на дореволюционном
Проект воздухоплавательнаго аппарата
Н. И. Кибальчича
Защитник Н. И. Кибальчича - В. Н. Герард - в своей речи, в особом присутствии сената, характеризуя своего подзащитнаго, сказал: «когда я явился к Кибальчичу, как назначенный ему защитник, меня прежде всего поразило, что он был занят совершенно иным делом, ничуть не касающимся настоящаго процесса. Он был погружен в изыскание, которое он делал о каком-то воздухоплавательном снаряде; он жаждал, чтобы ему дали возможность написать свои математическия изыскания об этом изобретении. Он их написал и представил по начальству».
Сам Кибальчич закончил свое послднее слово заявлением о своем изобретении: «по частному вопросу я имею сделать заявление на счет одной вещи, о которой уже говорил мой защитник. Я написал проект воздухоплавательнаго аппарата. Я полагаю, что этот аппарат вполне осуществим. Я представил подробное изложение этого проекта с рисунками и вычислениями. Так как, вероятно, я уже не буду иметь возможности выслушать взгляда экспертов на этот проект и вообще не буду иметь возможности следить за его судьбою, и возможно предусмотреть такую случайность, что кто-нибудь воспользуется этим моим проектом, то я теперь публично заявляю, что проект мой и эскиз его, составленный мною, находится у г. Герарда».
О проекте Кибальчича много говорили и писали в иностранных газетах, но он остался необнародованным. Автор воспоминаний о Н. И. Кибальчиче, появившихся в 1882 году, писал: «что касается его проекта воздухоплавательной машины, то, если не ошибаюсь, он состоял в следующем: все ныне употребляемые двигатели (пар, электричество и т. д.) не достаточно сильны для того, чтобы направлять воздушные шары. Идея Кибальчича состояла, кажется, в том, чтобы заменить существующие двигатели каким-нибудь взрывчатым веществом, вводимым под поршень. Сама по себе, эта идея, насколько мне известно, не нова; но здесь важны подробности: какое вещество вводится, при каких условиях и т. д. Будет, конечно, очень жаль, если инквизиторская ревность правительства заставит его сражаться даже с мертвым врагом и похоронить бместе с ним его, может быть, в высшей степени важное изобретение. Но всего вероятнее, конечно, что оно будет просто украдено, - благо протеста с того света никто не услышит.
«Знающие Кибальчича не могут удивляться его философски-спокойной кончине. Он не был ни на иоту боевым человеком, он не способен был поднять руку на себе подобное существо, он не мог быть и хладнокровным в такую минуту, когда приходится сражаться. Но, при его глубоком убеждении в правоте своего дела, при его способности сливаться всей душой с любимой идеей, он, конечно, мог спокойно глядеть в глаза смерти, более спокойно, чем большинство других людей. И накануне смерти, его, как известно, тревожила только судьба его проекта воздухоплавания, как Архимеда - судьба его кругов» 1).
1)„Николай Иванович Кибальчич, Лондон, 1882 г." (Сбор в пользу краснаго креста „Народной Воли", 24 стр.). На 3-ьей стр. указано в примечании издателя: „рукопись получена из редакции „Народной Воли". Эта брошюра перепечатана вновь napтией с.-р. - „Русский революционер. Николай Иванович Кибальчич. Типография партии с.-р. 1903". В этом издании добавлены выдержки из отчета о процессе 1 марта, относящияся к Кибальчичу, и статья Е. К. Брешковской: "Встреча с Кибальчичемъ".
Судьба проекта Кибальчича такова:
26 марта 1881 года (№1617) начальник жандармскаго управления, генерал Комаров, доносил в департамент государственной полиции: «в удовлетворение ходатайства обвиняемаго в государственном преступлении сына священника Николая Кибальчича, проект его о воздухоплавательном приборе при сем представить честь имею».
На этом донесении сделаны две пометы: «приобщить к делу о 1 марта» и «давать это на разсмотрение ученых теперь едва-ли будет своевременно и может вызвать только неуместные толки». Во избежание неуместных толков, проект Кибальчича был вложен в конверт, запечатан и подшит к делу.
Этот конверт оставался при деле запечатанным долго... 36 лет. Только в августе 1917 года дело было обретено в архиве департамента полиции, пакет был вскрыт, и проект появляется на свет впервые на страницах «Былого».
Но Кибальчичу сказали, что проект его передадут на разсмотрение ученых, и он ждал их ответа, их суда. Кончался март месяц, до смертной казни оставалось два дня, и Н. И. Кибальчич решился утруждать 31 марта «его сиятельство господина министра внутренних дел» следующим прошением:
«По распоряжению вашего сиятельства, мой проект воздухоплавательнаго аппарата передан на разсмотрение техническаго комитета. Не можете-ли, ваше сиятельство, сделать распоряжение о дозволении мне иметь свидание с кем-либо из членов комитета по поводу этого проекта не позже завтрашняго утра, или, по крайней мере, получить письменный ответ экспертизы, разсматривавшей мой проект, тоже не позже завтрашняго дня. Прошу еще ваше сиятельство дозволить мне предсмертное свидание со всеми моими товарищами по процессу или, по крайней мере, с Желябовым и Перовской».
Нечего н добавлять, что предсмертныя просьбы Кибальчича были оставлены без последствий.
Через тридцать семь лет проект Кибальчича становится общим достоянием. Воспроизводим его совершенно точно. Вслед за проектом помещаем статью современнаго спeциaлиста по истории и теории воздухоплавания, инженера Н. А. Рынина, статью, в которой читатель найдет высокую оценку творческой идеи Кибальчича.
Бывшаго студента института инженеров путей cooбщeния 1), Николая Ивановича Кибальчича, члена русской социально-революционной партии.
1) В институте был принят на I-й курс 19 сентября 1871 г.: уволен был с III курса по прошению 25 августа 1873 г.
Находясь в заключении, за несколько дней до своей смерти, я пишу этот проэкт. Я верю в осуществимость моей идеи, и эта вера поддерживает меня в моем ужасном положении.
Если же моя идея, после тщательнаго обсуждения учеными специалистами, будет признана исполнимой, то я буду счастлив тем, что окажу громадную услугу родине и человечеству. Я спокойно тогда встречу смерть, зная, что моя идея не погибнет вместе со мной, а будет существовать среди человечества, для котораго я готов был пожертвовать своей жизнию. Поэтому я умоляю тех ученых, которые будут разсматривать мой проэкт, отнестись к нему как можно серьезнее и добросовестнее и дать мне на него ответ как можно скорее.
Прежде всего считаю нужным заметить, что, будучи на свободе, я не имел достаточно времени, чтобы разработать свой проэкт в подробностях и доказать его осуществимость математическими вычислениями. В настоящее же время, я, конечно, не имею возможности достать нужные для этого материалы. Следовательно, эта задача - подкрепление моего проэкта математическими вычислениями - должна быть сделана теми экспертами, в руки которых попадет мой проэкт. Кроме того, я не знаком с той массой подобных же проэктов, которая появилась за последнее время, т. е., вернее сказать, мне известны приблизительно идеи этих проэктов, но неизвестны те формы, в каких изобретатели думают осуществить свои идеи. Но, насколько мне известно, моя идея еще не была предложена никем.
В своих мыслях о воздухоплавательной машине, я прежде всего остановился на вопросе: какая сила должна быть употреблена, чтобы привести в движение такую машину. Разсуждая a priori, можно сказать, что сила пара здесь не пригодна. Я не помню точно, какой процент тепловой энергии, переданный пару нагреванием, утилизируется в виде работы, но знаю, что этот процент весьма невелик. Между тем, паровая машина громоздка сама по себе и требует много угольнаго нагревания для приведения в действие. Поэтому я думаю, что какия бы приспособления ни были приделаны к паровой машине, - в роде крыльев, подъемных винтов и пр., - паровая машина не в состоянии поднять самое себя на воздух.
В электродвигателях гораздо большая доля переданной энергии утилизируется в виде работы, но для большого электродвигателя нужна опять-таки паровая машина. Положим, что паровая и электродвигательная машины могут быть установлены на земле, а гальванический ток может по проволокам, на подобие телеграфным, передаваться воздухоплавательному прибору, который скользя, так сказать, особой металлической частью по проволокам, получает ту силу, которою можно привести в движение крылья или другия подобныя приспособления снаряда. Не берусь утверждать, что подобное устройство летательнаго снаряда возможно, но если бы оно и было возможно, то, во всяком случае, оно было бы неудобно, дорого и не представляло бы никаких преимуществ перед движением по рельсам.
Многие изобретатели основывают движение воздухоплавательных снарядов на мускульной силе человека, как например, доктор Арендт. Беря типом устройство своих проэктируемых машин - птицу, они думают, что можно устроить такия приспособления, которыя, будучи приведены в движение собственной силой воздухоплавателя, позволять ему подниматься и летать по воздуху. Я думаю, что если и возможно устроить такого типа летательное приспособление, то оно все-таки будет иметь характер игрушки и серьезнаго значения иметь не может.
Какая же сила применима к воздухоплаванию? Такой силой, по моему мнению, являются медленно горящия взрывчатыя вещества.
В самом деле, при горении взрывчатых веществ образуется более или менее быстро большое количество газов, обладающих, в момент образования, громадной энергией. Я не помню в точности, какую работу, если выразить ее в килограммометрах, производит воспламенение 1 фунт пороху, но, если не ошибаюсь, 1 фунт пороху, будучи взорван в земле, может выбросить земляную глыбу, весящую 40 пудов. Словом, никакия другия вещества в природе не обладают способностью развивать в короткий промежуток времени столько энергии как взрывчатыя.
Но каким образом можно применить энергию газов, образующихся при воспламенении взрывчатых веществ, к какой-либо продолжительной работе? Это возможно только под тем условием, если та громадная энергия, которая образуется при горении взрывчатых веществ, будет образовываться не сразу, а в течение более или менее продолжительнаго промежутка времени.
Если мы возьмем фунт зернистаго пороха, вспыхивающаго при зажигании мгновенно, спрессуем его под большим давлением в форму цилиндра, и затем зажжем один конец этого цилиндра, то увидим, что горение не сразу охватит цилиндр, а будет распространяться довольно медленно от одного конца к другому и с определенной скоростью. Скорость распространения горения в прессованном порохе определена из многочисленных опытов и составляет 4 линии в секунду.
На этом свойстве прессованнаго пороха основано устройство боевых ракет. Сущность этого устройства состоит в следующем. В жестяный цилиндр, закрытый с одного основания и открытый с другого, вставляется плотно цилиндр из прессованнаго пороха, имеющий по оси пустоту в виде сквозного канала; горение прессованнаго пороха начинается с поверхности этого канала и распространяется в течение определеннаго промежутка времени к наружной поверхности прессованнаго пороха; образующееся при горении пороха газы производят давление во все стороны, но боковыя давления газов взаимно уравновешиваются, давление же на дно жестяной оболочки пороха, не уравновешенное противоположным давлением (так как в эту сторону газы имеют свободный выход), толкает ракету вперед по тому направлению, на котором она была установлена в станке до зажигания. Траэктория полета ракеты составляет параболу, подобно траэктории ядер, выпущенных из орудий.
Представим себе теперь, что мы имеем из листового железа цилиндр, известных размеров, закрытый герметически со всех сторон и только в нижнем дне своем заключающий отверстие известной величины. Расположим по оси этого цилиндра кусок прессованнаго пороха цилиндрической же формы и зажжем его с одного из оснований (черт. 1); при горении образуются газы, которые будут давить на всю внутреннюю поверхность металлическаго цилиндра, но давления на боковую поверхность цилиндра будут взаимно уравновешиваться, и только давление газов на закрытое дно цилиндра не будет уравновешено противоположным давлением, так как с противоположной стороны газы имеют свободный выход - через отверстие в дне. Если цилиндр поставлен закрытым дном кверху, то, при известном давлении газов, величина котораго зависит с одной стороны от внутренней емкости цилиндра, а с другой - от толщины куска прессованнаго пороха, цилиндр должен подняться вверх.
Черт.1.
Я не имею под руками данных, которыя позволили бы хотя приблизительно определить, какое количество прессованнаго пороха должно сгореть в единицу времени для того, чтобы при данных известных размерах цилиндра и известной величине его тяжести, образующиеся при горении пороха газы могли бы оказать на дно цилиндра такое давление, которое уравновесило бы силу тяжести цилиндра. Но я думаю, что на практике такая задача вполне разрешима, т. е. что при данных раамерах и весе цилиндра можно, употребляя цилиндрические куски прессованнаго пороха известной толщины, достигнуть того, что давление газов на дно будет уравновешивать тяжесть цилиндра. Реальным подтверждением этого могут служить ракеты. В настоящее время изготовляются такия ракеты, которыя могут поднять до пяти пудов разрывного снаряда. Правда, пример ракеты не совсем подходить сюда, так как ракеты отличаются такой громадной быстротой полета, которая немыслима для воздухоплавательнаго прибора. Но эта быстрота происходит оттого, что в ракеты помещают значительныя количества прессованнаго пороха и, притом, поверхность горения его велика. Если же требуется гораздо меньшая быстрота полета вверх, то и количество пороха, сгорающаго в единицу времени, должно быть гораздо меньше. Я в точности не знаю, нужно ли для соблюдения условия медленности и правильности горения заключать прессованный порох в плотно прилегающую к нему оболочку? Но если бы заключение в оболочку и было необходимо, то это все-таки не помешало бы употреблению прессованнаго пороха для устройства аппарата.
Итак, вот схематически описание моего прибора:
В цилиндре А, имеющем в нижнем дне отверстие С, устанавливается по оси, ближе к верхнему дну, пороховая свечка К (так буду я называть цилиндрики из прессованнаго пороха). Цилиндр А, посредством стоек N - N, прикреплен к средней части платформы Р, на которой должен стоять воздухоплаватель. Для зажигания пороховой свечки, а также для устанавливания новой свечки на места сгоревшей (при том, конечно, не должно быть перерыва в горении) должны быть придуманы особые автоматические механизмы. Так, для установления пороховых свечей, по мере их сгорания, самым подходящим автоматическим приспособлением было бы приспособление, приводимое в движение часовым механизмом - вследствие правильности сгорания пороховых свечей. Но я не коснусь здесь этих приспособлений, так как все это легко может быть разрешено современной техникой.
Представим теперь, что свеча К зажжена. Через очень короткий промежуток времени цилиндр А наполняется горячими газами, часть которых давит на верхнее дно цилиндра, и если это давление превосходит вес цилиндра, платформы и воздухоплавателя, то прибор должен подняться вверх. Заметим, кстати, что в поднимании прибора вверх будет участвовать не одна только сила давления пороховых газов: горячие газы, наполняющие цилиндр А, имеют меньший удельный вес, чем вес вытесненнаго ими воздуха, поэтому, на основании аэростатическаго закона, прибор должен сделаться легче на разницу в весе воздуха, наполнявшаго цилиндр А, и весе пороховых газов в нем. Следовательно, здесь встречается также и то выгодное обстоятельство, которое в аэростате составляет причину поднятия. Давлением газов прибор может подняться очень высоко, если величина давления газов на верхнее дно будет все время поднятия превышать тяжесть прибора. Если же желают остановиться на известной высоте, в неподвижном состоянии, то для этого нужно вставить менее толстыя пороховыя свечи, так, чтобы давление образующихся газов как раз уравновешивало бы тяжесть прибора.
Таким путем воздухоплавательный прибор может быть поставлен - по отношению к воздушной среде - в таком же положении, как неподвижно стоящее судно - по отношению к воде. Каким же образом можно двинуть теперь наш аппарат в желаемом направлении? Для этого можно предложить два способа.
Можно употребить второй, подобный же цилиндр, установленный только горизонтально и с обращенным не в низ, а в сторону отверстием в дне. Если в такой цилиндр вставить подобное же праспособление с пороховыми свечками и зажечь свечку, то газы, ударяясь в дно цилиндра, заставят лететь прибор по тому направлению, куда обращено дно. Для того же, чтобы горизонтальный цилиндр можно было устанавливать в каком угодно направлении, он должен иметь движение в горизонтальной плоскости. Для определения направления может служить компас точно также, как и для плаваия на воде.
Но мне кажется, что можно ограничиться и одним цилиндром, если устроить его таким образом, чтобы он мог быть наклоняем в вертикальной плоскости, а теперь мог бы иметь конусообразное вращение. Наклонением цилиндра достигается, вместе, и поддерживание аппарата в воздухе, и движение в горизонтальном направлении. Так, положим, что сила давления газов на дно цилиндра выражается графически через Р; разложим эту силу на составляющия Q и R (черт. 2). Если сила Q как раз равняется тяжести прибора. то он будет лететь в горизонтальной плоскости, движимый силой R. Следовательно, цилиндр должен быть наклонен на столько, чтобы летение происходило в горизонтальной плоскости. Для того же, чтобы летение происходило в определенном направлении, нужно конусообразным поворачиванием цилиндра установить ось его в этом направлении.
 Черт. 2. |
Но при двух цилиндрах достигается, мне кажется, большая правильность полета и большая устойчивость аппарата. Действительно, при двух цилиндрах колебания всего аппарата меньше отклоняют аппарат от желаемаго направления, чем при одном. Кроме того, при одном цилиндре труднее достигнуть такой скорости, как при двух.
Что же касается вообще до устойчивости, то, мне кажется, она будет достаточна, в виду того, что цилиндры расположены выше тяжелых частей аппарата и при том таким образом, что центр тяжести, по крайней мере одного из них, напр. верхняго, находится на одной отвесной линии с центром тяжести аппарата. Впрочем, для устойчивости могут быть придуманы какие-нибудь регуляторы движения в виде крыльев и т. п.
Для того, чтобы аппарат опустился на землю, нужно вставлять пороховыя свечки постепенно все меньшаго диаметра, и тогда аппарат также будет постепенно опускаться.
В заключение замечу, что, по моему мнению, не один прессованный порох может служить для этой цели. Существует много медленно горящих взрывчатых веществ, в составь которых входят тоже селитра, сера и уголь, как и в порох, но только в другой пропорции или с примесью еще других веществ. Может быть, какой-нибудь из этих составов окажется еще удобнее прессованнаго пороха.
Верна или неверна моя идея - может решить окончательно лишь опыт. Из опыта же можно лишь определить необходимыя соотношения между размерами цилиндра, толщиной пороховых свечей и весом поднимаемаго аппарата. Первоначальные опыты могут быть удобно произведены с небольшими цилиндриками даже в комнате
1881 года 23 марта.
О проекте воздухоплавательнаго прибора системы Н. И. Кибальчича.
Помещенная выше статья Н. И. Кибальчича представляет интерес для истории развития воздухоплавательных аппаратов тяжелее воздуха.
В основу проекта автором положен принцип «ракеты», т. е. прибора, относящагося к типу «реактивных двигателей».
В этих двигателях, напоминающих известное из физики Сегнерово колесо, необходимая для передвижения аппарата энергия доставляется взрывами какого-либо вещества, при чем продукты взрыва - газы, вырываясь из прибора наружу через отверстие, сообщают прибору движение в сторону, противоположную выходу газа, благодаря своему давлению или «реакции» на стенку, противоположную отверстию.
Н. Кибальчич, учитывая необходимость использовать громадную энергию взрыва не сразу, а постепенно, предлагает применять с этой целью прессованный порох (или другое взрывчатое вещество), который он помещает в железный цилиндр с отверстием в одном днище. К цилиндру, при помощи стоек, прикрепляется платформа, на которой располагается воздухоплаватель.
Кроме того, автор учитывает еще и то обстоятельство, что цилиндр, наполненный горячими газами, будет обладать еще добавочной подъемной силой, благодаря разности весов в одном и том же объеме газа и вытесненнаго им воздуха. Дальнейшия детали управления прибором ясны из статьи Кибальчича.
В общем, Кибальчич дает лишь идею устройства и действия прибора, не подтверждая практическую осуществимость его ни разсчетами, ни конструктивными чертежами - недостаток, свойственный многим, недостаточно технически образованным изобретателям.
Отметим здесь попутно главнейшие недостатки подобных двигателей, препятствующие пока их практическому осуществлению: 1) быстрое нагревание стенок цилиндра и трудность их охлаждения, 2) трудность регулировки эффекта взрыва, 3) значительная быстрота сгорания смеси и, в связи с этим необходимость брать в полет большое количество ея, 4) значительный вес цилиндров, 5) в частности, в проекте Кибальчича, большое сопротивление движению представляет платформа, на которой располагается воздухоплаватель и т. д.
Мне неизвестно в точности, кем была изобретена ракета, по идее которой Кибальчичем был составлен его проект, и была ли кем-нибудь до Кибальчича предложена идея применения принципа ракеты к движению летательнаго аппарата.
Повидимому, еще Жюль-Верн в одном из своих романов дает продставление о воздушном корабле реактивнаго типа. По крайней мере, на этот роман есть ссылка в статьях К. Циолковскаго 1) и Вегнера 2).
1) К. Циолковский. „Изследование мировых пространств реактивными приборами" в „Вестнике Воздухоплавания", 1911, № 9. 2) „Реакционный летательный апаарат в „Воздухоплавателе", 1909, стр. 449.
Мне этого романа найти не удалось. Не смешивают-ли оба упомянутых автора полет в ядре на луну, описанный в известном романе Жюль-Верна «Вокруг луны», полет, основанный на эффекте выстрела из пушки, с «реактивным» полетом, идея котораго совсем другая.
Если это так, то, насколько мне удалось разобраться в русских и иностранных сочинениях по воздухоплаванию, за Н. И. Кибальчичем должен быть установлен приоритет в идее применения реактивных двигателей к воздухоплаванию, в идее, правда, практически еще не осуществленной, но в основе правильной и дающей заманчивыя перспективы в будущем, в особенности, если мечтать о межпланетных путешествиях.
Записка Кибальчича помечена 23 марта 1881 года. Интересно отметить здесь упоминание о проекте Кибальчича в вышедшей недавно в Лондоне книге: «Aerial Russia» By Lieut.-Col. В. Roustam - Bek. 1916. Автор, на стр. 12, пишет: «зародыш русской авиации следует отнести к началу царствования императора
Мы знаем теперь, что проект Кибальчича не вышел из стен департамента полиции и дальнейшаго движения не получил, и лишь теперь, спустя 37 лет, появляется впервые в свет.
После Кибальчича ту же идею разрабатывал К. Циолковский, первыя печатныя статьи котораго о реактивных двигателях относятся к 1903 году (Научное обозрение, № 5). Аналогичный прибор был предложен французом Лореном. который даже взял во Франции патент на свое изобретение (за № 390256) в 1909 году (см. журнал «L'Aerophile», 1909, р. 464). Некоторые разсчеты, относящиеся к подобному двигателю, даны Рене Арну в журнале «L'Aerophile», 1 mai, 1909.
В 1911 году шведский полковник Унге применяет тот же принцип для воздушной торпеды - рода бомбы, которая должна лететь по принципу ракеты, вращаться и взрываться, попадая в цель.
Схематический проект реактивной летательной машины по тому же принципу был составлен А. Гороховым в 1911 году (журнал «Воздушный Путь» 1911 г. № 2). Довольно подробные разсчеты и описание устройства реактивных двигателей дает К. Циолковский в своей вышеупомянутой статье (Вестник Воздухоплавания, №№19, 20, 21).
Развитие этой работы сделано К. Циолковским в статье:
«Изследование мировых пространств реактивными приборами». Калуга. 1914 г. Повидимому, эта же идея заинтересовала известнаго русскаго изследователя в области аэродинамики Д. П. Рябушинскаго, как нам это пришлось слышать от него на торжественном заседании 24 апреля 1914 года в основанном им аэродинамическом институте, в Кучине (близ Москвы). Наконец, заслуживает внимания книга Я. Перельмана: «Межпланетныя путешествия», 1915 г., в которой автор делает критику всех фантастических проектов достичь соседних планет и наибольшее внимание обращает именно на реактивные двигатели, как на единственные, по его мнению, при помощи которых, может быть, удастся осуществить эту мечту.
23 марта 1918 г.