Опыты Можайского над большим воздушным винтом, приводимым е движение паровой машиной, были первыми в мире опытами такого порядка.
Получив лишь часть обещанной суммы (2192 рубля), изобретатель взялся за осуществление своей программы. Работать ему приходилось в очень трудных условиях. Материальное положение его было крайне тяжелым.
Невзирая на трудности и крайнюю нужду, Можайский построил новую модель аэроплана. Эта модель, по свидетельству современников, «летала совершенно свободно и спускалась очень плавно; полет происходил и тогда, когда на модель клали кортик, что представляет груз весьма значительного размера. Изобретение г. Можайского было уже на испытании нескольких известных специалистов и заслужило их одобрение… самое изобретение держится в секрете».
В результате новых проведенных исследований Можайский в начале 1878 г. пришел к выводу, что можно использовать сопротивление воздуха для создания подъемной силы.
Эта формулировка одного из важнейших законов аэродинамики – о значении скорости для создания подъемной силы – была дана Можайским за 11 лет до опубликования подобных работ Марея и Лилиенталя, которые пришли к тому же выводу только в 1889 г. Математическое обоснование возникновения подъемной силы, как известно, впервые было дано в 1905 г. русским ученым Н.Е. Жуковским в его труде «О присоединенных вихрях», в котором он вывел теорему о подъемной силе крыла.
Весной 1878 г. А.Ф. Можайский решил перейти к постройке самолета в натуральную величину. 23 марта 1878 г. он обратился в Главное инженерное управление с докладной запиской, в которой указывал, что «требуемые для разрешения вопроса данные могут быть получены только над аппаратом таких размеров, на котором силою машины и направлением аппарата мог бы управлять человек» и просил об отпуске средств на строительство аэроплана, стоимость которого им была определена в 18895 рублей.
Предложение Можайского рассматривалось специальной комиссией, которой были представлены подробные чертежи самолета, обоснованные расчетами, и пояснительная записка, содержащая описание аппарата. В описании говорилось, что самолет состоит:
1) из лодки, служащей для помещения машины и людей;
2) из двух неподвижных крыльев;
3) из хвоста, который может подниматься и опускаться и служить для изменения направления полета вверх и вниз, равно через движущуюся в нем вертикальную площадь вправо и влево получать направление аппарата в стороны;
4) из винта большого переднего;
5) из двух винтов малых на задней части аппарата;
6) из тележки на колесах под лодкою, которая служит для того, чтобы аппарат, поставленный площадью своих крыльев, и хвоста наклонно, около 4 градусов к горизонту, переднею частью вверх мог сперва разбежаться по земле против воздуха и получить ту скорость, которая необходима для парения его;
7) из двух мачт, которые служат для укрепления его крыльев и связи всего аппарата по его длине и для подъема хвоста.
В качестве двигателей предусматривалась установка двух паровых машин общей мощностью 30 л.с. Одна из машин должна была работать на носовой тянущий винт, а другая – через передачу на два задних толкающих винта.
Аппарат, по замыслу изобретателя, мог совершать посадку и на воду, для чего фюзеляжу была придана форма лодки.
Из представленного описания видно, что Можайский задумал осуществить самолет монопланного типа с тонким профилем крыла, установленного под углом 4°, современными органами управления и шасси с пружинной амортизацией.
Теперь, когда история развития авиации достаточно хорошо изучена, мы можем по достоинству оценить заслугу русского моряка-изобретателя, предложившего в 1878 г. конструкцию самолета, все основные элементы которого присущи современным самолетам.
Впервые разработав фюзеляжный тип самолета, Можайский на 30 с лишним лет опередил западноевропейских и американских конструкторов, которые только в 1909–1910 гг. начали строить подобные самолеты.
Идея использовать фюзеляж-лодку для посадки на воду впервые была претворена в жизнь в 1913 г. другим русским конструктором и изобретателем Д.П. Григоровичем – создателем первого лодочного гидроаэроплана.
Помимо разработки проекта Можайский подробно описал технику взлета своего самолета и предусмотрел установку на нем аэронавигационного оборудования: компаса, измерителя скорости, барометра-высотомера, двух термометров, трех кренометров и прицела для производства бомбометания.
Самолет, по замыслу Можайского, предназначался для бомбардировочных и разведывательных целей.
В конце своей пояснительной записки к проекту Можайский указывал, что «постройка аппарата с технической стороны не представляет ни затруднений, ни невозможностей».
Экспертная комиссия, в состав которой на этот раз входило иностранцы, мало заинтересованные в деле развития русской авиации, – генерал Паукер, генерал Геря и полковник Вальберг, – считали, что если проблема постройки летательного аппарата тяжелее воздуха и будет решена, то отнюдь не в России, а в Западной Европе.
На первом заседании, происходившем 12 апреля 1878 г., комиссия усомнилась, что аппарат сможет парить в воздухе при помощи воздушных винтов, и предложила автору проекта представить новые дополнительные данные и расчеты по этому вопросу.
Для удовлетворения требования комиссии Можайский после консультации с академиком Чебышевым составил дополнительную записку, в которой дал подробный и обстоятельный анализ работы винтов в воздухе и подкрепил их обоснованными расчетами.
Можайский был уверен, что предложенные им воздушные винты «без сомнения произведут ожидаемую от них работу, потому что размеры их определены по отношению к силе машины вычислениями и теориями, подтвержденными опытами».
Рассмотрев объяснительную записку Можайского на втором заседании, комиссия вынесла поразительное по своему невежеству решение, в котором говорилось, что она «не находит ручательства в том, чтобы опыты над снарядом г. Можайского, даже и после различных возможных в нем изменений, могли привести к полезным практическим результатам, если не будет устроен им снаряд на совершенно иных основаниях, с подвижными крыльями, могущими менять не только свое положение относительно гондолы, но и свою форму во время полета».
«Сумма, испрашиваемая ныне г. Можайским, настолько значительна, – записали в своем решении эксперты, – что комиссия не решается приветствовать ее ассигнования…».
Говоря иными словами, комиссия толкала изобретателя на ложный путь и сводила на нет результаты его многолетних трудов и исследований.
Можайский, протестуя против такого решения комиссии, обратился к военному министру Ванновскому с просьбой об его отмене. Однако Ванновский, даже не ознакомившись с существом дела, утвердил решение комиссии.
Тогда Можайский обратился с письмом к начальнику Главного инженерного управления генералу Звереву, в котором указывал, что «комиссия, обсуждая и ведя дело канцелярским и келейным путем, отняла у меня возможность представить ей мои окончательные выводы о размерах частей аппарата, силе его машины и других условиях и с самого начала сделала все, чтобы… убить во мне уверенность в возможности осуществления моего проекте». Генерал Зверев на письмо Можайского не ответил. Правительственные организации отказались финансировать изобретателя. Только передовая русская интеллигенция и работавшие вместе с Можайским простые рабочие поддержали его и оказали ему посильную помощь. Ближайшие помощники Можайского – Голубев, Яковлев, Арсентьев и др. – продолжали работать под его руководством.
Большую моральную поддержку оказали и передовые русские ученые. Так, например, профессор Морской академии И. Алымов писал: «Аппарат г. Можайского… составляет, по нашему мнению, громадный и, может быть, даже окончательный шаг к разрешению великого вопроса плавания человека в воздухе по желаемому направлению и с желаемой, в известных пределах, скоростью… А.Ф. Можайскому принадлежит, по нашему мнению, великая заслуга, если не вполне решить эту задачу на практике, то, по крайней мере, чрезвычайно приблизиться к этому решению, а следовательно, и к решению всего вопроса о воздухоплавании».
И Можайский продолжал работать над своим изобретением. По истечении двух лет, когда были изготовлены рабочие чертежи и проведен ряд дополнительных изысканий, уточняющих расчеты, Малайский, чтобы обезопасить себя от многочисленных «дельцов» из министерства, стремящихся присвоить чужое достижение или же продать его за границу, решил запатентовать свое изобретение.
4 июня 1880 г. он обратился в департамент торговли и мануфактур с просьбой о выдаче ему патента на изобретенный им «воздухолетательный снаряд» и получил его 3 ноября 1881 г. Это был первый в мире патент на самолет, и он был выдан русскому изобретателю-моряку капитану 1 ранга А.Ф. Можайскому.
После получения патента Можайский приступил к изготовлению отдельных частей будущего аэроплана.
Вполне уверенный в реальности своего изобретения, решив довести до конца начатое дело, Можайский обратился к морскому министру С.С. Лесовскому (своему бывшему командиру на фрегате «Диана») с целью получения средств на постройку паровых машин, чертежи которых были им разработаны.
Лесовский, зная изобретателя лично, ходатайствовал перед министром финансов об отпуске Можайскому 5000 рублей, но получил отказ.
Тогда Можайский обратился в военное ведомство к генерал-адъютанту Грейгу и добился от него обещания в поддержке при условии, если морской министр также будет об этом ходатайствовать.
Лесовский, «ввиду действительно важных в военном отношении результатов, которые можно ожидать от успешного решения вопроса о воздухоплавании», просил о выдаче капитану 1 ранга Можайскому 2500 рублей (вместо просимых ранее 5000 рублей). Ходатайство морского министра на этот раз было удовлетворено. На полученные деньги Можайский дал заказ на изготовление двух паровых машин по разработанному им проекту. В 1881 г. машины были изготовлены.