Уголок неба ¦ Maxim Aeroplane 1894

Одновременно с К. Адером (Clement Ader) над решением проблемы полета самолета с паровым двигателем работал английский изобретатель и инженер Хайрам Максим (Hiram S. Maxim). В отличие от своего французского коллеги X. Максим считал бесперспективным копирование объектов живой природы и вел работы на строго научной основе. Прежде чем приступить к строительству самолета, он провел эксперименты на ротативной установке и в аэродинамической трубе собственной конструкции, а также на специальном приборе для измерения тяги винтов . В результате был накоплен определенный опыт в выборе формы винтов и несущих поверхностей. В частности, X. Максим одним из первых обосновал выгодность применения искривленного профиля крыла, указал на появление дополнительного сопротивления при обтекании близко расположенных друг к другу тел (сопротивление интерференции), разработал воздушные винты с высоким для тех лет КПД - 0,6.

Получив достаточное, с его точки зрения, количество экспериментальных данных, X. Максим в 1891 г. приступил к строительству самолета. В 1892 г. он был в основном готов, однако доработка конструкции велась вплоть до 1894 г. Работу финансировала Лондонская компания по производству оружия.

Самолет X. Максима отличался от всех построенных ранее как по схеме, так и по размерам. Это был расчалочный биплан, снабженный двумя рулями высоты - впереди и позади крыльев. Вертикальное оперение отсутствовало. Взлетный вес самолета превышал 3,5 т, общая площадь горизонтальных поверхностей составляла 372 м2. Предусматривалась возможность установки дополнительно трех несущих поверхностей между верхним и нижним крыльями. В этом случае общая площадь составила бы 557 м2. Однако этот замысел остался нереализованным.

Крыло состояло из восьмиугольного центроплана и консолей прямоугольной формы с удлинением около 5. Профилированные нервюры обеспечивали различную кривизну верхней и нижней поверхностей. Относительная толщина профиля равнялась примерно 2%, установочный угол крыла - 7 . Силовые элементы крыла были изготовлены из стали и дерева, обтяжка - из полотна.

Под крылом имелась прямоугольная платформа длиной 12 м и шириной 2,4 м, собранная из стальных труб. На ней размещались два паровых двигателя, котел, конденсатор, а также места для экипажа самолета. Двигатели типа "компаунд" имели мощность по 180 л.с. (при р макс = 21,7 атм). Они были изготовлены из высококачественной стали, коленчатые валы и некоторые другие детали были пустотелые. Удельный вес двигателей составлял всего 1,2кг/л.с. Котел трубчатого типа отапливался нефтью. Весьма остроумно была решена конструкция воздушного конденсатора - трубки для конденсации пара имели форму аэродинамического профиля (напоминавшие профили, разработанные в 1880-е годы Г. Филлипсом). Благодаря этому вес агрегата частично компенсировался развиваемой им подъемной силой. Общий вес силовой установки составлял около 1 т, удельный - 3,1 кг/л.с.

Двигатели приводили во вращение два деревянных двухлопастных винта диаметром 5,4 м. В отличие от построенных ранее самолетов, на самолете X. Максима винты были размещены за крылом. Это, как считал конструктор, повышало КПД пропеллера (В действительности КПД тянущего и толкающего винтов практически равны).

Как отмечалось, для управления самолетом в вертикальной плоскости Максим применил два руля высоты - впереди и позади крыла. В настоящее время аналогичный способ управления получает развитие на маневренных самолетах для непосредственного управления подъемной силой (маневр в вертикальной плоскости без изменения угла тангажа), однако в начальный период развития самолетов эта идея являлась неоправданной, так как только усложняла пилотирование. Управление направлением полета предполагалось осуществлять за счет изменения скорости вращения одного винта относительного другого. Устойчивость в воздухе должна была обеспечиваться низким расположением центра тяжести и поперечным V консолей крыла. Самолет имел четырех колесное шасси.

Основные отличительные особенности самолета X. Максима заключались в аэродинамической схеме и необычно больших размерах аппарата. Выбор схемы полиплан, по-видимому, был сделан под влиянием опытов Г. Филлипса с решетчатым крылом в начале 1890-х годов (первоначально Максим предполагал построить моноплан. Большие размеры самолета были обусловлены тем, что Максим строил аппарат под уже имевшиеся у него паровые машины большой мощности, которые он спроектировал в 1889 г.

Для предварительных испытаний был продолжен рельсовый путь длиной 600 м, на конце которого установили упор из натянутых канатов. Для того чтобы ограничить высоту подъема, был сделан специальный ограничитель на высоте 0.6 м над рельсами, по которому в случае отрыва от земли должны были катиться небольшие дополнительные колесики, закрепленные на самолете.

Для опробывания самолета X. Максим пригласил из Франции спортсмена и механика де Ламбера, имевшего опыт испытаний моторных лодок на подводных крыльях и полетов на аэростатах. После неоднократных предварительных проб ( 1892-1894гг.), во время которых сила двигателей использовалась лишь частично, было решено испытать самолет при полной мощности. Это испытание состоялось 31 июля 1894 г. По словам X. Максима: "...первая часть пути была с легким подъемом, но машина совершенно поднялась с нижних рельсов, а все верхние колеса коснулись своих рельсов (ограничителей. -Д.С.), когда прошли около 600 фт. Скорость быстро возрастала, и, когда прошли 900 фт., одна из задних осей, которые были из двухдюймовых трубок, согнулась... Задняя часть машины, лишившись опоры, сильно поднялась над колеей и изогнулась. Приблизительно к концу 1000 фг. также отошло от верхней колеи и левое переднее колесо; вскоре правое колесо оторвало около 100 фт. верхней колеи. Пар тотчас же закрыли, и машина упала прямо на землю, причем колеса ее врезались в мягкую почву, не оставив на ней никаких других следов; это, несомненно, доказывает, что машина полностью висела в воздухе прежде, чем упасть на землю.

При этой аварии одна из сосновых досок, из которых состояла верхняя колея, прошила насквозь нижний остов машины и сломала несколько трубок, но механизмы не пострадали, за исключением небольшого повреждения одного из винтов .

По оценке X. Максима во время этих испытаний была достигнута подъемная сила в 5000 кг.

Несколько по другому описывается авария в мемуарах ассистента X. Максима Э.Хьюитта. По его словам, самолет сошел с ограничительных рельсов из-за порыва ветра. Хьюитт считал, что если бы двигатель в этот момент не был остановлен, аппарат мог совершить первый в истории авиации полет. Учитывая несовершенство системы управления и отсутствие опыта пилотирования у испытателей, нельзя согласиться с этим предположением.

Несмотря на сравнительно небольшие повреждения самолета, дальнейшие опыты были прекращены. Почему же Максим, затратив много времени и большие средства (20 000 фн. ст.), удовлетворился столь скромным результатом - констатацией факта, что подъемная сила, развиваемая самолетом, превышает его вес, и не предпринял попытку полета? По мнению Ч. Гиббс-Смита, изобретатель мало интересовался проблемой практического полета и не стремился построить аппарат для перемещения по воздуху, его машина являлась всего лишь своеобразным экспериментальным стендом для определения подъемной силы. Однако этому противоречит программа опытов с самолетом, согласно которой после наземных проб должны были состояться испытания в полете.

Следует также отметить, что если бы единственной целью конструктора было определение подъемной силы аппарата во время пробежек по рельсам, то не было бы необходимости снабжать самолет органами управления и средствами обеспечения поперечной устойчивости. Более того, известно, что конструктор работал над созданием гироскопического устройства для обеспечения автоматической устойчивости аппарата в полете.

Действительная причина прекращения работ на стадии предварительных испытаний заключалась в том, что после аварии в 1894 г. Максим понял, что его гигантская машина неспособна к управляемым полетам. Требовалось создать принципиально новый самолет, но денег на это уже не было - никто не хотел финансировать неудачника. Максим предполагал установить на новом самолете бензиновый двигатель: паровая машина имела слишком большой расход воды при работе на полной мощности. Дело ограничивалось изготовлением коленчатого вала для будущего двигателя.

Результаты деятельности X.Максима еще раз подтвердили, что к концу XIX в. энергетической проблемы создания самолета уже не существовало. Располагаемая перегрузка самолета Максима составляла примерно 1,5, что было достаточно не только для горизонтального полета, но и для полета с набором высоты и выполнения некоторых маневров. Этому помимо малого удельного веса двигателей способствовали совершенная для своего времени форма крыла и высокое КПД винтов. Х. Максим был первым, кто воплотил в самолетостроении данные экспериментальной аэродинамики о преимуществах крыла неплоского профиля и большого удлинения. Правда, и до него на некоторых летательных аппаратах применялось удлиненное крыло с вогнутым профилем (планеры Ле Бри, А.Гупиля, самолет К.Адера). Однако эти аппараты создавались как увеличенные копии летающих животных и форма профиля крыла была выбрана просто по аналогии с крылом прототипа - птицы (Ле Бри, Гупиль) и летучей мыши (Адер).

Аэродинамическое качество самолета могло быть выше, если бы Максим уделил внимание снижению лобового сопротивления частей самолета. Из-за большого числа растяжек и открытого расположения агрегатов силовой установки на фюзеляже-платформе аэродинамическое сопротивление оказалось значительно больше, чем ожидал конструктор, и на его преодоление даже при сравнительно небольшой скорости (60 км/ч) требовалось около четверти всей мощности двигателей .

В то же время вопросы устойчивости и управляемости самолета оставались по-прежнему нерешенными. Правда, по сравнению с К.Адером X.Максим предпринял меры по обеспечению поперечной устойчивости в полете (поперечное V крыла). Однако неэффективность системы управления и отсутствие средств продольной и путевой стабилизации делали полет невозможным.

ЛТХ:

Модификация	Aeroplane 1894
Размах крыла, м	31.70
Длина, м	36.58
Высота, м
Площадь крыла, м2	360.00
Масса, кг
пустого самолета	272
нормальная взлетная	3628
Тип двигателя	2 ПаД Maxim
Мощность, л.с.	2 х 90
Максимальная скорость, км/ч	67 (расчетная)
Крейсерская скорость, км/ч
Практическая дальность, км
Скороподъемность, м/мин
Практический потолок, м
Экипаж, чел	3

Доп. информация :

Фотографии:

Aeroplane 1894

Aeroplane 1894

Aeroplane 1894

Aeroplane 1894

Aeroplane 1894

Aeroplane 1894

Aeroplane 1894

Aeroplane 1894

Схемы:

Aeroplane 1894