uav-pir-center
.pdf
60 Беспилотные летательные аппараты
В это же время Поморцев, будучи одним из пионеров русской авиации, также проводил опыты по повышению устойчивости полета воздушного змея и планера. Устойчивый воздушный змей и планер ему нужны были не просто для парящего полета, а для подъема метеорологической аппаратуры (М.М. Поморцев является также основателем аэрологии). Так вот, на одном из этапов исследований Поморцев объединил научные работы по планерам и ракетам. А это привело к рождению чуть ли не пер вых в мире крылатых ракет.
А начиналось все так. В 1898 г. Поморцев разработал планер змей, который газетчики в то время называли «прототипом для создания аэроплана». Планер Поморцева состоял из двух криво линейных треугольных в плане крыльев, пересекавшихся почти под прямым углом друг к другу (прототип монопланного аэро плана). Интересной особенностью было то, что все четыре час ти крыльев имели почти одинаковую площадь.
Такое устройство крыльев давало планеру змею, по мнению ученого, большую устойчивость в поперечном направлении, так как боковое обтекание (Поморцев писал: «неправильные боко вые удары ветра») уравновешивалось расположением крыльев. Полезный груз подвешивался снизу на особо устроенной гибкой подвеске. Причем крепление было продумано так, что при лю бых условиях движения планера в воздухе он сохранял свою ус тойчивость. То есть по сути этот планер был аппаратом балан сирного типа и, видимо, груз автоматически восстанавливал ус тойчивость за счет гибкости подвески.
Поморцев построил несколько планеров различных размеров. Сравнительный анализ их характеристик с характеристиками планеров других конструкторов того времени показывает, что в конструкции этих летательных аппаратов М.М. Поморцев до стиг немалого прогресса. Есть основания предполагать, что бра тья Райт были хорошо знакомы с работами Поморцева в облас ти планеров и воздушных змеев. Существуют предположения, что именно благодаря исследованиям Поморцева они внесли изменения в свой планер, который, впоследствии и стал прото типом их первого самолета58.
58 Минкельдей М.А. М.М. Поморцев – первый русский аэролог. Л.: Гидроме теоиздат, 1954.
Ракетные приоритеты М.М. Поморцева |
61 |
Прямых подтверждений этому факту авторами не обнаружено, да и планер Поморцева по внешнему виду существенно отлича ется от планера братьев Райт. Тем не менее какие то научные связи между Поморцевым и братьями Райт вполне вероятны, мо жет быть, через О. Шанюта. Достоверно известно, что пионер американской авиации Октав Шанют обменивался с Михаилом Поморцевым результатами аэродинамических исследований. Пожалуй, единственное туманное упоминание о творческих свя зях Поморцева с братьями Райт можно найти только в протоколе заседания Воздухоплавательного отдела Императорского Рус ского технического общества (ИРТО), состоявшегося 10 (23) ян варя 1904 г. под председательством Е.С. Федорова.
В прениях по докладу В.В. Кресса «Динамическое воздухоплава ние» Поморцев сказал: «…достаточно познакомиться с трудами таких деятелей по воздухоплаванию, как Ренар и Шанют, чтобы убедиться, что и теория совершенно подтверждает то же, что он 20 лет доказывал также путем опытов. Позднейшие факты впол не подтверждают все сказанное: так, по частным сведениям (вы делено авторами), которые я недавно получил из Америки, ока зывается, что сотрудник Шанюта, Райт на своем управляемом аэроплане пролетел несколько километров с довольно большой скоростью»59.
Планеры Поморцева были испытаны в Кронштадте в 1901 г. Ко мандир крепостной артиллерии генерал майор Н.А. Чижиков предоставил в распоряжение полковника Поморцева помеще ние и необходимое число помощников. Содействие ученому оказывали и другие офицеры крепостной артиллерии. Помощ ником М.М. Поморцева был В.М. Катышев – член Воздухопла вательного отдела ИРТО.
В Кронштадте в воздух поднимались большие парусиновые пла неры змеи с хвостом. Они запускались как в одиночку, так и со единенные вместе по три и более штук. По мнению Поморцева, змеи его конструкции являлись более совершенными, чем одно типные по назначению змеи Харгрева. Докладывая 28 ноября 1901 г. о результатах своих исследований членам Воздухоплава
59 Очерк деятельности Воздухоплавательного отдела Императорского Русского Технического общества со дня его основания до настоящего времени. Воздухо плавание и Исследование Атмосферы. Вып. 9. 1905.
62 Беспилотные летательные аппараты
тельного отдела, М.М. Поморцев в павильоне ИРТО продемон стрировал полет одного из своих змеев (в этом павильоне была проведена целая серия исследовательских запусков змея Помор цева). Змей запускался с помощью резинового амортизатора.
Вот как описал исследования Поморцева в области воздушных змеев журнал «Метеорологический вестник» № 12 за 1901 г.: «После ряда исследований метательной способности и подъем ной силы разных поверхностей им (Поморцевым. – Авт.) была принята форма двух крылатых поверхностей, перпендикуляр ных одна другой, расположенных крестообразно и симметрично относительно продольной балки. Центр тяжести и центр давле ния такого планера находятся почти в совмещении на линии продольной балки. Планеры обладают большой прочностью, значительною устойчивостью в воздухе и при 10 кв. метрах рабо чей поверхности весят 25–30 фунтов, поднимаясь при сравни тельно слабом ветре (2–2,5 метра в секунду)…».
Члены Воздухоплавательного отдела ИРТО высоко оценили ра боту Поморцева. Они поставили его в один ряд с такими пионе рами авиации, как Лилиенталь, Пильчер, Шанют, братья Райт. Еще более высокую оценку исследованиям М.М. Поморцева дал другой пионер русской авиации В.М. Катышев: «…Рассмат ривая планер М.М. Поморцева как летательную машину, можно прийти к заключению, что благодаря его устойчивости и срав нительно малому сопротивлению влиянию ветра он подает на дежду на осуществление его в виде летательной машины»60. Ка тышев закончил свою статью словами: «...Вопрос о возможнос ти механического летания, мне кажется, с изобретением плане ра М.М. Поморцева решен...».
Летом 1905 г. на воздухоплавательном крейсере «Русь» в Фин ском заливе, в дни, когда «почему либо нельзя было заниматься аэростатами, баллон не был наполнен водородом и погода поз воляла», проводились опыты с «аппаратами тяжелее воздуха» – воздушными змеями конструкции Харгрева–Шрейдера и По морцева...»61.
60Катышев В.М. Исследование опытов с аппаратами для механического лета ния. Записки ИРТО. 1904. Вып. 4. С. 247–260.
61Емелин А.Ю., Дружинин Ю.О. Воздухоплавательный крейсер «Русь». М.: Якорь, 1997.
Ракетные приоритеты М.М. Поморцева |
63 |
Мы уделили столько внимания планерам Поморцева по той причине, что крылья «ракетопланера» были сделаны по типу его рассмотренного выше планера. Двигателем служила 3 дюй мовая ракета Николаевского ракетного завода, стоявшая на во оружении русской армии. Этот же планер просматривается и в конструкциях осветительных ракетных планеров Поморцева, над которыми он начал работать в 1902 г. Всего М.М. Поморцев разработал около 20 типов ракетных планеров (читай – крыла тых ракет).
Первые опыты по своим крылатым ракетам полковник Помор цев провел в Кронштадте и в Петербургской пороховой лабо ратории.
В первых вариантах своих «ракетопланеров» Поморцев при креплял к сигнальным ракетам различной формы несущие по верхности, представляющие собой стальные каркасы, обшитые алюминиевыми листами или прочной материей. Крылья пред варительно испытывались в воздухе без ракет с помощью про пеллеров. Затем крылья либо крепились непосредственно к ра кете, либо приматывались тонкой стальной проволокой к труб чатой оси. Сама ракета подвешивалась уже к этой оси (стерж ню). По предварительным расчетам, проведенным М.М. По морцевым в 1902 г., дальность полета такого ракетопланера с площадью несущих поверхностей до 1 м2 при применении стан дартной 3 дюймовой ракеты могла достигать трех верст.
Напоминаем, что целью исследований Поморцева не было ис пользование движущей силы ракеты для приведения в движение летательного аппарата тяжелее воздуха, он стремился добиться улучшения таких качеств ракеты, которые позволили бы при по мощи предложенных им новых несущих поверхностей повысить точность стрельбы или увеличить дальность и время полета ос ветительных ракет, а также дальность и время переноса взрывча тых веществ. В этом и заключалась новизна его исследований.
Для запуска таких ракет Поморцев построил небольшой пуско вой станок, в котором ракета помещалась между четырьмя тон кими направляющими трубками. Проведенные опыты показа ли, что добиться «правильности полета ракеты» со стабилизиру ющими поверхностями, направление которых совпадает с осью ракеты, невозможно, так как малейший угол, составленный
64 Беспилотные летательные аппараты
этой плоскостью и осью ракеты, давал уже пару вращения и по лет становился нестабильным.
Первая серия экспериментов Поморцева носила аэродинамиче ский характер. В 1903 г. ученый писал: «Цель опытов с ракетами заключалась в изучении движения разных типов поверхностей, приводимых в движение в воздухе со значительными скоростя ми, и в проверке тех выводов, которые были сделаны мною и другими исследователями при движении с относительно малы ми скоростями с тем, чтобы полученными данными воспользо ваться для более правильного полета самих ракет»62.
М.М. Поморцев, образно говоря, «учил» ракеты летать эконом но, устойчиво, долго и далеко. В одном из своих отчетов он пи сал: «Одновременно с опытами над планерами мною произво дились опыты с 3 дюймовыми ракетами, которыми отчасти я хотел воспользоваться как двигательной силой, приспособляя к ним разные поверхности». Но артиллерийское начальство уче ного было недовольно таким подходом. Руководство Главного артиллерийского управления считало, что Поморцев, как изве стный деятель воздухоплавания, за «артиллерийские» деньги развивает авиацию (за авиацию и воздухоплавание в Россий ской империи отвечало Главное инженерное управление). По этому чиновники из Главного артиллерийского управления тор мозили отпуск средств на опыты Поморцева и ограничивали программу испытаний планеров.
Поморцев сначала исследовал крылья без ракет, в воздухе – при помощи «резиновых пропеллеров», которые крепились к раке там – либо непосредственно к корпусу, либо к стержню. Эти опыты дали отрицательные результаты: как только ракете «сооб щался огонь», ракетный планер, двигаясь вперед, терял устой чивость и начинал вращаться вокруг продольной или попереч ной оси. Эти крылья ряд историков ракетной техники называет «стабилизаторами»63.
62Опыты по применению разной формы поверхностей к движущимся ракетам. Архив АИМ, ф. Арткома, оп. 39/3, д. 349, л. 373–376.
63Сокольский В.Н. Ракеты на твердом топливе в России, М., 1963;
Тарасова В.А. Работы по ракетной технике в России со второй половины XIX века до 1917 г. Из истории ракетной техники. М.: Наука, 1964. С. 3–55.
Ракетные приоритеты М.М. Поморцева |
65 |
Эксперименты первой серии дали возможность сделать следу ющий вывод: «Достигнуть правильности полета ракет через приспособление к ним поверхностей, направление которых совпадает с осью ракеты, не представляется возможным, так как малейший угол, составленный этой плоскостью и упомяну той осью, дает уже пару вращения и полет становится непра вильным»64.
Вторая серия экспериментов была проведена с трубчатыми ци линдрическими и слегка коническими стабилизирующими по верхностями. Изготавливались стабилизаторы из алюминиевых или тонких стальных лент и крепились к задней части корпуса ракеты. Полет таких ракет был довольно устойчивым, но даль ность заметно уменьшалась. М.М. Поморцев объяснял это уменьшением скорости истечения газов, так как наблюдалось сильное трение газов о кольцевые стабилизаторы.
Тогда Поморцев увеличил диаметр кольцевого стабилизатора, ко торый прикрепил соосно к хвостовой части корпуса ракеты. Ре зультаты превзошли все ожидания: ракеты почти не отклонялись от заданного направления даже при сравнительно сильном ветре. Кроме того, опыты, проведенные Поморцевым, показали, что длина кольцевых стабилизаторов не играла существенной роли, а на устойчивость ракет оказывал большое влияние их диаметр.
«Объяснение этому последнему факту, – писал Поморцев, – нужно искать в том, что при быстром движении колец сопротив ление воздуха действует, главным образом, на часть кольца, бли жайшую к его переднему ребру и, следовательно, за известными пределами задняя поверхность кольца уже не участвует в состав ляющей сопротивления воздуха, увеличивая только трение час тиц воздуха.
При некотором уклонении оси ракеты в сторону от направле ния движения кольцевая поверхность, становясь также под не которым углом к движению, даст сейчас же пару сил, восста навливающих нарушенное равновесие, причем устойчивость ракеты становится тем больше, чем больше момент образую
64 Опыты по применению разной формы поверхностей к движущимся ракетам. Архив АИМ, ф. Арткома, оп. 39/3, д. 349.
66 Беспилотные летательные аппараты
щихся при этом сил относительно гильзы, то есть чем больше диаметр кольца»65.
Таким образом, второй этап исследований был посвящен дина мике полета ракет. Поморцев установил, что на устойчивость по лета существенное влияние оказывает взаимное расположение центра давления и центра тяжести. Он сделал важный вывод: «движение современных ракет совершается в условиях весьма близких к движению снаряда, брошенного из орудия…»66.
Кроме того, Поморцев пришел к мысли о необходимости измене ния формы головной части осветительной ракеты, так как диа метр головной части превышал диаметр корпуса ракеты. Это при водило к большому сопротивлению воздуха при полете ракеты.
Если ракеты русской армии в начале ХХ века летали на даль ность до одного километра, то благодаря усовершенствованиям их конструкции, которые предложил М.М. Поморцев, в 1905 г. боевые и осветительные ракеты уже достигали дальности два три километра. При этом они летали по правильной траекто рии, напоминающей траекторию шаровых снарядов, выпущен ных из мортир67.
Полет ракет с кольцевыми стабилизаторами, укрепленными концентрично на хвостовой части корпуса ракеты, даже при зна чительном ветре получался ровным и устойчивым. Официаль ные испытания таких ракет, заключавшие вторую серию экспе риментов М.М. Поморцева, дали сравнительно высокие резуль таты: дальность полета осветительных ракет увеличилась с 1000 м до 4200 м, дальность полета боевых ракет с 4250 м до 7000 м68.
Целью третьего этапа экспериментов было установление целе сообразных размеров всех частей осветительных ракет с кольце выми стабилизаторами. Пуск ракет осуществлялся из специаль ного станка, к передней части коробки которого прочно крепи лись четыре Т образные металлические планки.
65Журнал Артиллерийского Комитета. № 62 от 27 января 1906 г. РГВИА, ф. 504, оп. 8, д. 1445.
66Там же.
67Тарасова В.А. Работы по ракетной технике в России со второй половины XIX века до 1917 г. Из истории ракетной техники. М.: Наука, 1964. С. 3–55.
68Сокольский В.Н. Ракеты на твердом топливе в России. М., 1963.
Ракетные приоритеты М.М. Поморцева |
67 |
По результатам своих исследований Поморцев предложил заме нить ракетные хвосты особой «крылаткой», состоящей из трех или четырех полуколец стальных лент. Это хвостовое оперение выглядело следующим образом: на заднюю часть ракеты вплот ную надевалась стальная втулка, к которой приклепывались три или четыре полукольца, изготовленные из стальных лент толщи ной 1 мм, шириной 50 мм. Соприкасающиеся концы лент полу колец попарно склепывались между собой, образуя крестовину.
Применявшиеся ранее в боевых и осветительных ракетах длин ные деревянные хвостовые стабилизаторы излишне перемеща ли назад центр тяжести ракеты. В то же время, вследствие мало го момента, такое хвостовое оперение мало влияло на устойчи вость полета ракеты. Происходившие при полете колебательные движения ракеты поглощали часть энергии движителя и увели чивали «неправильность полета» (уменьшали кучность).
Что касается «крылатки», то, разрезая воздух в направлении сво их плоскостей, она давала малое сопротивление и служила хоро шим стабилизатором ракете. Корпуса ракет и «крылатки» к мес ту испытания перевозились по отдельности. Сборка ракеты про изводилась непосредственно перед пуском.
Другой тип стабилизатора, который М.М. Поморцев предложил по результатам своих экспериментов для улучшения устойчиво сти полета ракет, имел вид кольца, которое крепилось к корпусу на особых «распорках». Изготавливались кольцевые стабилиза торы из тонких, но широких стальных или алюминиевых лент. «Распорки» (крестовина) делались из стальной проволоки. В первых опытах кольцевые стабилизаторы, бывало, срывались в полете. Но после некоторого усовершенствования они стали более прочными и обеспечивали ракетам перемещение в возду хе в нужном направлении без всякого отклонения в сторону да же при сильном боковом ветре.
Для запуска ракет с «крылаткой» Поморцев сконструировал специальный станок, верхняя часть которого состояла из четы рех направляющих планок, выполненных из листового железа и скрепленных оковкой. Станок крепился на треноге и мог уста навливаться под любым углом к горизонту. Масса его составля ла всего 16 кг.
68 Беспилотные летательные аппараты
Направляющие планки пускового станка располагались попар но в двух взаимно перпендикулярных плоскостях так, что их внутренние ребра были взаимно параллельны. Задние концы направляющих скреплялись железным кольцом и распорными планками. Передние планки были свободны. Между ними с не большим зазором вставлялся корпус ракеты. Из ракеты газы вы ходили свободно и не искажали ее полет, как это было в преж них пусковых станках, в которых ракета устанавливалась в четы рехгранную коробку. Большим плюсом пускового станка конст рукции Поморцева была его портативность, что позволяло легко перемещать его на поле боя (полигоне). Недостатком этого станка была малая длина направляющих, что сказывалось на точности полета ракеты.
Опыты М.М. Поморцева над пороховыми ракетами дали ряд по ложительных результатов. В докладной записке, представлен ной в апреле 1905 г. в Артиллерийский комитет, Поморцев пи сал: «...Первоначально поставленная мною цель при этих опы тах, заключавшаяся в достижении значительной дальности, ско рости и правильности полета ракет, предполагая их затем при менить к бросанию разрывных снарядов, может считаться до стигнутой. Ракетные гильзы с приданными им приспособлени ями при спуске достигают дальности в 2–3 версты, описывая правильные траектории, напоминающие собою траектории ша ровых снарядов, выброшенных из мортир»69.
В дальнейших опытах М.М. Поморцев достиг еще более высо ких результатов. В декабре 1905 г. он докладывал, что стандарт ные трехдюймовые ракеты, в которых коробки с осветительным составом были заменены тяжелыми конусами, а деревянные хвосты – стальными направляющими, могли достигать дально сти «до 3–4 верст при весьма правильном их движении». В этой же докладной он предлагал уменьшить диаметр коробки со све тящимся составом (ее длина при этом несколько увеличится при постоянной массе) и увеличить давление газов при сгорании по рохового заряда.
М.М. Поморцев рекомендовал использовать для корпусов ракет тянутые из мягкой стали гильзы весом 2 кг. Эти гильзы были поч
69 Журнал Артиллерийского Комитета. № 62 от 27 января 1906 г. РГВИА, ф. 504, оп. 8, д. 1445.
Ракетные приоритеты М.М. Поморцева |
69 |
ти в три раза легче клепаных гильз из листового железа, изготав ливаемых на Николаевском ракетном заводе. По расчетам По морцева, новые гильзы выдерживали бы давление 200–300 атмо сфер, то есть стали бы значительно прочнее, чем прежние гиль зы. Все это также, по его мнению, привело бы к повышению дальности и устойчивости полета ракет. Кроме этого, за счет ис ключения некоторых механических операций (например, клеп ки) стоимость таких гильз была бы заметно меньше.
Оценивая работу Поморцева, Артиллерийский комитет в 1906 г. отметил в своих отчетах, что «дальность полета “светящих ра кет” конструкции Поморцева с кольцевыми стабилизаторами составляет 3–4 версты при вполне правильном полете».
Здесь уместно еще раз напомнить, что Артиллерийский коми тет считал, что свои опыты Поморцев ставит для авиации. Это были 1902–1906 годы, когда мало кто предполагал великое бу дущее авиации. Подобные неоднократные упреки крайне раз дражали М.М. Поморцева. В письме к лейтенанту Н.В. Кротко ву, который в 1906 г. изыскивал возможность испытаний своих противолодочных (!) ракет, Поморцев писал: «...По вопросу о ракетах с моим начальством вышел конфликт, показывающий, что ни Цусима, ни Мукден наши канцелярии исправить не мо гут, и очень может быть, что если последние не одумаются, то я откажусь от дальнейших опытов. Такая уж несчастная наша ма тушка Русь...»70.
И все же Артиллерийский комитет принял решение продолжить опыты с осветительными ракетами по программе, предложен ной Поморцевым. Указывалось, что имевшиеся ранее «светя щие ракеты» с деревянным хвостом имели дальность полета лишь один километр и больше служили «для освещения самого стреляющего, чем цели».
Таким образом, Артком принял решение о переработке конст рукции ракет, стоящих на вооружении русской армии, по спосо бу, предложенному М.М. Поморцевым. Особо оговаривалось задание Поморцеву о разработке конструкции боевых, зажига тельных и бризантных ракет. Николаевскому ракетному заводу
70 Минкельдей М.А. М.М. Поморцев. Первый русский аэролог. Л.: Гидрометео издат, 1954.