Следует заметить также, что руками советских конструкторов созданы авиационный, тракторный и автомобильный дизели. Ярославский автозавод уже с 1936 года начал серийный выпуск дизельных грузовиков, а в 1937 году, после произведенной реконструкции цехов, Челябинский тракторный завод начал выпускать тракторы с двигателями тяжелого топлива.
Двигатель Дизеля развивался конструктивно главным образом в нашей стране. Особенности двигателя, способного работать на любых сортах тяжелого жидкого топлива, обеспечили ему все возрастающую роль в народном хозяйстве Советского Союза, обладающего огромнейшими запасами нефти. Наши теплоходы, как и многие тепловые установки с дизелями, работают на мазуте, то есть на таких отходах, которые ни в каких других двигателях внутреннего сгорания не могут быть использованы и обычно сжигаются в топках паровых котлов. При этом самый расход топлива в нашем двигателе значительно меньше, чем во всех других тепловых двигателях. Так, бензиновый или керосиновый двигатель потребляет на лошадиную силу в час 250–350 граммов топлива, а русский дизель — всего 170–190 граммов, почти вдвое меньше.
Техническая вооруженность народного хозяйства во многом определяется уровнем производства двигателей различных типов. Наше время — время исключительно быстрого развития двигателей внутреннего сгорания. В 1911 году мировая суммарная мощность первичных двигателей составляла около 200 миллионов лошадиных сил, причем роль двигателей внутреннего сгорания была ничтожна. В 1920 году суммарная мощность первичных двигателей во всем мире достигла 850 миллионов лошадиных сил, при этом 600 миллионов лошадиных сил приходилось уже на двигатели внутреннего сгорания. По некоторым подсчетам можно полагать, что в 1950 году мощность первичных двигателей только в странах капиталистического мира достигла 10,5 миллиарда лошадиных сил, причем на двигатели внутреннего сгорания приходилось почти 9 миллиардов лошадиных сил.
Бурному развитию моторостроения и распространению поршневых двигателей не могли помешать и двигатели с непосредственным вращательным движением — ветродвигатели и турбины, достигшие также высокого развития и совершенства.
Глава пятая. Теория и конструкция ветродвигателя
1. Основные законы аэродинамики
Жуковский
В природе есть много явлений, наблюдая которые кажется невозможным проникнуть в тайну законов, ими управляющих. Клочок бумаги, брошенный на пол, ложится совсем не там и не так, как ждешь. Орел и ястреб парят в воздухе, не двигая крыльями. Вихри, ветры, ураганы, все явления, происходящие под влиянием сил, возникающих при движении воздуха, долгое время оставались непонятными и необъяснимыми.
То же можно сказать и о явлениях, связанных с движением жидкостей при воздействии на них каких-либо сил. Именно полнейшая неуловимость законов движения воды и особенно воздуха заставляла наших предков относиться к ним как к стихийным силам природы, непостижимым уму и неподвластным человеку.
Самым ярким представителем инженеров, начавших широко и щедро вводить научный метод, внедрять научные основы во все области техники, был Николай Егорович Жуковский (1847–1921). Он был неутомимым, последовательным и самым разносторонним деятелем того переворота в технике и инженерии, благодаря которому научные исследования в настоящее время настолько тесно связаны с новой техникой, что часто составляют единое и неразрывное целое. Именно этой стороной научной деятельности Жуковского можно объяснить, что из огромного числа его учеников подавляющее большинство стало в ряды конструкторов и инженеров и лишь единицы посвятили себя теоретической науке.
Характерная для всех вообще русских ученых и инженеров способность сочетать разработку глубоко теоретических проблем с решением практических задач инженерной техники — самая замечательная черта творческой деятельности Жуковского. Его теории уже в разработке поражают инженерными возможностями даже и тогда, когда теоретическое построение ученого вызывалось еще не прямыми запросами жизни, а являлось лишь плодом пытливой мысли, возбужденной к деятельности тем или иным живым наблюдением.
Скажем, проблема удара гидросамолета о воду при посадке теоретически оказалась разработанной Жуковским в те времена, когда не только о гидросамолетах, но и о самолетах вообще мало кто думал. Гидродинамическую проблему «Об ударе двух шаров, из которых один плавает в жидкости», Жуковский решил еще в 1883 году, положив начало теоретической работой решению узко практического вопроса о посадке гидросамолета.
Теория и методы, не исчерпывающие всех инженерных возможностей, не удовлетворяли Жуковского. Нередко он сам брался за доработку их и шел в этом направлении так далеко, как не смели и мечтать авторы этих методов и теорий.
В разные периоды своей научной деятельности Жуковский занимался и вопросами о прочности велосипедного колеса, и вопросами о наивыгоднейшем угле наклона аэроплана, и вопросом о рациональной форме корабля. С исчерпывающей полнотой и даже с показом механических моделей он отвечал и на вопрос, почему кошки при падении всегда «приземляются» на лапы, и на вопрос, почему из фабричных труб дым выходит клубами, и на тысячу других вопросов, больших и маленьких. Он дал полное объяснение и явлениям кровообращения в человеческом организме, и явлениям кавитации гребного винта. Он делал доклады о парении птиц и о движении прямолинейных вихрей, о сопротивлении воздуха при больших скоростях и о движении вагонов по рельсам, о снежных заносах и о ветряных мельницах, о качке кораблей и о множестве других разнообразных явлений, которые служили ему только поводом для теоретических построений огромного и широчайшего значения.
Помогая везде и всюду не только теоретикам, но и практикам вводить научные основания во все области техники и инженерии, Николай Егорович никогда не делил задачи на большие и маленькие, на важные и неважные. Он делил их только на трудные и простые и предпочитал неизменно браться за трудные, хотя бы они и относились к самым непопулярным в кругах ученых областям техники.
У него мы найдем и теорию движения просеиваемого продукта по поверхности сита, где он рассматривает движение материальной точки на сите под действием центробежной силы и силы трения. В результате этой теории Николай Егорович предложил практикам новую схему подвеса рассева.
У Жуковского мы находим и исследование о «Распределении давлений на нарезках винта и гайки», где Николай Егорович дает приближенное решение очень трудной задачи о распределении давления на нарезках винта и гайки, предполагая, что нарезки подвержены лишь деформации скашивания, а тела винта и гайки — растяжению или сжатию.
С теоретической точки зрения рассматривает Жуковский вопрос «О прочности велосипедного колеса» и ряд других, посвященных практическим проблемам техники: о давлении поршней в двигателях «Гном», о колебаниях паровоза на рессорах, о разрыве поездов и т. д.
Любопытна одна работа Жуковского, характеризующая широту его творческой мысли. Это «Определение скорости движения продуктов горения в заводской трубе по фотографии выбрасываемого дыма». Причина появления клубов дыма заключается в том, что по закону распространения волн от верхней части трубы передается к топке пониженное давление, а от топки к верхнему концу трубы переносится повышенное давление. Поэтому клубы дыма следуют друг за другом тем чаще, чем меньшую длину имеет труба. В этой своей работе Николай Егорович дает простую формулу для вычисления скорости продуктов горения.
Трудно указать такую область теоретической механики, которую оставил без внимания гений Жуковского, в которую он не внес бы своего вклада. Но совершенно естественно, что при его постоянных поисках наитруднейших задач, при его отзывчивости к практическим запросам новейшей техники и инженерии он должен был особенно глубоко и страстно заинтересоваться механикой полета, представлявшего самую трудную и менее всего разработанную проблему науки и техники.
Уже в раннюю пору своей научной работы Николай Егорович не сомневался в возможности осуществления тысячелетней мечты своего народа и всего человечества.
«Птицы летают, почему же человек не может летать?» — говорил он.
Правда, Жуковский начал свою деятельность как гидродинамик, он много занимался вопросами чистой математики, вопросами теоретической и прикладной механики, отзываясь на запросы живой практики. Но время от времени он выступал с докладами и по вопросам воздухоплавания и авиации. После доклада «К теории летания», состоявшегося в 1890 году, и знаменитой работы «О парении птиц», вышедшей в 1891 году, появляется его статья «О наивыгоднейшем наклоне аэропланов».
