От редакции
В вышедшем недавно справочнике «Морские памятные даты» (автор — докт. ист. наук Г. А. Аммон) есть такая запись: «14 марта 1927 г. Спуск на воду первого советского торпедного катера «Первенец».
Из краткого поясняющего текста читатель узнает, что строился «Первенец», с которого начинается создание легких — «москитных» — сил Красного флота, не в каком-либо из признанных судостроительных центров, а в тогда еще далекой от всех морей Москве. Мало того, строился силами не кораблестроителей, а сотрудников ЦАГИ по проекту, разработанному под руководством выдающегося авиаконструктора А. Н. Туполева. И потому известен был не только как «Первенец», но и под по-самолетному сокращенным названием «АНТ-3» — по инициалам Андрея Николаевича.
Закономерен вопрос: если «Первенец» — третий, то как выглядели, какими были «АНТ-1» и «АНТ-2»? Другими словами, что было до «Первенца»? Да и вообще, причем тут Туполев? Почему самолетостроителями создавались торпедные катера?
На эти вопросы отвечает предлагаемая вниманию читателей статья нашего постоянного автора — Ивана Ивановича Черникова.
Автор и редакция пользуются случаем поблагодарить сотрудников московского музея Н. Е. Жуковского, которые предоставили для публикации редчайшие фотоснимки из архивов ЦАГИ.
Шел грозный 1918 год. В Москве было неспокойно: по ночам слышалась стрельба — то и дело раскрывались контрреволюционные заговоры, оживились налетчики. Было плохо с продуктами, топливом. Ощущались перебои в подаче электричества. Даже обитателям центра приходилось жить в неотапливаемых квартирах при свете керосиновых ламп.
В скромной комнатушке на Петровке ютился студент высшего технического училища Андрей Туполев. Будущий академик и Генеральный конструктор — создатель нынешних всемирно известных «ТУ» — готовился к защите дипломного проекта. Пора было и формально завершать учебу в МВТУ — ведь поступил он сюда еще в 1908 г. А теперь ему уже тридцать. В активе самое серьезное изучение преподаваемых дисциплин,занятия в воздухоплавательном кружке и на летных курсах, расчеты и постройка планеров, работа в руководимой самим Н. Е. Жуковским аэродинамической лаборатории. По сути, это законченный специалист, увлеченный делом, умеющий работать самостоятельно и руководить другими.
Тема дипломной работы — гидродинамика. Нет, никакой ошибки здесь нет! И эта, казалось бы, далекая от интересов самолетостроителей тема в действительности была для них злободневной, рожденной насущными потребностями. Чтобы выяснить, почему же авиаторам пришлось изучать режим движения в «чуждой» среде, придется обратиться к истории отечественной авиации.
Дело в том, что с такими высокими скоростями на воде, при которых возможно глиссирование — скольжение по поверхности, самолетостроители столкнулись раньше, чем судостроители. До создания и освоения промышленного выпуска мощных двигателей, пригодных для установки на легкие быстроходные катера, необходимости в изучении глиссирования у наших корабелов не возникало. Из-за явной технической отсталости в области моторостроения русский флот, передовой во многих отношениях и некогда первым применивший в бою паровые «минные» катера, в дальнейшем развивать идею вооруженного торпедами быстроходного катера возможности не имел. Естественно, исследования режима глиссирования никого на флоте не интересовали. Именно поэтому не корабелам, а авиастроителям пришлось проводить эту работу, начиная ее буквально на «голом месте».
А пришлось потому, что без решения проблем гидродинамики оказалось невозможным развитие гидроавиации, которой придавалось тогда первостепенное значение. На заре развития воздушных сообщений и военного воздушного флота нельзя было рассчитывать на сколько-нибудь развитую сеть аэродромов. Гораздо большую свободу действий представляло использование самолетов, способных садиться на воду,— гидроаэропланов.
Неудивительно, что именно Россия с ее просторами, обилием больших и малых рек, озер и заливов стала пионером в области создания гидросамолета. Известными русскими конструкторами-изобретателями Я. М. Гаккелем и О. С. Костовичем еще в 1911 г. были построены первые образцы как поплавковых гидросамолетов, так и летающих лодок. На протяжении многих лет лучшими в мире летающими лодками считались самолеты, разработанные Д. П. Григоровичем.
При разбеге — разгоне до скорости взлета поплавки любого гидросамолета и, тем более, днище фюзеляжа летающей лодки работают как типичный глиссирующий корпус. Если учесть ограниченный запас мощности тогдашних двигателей, а также необходимость как можно более быстрого набора скорости (сокращения дистанции разбега), станет ясно, почему гидродинамическое качество глиссирующих элементов стало определяющим фактором. И это еще не все. Практически очень сложную задачу представляло обеспечение продольной устойчивости движения и хотя бы минимально необходимого уровня «мореходности» самолета при разбеге и посадке: ведь никто не мог гарантировать, что при этом условия всегда и всюду будут идеальными — с зеркальной поверхностью воды.
Проектирование самолетов, включая, например, расчеты подъемной силы плоскостей или характеристик винта-пропеллера, уже в те годы не мыслилось без использования солидной научно-экспериментальной базы. В распоряжении конструктора имелись более или менее надежные схемы расчетов, данные продувок в аэродинамической трубе и т. д. и т. п. А создатели гидроаэроплана, столкнувшиеся со средой, в 800 раз более плотной, чем воздух, подобной основы не имели совершенно. Отработку обводов и углов атаки глиссирующих поверхностей, положения и высоты редана, центровки да и многих иных не менее важных характеристик приходилось вести методом проб и ошибок, чаще всего — на уже построенном гидросамолете. Ясно, что обходилось это слишком дорого, затягивало сроки доводки, казалось бы, готового аппарата, нередко сводило на нет все успехи аэродинамики.
Вот показательный пример. В 1912—1914 гг. Дмитрием Павловичем Григоровичем были сконструированы одна за другой четыре летающие лодки — самолеты-разведчики с литерой «М» (морской). Как утверждают авторы книги «Краткий очерк развития самолетов в СССР», «главная цель их постройки и испытаний заключалась в подборе рациональных обводов лодки». Только после этого могла быть создана летающая лодка «М-5», принятая на вооружение (2-местный биплан деревянной конструкции; вес — 660 кг; двигатель — 80 л. с.). Однако когда потребовалось увеличить ее размеры под 150-сильный двигатель, чтобы самолет смог нести вооружение (37-мм пушка) и бомбы (4 пуда), все пришлось начинать сначала. И прежде чем в январе 1916 г. «М-9» удовлетворила всем требованиям, тому же опытному конструктору пришлось за год построить и испытать в воздухе и на воде «М-6», «М-7» и «М-8». Как написано в той же книге, «на этих лодках были выбраны наиболее выгодные обводы днища, дававшие легкий выход на редан и хорошую устойчивость при гидропланировании»...
Для проектирования самолетов гидроавиации потребовалась апробированная методика гидродинамических расчетов, которая гарантировала бы от серьезных ошибок и неизбежных переделок.
Имеющиеся материалы показывают, что начало соответствующих работ по теоретическому изучению глиссирования относится к 1916—1917 гг. Теперь, в 1918 г., их и завершал Андрей Туполев. Однако даже самая верная и простая методика — еще не все. Как хорошо известно катеростроителям, водномоторникам-гонщикам да и судоводителям-любителям, сталкивавшимся, например, с расчетами гребного винта, при решении любых задач гидродинамики в имеющиеся расчетные формулы необходимо вводить соответствующие конкретным условиям безразмерные общие коэффициенты. Установить их значения можно только опытным путем, проводя систематические эксперименты, желательно — в идеальных условиях, позволяющих делать точные замеры порой «неуловимых» величин.
Конечно, московским авиаторам было известно, что в Петрограде уже лет 25 существует 122-метровый опытовый бассейн морского министерства. Только проводить здесь нужные эксперименты оказалось невозможно. Хотя бы потому, что оборудование не было рассчитано на исследование движения глиссирующих, по-авиационному легких аппаратов. Здесь проводились испытания моделей тяжелых водоизмещающих кораблей, скорости которых (в натуре) не превышали и 50 % взлетной скорости гидросамолета...
Сам Андрей Николаевич впоследствии напишет в своих воспоминаниях так: «В то время канала1 не было. Сначала обсудили — нельзя ли нужные коэффициенты получить из опытов по истечению струи. Выходило, что результаты будут неправильные. Поэтому решили, что на основе тех небольших опытов, которые были опубликованы у Фруда, а это было всего три странички, можно сделать целый ряд выводов. На основе этих выводов явилась возможность рассчитать глиссирование, взлет и посадку гидросамолета. Затем перед нами встал вопрос, как это проверить. Тогда Николай Егорович Жуковский решил построить глиссер, на котором можно было бы проверить расчеты глиссирования и затем перенести методику расчета на гидросамолет...».
Да, совершенно неожиданный выход из положения был найден Жуковским: если оборудования для испытаний моделей нет, надо испытывать глиссер «в натуральную величину» на ближайшей открытой воде — на Москва-реке. 30-летний дипломник срочно выполнил все необходимые гидродинамические расчеты, а недавно созданное расчетно-испытательное бюро МВТУ тогда же — в начале 1918 г. — разработало чертежи2 экспериментального глиссера «специально для отработки опытных данных для гидроавиации». Это был глиссер с водяным винтом под единственный оказавшийся в тот момент под руками двигатель — авиационный «Изотта-Фраскини» мощностью 160 л. с.
Стоит, очевидно, пояснить, что в те годы (и позднее), говоря «глиссер», чаще всего имели в виду глиссирующий катер с поперечным реданом; тот же катер без редана принято было называть «полуглиссером». Так что задуманный московскими аэродинамиками экспериментальный глиссер длиной около 5,5—6 м с самого начала имел поперечный редан. Оригинальной особенностью его была возможность изменять в процессе испытаний основные характеристики глиссирующих поверхностей за этим реданом. Как сказали бы мы сейчас, спустя 70 лет после описываемых событий, это был катер с изменяемой геометрией днища. Можно смело предположить — первый в мире!
Конструктивно это было оформлено так. Вдоль бортов прямостенного плоскодонного корпуса были шарнирно закреплены наклонные пластины шириной около 350—400 мм. Поворотом имевшегося на правом борту лодки рычага испытатели изменяли (в диапазоне от 3 до 15°) угол поворота пластин относительно носовой поперечной оси вращения. Одновременно изменялась и площадь работающего при глиссировании «опорного» участка каждой пластины. Получилась своеобразная «трех-точка»: на установившемся режиме движения работали участок днища перед поперечным реданом и два кормовых конца бортовых пластин.
Примененное решение позволяло устанавливать искомые зависимости скорости хода от изменения углов атаки и общей площади глиссирующих элементов, положения точки приложения равнодействующей гидродинамических сил, положения центра тяжести и величины нагрузки (водоизмещения) лодки. На основе этих данных можно было вывести безразмерные характеристики, пригодные для расчета других глиссирующих аппаратов.
В архиве хранится Доклад по Управлению морской авиации от 25 июля 1918 г. В нем указывается: «Проект лодки закончен в полном объеме. Он представляет собой серьезный и большой труд, причем особенно детально разработана гидродинамическая часть3 со всеми относящимися сюда диаграммами, характеризующими движение судна при различных условиях скорости и нагрузки. После испытания лодки, которое дает возможность проверить на опыте результаты расчета, он может послужить как образцовый расчет не только для скольжения лодок, но и для корпусов и поплавков гидроаэропланов...».
Стоит еще упомянуть, что Н. Е. Жуковский, говоря о назначении будущего катера, «в основе конструкции которого лежит новая идея скороходности», подчеркнул, что он будет иметь и самостоятельное значение «как спасательный при несчастиях с гидроаэропланами, для разведочной службы и для буксировки».
Ходатайство Н. Е. Жуковского о выделении средств на постройку лодки, поддержанное Управлением морской авиации, нашло живой отклик в Президиуме Высшего Совета народного хозяйства: постановлением от 18 сентября 1918 г. на это было отпущено 85 тыс. рублей. Тем не менее сразу же начать постройку экспериментального глиссера не удалось. В это же время (1 декабря 1918 г.) было принято решение об организации ЦАГИ, причем руководителем института назначили Н. Е. Жуковского, а его заместителем — недавнего студента А. Н. Туполева (он же вскоре возглавил и институтское Опытное КБ, которое в дальнейшем проектировало и самолеты, и глиссеры — торпедные катера). Ясно, что организация совершенно нового большого исследовательского и конструкторского центра отнимала у создателей ЦАГИ немало сил и энергии. К тому же, с первых дней существования института ему пришлось выполнять срочное задание реввоенсовета — проектировать и строить вооруженные пулеметами аэросани...
Так или иначе, но, как явствует из отчета ЦАГИ за 1918— 1933 гг., постройка глиссера, позднее получившего литерное обозначение «АНТ-1» (или «ГАНТ-1» — глиссирующий), официально была начата в октябре 1920 г. и закончена в ноябре следующего года. Любопытно, что деревянный корпус с дощатой обшивкой был заложен и строился непосредственно в самом административном здании нового института (Вознесенская, 21). Для установки двигателя с редуктором, монтажа валопровода, руля и опорных пластин корпус перетащили в сарай во дворе. Как упоминают некоторые ветераны, глиссер стал первой, если не считать аэросани, воплощенной в материале работой Опытного КБ ЦАГИ еще и по той простой причине, что для постройки «чего-либо с крыльями» не было тогда достаточно просторного помещения...
Процитируем автобиографию Андрея Николаевича:
«Работать приходилось в неимоверных, трудных условиях. Не хватало станков, инструментов, материалов. Болты и гайки приходилось вытачивать самим, а проволоку сдирать с отживших свой век самолетов. Когда понадобилась наковальня, притащили с Курского вокзала вагонный буфер. Помнится, как целыми месяцами работали мы в неотапливаемых помещениях и создавали первые конструкции в здании полуразвалившегося трактира. У нас не было помещения, не было оборудования, но зато была бурная энергия!..»
К этому времени заинтересовался строящимся глиссером и реввоенсовет республики: «Речным флотилиям на Волге, Каме и других реках требовались быстроходные малоразмерные суда для разведки». Как пишет Туполев, с появлением такого заказчика «работа пошла споро».
И вот настал тот прекрасный день, когда готовый глиссер погрузили на телегу, отвезли на Москва-реку и спустили на воду в районе Краснохолмского моста.
Известно, что в проектировании, постройке и испытаниях «АНТ-1» принимали самое активное участие С. С. Неждановский, В. П. Ветчинкин, Т. П. Сапрыкин, М. Н. Петров и В. М. Петляков. Как видим, есть в этом числе громкие имена, прославившие наше самолетостроение. Из сохранившихся в архиве ЦАГИ документов видно, например, что три варианта сменных гребных винтов для «АНТ-1» (на скорости 50, 75 и 100 км/ч) рассчитывал в будущем крупнейший специалист по теории воздушного винта, доктор технических наук, профессор, лауреат Государственной премии, автор 150 научных работ Владимир Петрович Ветчинкин.
Всю осень 1921 г. продолжались испытания глиссера, которые представляли собой, по сути дела, проводимую по идее Н. Е. Жуковского развернутую исследовательскую работу. Сам Николай Егорович глиссер на воде так и не увидел — 17 марта этого года он скончался.
Глиссер четко выходил на редан и развивал скорость4, «достигавшую 75 км/ч». Он хорошо слушался руля как при водоизмещающем плавании, так и на глиссировании (в первом случае диаметр циркуляции составлял 5—6, а во втором 12—13 м). Выявилась возможность увеличения нагрузки без сколько-нибудь заметной потери скорости — были установлены дополнительные сиденья для пассажиров. Подтвердилось свойство глиссера при маневрировании крениться внутрь поворота, подобно самолету, а не наружу, как водоизмещающие суда. Крен был очень большой — до 30°. Для устранения опасности переворота через скулу в верхней части бортов были устроены своеобразные открытые сверху були-наделки, препятствующие нарастанию крена.
Итак, идея блестяще оправдала себя. На основе испытаний экспериментального глиссера с изменяемой геометрией днища удалось проверить созданную теорию глиссирования и получить необходимые данные для разработки соответствующей методики расчетов глиссирующих корпусов. Если бы не было «АНТ-1», не было бы ни «АНТ-3» («Первенца») и созданных на его основе торпедных катеров «Г-5» — основного типа довоенных ТКА советского флота, ни огромной четырехмоторной летающей лодки-амфибии — тяжелого морского бомбардировщика «АНТ-44», на котором был установлен целый ряд мировых рекордов, ни ряда других конструкций.
Можно напомнить, что в 11-м выпуске «КиЯ» была напечатана заметка Г. С. Малиновского — в прошлом летчика-испытателя, известного нашим читателям в качестве конструктора моторных лодок и скоростных катеров. Рассказывая о I Всесоюзной выставке глиссеров, открывшейся 1 апреля 1931 г. в Москве в Петровском пассаже, он упоминал и «очень интересные машины», представленные ЦАГИ. Говоря о 5-местном экспериментальном «АНТ-1», он называл несколько меньшую скорость — 72 км/ч, но и это считал «исключительно высоким для того времени» показателем.
Любопытно, что на приводимом фотоснимке 11-местного глиссера «Имени Баранова» (с двигателем 400 л. с.) хорошо видны бортовые наклонные площадки — облегчающие выход на редан «стартовые» глиссирующие плоскости; на установившемся режиме глиссирования эти плоскости полностью выходили из воды. Таким образом в несколько измененном виде была использована идея бортовых опорных площадок, примененная на «АНТ-1».
Постройка первого туполевского глиссера, по сути дела еще в годы гражданской войны, — интереснейшая и незаслуженно забытая страница истории отечественной техники.
Примечания
1. ЦАГИ потому и стал не только аэро-, но и гидродинамическим институтом, что в нем рассчитывали вести и изучение вопросов гидродинамики. Здесь в дальнейшем оборудовали свой опытовый бассейн (гидроканал, гидролоток).
2. Известно, что одновременно разрабатывался и проект глиссера типа «плотика Даламбера» под мотор «Клярже» 110 л. с.
3. Результаты работы были опубликованы. Защита дипломной работы успешно прошла 11 июня 1918 г.
4. Подчеркнем, что скорость самоцелью не была, «туполевцы» строили глиссер не для рекордов. Тем не менее 75 км/ч (очевидно, со штатной нагрузкой) при отсутствии опыта у строителей, вынужденных, к тому же, использовать «случайный» двигатель, представляется немалым достижением, рекордным для наших условий вплоть до середины 30-х гг. Можно напомнить, что официальный мировой рекорд скорости на воде составлял в 1913—1920 г. 90—98,9 км/ч, причем для его установления строились специальные сверхлегкие глиссеры (не просто реданные, а даже пятиреданные) с двигателями в несколько раз большей мощности — до 800 л. с.