Михаил Зенкевич - Братья Райт

Чтобы вычислить точно эти тысячи комбинаций, бр. Райт приступили к кропотливым аэродинамическим опытам. На свои опыты они сначала, по их собственному признанию, смотрели как на спорт, но потом невольно подошли к научной стороне проблемы и нашли ее такой захватывающей, что погружались в нее все глубже и глубже.

Измерение сил сопротивления движущегося по воздуху тела в современной аэродинамике производится двумя методами: или тело движется с определенной скоростью по спокойному воздуху, или воздух набегает с определенной скоростью на неподвижное тело. В то время, когда бр. Райт начали свои занятия по аэродинамике, в ней господствовал исключительно первый метод. И Лэнгли и Максим производили свои опыты, вращая предметы или модели рукой по воздуху. При таком способе очень трудно было измерить, под каким углом находилась вращаемая плоскость или модель в тот или иной момент. Кроме того результаты испытаний искажались влиянием центробежной силы в зависимости от большей или меньшей близости вращаемого предмета к центру вращения. Неудивительно, что и результаты опытов получались противоречивые и неточные.

Бр. Райт тоже сначала работали по этому методу. Флюгер на велосипедном руле был одним из таких несовершенных приборов. Потом у них явилась мысль — почему бы, вместо того чтобы вращать и двигать испытуемый предмет по воздуху, не сделать наоборот — пускать движущийся воздух на неподвижный предмет? При таком способе гораздо легче измерять углы, и результаты испытаний будут более точными. Нужно только неподвижный предмет или модель наклонять под разным углом навстречу набегающему потоку воздуха и точно измерять эти углы. Таким образом у бр. Райт возникла идея устройства первой аэродинамической трубы.

Эта труба, или «ветряной туннель», как они его называли, была устроена в их велосипедной мастерской и обошлась им всего в 15 долларов. Труба была деревянная, длиною в 6 футов 16 дюймов в диаметре (внутри). Поток воздуха в трубе вызывался металлическим вентилятором, прикрепленным к оси наждачного колеса, приводимого в движение двухцилиндровым газовым двигателем, находящимся в мастерском. Испытуемые предметы или модели подвешивались в трубе под различными углами, которые автоматически определялись особым угломером. Конечно этот ветряной туннель бр. Райт был очень несовершенен по сравнению с современными аэродинамическими трубами, употребляемыми теперь во всех аэродинамических лабораториях и институтах. Но для своего времени это было замечательное изобретение, сразу же давшее бр. Райт огромное преимущество перед другими изобретателями и подвинувшее их ближе к цели. Только получив ответ на мучившие их вопросы, смогли бр. Райт перейти к дальнейшему практическому осуществлению своего изобретения.

«Сделав предварительные измерения большого числа различных по форме поверхностей, чтобы получить общее представление о предмете, — пишет Орвил, — мы начали систематическое измерение различиях поверхностей с целью выяснить основные причины замеченных разниц в величине их сопротивления. Измерения почти 50 поверхностей при различных углах от 0 до 45 градусов, с промежутками в 2 1/2 градуса, систематизировались в виде таблицы. Эти измерения производились таким образом, чтобы показать также влияние одной поверхности на другую, когда они расположены одна над другой или следуют друг за другом».

Братья испытали в своем туннеле более двухсот моделей различных крыльев, размером от 3 до 9 дюймов в длину. Формы профилей их были различны и испытывались они в различных комбинациях: в виде монопланов, бипланов или мультипланов, а также в тандем (гуськом друг за другом). Модели крыльев делались из листового железа. Некоторые складывались так, что верхней части придавался нужный изгиб и крутой край спереди, а свободные концы соединялись плотно сзади. Другие делались толщиной в один лист, и им тоже придавался различный изгиб. Поверхности имели различную форму — от дуги до круга. Перед испытанием они смазывались слегка воском. Такое систематическое измерение величины сопротивления различных поверхностей и профилей крыльев при различных углах атаки в аэродинамической трубе никогда раньше до бр. Райт не производилось. Неудивительно, что и результаты этих упорных систематических опытов по аэродинамике были решающими для их дальнейшего успеха.

Главным результатом этих аэродинамических опытов бр. Райт было определение так называемого центра давления, т. е. равнодействующей всех сил давления на крыло при различных углах атаки (угол между направлением потока воздуха при полете и касательной к нижней поверхности крыла). В зависимости от наклона крыла при полете, т. е. угла атаки, центр давления оказывается приложенным в различных точках крыла. Знание положения равнодействующей или центра давления совершенно необходимо при конструировании аэропланов для расчетов и устойчивости. После кропотливых опытов с двумястами различных крыльев с разными профилями и после математических вычислений бр. Райт удалось найти законы перемещения центра давления.

Другим важным результатом опытов было определение подъемной силы крыльев и силы лобового сопротивления при разной скорости, И здесь, так же как и в устройстве первой аэродинамической трубы, бр. Райт действовали в согласии с методами современной нам аэродинамики. Они не рассматривали, как это делали многие их современники, подъемную силу и силы лобового сопротивления отдельно, а старались найти соотношение между ними. Отдельные части проблемы не закрывали от них самого важного, целого, их цели — полета. Их занимал практический вопрос о наиболее совершенном устройстве крыльев и летательной машины. Мерою же аэродинамического совершенства аэроплана, его качества (так же как и качества крыла) является отношение подъемной силы его крыльев к величине его лобового сопротивления.

Результаты своих исследований бр. Райт систематизировали в особых таблицах, которые потом служили для них карманной справочной книгой при их дальнейших полетах.

Именно эти свои таблицы имели в виду бр. Райт, когда писали в 1908 г., что «мы надеемся опубликовать результаты наших лабораторных опытов, которые одни сделали возможным раннее разрешение проблемы полета». Однако эти таблицы, сослужившие такую важную роль в изобретении аэропланов, так и остались неопубликованными. Тотчас же после их составления, весною 1902 г., бр. Райт послали один экземпляр Шанюту, а другой доктору Спрату.

Окончив составление таблиц, бр. Райт принялись за конструирование нового планера, который был построен уже с учетом всех сделанных ими аэродинамических изысканий и при испытании подтвердил правильность их выводов.