Вертолёт, 2004 № 02 - [33]
Александр АКИМОВ,
ИСТОРИЯ
И все-таки она вертится!
Великого русского ученого Михаила Васильевича Ломоносова можно по праву считать отцом идеи создания беспилотного летательного аппарата. Еще два с половиной века назад он понял, что для изучения и освоения воздушного пространства такой аппарат подходит лучше всего. Возможно, к этой идее его подтолкнула смерть близкого друга, погибшего при исследовании электрических разрядов. Ломоносова и самого, как известно, очень интересовала природа возникновения гроз, то есть статического электричества, в верхних слоях атмосферы, где риск для жизни исследователя был достаточно велик. Изобретенная им 250 лет назад «аэродромическая» машинка стала, по сути, не только первым беспилотным аппаратом, но и аппаратом, чьи аэродинамические свойства были исследованы экспериментально. Идея Ломоносова нашла свое воплощение на практике лишь в середине XX века, что еще раз напоминает нам о гениальной научной прозорливости ученого.
Аэродромическая машинка М.В. Ломоносова
Впервые действие изобретенной им аэродромической машинки М.В. Ломоносов продемонстрировал 1 июля 1754 года на конференции Петербургской Императорской Академии наук — 250 лет назад. Машинка Ломоносова стала первой действующей моделью вертолета, о которой сохранились хоть и краткие, но достоверные сведения. В дошедших до нас материалах нет ни рисунка модели, ни ее размеров. Поэтому точно воссоздать облик аэродромической машинки нельзя. Но можно на основе современных знаний представить, какой она могла быть, имея в виду достигнутые ею результаты и возможности техники того времени.
В эпоху Ломоносова не существовало методов расчета воздушного винта. Поэтому его работа по созданию летательного аппарата велась эмпирическим путем. Некоторое представление о работе лопастных вентиляторов он получил еще в студенческие годы в Германии, когда посещал рудники.
В 1744 году М.В. Ломоносов сделал доклад на конференции Академии наук «0 вольном движении воздуха, в рудниках примененном», в котором, в частности, говорилось: «На строение и движение воздушных машин вследствие необходимости удалять испорченный парами воздух требуется немало иждивения и работы». Знакомство с трудами Исаака Ньютона, размышления о фундаментальном законе сохранения материи и движения могли натолкнуть его на идею использования силы воздушного потока, отбрасываемого вращающимися лопастями, для придания импульса движения устройству, которое он хотел использовать для подъема метеорологических приборов.
Конкретные данные об изобретении Ломоносова содержатся в двух документах. В протоколе конференции АН от 1 июля 1754 года есть упоминание о двух парах крыльев, которые двигаются «горизонтально в противоположных направлениях». Очевидно, что речь идет о двух двухлопастных несущих винтах противоположного вращения. Упоминается также о дистанции между двумя парами крыльев — это может означать либо соосное расположение винтов, либо их расположение рядом на параллельных валах.
Историк техники В.Р. Михеев обосновал предположение о соосных винтах. В пользу этой версии говорит также факт изготовления аппарата часовых дел мастером, которому хорошо знаком привод часовой и минутной стрелок с помощью соосно расположенных винтов. В упомянутом выше протоколе сказано также, что «крылья движимы пружиной, подобной тем, которые обыкновенно бывают в часах». Нет сомнений, что речь идет о спиральной пружине, примененной в часах голландцем X. Пойгенсом еще в 1657 году. Известно несколько проектов Ломоносова, где использовался часовой механизм со спиральной пружиной в качестве аккумулятора энергии. Так, в клизеометре (прибор, вычерчивающий на бумажной ленте отклонения корабля от заданного курса под влиянием ветра) барабан с намотанной на нем бумажной летной приводится во вращение силой упругости спиральной пружины. Для морских часов Ломоносов предложил устройство с четырьмя спиральными пружинами.
В отчете о своих научных работах в 1754 году Ломоносов сообщает: «Делал опыт машины, которая бы, подымаясь кверху сама, могла бы поднять маленький термометр, дабы узнать градус теплоты на вышине, которая с лишком на два золотника облегчалась, однако к желаемому концу не приведена». Два с лишком золотника — это примерно 10 г — такова была подъемная сила, развиваемая винтами.
Обратимся теперь к указаниям менее определенным. В протоколе от 4 февраля 1754 года конференции Академии наук отмечено: «Г-н Ломоносов предложил собранию, чтобы была построена машинка, приспособленная для подъема термометров и других малых метеорологических инструментов, и представил ее рисунок. Г-да академики признали эту машинку достаточно достойной, чтобы построить для производства этих опытов. И тем постановили… просить Канцелярию академии, чтобы эта машина была построена по указанию г-на автора часовым мастером Фуциусом».
Здесь существенны указания о малости машинки, а также о малости подымаемых инструментов. Поскольку ничего не говорится о специальных постройках для демонстрации изобретения, то скорее всего вся установка размещалась на академической кафедре, а размеры винта вряд ли превышали полметра. Из июльского протокола: «Машина была подвешена на веревке, натянутой между двумя блоками, и удерживалась в равновесии грузиками, подвешенными с противоположной стороны. При заведенной пружине быстро поднималась вверх. Это обещало желаемый эффект».
