В Крылов - Александр Федорович Можайский

В середине мая 1867 года Александр Федорович вернулся домой в Котельниково. Среди знакомых мест, привычной обстановки он вернулся к прерванным занятиям.

Видимо, в это время окончательно утвердилось его решение попытаться воспроизвести парящий полет на неподвижных крыльях.

Многие изобретатели пытались подняться в воздух на машущих крыльях, и Можайский знал о неудачных попытках. В технике люди нередко подражали природе, но нельзя слепо подражать ей и просто копировать те образцы, которые дает природа.

Природа не знает колеса, а это изобретение человека стало основой сухопутного транспорта, созданного людьми. Попытка одного изобретателя начала XIX века придать колесному паровозу две длинные железные ноги, связанные шатунами и рычагами с паровой машиной, чтобы отталкиваться от земли, оказалась несостоятельной. Винт, движущий пароходы, ничем не напоминает хвост рыбы.

Летательный снаряд будет двигаться вперед с помощью винта, похожего на винт корабля, и тогда механической птице не понадобятся машущие крылья. Паровая машина, установленная на самолете, заставит вращаться его винты и, тем самым, создаст силу тяги. Неподвижные распластанные плоскости-крылья, которые сродни парусу и змею, будут поддерживать летательный снаряд в воздухе. Под каким углом к направлению движения поставить крылья, каких размеров их сделать - на эти вопросы наука в те годы еще не дала ответа. Эти вопросы предстояло практически решить Можайскому.

Ошибка Ньютона

В 1686 году Ньютон{14} издал свою знаменитую книгу "Математические начала натуральной философии" - эту первую, говоря его словами, попытку "подчинить явления природы законам математики". В ней был намечен путь к познанию как природы сопротивления воздушной среды, так и причины возникновения подъемной силы на плоской, наклонной к потоку, пластинке.

Ньютон попытался облечь отдельные, часто еще неясные представления о причине сопротивления воздуха в стройную систему взглядов. Его последователи и продолжатели перевели эти взгляды на краткий, выразительный язык математических символов. В основном, существо взглядов Ньютона сводилось к следующему.

Воздух представляет собой скопление бесчисленного множества бесконечно малых частиц. Частицы подобны маленьким твердым шарам - они не взаимодействуют друг с другом, не обладают упругостью, трение между ними ничтожно мало. Как при дожде отдельные капли ударяют по руке, так, по Ньютону, на всякое тело, введенное в воздушный поток, обрушивается град мельчайших шаров - отдельных частичек воздуха.

Чем больше поперечные размеры тела, тем больше шаров ударит по нему за единицу времени: сила удара прямо пропорциональна площади поперечного сечения тела, движущегося в воздухе.

Плотнее воздух - больше шаров в единице объема - сильнее будет их удар по телу, движущемуся с прежней скоростью: сила удара прямо пропорциональна плотности той среды, в которой движется тело.

Что произойдет, если тело начнет двигаться быстрее? - ставил вопрос Ньютон. Пусть, отвечал он, тело начнет двигаться, например, в три раза быстрее. Тогда за единицу времени оно успеет встретить на своем пути в три раза больше шаров, и каждый встречный шар, кроме того, ударит движущееся тело в три раза сильнее. Следовательно, делал вывод Ньютон, сила удара в этом случае возрастет в 3х3 раза, то есть сила удара будет пропорциональна квадрату скорости движения тела в неподвижном воздухе или квадрату скорости движения воздуха относительно неподвижного тела.

На основе созданной Ньютоном ударной теории сопротивления тел пришли к формулам для определения силы удара или, как ее стали называть, силы сопротивления. В левой части этой формулы записывалась искомая сила сопротивления. В правой части, кроме площади поперечного сечения тела, плотности среды и квадрата скорости движения - был записан еще коэффициент, названный коэффициентом пропорциональности. Из теории Ньютона следовало, что этот коэффициент постоянен для любого тела, независимо от его формы.

Этот вывод логически вытекал из самого существа взглядов Ньютона. Так как, по его мнению, причиной возникновения силы сопротивления является удар частиц воздуха о лобовую поверхность тела, то получалось, что хвостовая часть тела не могла оказывать никакого влияния на изменение силы сопротивления. Если шар, цилиндр и капля имеют одинаковые площади поперечного сечения, то по формуле Ньютона получалось, что при движении с одинаковыми скоростями и в одинаковой среде все три тела будут испытывать одинаковые по величине силы сопротивления своему движению.