Эффект Коанда

Сначала неизбежно идут

мысль, фантазия, сказка.

За ними шествует научный расчет, и уже, в конце концов

исполнение венчает мысль.

к. Э. Циолковский

Уже само появление на парижской выставке авиации и воздухоплавания в 1910 году самолета румынского авиаконструктора Анри Коанда стало сенсацией.

Каких только диковин, летающих или претендующих на подъем в воздух, не видели люди в конце XIX и начале XX века. Кроме аппаратов, относящихся к рациональной группе, строились аэропланы с прихотливо очерченными или причудливо изогнутыми крыльями.

Конструкция аппарата Анри Коанда была строго рациональной, но при постройке молодой авиаконструктор отказался от традиционных узлов и материалов тех лет. Аэроплан с железобетонным фюзеляжем и высоко расположенным прямоугольным крылом напоминал по форме бумажного голубя. При такой конструкции отпала необходимость в межкрыльевых стойках, расчалках, натяжных тросах. Бензиновые баки Коанд поместил в крыльях. Сделал полуубирающиеся шасси.

Но главная сенсация заключалась в том, что аэроплан был… без пропеллера!

«Кто такой Коанд?» – интересовало многих зрителей

Анри Каонд в 1903 году закончил военную школу в Бухаресте. Тяга к знаниям увела его во Францию, где он учился в Льежском университете, в Институте электроники и в Высшей школе аэронавтики. Наставником молодого инженера был Густав Эйфель, создатель знаменитой парижской башни. Именно при его деятельном участии Анри Коанд построил необычный аэроплан и испытал его крылья, фюзеляж, узлы крепления на специально созданном для этого подвижном аэродинамическом стенде, движущемся на прицепе за паровозом.

«Как же полетит этот безвинтовой аппарат?» – удивлялись посетители и участники выставки.

Двадцатичетырехлетний авиаконструктор терпеливо объяснял. Да, у его аппарата нет винта. Вместо него в носовой части усеченный металлический конус – турбина. Воздух всасывается в конус центробежным компрессором, сжимается и попадает в камеру сгорания, где в него впрыскивается топливо. Через два сопла по бокам фюзеляжа сжатый газ вырывается наружу и толкает аппарат вперед. Движитель развивает тягу около 220 килограммов, что вполне достаточно для взлета машины весом около полутонны.

– И вы считаете, что она оторвется от земли?

– Увидите сами, – обещал конструктор.

Слово Анри Коанд сдержал. Первый полет реактивного самолета состоялся на аэродроме Иси де Мулино под Парижем в декабре 1910 года.

Анри Коанд внимательно осмотрел аппарат и лег в желоб фюзеляжа. Затрещал мотор, выбросив из сопел языки пламени.

Крылатая машина не двигалась.

Коанд смотрел на пламя, вырывающееся из реактивных сопел. Еще раньше, при испытаниях, страхуясь от пожара, конструктор прикрепил к фюзеляжу металлические щитки, отбрасывающие языки пламени в сторону. Щитки работали нормально.

Конструктор прибавил мощность мотору, и аппарат двинулся с места, аэроплан медленно разбегался, а Коанд, выдерживая направление взлета, не забывал посматривать на выхлопное пламя. И, о проклятье! – при увеличении скорости разбега щитки не отражали пламя от фюзеляжа, а, наоборот, присасывали огонь к фанерным бокам!

Возможность пожара отвлекла Коанда от управления машиной. На какое-то время он перестал смотреть вперед. А взглянув… увидел перед собой городскую стену. Конструктор рванул рычаг управления на себя. Аэроплан оторвался от земли, перевалил через стену, пролетел немного и, не имея достаточной скорости, опустил нос. Земля его встретила жестко. Коанд отделался ушибами и царапинами.

Когда его вытащили из-под обломков и убедились, что серьезных травм нет, Густав Эйфель поздравил своего ученика:

– Молодой человек, вы опередили свою эпоху на тридцать, а то и на все пятьдесят лет!

Во время поздравлений Анри Коанд улыбался, отвечал на приветствия, а одна мысль не покидала его: «Почему во время разбега языки пламени из сопел не отражались, а прилипали к фюзеляжу?»

Позже, с помощью ученых, он разобрался в этом и, самостоятельно проведя опыты, установил, что, искусно подобрав форму обтекаемой газом или жидкостью поверхности, можно изменять направление струи и даже поворачивать ее в обратную сторону. Что давление в струе ниже атмосферного, а это значит – на обтекаемой поверхности создается сила, способная поднимать аппарат без всяких движущихся частей.

Это был второй «эффект», открытый Коандом на аэродроме Иси де Мулино.

Сначала аэродинамики восприняли открытие скептически. Немецкие ученые, изучив «эффект Коанда» в своих лабораториях, пришли к следующему выводу: «…эксперименты Коанда не воспроизводятся и потому не представляют интереса».

Прошло много лет, пока была раскрыта тайна этого «эффекта». Он не удавался на примитивных моделях. Возникал только при строго определенном соотношении размера щели и диаметра сопла. Огромное влияние оказывали поверхность и форма поверхности.

Сам Анри Коанд сделал немало изобретений, использовав открытый им эффект. Например, в 1938 году он запатентовал «струйный зонт». Это – крыло самолета, свернутое в кольцо. Через несколько отверстий в верхней части с большой скоростью вытекают газовые струи, создавая пониженное давление под зонтом, а значит – подъемную силу, направленную вверх.

Сейчас «эффект Коанда» используется при создании многих движущихся аппаратов. Благодаря ему повышается тяга реактивных двигателей и движителей современных судов, он может быть применен для торможения самолетов при посадке, для движения их по земле задним ходом, для глушения шума реактивных двигателей.

Используя упомянутый «эффект», коллектив Генерального конструктора знаменитых «Анов» Олега Константиновича Антонова создал грузовой самолет Ан-72 со специальными реактивными двигателями. У самолета очень короткий разбег и пробег, крутая траектория набора высоты и снижения, что достигается многими усовершенствованиями механизации крыла и тем, что выхлопные газы из двигателя, проходя над поверхностью крыла, создают дополнительную двигательную силу. Это – «эффект Коанда» в действии…

Первая жертва русской авиации

В лазури голубой заоблачные страны

Над бедною землей твой сильный дух искал, И вверх направил ты полет аэроплана

И с гордой высоты ты новой жертвой пал…

Н. А. Морозов, 1910 год

Военно-морской офицер в безукоризненно сшитом мундире, – под темно-русой шевелюрой резко очерченные брови полукругло обрамляют голубые глаза, – сидел перед первым русским летчиком Михаилом Ефимовым.

– Понимаете ли, Михаил Никифорович, трудно приходится нам здесь во Франции. Моя задача – купить у здешних фирм одиннадцать аэропланов. Обучить полетам семь прибывших со мной офицеров и еще семь нижних чинов из солдат и матросов подготовить к работе авиамеханиками. – Говорил он торопливо, плохо скрывая волнение. – Итоги пока плачевны. Теряем время…

– Но, слава богу, что хоть наши российские зашевелились, – прервав гостя, улыбнулся Ефимов. – Сколько же отвалила казна на ваши приобретения?

– Специальных ассигнований на авиацию пока нет. По предложению великого князя Александра Михайловича используются деньги, оставшиеся от пожертвований на восстановление погибшего под Цусимой и в Порт-Артуре русского флота.

– Только на крохи от пожертвования? Князь – близкий родственник царя, мог бы похлопотать и о больших суммах для своего нового ведомства. – Ефимов недоуменно пожал широкими плечами. – Не понимаю!

Гость безнадежно махнул рукой:

– Сейчас это пустой разговор, Михаил Никифорович… Пресса пока нас не поддерживает. Не потерять бы зря деньги, отпущенные на первые аэропланы. Нам с премилыми улыбками подсовывают старье. Верчусь как белка в колесе! Сам заключаю контракты с фирмами на изготовление аэропланов, двигателей, запасных частей. Смотрю в оба, чтобы не ввернули негодный. Вчера потребовал запустить один из запасных моторов – день бились, так он и не ожил. Кстати, вы, единственный знаток из русских, что бы посоветовали взять в первую очередь?

– Думаю, будущее за монопланами… «Райты» и аппараты Сантос-Дюмона слишком громоздки, сложны в управлении. Мне нравится «Блерио». Особенно хороша последняя модель «11-бис».

– Учту. Это задание я выполню. А вот второе…

– По обучению?

– Именно, Михаил Никифорович! Мои коллеги ропщут. Нас обучают пилотажу медленно и плохо. За три месяца инструкторы не показали элементарных эволюций в воздухе! Учебные аэропланы старые, ломаются, а за каждую поломку должны платить обучающиеся. Особенно плачевно на курсах Блерио… Понимаете ситуацию, в которую мы попали?

– Это мне знакомо.

– Уверен, что вы кровно заинтересованы в ускоренной подготовке инструкторов для воздушного флота России.

– Да, но чем могу помочь? Говорите… Я сам увяз в хитром контракте, кабальном. Подряжался учить спортсменов-авиаторов, а вынужден готовить пилотов для армии. Для французской армии, а как бы хотелось для русской!

Голубые глаза офицера благодарно засветились. Он приподнялся с кресла, одернул мундир и, вытянув руки по швам, произнес:

– Михаил Никифорович, не откажите в любезности, возьмите на себя труд научить полетам двух первых русских офицеров – меня и подполковника Ульянина.

– Охотно, Лев Макарович, но…

– Договоренность с хозяевами Мурмелонской школы беру на себя! В конце концов, здесь все решают деньги, и мы основательно урежем свой личный бюджет…

Этот разговор произошел в парижском отеле «Брабант», который на заре авиации был своеобразной штаб-квартирой русских, занимающихся во Франции авиационными делами.

Лучший инструктор Мурмелонской летной школы, работающий там по договору, обрел первых русских учеников, талантливых, живущих благородной мыслью о скорейшем создании российского воздушного флота и делавших для этого немало.

Лев Макарович Мациевич – способный инженер, выпускник Харьковского технологического института и Петербургской Морской академии, не только был представителем родины по закупке аэропланов, но, прекрасно понимая насущную необходимость создания отечественной авиационной промышленности и кадров для нее, сам учился конструировать крылатые машины и летать на них, заранее готовил программы для будущих летных школ России.

Морской офицер, он и думал в первую очередь о море. За короткий срок разработал свой тип летательного аппарата, способного подниматься с палубы корабля и садиться на нее. Мациевич изобрел и оригинальное приспособление, позволявшее авиатору спастись в случае аварии на воде.

Первые поиски в этом направлении навели Мациевича на мысль о постройке авианосца. Весной 1909 года он выступил с сообщением о возможности применения аэропланов в военно-морском флоте, а осенью подкрепил свой замысел техническими расчетами постройки авианосца, способного нести на палубе 25 самолетов.

«…Не представляет затруднений устроить… на судне специального типа… легкую навесную… палубу, на которой находились бы, взлетали и садились аэропланы, – писал он. – …Подъем аэропланов с палубы мог бы быть проведен также при помощи электрической лебедки, выстреливающей аппарат с нужной скоростью. Длина рельс необходима не более 35 футов, а сила электромоторов не более 20 лошадиных сил…»

К этой работе подключился однокашник Мациевича по Морской академии подполковник Михаил Михайлович Канокотин, предложив под авианосец переделать линейный бронекорабль «Адмирал Лазарев», и предоставив ведомству необходимые чертежи. Проекты морских инженеров Мациевича и Канокотина попали в архив с грифом: «Делопроизводством само собой прекращено».

А через год с небольшим американский пилот Юджин Эли взлетел на самолете с носовой части палубы крейсера «Бирмингем» и тем самым установил приоритет своей страны в работе над авианосными кораблями. Русские же авиаторы тренировались в расчетах посадки и приземлялись на контур линкора, вычерченный на земле. Они успешно провели первые бомбометания по этому контуру. Более того, Михаил Ефимов и Лев Мациевич попробовали, и тоже успешно, летать в полной темноте – эти первые реальные ночные полеты были осуществлены в 1910 году на Всероссийском празднике воздухоплавания под Петербургом.

Праздник начался 8 сентября утром при холодном моросящем дожде, обильно смочившем поле Комендантского аэродрома.

Стартовать собрались 11 авиаторов – цвет русской авиатики, и среди них лучшие – Ефимов, Лебедев, Уточкин, Руднев, Ульянин, Мациевич.

В этом году было построено немало отечественных планеров и аэропланов: Кудашевым, Былинкиным, Делоне, Карпека, Косьяненко и Сикорским – в Киеве; Гризодубовым – в Харькове; Шичковым и Тереверко – на Кавказе; Чечетом – в Донбассе, Евневичем – в Одессе; Ульяниным и Гаккелем – здесь же, в Петербурге. Но ни один из этих аппаратов в празднике не участвовал. Конструкторы не получили государственной поддержки. Сановный шеф отечественной авиации великий князь Александр Михайлович, выступая с речью на открытии отдела Воздушного Флота, изрек:

– …Пуще всего комитету не следует увлекаться мыслью создания воздушного флота в России по планам наших изобретателей и непременно из русских материалов: комитет нисколько не обязан тратить бешеные деньги на всякие фантазии только потому, что эти фантазии родились в России.

Лучше всех на празднике летал Михаил Ефимов. Хорошее впечатление осталось у публики и от полетов Льва Мациевича. Он показывал красоту эволюции в воздухе. Чтобы заинтересовать влиятельных и знаменитых людей авиацией, катал на аэроплане чиновников, фабрикантов, богатых купцов, аристократов, полковников, адмиралов, члена Государственной думы премьер-министра Столыпина, профессора Боклевского.

Наряду с соревнованиями эти катания продолжались до 24 сентября включительно.

В тот солнечный день незадолго до наступления темноты Лев Мациевич решил полетать сверх программы. Он готовился к рекорду подъема на высоту, а тихая ясная погода благоприятствовала тренировке.

– Вы утомлены, ваше благородие. Не летали бы! – посоветовал механик.

– Ты прав. Чертовски болит спина! Наверное, простыл… Я сделаю короткий полет.

Мациевич тяжело влез на сиденье. Поворочался, устраиваясь поудобнее. Дал газ. Набирая скорость, он видел лес на горизонте, чуть справа закатное солнце. «Фарман» взмыл.

Публика следила за авиатором. Он плавно, без рывков кружил над аэродромом, набирая высоту.

– Уже полверсты есть! – воскликнул кто-то, и люди на земле зашумели одобрительно, приветствуя рекордсмена.

Когда Мациевич набрал 400 метров, со звоном лопнула проволока диагональной растяжки перед мотором.

«Отвалится передняя часть аэроплана», – подумал пилот и быстро отстегнулся от сиденья, чтобы дотянуться до места разрыва и как-то предотвратить дальнейшее разрушение аппарата.

Не успел!..

Да и вряд ли он мог что-либо сделать – в это время проволока попала в пропеллер, разбила в мелкие щепы одну из лопастей и накрутилась на вал двигателя. Натягиваясь, она разорвала соседние растяжки. Нарушилась жесткая связь хвостовой фермы с несущими плоскостями, и передняя часть «Фармана» резко клюнула вниз. Мациевича выбросило в воздух…

Свидетель событий ученый-языковед Лев Васильевич Успенский оставил потомкам в своих мемуарах такие строки:

«Льва Макаровича хоронили торжественно. Я поднял весь свой класс, мы собрали деньги на венок, ездили… покупать его и возложили на еле видный из-под груды цветов гроб в морской церкви Спиридония в Адмиралтействе. Девочки – я учился в совместном училище – плакали, я, хоть и трудно мне было, крепился. Но потом мама, видя, должно быть, что мне все-таки очень нелегко, взяла и повела меня на какое-то собрание, то ли утренник памяти погибшего Героя, «Первой Жертвы Русской Авиации», – так неточно писали о нем журналисты, как если бы «Русская Авиация» была чем-то вроде разъяренной тигрицы или землетрясения, побивающего свои жертвы.

Все было бы ничего, и я, вероятно, чинно высидел бы и речи, и некрологи, и музыкальное сопровождение. Но устроителям пришло в голову начать церемониал гражданской панихиды с траурного марша, а музыканты вместо обычного, хорошо мне знакомого, так сказать, примелькавшегося шопеновского марша вдруг обрушили на зал могучие, гордые и бесконечно трагические вступительные аккорды Бетховена…

«Марча Фунебра, сулла морте д'ун ароэ…»

И вот этого я не вытерпел. Меня увели домой.