Мощность турбины зависит от температуры окружающей среды,
давления конденсатора, а также от расхода пара в турбине.
Температура воздуха в среднем уменьшается на 6,5° на каждые 1000 м высоты;
таким образом вместе с подъемом на высоту температура воздуха все
время понижается и, как подтвердили опыты последних полетов в
стратосферу, она достигает на высоте 11 км величины — 56°. Далее
она остается более или менее постоянной. В то же время давление
воздуха, окружающего конденсатор, будет уменьшаться на 5—8%
при подъеме на каждые 1000 м.
Количество тепла, выделяемое конденсатором в атмосферу,
можно представить следующим уравнением:
J = а (1 внутр. — J- внешн.)»
где а — общий коэфициент теплопередачи, являющийся функцией
коэфициента поверхностной теплопередачи между воздухом и
внешней поверхностью конденсатора. Отсюда Прекуль делает вывод,
что при постоянном расходе пара температура конденсации будет
уменьшаться и в то же время пропускная способность конденсатора
будет несколько увеличиваться и, следовательно, не в пример
двигателям внутреннего сгорания, мощность турбины и ее к. п. д. будут
иметь тенденцию увеличиваться вместе с высотой2.
Прекуль здесь не учитывает, что общий коэфициент
теплопередачи а также будет меняться вместе с высотой. Кроме того,
нормальное функционирование топки котла с увеличением высоты также
требует подачи в нее повышенного объема воздуха. Но разница
заключается в том, что здесь необязательно поддерживать постоянное
давление, что является абсолютно необходимым для двигателя
внутреннего сгорания. Здесь известный наддув воздуха должен
только преодолеть потери в цепи котла. Прекуль считает, что эта
потеря «в существующих наземных установках достигает порядка
200 мм водяного столба и может быть принята для авиации, если
учитывать большие скорости циркуляции, в 500 мм».
Удельный расход тяжелого горючего в турбине составляет в
среднем 300 г 1л. с. ч. при калорийной его способности в 10 500 калорий.
1 Интересно отметить, что по данным ценза 1929 г. США средняя стоимость
1 л. с. турбины мощностью в 975 л. с. составляла 8,1 доллара, в то время как
морской дизель дает 59,2 доллара, а поршневая паровая машина средней мош-
ности в 117 л. с. — 196 долларов (по данным ст. научн.. сотр. Академии наук
СССР т. Клименко).
2 Luftfahrt. Rundschau — Motorbau, ZEM, № 18, s. 512—513, 1933.
2Я7
При этих условиях необходимый вес воздуха в 1 секунду на 1 л. с.
при избытке воздуха в топке в 20% составит
^ 300 • 15 . 1,2 . г /
^ - = 1,5 г/сек.
3600
Случай!
Произоодительн.
конденсатора
1
шо
Давление 6^конденсаторе
0,4
1
18 к*
Высота полета
Фиг. 152. Графики производительности
конденсатора по мере подъема самолета на высоту.
На высоте 10000 м
это дает объем 3,65 л.
При этих условиях
потери мощности,
вызываемые наддувом,
составляют всего около
4% вместо 40% у
моторов внутреннего
сгорания, находящихся в
аналогичных эксплоа-
тационных условиях.
Затраты мощности на
вентилятор при этом в
значительной степени
компенсируются ростом
мощности турбинной
установки вместе с
высотой.
Таким образом
необходимо
констатировать, что если мощность
паротурбинной
установки и не будет расти с
увеличением высоты,
как это утверждает Пре-
куль и некоторые дру-
гиз (Вагнер, Бробек),
то во всяком случае
изменение ее будет
значительно более
благоприятно, чем у
двигателя внутреннего
сгорания. Это дает
большие преимущества в
отношении
грузоподъемности и радиуса
действия.
Инженер Бробек г
подсчитал, что высота
10 000 м является наиболее выгодной для функционирования
паросиловой установки. Он считает что к. п. д. паросиловой
установки в этих условиях поднимается с 22 до 35%. К этому выводу
следует отнестись критически.
1 Dampfantrieb in Flugzeugen, Zeiischrift VDI, № 50, s. 1456, 1934.
298
Вопреки мнению Итало-Рафаэло и Прекуля, нужно, очевидно,
считать, что на высоте свыше 11 000 м мощность турбины будет
несколько уменьшаться, главным образом из-за все возрастающих
затрат на работу вентилятора, но это уменьшение будет менее
значительным, чем в двигателе внутреннего сгорания, и составит,
очевидно, на высоте 20 000 м не более 16—20% от мощности установки.
По вопросу о работе конденсатора на больших высотах имеется
чрезвычайно мало данных.
Охлаждающая способность 1 м2 поверхности конденсатора
показана Мюнцингером в графиках, представленных на фиг. 152.
Верхний график дает относительную производительность
конденсатора на различных высотах полета при существующих в
действительности соотношениях. В случае / происходит
нагревание охлаждающего воздуха, в случае // — его температура
постоянна.
Для случая / потеря на охлаждение конденсатора получается
всегда несколько меньше, чем для случая //, хотя разница и
незначительна. Это еще раз подтверждает ту мысль, что на высоте 11 000 м
потери конденсатора существенно не отличаются от потерь на уровне
моря.
Средний график показывает производительность конденсатора
на различных высотах полета при условии только незначительного
нагрева охлаждающего воздуха.
Нижний график дает скорость при постоянной мощности
воздушного винта, давление и температуру воздуха при различных высотах
полета.
Все графики в целом дают представление о поведении
охлаждающих поверхностей конденсатора при различных высотах полета
при постоянной полезной мощности винта.
Мюнцингер исходит из поведения конденсатора при различных
высотах полета при постоянной полезной мощности винта и из
температуры 75° на высоте свыше 11 000 м. Из графиков видно, что
в условиях увеличивающейся высоты полета производительность
конденсатора повышается, так как температура воздуха падает.
С другой стороны, производительность конденсатора уменьшается
вследствие падения плотности воздуха; в общем мы имеем здесь
повышение до 5000 м приблизительно на 13%. В случае А (давление
в конденсаторе 0,4 am) производительность конденсатора на высоте
10200 м остается такой же, как и на уровне моря. Начиная с высоты
в 11 000 Мч мы имеем быстрое падение производительности
конденсатора, так как температура воздуха здесь уже не снижается, а
плотность воздуха продолжает падать.
Одно из серьезных возражений против применения парового
двигателя в авиации выдвинуто в связи с весом всей установки.
Однако это возражение совершенно неверно.
Современный бензиновый мотор водяного охлаждения на высоте
5000—10 000 м весит вместе с вспомогательными агрегатами 1,7—
1,9 кг /л. с. Паротурбинная установка при той же высоте полета
будет иметь вес того же порядка.
29$
Современная техника турбостроения дает возможность
сконструировать для самолета паровую установку мощностью 4000 л. с.
при следующих весах отдельных ее частей: котел — 0,5 кг/л, с;
конденсатор—0,15 кг/л, с; турбинас редуктором—О^кг/л. с;
турбокомпрессор с вспомогательными механизмами и трубопроводами—
0,5 кг/л. с. Все это дает в сумме сухой вес 1,5 кг/л. с. Вода и масло
в системе дают вес 0,25 кг/л. с. Таким образом общий рабочий вес
паровой турбинной установки будет равен 1,75 кг/л. с.
При этом необходимо иметь в виду, что «мертвый вес» для паровой
турбинной установки будет уменьшаться по мере увеличения
дальности и высоты полета (за счет сокращения удельного расхода
топлива). Удельный расход топлива в бензиновом двигателе с
увеличением высоты будет возрастать. Отсюда следует, что полезная
нагрузка в целом для парового самолета будет более высокой, чем
для самолета с бензиновым двигателем и с приводным нагнетателем.
Это превышение нагрузки будет расти вместе с увеличением
длительности и дальности полета.
Если учесть и то обстоятельство, что при повышении мощности
паровой установки ее удельный вес будет уменьшаться, то можно
согласиться с Прекулем, что «при мощности свыше 30 000 л. с. можно
получить вес на 1 л. с. около 1—1,2 кг».
Последние сообщения говорят о том, что уже существуют паровые
установки, близкие к этим показателям.
В 1934 г. на съезде аэронавтических и гидравлических отделов
Американского общества инженеров-механиков Бробек1 обосновал
проект паросиловой установки с эксплоатационным весом 0,9 кг.
В журнале «Automobil technische Zeitschrift» появилось
сообщение2, что в Америке инженер Бробек построил для самолета
паротурбину мощностью в 1000 л. с, «которая имеет вес всего 100 кг
при наружном диаметре всего 450 мм. Водотрубный котел весит
150 кг. Конденсатор лежит в верхней поверхности крыльев.
К. п. д. установки у земли — 22%, а на высоте в 10 000 м — 35%».
Если эти сообщения не преувеличены, то общий вес установки
Бробека не должен превышать 0,9 кг на 1 л. с. Практически же
в современных условиях можно оценивать возможный вес всего
агрегата паросиловой установки (включая и конденсатор) 1,7—
1,9 кг/л. с. для мощности 200 л. с. Этот вес не намного разнится от
веса современнных бензиновых моторов. Если учитывать вес не только
самого мотора, но и радиатора, маслопроводов и пр., то общий вес
бензинового двигателя водяного охлаждения будет около 1,5 кг/л. с.
Второе возражение против парового двигателя исходит,
главным образом, от аэродинамиков и сводится к размерам и
возможностям охлаждения конденсатора. Конденсатор в условиях
применения парового двигателя на самолете должен обеспечить: 1)
сохранение отработанного пара в установке и 2) возможно низкую темпе-
1 W. Brobeck, Steam Power and Aircraft Amer. Soc. Mech. Eng. Aeron.
and Hydraul. Div. Summer Meeting, p. 191, 1934
2 ATZ, № 2'i, s. 613, 1937.
300
ратуру для холодильника. Коэфициент теплопередачи конденсатора
будет зависеть как от скорости движения самолета, так и от
изменения вместе с высотой температуры и плотности воздуха. Поэтому
вакуум в конденсаторе будет меняться вместе с высотой.
Количество же тепла, подлежащее охлаждению в конденсаторе паровой
установки, будет значительно превышать тепло, подлежащее
удалению в бензиновом моторе. Вагнер в свое время справедливо
считал1, что в турбине «конденсатор поглощает калорий в пять раз
больше».
Инженер Орлов считает2, что паровой конденсатор «имеет
поверхность в 5—6 раз большую, нежели водяной радиатор двигателя
внутреннего сгорания».
Опыты, проведенные в этом направлении, показывают, что
турбина в равных условиях с двигателем внутреннего сгорания отдает
окружающей среде около 1500 кал на 1 л. с./ч. на валу турбины.
Бензиновый же мотор требует отвода ЗОЭ—400 кал на 1 л. с./ч. Этот фактор
будет несколько изменяться в пользу турбины вместе с понижением
температуры окружающей среды. Но в целом площадь парового
конденсатора получается значительно большей, чем площадь
радиатора двигателя внутреннего сгорания. Вот почему, стремясь
снизить лобовое сопротивление такого конденсатора, конструкторы
пришли к размещению конденсатора непосредственно по
поверхности крыльев в виде сплошного ряда трубок, следующих точно
контуру и профилю крыла. Прекуль сделал следующий интересный
расчет площади поверхности, необходимой для отвода теплоты,
выделяющейся при конденсации. Он пишет3: «Если, например,
принять мощность 200 л. с. на 1 тонну поднимаемого груза (в
транспортном двухмоторном самолете Дуглас Де-2 она равна только
160 л. с.) и общую теплоотдачу в конденсаторе в 2000 кал на 1 м2/ч
(она часто превосходит 3 тысячи в форсированных наземных
установках), то если средняя разность температур внутри и снаружи
конденсатора равна только 15° (внутри + 30°, снаружи -|- 15°),
ловерхность охлаждения, необходимая на 1 m поднимаемого веса,
будет:
^ _ шгс __ 1500 - 200 _ лл 2
Л ~ а±Т ~ 2000 • 15 - WM '
Если мы будем располагать охлаждающими поверхностями на
верхней и нижней стороне крыла, то она может быть нагружена
до 200 кг на 1 л*2, что соответствует 1 тонне на 5 м2 несущей
поверхности или 10 м2 охлаждающей поверхности». Можно итти по
другому пути. Поднимая температуру пара в конденсаторе, добиться
уменьшения поверхности конденсатора. В то же время практика
показала, что с увеличением высоты работа конденсатора
ухудшается. Вот почему, чем выше будет подниматься самолет, тем
1 Berichte und Abhandlungen d. wissenschaftl. Gesellschaft fur Luftfahrt,
№ 10, 1923.
2 «Техника воздушного флота», № 1, стр. 41, 1937.
3 L'utilisation des turbines a vapeur dans l'Aeronautique. L'Aerophile, Л° lr
p. 155—156, 1936.
301
больше следует увеличивать поверхность конденсатора. Поэтому
в расчеты Прекуля нужно внести существенные поправки.
Правильнее вообще было бы исходить из взлетного режима, определяющего
поверхность конденсатора, так как высотный режим, очевидно,
потребует конденсатора меньших размеров. Здесь можно было бы
пойти на то, чтобы брать для взлета лишний запас воды, заведомо
зная, что часть пара придется выпустить в атмосферу.
Более близок к "действительности расчет поверхности
конденсатора, сделанный инженером Орловым1. Правильно отметив, что
паровой конденсатор будет иметь поверхность, значительно
большую, нежели радиатор двигателя внутреннего сгорания, он в то же
время впал в другую крайность. Принимая всю несущую
поверхность скоростного самолета в 25—35 м2, он доказывает
невозможность применения парового конденсатора к скоростным самолетам»
Орлов приводит следующий расчет. Он пишет2: «Для наилучших
условий (котел высокого давления, глубокий вакуум и т. д.) расход
пара может быть доведен до 4—4,5 кг/в, л. с. ч. После турбины или
паровой машины остается пар влажностью 0,20—0,25 при
температуре 50—60°. Для того чтобы сконденсировать этот пар, требуется
отнять от каждого кг пара (0,75-~0,8) . 5 70 =(420-*-450) кал/кг (420-ь
_^450) . (4-ь4,5) =(1700—2000) кал/л, с. ч.ъ.
Прежде всего непонятно, почему инж. Орлов ограничивается
рассмотрением скоростных самолетов только малого тоннажа,
характеризующихся сравнительно небольшой негущей поверхностью
в 25—35 м2- Орлов не учитывает и того, что не только поверхность
крыла является поверхностью конденсатора. Размещается
конденсатор обычно с боков, под фюзеляжем, в туннеле крыла и т. д. Кроме
того, он не учитывает и значительных возможностей улучшить
самый процесс конденсации пара, а также уменьшить расходы пара
ниже принятых им 4—4,5 кг/э. л. с. ч. Если исходить из
существующих стандартных таблиц, то при 100 am давления пара и
температуре 500° в условиях абсолютного давления 0,2 am в конденсаторе
расход пара в турбине будет для идеального случая равен 2,2 кг/л.с.ч.,
при к. п. д. же турбины в 0,75% расход пара составит 3 кг/л. с. ч.у
а не 4—4,5 кг/л. с. ч., как это получается у Орлова. Расход же тепла
в конденсаторе составит3 не 200 кг/кал, а 1600 кг/кал на л. с/ч.
Расход топлива на валу будет 260 г/л. с. ч.
Наконец, инженер Орлов ни слова не сказал и о перспективах
применения этого двигателя на тяжелых самолетах, где он собственно
нужнее всего. В результате инженер Орлов пришел к
неправильному выводу, что «применение паровых двигателей для скоростной
авиации является нереальным».
Крупнейшие специалисты Европы считают возможным
разрешить проблему конденсации пара на самолете. Инженер Вагнер4,
выступая в 1934 г. в WGP, говорил:« Я присоединяюсь к замечаниям,
1 «Техника воздушного флота», № 1, стр. 41, 1937.
2 Там же, стр. 41.
3 Эти расчеты сделаны автором совместно с проф. Л. К. Рамзиным.
4 «Luftwissen», № 4, 1934.
302
сделанным инженером Хансеном относительно затруднений,
которые возникнут при высотном полете в части процессов сгорания
и охлаждения в конденсаторе. Первый вопрос, как мне думается,
может быть разрешен, но лишь путем длительных опытов при
пониженном давлении. Что же касается вопроса отвода тепла в
конденсатор, то он может быть разрешен путем соответствующей кон-
струкции деталей конденсатора, а также путем умышленного
создания очень плохого вакуума».
Правда, Вагнер, высказываясь в пользу создания очень плохого
вакуума, не учитывает, что при этом условии будет ограничена
высотность аэроплана, так как вследствие малой разности температур
конденсата и окружающего воздуха увеличится поверхность и вес
конденсатора. Но проблема конденсатора не является
непреодолимым препятствием для применения паросиловой установки на
самолете. Для ее разрешения имеется ряд возможностей.
Конденсирующие устройства могут быть выполнены в качестве работающей
обшивки крыла. Помимо придания значительной жесткости ато
уменьшит и опасность обледенения самолета. В Америке и Германии
конструкторы давно пришли к этой мысли и провозгласили1
необходимость «конструировать крылья, как поверхности для охлаждения».
Окончательно ответить на этот вопрос может только практика.
Не исключена возможность и комбинирования крыльчатого и
обычного сотового конденсатора.
Наконец, имеется еще одна возможность улучшить конденсацию
пара путем применения бинарных циклов. Еще в XIX столетии
предпринимались попытки в этом направлении (пары бензина,
хлороформ, серный эфир,, углеродистая сера и пр.). Над
проблемой реализации в теплосиловых установках так называемога
бинарного цикла работает уже не одно поколение теплотехников.
Значительную работу в этом направлении провели в конце XIX
столетия Лафон и Трембле. В этом направлении ведутся работы и
сейчас. В частности, еще в 1933 г. пытались применять смешанный пар,
испаряя смесь бензола с водой2. Имеются уже установки3,
работающие на парах ртути и дающие термический к. п. д. 32%.
Ртутно-водяные установки не получили, правда, широкого
распространения из-за целого ряда эксплоатационных и
конструктивных трудностей. Немалую роль здесь сыграла дефицитность самой
ртути. Поиски нового вещества, отвечающего требованиям
устойчивости и нетоксичности, упорно ведутся в лабораториях различных
стран мира. Для успеха этого дела необходимо добиться получения
такого вещества, температура плавления которого не превышала бы
100°, а критическая температура не была бы выше максимальной
температуры цикла. Пар и жидкость не должны диссоциировать;,
это вещество должно быть антикоррозийно и неядовито.
Известные перспективы в создании такого вещества открываются
теперь в области галоидозамещенных углеводородов предельного
г Zeitschrift VDI, Bd. 78, № 50, s. 1456.
2 ZEM, № 18, s. 512—513, 1933.
3 Aircraft Power Plants Jones T. u. Insley R., New-York, p. 16, 1926.
зоа
ряда. Работая в этом направлении, доцент Одесского
индустриального института Д. П. Гохштейн установил формулу вещества окто-
хлордифторбутана с точкой кипения 260°, отвечающего целому
ряду предъявляемых требований к рабочему агенту для бинарных
циклов. Гохштейн1 сделал приближенный расчет к. п. д. бинарной
установки с октохлордифторбутаном в качестве рабочего агента
верхнего цикла и получил к. п. д. равным от 48,08 до 54,06%.
Трудности здесь связаны с вредными химическими влияниями
таких жидкостей, а также с необходимостью применять
противопожарные меры, что в значительной степени снижает тепловые
преимущества таких жидкостей. Но не исключена, конечно, возможность,
что со временем удастся положительно решить и эту проблему.
Наряду с этим, как мы увидим ниже, делаются серьезные попытки
применять впрыскивающий конденсатор, что дает возможность
отработанному пару конденсироваться внутри турбины и, таким
образом, делает возможным уменьшить размеры конденсатора, но
зато появляется необходимость установки водяного радиатора,
размеры которого будут не меньше, нежели поверхностного
конденсатора. В последнее время противниками применения паросиловой
установки на самолете выдвигается возражение, связанное с тем, что
в условиях больших скоростей будет происходить нагрев
конденсатора. Проф. Л. К- Рамзин в беседе с нами высказал
соображение, размещая конденсатор внутри крыла или фюзеляжа, можно
что, создать для него тот воздушный режим, который является
необходимым; это устранит связь между работой винта и
конденсатора и позволит избежать отрицательного влияния чрезмерных
скоростей.
Имеется, конечно, еще целый ряд других технических трудностей
в эксплоатации турбины на самолете. Неизвестно поведение
форсунки на больших высотах. Для изменения быстрой нагрузки
турбины, что является одним из условий работы авиационного двигателя,
необходимо иметь либо запас воды, либо паросборник. Известные
трудности представляет и разработка хорошего автоматического
устройства для регулировки турбины. Неясно также и
гироскопическое действие быстро вращающейся турбины на самолете. Все же
достигнутые успехи дают основания надеяться, что в ближайшее
время паровая силовая установка найдет свое место в современном
воздушном флоте, в особенности на транспортных коммерческих
самолетах, а также на больших дирижаблях. Самое трудное в этой
области уже сделано, и практики-инженеры сумеют добиться
конечного успеха.
Есть еще одно серьезное обстоятельство, которое необходимо
учитывать при расчете высотных двигателей. Дело в том, что самый
винт может ограничить высотность аэроплана. Удастся ли
пользоваться винтом при больших скоростях и на больших высотах, —
сказать пока трудно.
1 Д. П. Г о х ш т е й н, К проблеме нового рабочего агента для бинарных
установок, ч. I, Одесса, 1938.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Из рассмотренных нами практических попыток применения
парового двигателя к самолету можно сделать вывод, что в области
применения обычной поршневой машины пока что достигнуты более
действенные результаты, чем с турбинным двигателем. Начав с
применения поршневой машины, предназначенной для автомобиля,
конструкторы далее пошли по пути создания специального типа
паровой авиационной машины, причем осуществленные
конструкции ограничивались мощностями не свыше 200 л. с. Нужно признать,
что в условиях таких небольших мощностей (даже в пределах до
1000 л. с.) преимущество будет оставаться за двигателем
внутреннего сгорания, дающим при существующих размерах и числе
цилиндров хорошее использование теплоты.
Мы видели, что полученный удельный вес паровой машины еще
превосходит вес бензинового мотора, хотя и имеет большие
возможности к своему снижению. В то же время с точки зрения расхода
топлива здесь соотношения, примерно, одинаковы (исключая дизель-
мотор). Стоимость же топлива значительно ниже для паровой
машины1.
Но, как правильно замечает Мюнцингер, «чем больше
потребная мощность установки, тем больше смещается чаша весов в пользу
парового привода и тем больше выступают на первый план
простота и надежность в работе, по сравнению с мотором внутреннего
сгорания, состоящим из многочисленных поршней, тяг, клапанов,
запальных свечей, топливных насосов и пр.».
Мюнцингер также справедливо замечает, что «недостатки
авиационных моторов становятся тем резче, чем больше потребная
мощность превосходит 1000 л. с.» Он считает даже, что существующие
1 Стоимость топлива на 1 л. с. по данным Мюнцингера достигает для
бензиновых моторов 2,7—8,6 пфеннига; дизельмоторов—2,7—3,6 пфеннига;
паровых установок — 2,6 —4 пфеннига.
Дузь—994—2 0 306
типы авиационных моторов применимы лишь до мощностей 1400 л. с.
Можно соглашаться или не соглашаться с указанной точкой зрения,
но не подлежит сомнению тот факт, что двигатель внутреннего
сгорания вместе с ростом количества цилиндров будет ухудшать свои
показатели. Стало быть нужно считать желательным осуществление
паровых машин для мощностей, исчисляющихся тысячами
лошадиных сил, при которых собственно и выявятся полностью
преимущества этого двигателя перед двигателем внутреннего сгоранпя-
Для скоростных самолетов больших размеров, летающих в
стратосфере, а также для тяжелых транспортных машин этот двигатель,
несомненно, будет иметь большое практическое значение. В
пределах известных высот и известного тоннажа машин паровой
двигатель, несомненно, найдет свое применение1.
С точки зрения концентрации мощностей в одном агрегате
небольших размеров, плавности хода и пр. турбина имеет, конечно,
преимущества перед поршневой машиной, хотя многие вопросы,
связанные с ее эксплоатацией на самолете, требуют должного изучения.
Опыты, проделанные в этом направлении, позволяют надеяться
что со временем турбина найдет свое применение на самолете. В
частности, заслуживают большого внимания опыты с вращающимся
турбокотлом. Очень вероятно, что, исходя из возможностей
поглощения мощности турбины одним винтом (окружные скорости
здесь не должны превышать 300 м/сек), а также из условий
надежности полета, на самолетах будут установлены две (или больше)
паровых турбины.
Как мы видели, наиболее слабым местом пока еще остается
конденсация пара. Но эта проблема для современной техники не
представляет непреодолимых препятствий. Возможно даже, что здесь
придется отклониться от выработанной формы самолета.
Окончательно на этот вопрос может ответить только практика.
В заключение необходимо подчеркнуть, что успехи в
разрешении проблемы авиации и управляемого воздухоплавания были
в XIX столетии тесно связаны с развитием парового двигателя. Без
выяснения роли пара нельзя правильно разобраться в истории
авиации. Потребности в авиационном паровом двигателе толкнули
изобретателей на усовершенствование и облегчение веса паровой
машины. Историки теплотехники, з своем подавляющем большинстве
1 Мюнцингер по этому поводу замечает, что «в этом случае простота и
надежность в работе при большой потребной мошности и особые условия полета
на больших высотах делают паровые установки более подходящими, чем
моторы внутреннего сгорания», стр. 99—102.
306
игнорировавшие труды работников авиации но усовершенствованию
парового двигателя, никогда правильно не поймут его развития,
пока не познакомятся с историей авиации и управляемого
воздухоплавания. Вместе с тем конструкторы современных двигателей
внутреннего сгорания не должны забывать, что именно паровая машина
оказывала и продолжает оказывать огромное влияние на развитие
конструктивных форм указанных двигателей. В свою очередь
усовершенствования в области двигателей внутреннего сгорания
используются конструкторами паросиловых установок.
В начале XX столетия казалось, что паровая машина должна
была сойти со сцены и уступить свое место более сильным
конкурентам в лице дизеля и двигателя внутреннего сгорания.
В своей книге Die Dampfmaschine, вышедшей в 1928 г., проф.
Гутермут-Ватцингер провозгласил, что «паровая машина в настоящее
время заканчивает свое развитие». Он жестоко ошибся — развитие
пошло по другому направлению. Паровой двигатель в иных
условиях и на иной основе оказался вновь необходимым авиации. Его
историческая роль далеко не закончена. Современная техника, как
мы видели, делает паровую машину способной конкурировать с
двигателями внутреннего сгорания. Ближайшее будущее принесет нам
vрактические успехи в деле применения этого двигателя в авиации.
1.
2.
3.
4.
5.
Ф.
К.
Ф.
П.
А.
БИБЛИОГР ФИЯ
К введению
Энгельс, Диалектика природы, Соцэьтиз. М., 1931.
Маркер Капитал, т. I, Партиздат, 1937.
Энгельс, Положение рабочего класса в Англии.
А. Б а р а ш, Развитие судовых паровых котлов, ОНТИ, 1937.
А. Р а д ц и г. История теплотехники, 1937.
6. «Северная Пчела», 1835, № 49.
7. Б. Гурьев, Учреждение торцевых дорог и сухопутных пароходов
в России, СПБ, 1837.
8. Е. А. Т а р л е, Рабочий класс во Франции в первые времена
машинного производства, Л., 1928.
9. К. Маркс и Ф. Энгельс, Сочинения, т. V.
10. Ф. Э нг е л ь с, Крестьянская война в Германии.
11. К. Маркс, Коммунистический манифест.
12. Сади К а р н о, Второе начало термодинамики. ГТТИ. 1934.
13. К. Matschoss, Die Entwicklung der D am pf mas chine, Berlin, 1908.
14. Souves ire, Histoire de Г Automobile, Paris, 1907.
15. E. A. Forward. Handbook of the science Museum, London, 1936.
16. Dickinson, Richard Trevithick, Cambridge, 1934.
17. Gordon Alexander, Historische uncl praktische Abhandhmcr,
Weimar, 1833.
18. The Newcomen Society Transaction., v. XIII, London. 1934.
19. The Newcomen Society Transaction, v. XIV, London, 1935.
20. «Mechanics Magazine», v 12, № 327, 1829.
21. «Mechanics Magazine, v. 12, № 339, 1830.
22. «Mechanics Magazine», v. 14, № 378, 1830.
23. «Mechanics Magazine, № 451, 1832.
24. Beck, Geschichte des Eisens.
25. V i a 1 1 a t e, L'activite economique en France de la fin du XVIII s.
jusqu'anos jours. Paris, 1937.
26. Bessemer, An Autobiography, London, 1905.
27. Материалы Центрального государственного военного архива.
К главе I
1. Р а с т о п ч и н, Сочинения, СПБ, 1853.
2. Леонардо да-Винчи, Избранные произведения, т. I, Академия,
1935.
3. К. М а р к с, Классовая борьба во Франции с 1848 по 1850 год, ГМПЛ,
1938.
4. Р а м б о, История XIX века, т. III.
5. ТиссандьеиФламмарион, Путешествие по воздуху.
6. «Морской сборник», т. XXX, № 7, июль 1857.
7. Франк, История воздухоплавания.
8. К. Map к с, Капитал, т. I.
9. «La Presse», № 9, 1842.
308
JO. D. Delcourl, Ingenieur-aeronaute. Nouveau Manuel complet d'Aero
station, Paris, 1850.
11. H. Giffard, Application de la vapeur a la navigation aerienne, Paris,
1854.
12. Gomptes Rendus de l'Academie des Sciences de Paris.
13. G. Brewe r, and P. Alexander, Aeronautics. Patent Office,
1815—1891, London.
14. Fr. M a r i о t t, Aerial steam carnage.
15. «L'Aeronaute», 1899, № 10.
16. «L'Aeronaute», 1935, № 190.
17. V. T a t i n, Elemenis d'aviation, Paris, 1908.
18. «L'Aeronautique», № 190, III. 1935.
19. «Journal of Natur. Philosophy», v. XXII, London, 1809.
20. «Mechanics Magazine» № 1025, l/IV-1843: №> 1032, 20/V-1843.
21. Материалы Центрального государственного военного архива.
К главе II
1. Леонардо д а - В и н ч и, Избранные произведения, т. I,
Академия, 1935.
2. В. И. Ленин, Сочинения, т. XXVII.
3. «Морской сборник» за 1856 г.
4. Е. В. Т а р л е, Рабочий класс во Франции в первые времена машинного
производства.
5. П. А. Бара ш, Развитие судовых паровых котлов, 1937.
6. «Технический сборник», 1869, т. IX, № 44.
7. Е. A. Forward, Handbook of the science Museum, London, 1936.
8. L e с о г n u, La navigation aerienne, Paris, 1903.
9. P. d'A m ё с о u r t, Collection des memoires sur la locomotion aerienne
sans ballons, Paris, 1864.
10. P. d'Amecouri, Entretien sur les moteurs legers a la societe de
navigation aerienne, Paris, 1864.
11. De la-Landelle, Aviation ou navigation aerienne, Paris, 1863.
12. «L'Aeronaute» № 5, 1877.
13. «La Presse» 7\VIII-1863.
14. Dinglers Polytechnisches Journal, Augsburg, 1865, H. 5.
15. Ghanute, Progress in flying machine.
16. A. Magoun and E. H odgins, A. History of Aircraft, 1931.
17. V. T a t i n. Elements d'aviation, Paris, 1908.
18. «Journal of Natur. Philosophy», v. XXIV, London, 1809.
19. «Mechanics Magazine», № 1025, 1843.
20. «Mechanics Magazine», l/IV-1843.
21. T. H. W a 1 k er, Art of flying, 1810.
22. .1. B. D a w y, Handbook, «Aeronautics», London, 1930.
23. Hodgson, The History of Aeronautics in Greal Briiain.
24. «Journal of Royal Aero-Society», № 267, 1933.
25. M. Lou p, Solution du probleme de la locomotion aerienne. Paris, 1853.
26. K. M a t s с h о s s, Die Entwicklung der Dampfmaschine, Berlin, 4908.
27. K. Matschoss, Manner der Technik. Berlin.
28. Материалы Центрального государственного роенного архива.
К главе III
1. Мировые экономические кризисы 18/j8—U935 гг., Институт мирового
хозяйства Академии Наук СССР.
2. В. И. Л е н и н, Сочинения, т. XIX.
3. Письма Маркса и Энгельса, 1932.
4. «Морской сборник» № 6, 1883.
5. «Морской сборник» № 9, 1887.
6. «Морской сборник». № 3, 1888.
7. «Морской сборник» № 4, 1888.
309
8. «Морской сборник» № 12, 1889.
fJ. «Морской сборник» № 3, 1890.
10. х\. Б р а н д т, Курс паровых машин.
11. П. А. Б а р а ш, Развитие судовых паровых котлов.
12. «Воздухоплавание и исследование атмосферы» вып. 9, 1905.
13. «Воздухоплавание и исследование атмосферы» вып. 6, 1905.
14. «Записки Русского технического общества» № 11, 1895.
15. «Записки Русского технического общества», 1904.
16. Франк, История воздухоплавания, ч. 1.
17. Д. И. Менделеев, О сопротивлении жидкостей и воздухопла-
в ании.
18. М. Л а б е ф, Подводные лодки, 1934.
19. Свод привилегий за 1893 г.
20. К. Э. Циолковский, Аэростат металлический управляемый,
Калуга, 1892.
21. Его же, Железный управляемый аэростат на 200 человек длиною с
большой морской пароход, Калуга, 1896.
22. Его же, Простое учение о воздушном корабле и его построении, 1899.
23. Свод привилегий за 1907 г.
24. О. Chanut e, Progress in flying machine, New-York, 1894.
25. H. H о e r n e s, Die Luftschiffahrt der Gegenwart, Wien, 1903
26. K. Sorea u, Le probleme de la direction des ballons, Paris, 1893.
27. Annuaire statistique de la France, Paris, 1936.
28. W. В e a m о n t, Motor vehicles and motor «Philadelphia», 1, 1902.
29. Souvestre, Histoire de l'automobile, Paris, 1917.
30. «Marine Engineer» № 4, 1879.
31. «Marine Engineer» № 11, 1880.
32. «Marine Engineer» № 89, 1886.
33. «Jrow» № 719, 22 ноября 1886.
34. G. Wellner, Oeber die Moglichkeit der Luftschiffahri, 1883.
35. «L'Aeronaute» № 6, 1879.
36. «L'Aeronaute» № 2, 1880.
37. «L'Aeronaute» № 3, 1883.
38. «L'Aeronaute» № 9, 1883.
39. «L'Aeronaute» № 2, 1888.
40. «L'Aeronaute» № 3, 1889.
41. «L'Aeronaute» № 12, 1891.
42. В u s 1 e y, Die Entwicklung d. Schiffsmaschinen.
43. Материалы Центрального государственного Еоенного архива.
К главе IV
1. К. М а р к с и Ф. Э н е л ь с, Сочинения.
2. В. И. Ленин, Сочинения.
3. И. В. Сталин. Речь на приеме в Кремле работников высшей школы
17 мая 1938 г.
4. «Записки Русского технического общества» за 1883. 1885, 1891, 1894,
1904 гг.
5. С. А. Ч а п л ы г и н, Собрание сочинений.
6. С. К. Д ж е в е ц к и й, Аэропланы в природе, СПБ. 1887.
7. Его же, Теория воздушных винтов.
8. Н. Е. Жуковский, Полное собрание сочинений.
9. К. Э. Циолковский, Давление воздуха на поверхности,
введенные в искусственный воздушный поток, Одесса, 1899.
10. Его же, Аэроплан или птицеподобная (авиационная) летательная
машина, М., 1895.
11. Его же, Защита Аэроната, Калуга, 1911.
12. Д. И. Менделеев, О сопротивлении жидкостей и
воздухоплавании, СПБ, 1880.
13. «За сто лет», СПБ, 1904.
14. Свод привилегий, выданных Департаментом торговли и мануфактур
за 1881 г., СПБ. 1882.
310
15. «Технический сборник», т. IX. I860.
16. В. Д. С п и ц ы н, Несколько слов о воздухоплавании при помошк
аппаратов, тяжелейших воздуха. 1880.
17. «Санкт-Петербургские ведомости» за 1877 г.
18. «Воздухоплавание за сто лет», 1884.
19. Записки Московского математического обещества за 1891 г.
20. Е. В. Т а р л е, История Италии в новое время, СПБ, 1901.
21. В. Зомбарт, Германия накануне экономического переворот *.
1900.
22. А. А. Р а д ц и г, Каменноугольная промышленность всего света, 189*.
23. «Математика и естествознание в СССР», М., 1938.
24. «Морской сборник» за 1871 г.
25. «Кронштадтский вестник» за 1877 г.
26. «Птицы и летательные машины», вып. 1.
27. «Воздухоплаватель» за 1880 г.
28. «Северный вестник» за 1887 г. № 11.
29. «Аэродинамика» под ред. Дюренда.
30. В. Э н д р у з, История Соединенных штатов, 1935.
31. П. П.Худяков, Производительные силы России.
32. Материалы Центрального государственного военного архива.
32а. «Comptes Kendus de TAcademie des Sciences», 4 апреля 1892; 5 июля 1897.
33. «Bulletin de l'Association Technique Maritime», № 3, 1892.
34. Annuaire statistique de la France, 1936.
35. Helmhol t z, Theorien tiber geometrisch-ahnliche Bewegungen fliis-
siger Кбгрег. Anwendung auf Luftballons. Monaisberichte der kon. Akad. der
Wissenschaften zu Berlin, 26 июня 1873.
35a. S. P. Lang ley, Memoir on Mechanical Flight, Washington, 1911.
36. S. P. Lang ley, Experiments in Aerodynamics, Washington, 1891.
36a. A. Hureaux de Villeneuve, Les oiseaux mecaniques de
m. Edison «L'Aeronaute», № 6, 1880.
37. A. Hureauxde Villeneuve, Appreciation de Гаёгоplane de
m. S. P. Langley, «L 'Aeronaute», № 7, 1896.
38. H. Maxim, Artificial and natural flight, London, 1909. .
39. Chanute, Progress in flying machines, New-York, 1894.
40. Flying machine work out the x/e HP steam motor weighing 3x/4 lbs.,
Journal Proced. Roy. Soc. of New South Wales, т. 26, 1892.
41. Soreau, Le probleme de la direction des ballons., Paris, 189Я.
42. Zeitschriftftir Automobil-u. Flugverkehr, Berlin, 1925.
43. Dieuaide, Tableau d'aviation, Paris, 1881.
44. E. V e у r i n, Les helices a oblique s'avangant horizontalement,
«L'Aeronaute», № 11, 1892.
45. J. S a h e 1, Henry Farman et l'aviation, 9-me edition. Paris, 1836.
46. Ch. H a n v e 1 d'A n d r e v i 1 1 e, Theorie mathematique du vol dee
oiseaux, «L'Aeronaute», 1879.
47. E. P. Frost describes his machine, Twenly third Report of the Aero n.
Soc of Gr. Brit.
48. L. Tu,rgan, Histoire de l'aviation, 1909.
49. «Zeitschrift fur Luftschiffahrt», Bd. 187.
50. A. H i 1 d e b r a n d t, LuftschiffahrL
51. Brevet № 205155, en date du 19/IV a m. Ader pour un appareil pour la
navigation aerienne, dit Avion, «L*Aeronaute», 1909, № 510.
52. D о 11 f u s et H. В о u с h e, Histoire de l'aeronautique, Paris, 1932.
53. V. T a t i n, Elements d'aviation, Paris, 1909.
54. Ch. A. Parsons, Flying Engines, La Nature, 1896, v. 54.
55. J. B. Davy, Handbook, «Aeronautics», London, 1929.
56. W. Kress, Comment l'oiseau vole, comment l'homme volera, Paris.
1909.
57. Hof mann, Der Maschinenflug, Frankfurt a/M., 1911.
58. B. Alexander-Katz, Die deutschc Patent e uber Flugapparate.
Berlin, 1911.
59. Researches and Experiment in Aerial Navigation, Washington, 1908.
311
60. О. Lilienthal, Der Vogelfluer als Grundlage der Fliegekunst, Berlin,
1910.
61. Ferber, L'Aviation, ses debuts, son developpernent, Paris, 1910.
62. The Wright Brothers Aeroplane, by Orville and Wilbur Wright. The
Century Magazine 1908, т. LXXVI, № 5.
63. «L'Aeronaute», 1872, 1877, 1878, 1879, 1880, 1890, 1891, 1894, U896,
1897, 1898.
64. Revue de 1 'Aeronautique», 1893.
65. «L'Aerophile», 1897, 1899, 1902.
66. «Engineering», 1881, 1885.
67. «L'Ala d'ltalia», 1931, № 11.
68. «Aeronautical World», 1903.
69. Brewer and Alexander, Aeronautics patent Office 1815—
1891, London 1893.
К главе V
1. В. И. Ленин, Сочинения.
2. К. М а р к с и Ф. Энгельс, Сочинения.
3. История Всесоюзной Коммунистической партии (большевиков), под
редакцией комиссии ЦК ВКП(б), 1938.
4. Труды Всесоюзной конференции по изучению стратосферы, U934.
5. Техника воздушного флота, 1937.
6. Ostwald, Die Huttner Dampfiurbine — eincneue Moglichkeit fur
den Kraftwagenantrieb. «ArlZ», 22 сентября If»34.
7. A. Peppier, Zur Aerologie niedrer Breiten. Beilrage zur Physik. d.
«Afmosphare», Bd. IV, 1912.
8. S о г е a u, Le probleme de la direction des ballons, Paris, 1843.
9. «Berichte und Abhandlungen der wissenschaftlichen GesollFohalt fur
Luftfahrt».
10. J о n e s, K. I n s 1 e y, Aircraft. 1923, Power Plants, New-York, 1926.
11. R. Wagner, Dampfturbine fur Luftfahrzeuge.
12. Munzinger, Leichte Dampfantiebe fur Luftfahrzeuge.
13. «Motor», 1935, № i.
14. «Engineer», 1938.
15. «Les Ailes», 1937, 1938.
16. «Luftwissen», 1934.
17. «Rivista Aeronautica», 1931, 1932.
18. «L'Aerophile» 1936, 1937.
19. «Technische Rundschau», 1936.
20. «Aero-Digest», 1933.
21. «Aviation», 1933.
22. VDI, 1932, 1934.
23. «Aeroplane», 1933.
24. «Flight», 1934, 1938.
25. «Archiv fur Warmewirtschaft», 1936.
26. Les ailes, 1938, L'avion a vapeur va-t-il renaitre? par Ch. Brachet.
Предисловие
ОГЛАВЛЕНИЕ
О/'
Введение
Роль парового двигателя в наземном и морском транспорте в первой половине
XIX века
Паровая машина в начале XIX столетия. Механические повозки
с пароатмосферной машиной. Механические повозки с
паровым двигателем двойного действия. Паровые повозки Тревитика
и Эванса. Начало коммерческой эксплоатации парового
автотранспорта. Конкуренция железных дорог и паровых
автомобилей в Англии. Попытки введения паровых автомобилей в
России. Развитие техники и промышленности в первой половине
XIX столетия 5—24
Глава I
Проблема летания (с помощью парового двигателя) в период утверждения
капитализма в передовых странах
Первые практические успехи воздухоплавания и проблема
управляемости аэростатов. Работы Дж. Кейли над применением
парового двигателя к аэростатам. Дальнейшие попытки
применения парового двигателя к аэростату. Опыты Анри /Киф-
фара с паровыми аэростатами. РаботьГ последователей Жиф-
фара в области управляемого воздухоплавания. Краткий обзор
развития управляемого воздухоплавания в период утверждения
капитализма в передовых странах 25—39
Глава II
Первые опыты применения парового двигателя в авиации
Работы Дж. Кейли по созданию аэроплана. Последователи Дж.
Кейли. Работы Хенсона (Англия) над аэропланом с паровым
двигателем. Работы Стрингфеллоу (Англия) над паровыми
аэропланами. Проекты применения пара к реактивному полету
в середине XIX столетия. Работы над паровыми аэропланами
во Франции в середине XIX столетня. Общие условия
развития работ над паровым аэропланом во Франции. Братья Тампль
и их опыты с паровым аэропланом- Дальнейшие опыты с
паровыми аппаратами во Франции. Применение паровых
двигателей к орнитоптерам в середине XIX столетия. Оценка
различных двигателей для нужд автции в середине XIX столетня 40—75
313
Глава III
Попытки решения проблемы управляемого воздухоплавания
в 1870—1900 гг.
Развитие промышленности и воздухоплавания в 187 и—1900 гг.
Успехи, достигнутые в снижении веса парового двигателя и
повышении его к. п. д. в морском флоте. Прогресс в области
котельной техники. Двигатель братьев Хересгофф. Попытки
создания авиационного парового двигателя. Двигатели внутреннего
сгорания в 70—80-х годах XIX столетия. Практические попытки
применения парового двигателя к воздухоплаванию в
последней четверти XIX столетия. Постройка Габриэлем Ионом
управляемого аэростата с паровой машиной для России. Дальнейшие
опыты и проекты применения парового двигателя на
аэростатах. Проект парового аэростата Адольфа Рунге.
Взаимообусловленность развития воздухоплавания и подводного
плавания. Двигатель Даймлера и первые попытки применения его
к аэростату. Работы К. Э. Циолковского над управляемым
аэростатом. Краткий обзор развития воздухоплавания в 1870—
1900 гг * 76-127
Глава IV
Попытки решения проблемы авиации с помощью парового двигателя в конце
XIX и начале XX столетия
Причины, обусловившие развитие авиации в Америке, России,
Италии и др. странах. Аэродинамические опыты и исследования
в 80-х и 90-х годах XIX столетия. Аэродинамические опыты
Ленгли. Аэродинамические опыты Хирама Максима. Проекты,
модели и образцы аэропланов с паровыми двигателями,
разработанные в 70—80-х годах XIX столетия. Первый русский
аэроплан с паровым двигателем. Дальнейшие попытки
применения парового двигателя к аэроплану. Краткий обзорт<развития
аэропланов за период с 1871 по 1890 г. Попытки разрешения
проблемы авиации помощью парового геликоптера в период
с 1871 по 1900 гг. Развитие орнитоптеров с паровыми
двигателями в период с 1871 по 1900 г. Практические попытки
решения проблемы аэроплана во Франции в 90-х годах XIX
столетия. Паровой аэроплан Татэна. Опыты применения парового
двигателя к аэроплану в Англии в 90-х годах XIX столетия.
Паровой мультиплан Филиппса. Паровой аэроплан Хирама
Максима. Проект парового аэроплана К. Э. Циолковского.
Паровой аэроплан Гофмана. Изобретатели аэроплана в Америке.
Паровые модели Ленгли. Паровой аэроплан Ленгли. Работы
Лилиенталя и Чанюта и их значение для победы аэроплана.
Краткие выводы 128 238
Глава V
Паровой двигатель в авиации после войны 1914 — 1918 гг.
Общее направление развития авиатехники после империалистической
войны 1914—1918 гг. Авиадизели. Газовые турбины. Ракетные
двигатели. Электродвигатели. РазБитие паровой машины в
начале XX столетия. Паровые турбины в начале XX столетия.
Дальнейшее развитие паровой турбины. Прогресс котельной
техники в начале XX столетия. Паровые автомобили первых
десятилетий XX столетия. Преимущества применения паровор
установки на самолете. Практические опыты и попытки раз-
314
решения проблемы аэроплана с паровым двигателем в[современ-
ных условиях. Аэроплан братьев Беслер с паровым двигателем.
Аэроплан Дшонстона с паровым двигателем. Авиационная
паросиловая установка, сконструированная в СССР. Звездообразный
паровой авиационный двигатель, сконструированный в СССР.
Проект Рудольфа Вагнера. Проект паровой турбинной
установки Карла Родера. Проект турбинной установки для
самолета Итало-Рафаэло. Проект авиационной паросиловой
установки Грет-Лейке Эркрафт Корпорейшен оф Америка и Дженерал
Электрик Ко. Авиационная паротурбинная установка Бробека.
Турбокотел Н. Е. Жуковского. Авиационная турбина с
вращающимся котлом Форкауфа. Авиационная паровая турбина
Хютнера. Паровая авиационная турбина Бешара. Паровой
авиационный двигатель в Англии. Краткие выводы 234—304
Заключение 305
Библиография ; 308
Редактор В, А. Пивовар
Техн. редактор А. Н. Савари.
Сдано в набор 5/VIII 1939 г.
Подписано к печати 14/Х 1939 г. Автор,
дог. № 539. Инд. 5-2. Кол. печ.
лист. 208/4. Учетно-авт. лист. 22,52
Тираж 6000. Формат бум. 60X92/и.
У полн. Глав л. № А 18867.
Заказ № 994.
Типография Оборонгиза.
Киев, Крещатик, 42'.