— Не пугайтесь, граждане, — объявил полисмен, — нет ни пожара, ни взрыва. Это просто братья Райт, владельцы велосипедной мастерской, испытывают новую газовую машину.
Окутанные облаком удушливого синего дыма, заполнившего весь сарай, бр. Райт вместе с Тэйлором возились около своего гудящего мотора. Они одержали новую победу — их самодельный авиационный мотор заработал, пусть с перебоями, со вспышками, с удушливым дымом, но все же заработал. Мощность его при испытании оказалась даже несколько выше ожидаемой.
После изготовления мотора бр. Райт перешли к конструированию воздушного винта или пропеллера и здесь неожиданно столкнулись с большими трудностями. Если при конструировании своего первого авиационного мотора они могли воспользоваться конструкцией автомобильного мотора и нужным образом приспособить его для потребностей авиации, то здесь их с первых же шагов встретила полная неизвестность. Взять гребной винт, уже существующий и разработанный в мореплавании, и приспособить его для авиации, так же как они сделали это с автомобильным мотором, — так думали сначала бр. Райт. Но оказалось, что в мореплавании теория винта была еще недостаточно разработана. Кроме того и по условиям своей работы в жидкой среде и по своей форме он не подходил для аэроплана. Многие пионеры авиации конструировали и строили воздушные винты, но их винты были разной конструкции и формы и, главное, совершенно не были проверены на практике.
«Наши таблицы воздушного давления и наш опыт с полетами планера 1902 г., — рассказывает Орвил, — давали нам возможность, как мы думали, точно вычислить тягу, необходимую для поддержания машины в полете. Однако конструирование пропеллера, который давал бы эту тягу, оказалось таким делом, на которое мы серьезно не рассчитывали. Никаких расчетов воздушных винтов не было, но мы полагали, что будет нетрудно добиться полезного действия, равного 50 %, с морским винтом. Необходимо только ознакомиться с теорией действия гребного винта по морским инженерным книгам и заменить водяное давление воздушным давлением. Поэтому мы достали несколько таких книг из дэйтонской публичной библиотеки. К большому нашему изумлению оказалось, что формулы в этих книгах были чисто эмпирического характера. Невозможно было применить их для расчета воздушных винтов. Так как у нас не было ни достаточного времени, ни достаточных средств для ряда продолжительных экспериментов, чтобы найти на основании опыта пропеллер, подходящий для нашей машины, то мы решили больше положиться на теорию, чем это было принято в морской технике».
Бр. Райт решили подойти к этой новой проблеме сначала чисто теоретически, применив к пропеллеру свои аэродинамические расчеты, относившиеся к несущим поверхностям. При этом они исходили из того наблюдения, что пропеллер имеет много общего с крылом и также рассекает воздух при различных углах атаки. Однако применить к непрерывно вращающемуся пропеллеру аэродинамические расчеты, относившиеся к крылу, оказалось гораздо труднее, чем они сначала думали.
«Было ясно, что пропеллер является просто крылом, вращающимся по спирали, — рассказывает Орвил. — Если мы могли вычислить действие крыла, движущегося по прямому направлению, то почему мы не можем вычислить действие крыла, движущегося по спирали? На первый взгляд это кажется легким, но при дальнейшем рассматривании оказывается трудным найти даже исходную точку, потому что ничто как в самом пропеллере, так и в той среде, где он работает, не остается неподвижным ни на одно мгновенье. Тяга зависит от скорости и угла, при котором лопасть рассекает воздух, угол, при котором лопасть рассекает воздух, зависит от скорости, с которой вращается пропеллер, от скорости движения машины вперед и от скорости, с какой отбрасывается назад воздух. Движение воздуха назад зависит от тяги, вызываемой пропеллером и массы воздуха, который подвергается действию. Если что-нибудь из всего этого меняется, то изменяется все остальное, так как все это зависит друг от друга. Но это только некоторые из тех многих факторов, которые должны учитываться и определяться при конструировании и проектировании пропеллера».
Между братьями завязалась оживленная дискуссия и бесконечные споры. «Навязчивая мысль так захватила наши умы, что мы не могли делать никакой другой работы, — вспоминает Орвил. — Мы вступали в бесчисленные дискуссии и часто после часового горячего спора замечали, что мы так же далеки от соглашения, как и при начале его, но что каждый из нас занял первоначальную позицию другого в споре».
Споры велись не только в мастерской, но и дома, за столом, в кругу домашних, за завтраком, за обедом и ужином, а потом продолжались наверху в двух смежных спальнях через перегородку. Наконец эта дискуссия утомила не только самих спорщиков, но и их домашних. Даже терпеливая, привыкшая к шумной школьной аудитории учительница, их сестра Катерина, не выдержала.
— Если вы не прекратите спорить, то я уйду из дома! — закричала она однажды, вскочив из-за стола.
Наконец после двухмесячных горячих споров и изучения первоначальный туман, окутывавший проблему пропеллера, начал проясняться, и братья пришли к соглашению относительного того, каким должен быть пропеллер их первого аэроплана.
«Только после того, как прошло несколько месяцев и каждая фраза проблемы была всесторонне разобрана, начали распутываться различые воздействия, — пишут бр. Райт. — Когда же было достигнуто ясное понимание, то уже было не трудно сконструировать подходящие пропеллеры, с правильным диаметром, шагом и профилем лопасти, применительно к нашему аэроплану. Высокая эффективность в винтовом пропеллере не зависит от какой-нибудь особенной специальной формы и не существует такой вещи, как «лучший» винт. Пропеллер, показывающий высокую динамическую эффективность при применении на одной машине, может оказаться почти бесполезным на другой. Пропеллер в каждом случае должен конструироваться по машине, на которой он применяется. Наши первые пропеллеры, построенные целиком согласно вычислениям, давали 66 % полезного действия от израсходованной энергии. Это было на 1/3 больше, чем получали Максим и Лэнгли».
Братья решили устроить два пропеллера и вот по каким основаниям.
«Мы решили применить два пропеллера по двум причинам, — сообщает Орвил. — Во-первых, мы могли при двух пропеллерах обеспечить воздействие на большое количество воздуха и одновременно воспользоваться большим шагом, чем это было возможно при одном пропеллере, и, во-вторых, при пропеллерах, вращающихся в противоположном направлении, нейтрализовалось бы жироскопическое действие одного пропеллера другим».
Каждый пропеллер имел две лопасти, которые были склеены из кусков канадской сосны. Профили лопастей были тщательно вырезаны и обделаны, согласно расчетам. В длину обе лопасти имели 8 1/2 футов, в ширину на концах 6 дюймов. Оба пропеллера были насажены на стальные оси. Для скрепления употреблялись металлические полости, деревянные винты, а также излюбленное средство братьев — велосипедный цемент. Оба пропеллера были сделаны толкающими, а не тянущими, т. е. помещались позади, а не впереди крыльев.
Следующей, уже более легкой проблемой был вопрос, как соединить пропеллеры с мотором. Ременный привод и цепи оказались для этого совершенно непригодными. Наконец от одной фирмы в Индианополисе братья получили гусеничную цепь, типа Галля, и, испытав ее прочность, использовали ее для трансмиссии. Для того чтобы дать противоположное вращение пропеллерам, одна трансмиссия была перекручена в форме восьмерки. Такая трансмиссия из гусеничной цепи представляла большие неудобства и поэтому была заключена в металлические трубы. Бр. Райт высчитали, что из-за трансмиссии они теряли 5 % энергии.
В мае в сарае было произведено новое испытание двигателя, вместе с трансмиссией и временными лопастями вместо пропеллера. Результаты испытания оказались удовлетворительными.
«Когда мотор был окончен и испытан, — пишет Орвил, — мы нашли, что он развивал 16 л. с. в течение нескольких секунд, но затем мощность быстро уменьшалась и в конце минуты оказывалась равной только 12 л. с. Так как мы не знали, сколько должен давать мотор такого размера, то мы были очень довольны результатом. Дальнейший опыт показал нам, что мы не получили даже половины той двигательной силы, которую должны были иметь».
