История воздухоплавания и авиации в России (июль 1914 г. - октябрь 1917 г.)

Отсутствие крупных аэродинамических труб, должной экспериментальной базы чрезвычайно осложняло составление аэродинамического расчета, в частности, решение задачи устойчивости. Наука в этом вопросе не могла еще оказать надежной поддержки авиаконструкторам. Продольная устойчивость строившихся самолетов не была отработана. Только практические полеты давали возможность выяснить ее. Даже передовые авиаконструкторы того времени допускали грубые ошибки в центровке самолета. Можно сослаться на пример моноплана конструкции И. И. Сикорского с двигателем "Гном" мощностью 100 л. с., участвовавшего на военном конкурсе самолетов в 1913 г. По условиям конкурса самолет должен был сделать планирующий спуск с высоты 1000 м. Выполнение этого маневра едва не окончилось катастрофой. Аппарат пилотировался летчиком-испытателем В. Янковским, рядом с ним находился старший механик Савельев. Когда убрали газ и пошли на спуск, то машина вследствие неправильной центровки начала валиться на нос. Экипажу грозила гибель. Опасность была предотвращена находчивостью Савельева, который быстро вылез из кабины и лег на хвост самолета. Благодаря такому искусственному противовесу летчику удалось благополучно опустить аппарат на землю подальше от места, где расположилась конкурсная комиссия.

Во время войны самолеты строились во все возрастающем числе. Русская наука спешила протянуть руку помощи самолетостроителям. Испытание моделей крыльев и фюзеляжа пришлось делать раздельно в плоской и круглой аэродинамических трубах, принадлежавших МВТУ. После получения опытных данных продувок производился полный аэродинамический расчет самолета, который состоял из следующих основных разделов или частей: 1) определение угла заклинения винта; 2) построение поляры Лилиенталя; 3) построение сетки необходимой тяги винта при различных режимах полета; 4) построение сетки полезных мощностей для различных режимов; 5) построение сетки мощностей, исправленных на к. п. д. винта; 6) построение баланса мощностей в зависимости от режима полета при полной мощности мотора; 7) определение высоты потолка самолета; 8) построение барограммы подъема самолета.

В процессе проектирования неясным оставался вопрос об ожидаемых горизонтальных и вертикальных скоростях. Николай Егорович разработал метод тяг и мощностей, который и поныне почти без изменений применяется при аэродинамических расчетах самолета, построил диаграмму потребных тяг, до сих пор называемую "сеткой Жуковского". С помощью простейших приемов стало возможным определение максимальных скоростей полета, вычисление практического потолка самолета и его скороподъемности, выяснение наиболее выгодных режимов полета, т. е. наивыгоднейшего угла атаки и наивыгоднейшей скорости полета. Теоретически было установлено условие продольной устойчивости. Инженеры получили указания, как проектировать самолет, был найден метод определения центра его тяжести.

Во многих из названных вопросов Н. Е. Жуковский опередил западноевропейских ученых, которые широко пользовались плодами его труда.

Конечно, современная наука, опираясь на важнейшие экспериментальные данные аэродинамических лабораторий, далеко продвинулись вперед в определении летных характеристик. Однако остается неоспоримым факт, что и теперь, через десятки лет, основные методы аэродинамического расчета самолета, разработанные Н. Е. Жуковским, не потеряли своего значения.

В рассматриваемый период самолетостроение еще не опиралось на стройную науку о прочности самолета. Теперь каждый студент самолетостроительного факультета изучает специальный курс "Расчет самолета на прочность". В то время никаких учебников и пособий по этому важнейшему разделу самолетостроения не было. В конструкторских бюро при расчетах прочности летательных аппаратов приходилось пользоваться курсами статики сооружений и теории упругости. Запас прочности для первых самолетов, строившихся В России, определялся примитивными способами и был для крыльев — трехкратным и для хвоста — двукратным.

Н. Е. Жуковский в аэродинамической лаборатории МВТУ (1914 г.)

По словам А. Ф. Половцева из докладной записки Особому совещанию по обороне государства, прочность самолетов определялась следующим образом: "аппарат, положенный вверх колесами, нагружается мешками с песком, дважды превышающим вес испытываемой машины. Если таковая выдерживает, то признается прочной" [157].