Dutczyński "aeronef", 1889- 1902
Prace projektowe nad sterowcem kontynuował jego syn Alfred Dutczyński. W dniu 4.05.1902 r. złożył Ministerstwu Wojny Rosji, za pośrednictwem attache wojskowego Rosji w Wiedniu, ofertę zakupu projektu sterowca, przydatnego do zadań militarnych. Zapewniał, że projekt jest oparty na studiach naukowych i pracach eksperymentalnych, a jego autorzy nie czerpali z hipotez czy utopii. Mówi, że w trakcie prac analizowano doświadczenia poprzedników- dobre i złe. Podczas opracowywania urządzenia napędu i ciągu sterowca prowadzono studia nad lotem owadów, których wyniki znalazły zastosowanie w ich sterowcu. Dutczyński podkreśla przy tym, że ustalenia studiów ojca i swoich nad lotem owadów wprowadził do współczesnej nauki, na dowód załącza swój artykuł Der Insektenflug.
Statek powietrzny Dutczyńskich można określić mianem "aeronefu"- statodyny, której siła wyporu ledwie równoważy ciężary, wzlot zawdzięcza się pracy wirnika nośnego, zaś prędkość postępową lotu pracy urządzeń wytwarzających ciąg. Miał to być "aeronef" dla 4- osobowej załogi, dźwigający ładunek 100 kg bomb, zaopatrzony w silnik spalinowy o mocy 23 kW (31 KM) i zbiornik z paliwem wystarczającym na 36 h lotu z prędkością ok. 40 km/h. Prędkość wznoszenia statku powietrznego w górę, dzięki działaniu wirnika nośnego, sięgać będzie 1,17 m/s, co pozwoli mu na osiągnięcie pułapu 1000 m po 15 minutach. Według Dutczyńskiego sterowanie lotem prowadzone jest przez odwracanie i zmianę kierunku ciągu śmigieł i wirników, wielołopatowych umieszczanych w różnych płaszczyznach, wzdłuż w poprzek statku, w liniach poziomych i pionowych, których pracą można sterować indywidualnie. Oryginalne kształty łopat śmigieł i wirników oraz różnych powierzchni nośno-napędowych i sterowych zarazem oparto na wynikach prac badawczych i eksperymentalnych Dutczyńskich nad lotem owadów.
Dutczyński proponuje budowę pierwszego egzemplarza "aeronefu" w cenie 30 000- 35 000 rubli, koszt kolejnych można by ograniczyć do 25 000 rubli. Stosowane w działaniach wojennych mogłyby służyć nie tylko do obrony, lecz także do ataku, bombardowania celów żywych i fortyfikacji nieprzyjaciela. Podkreśla, że plany "aeronefu" przygotowane są znakomicie, obejmują również rysunki robocze poszczególnych detali, także metalowych, wykonanych z brązu, stali i żeliwa. Mówi, że "aeronefu" tego dotychczas nie prezentowano- by lepiej chronić tajemnicą wojskową, że studia, eksperymenty i prace projektowe również prowadzone były w sekrecie . Proponował, aby budowa "aeronefu" prowadzona była w warsztatach wojskowych Cesarstwa i na koszt rządu.
Oferta Dutczyńskiego była oceniana w Komitecie Elektrotechnicznym, dla którego opinię wstępną -przygotował inżynier wojskowy płk Ewgenij Stepanowicz Fedorow, składając ją Komitetowi 17.05.1902 r. Podniósł, że propozycja Dutczyńskiego zawiera wiele luk - nie wyjaśnia jaka jest siła wzlotu "aeronefu", nie prezentuje jego wymiarów, nie podaje liczby i mocy silników. Fedorow uważał, że nie ma żadnych gwarancji, że zbudowany statek będzie posiadał te zalety, o jakich pisze wynalazca Gdyby dostarczono nam szczegółowy projekt, to można by określić granice ryzyka. Jednak Dutczyński trzymać chce w sekrecie konstrukcję i projektu nie przedstawia. Mówi jedynie, że jest to "aeronef" (...). Z teoretycznego punktu widzenia statki takie są o wiele gorsze od sterowców. Fredorow nie bardzo rozumiał co Dutczyński chciał powiedzieć, gdy mówił, że jego statek powietrzny na zasadach lotu owadów i zwracał uwagę, że owad niewiele ma wspólnego z aerostatem. Domyślał się, że Dutczyński liczył wymiary swego statku wg wzorów, jakie przyjął do określenia pracy owadów, niezbędne do realizacji lotu, zarówno w zakresie ciężarów statku, jak i powierzchni nośno- napędowych. Wgłębiając się w artykuł Dutczyńskiego o locie owadów zwrócił uwagę, że jeśli tak było, to wyniki obliczeń Dutczyńskiego są błędne- w artykule bowiem przyjmuje dość dowolne współczynniki siły nośnej i oporu, co może dać różnice mocy niezbędnych do realizacji lotu "aeronefu" rzędu 50% i więcej. Na tej podstawie Fedorow wysuwa poprawny wniosek, że projekt Dutczyńskiego był gotów już w czasie, gdy publikował swój artykuł. Przypomina przy tym, że sprawozdanie z jego studiów nad lotem owadów przyjęto w 1893 r. dość sceptycznie. Fedorow zamyka swój raport konkluzją, że aby w pełni ocenić ofertę Dutczyńskiego, należy skłonie go do przedstawienia szczegółowego projektu wynalazku. Przypomniał, że Dutczyński deklarował wolę osobistego przedstawienia projektu Komisji Ministerstwa Wojny i proponował by tę propozycję przyjąć, pod warunkiem, że Dutczyński wygłosi wykład bezpłatnie lub za umiarkowanym wynagrodzeniem.
Zgodnie z tą sugestią inż. płk. Fedorowa, Komitet Elektrotechniczny GIU zwrócił się 18.06.1902 r. do Sztabu Generalnego, by ten poprosił Dutczyńskiego o dostarczenie pełnego projektu "aeronefu"- opisów, rysunków, obliczeń, które potwierdzałyby, że proponowane przezeń rozwiązania są prawidłowe i praktycznie użyteczne. Pozytywna ocena projektu stanowi warunek sine qua non podjęcia z wynalazcą rozmów na temat umowy. Do tego czasu Ministerstwo Wojny nie może podjąć żadnych zobowiązań wobec wynalazcy, oprócz tego, że wszystkie dokumenty, rysunki i wyjaśnienia Dutczyńskiego będą trzymane w tajemnicy.
24.07.1902 r. Sztab Generalny informował Główny Zarząd Inżynierii, że przez attache wojskowego Rosji w Wiedniu płk. Roppa otrzymał dokładną i krótką notatkę Dutczyńskiego oraz schematyczny rysunek jego aparatu latającego /.../ co zaś dotyczy rysunków detali i obliczeń, to wynalazca może je dostarczyć tylko wówczas, gdy Ministerstwo Wojny przyjmie jego projekt do realizacji.
13.11.1902 r. zebrał się wreszcie Oddział Żeglugi Powietrznej Komitetu Elektrotechnicznego Głównego Zarządu Inżynierii, by ocenić ofertę Dutczyńskiego i projekt jego "aeronefu". Sprawozdawcą był płk Fedorow, który powtórzył i rozwinął uwagi zawarte w jego przywoływanej już tutaj opinii. Dodał, że gdy mowa o powierzchniach nośno- napędowych "aeronefu", Dutczyński wzoruje ich konstrukcję i zasadę działania na oscylujących płatach owada. Wielu tak czyniło i czyni- bez efektów. Dutczyński, sięgając do starych rozwiązań chce osiągnąć nowe wyniki. Fedorow przypomniał, że zbiornik gazu "aeronefu" (wypełniony wodorem albo gazem świetlnym) składa się z dwu części, położonych jedna za drugą, a między nimi- w wolnej przestrzeni- Dutczyński umieszcza silniki, śmigła i wirniki nośne. To rozwiązanie jest racjonalne z geometrycznego punktu widzenia (siła unosząca wirników pokonuje opór powietrza w pobliżu środka ciężkości aparatu), ale niewłaściwe z aerodynamicznego - urządzenia ciągu i napędu pracować bowiem będą w przestrzeni osłoniętej, co osłabi efekt ich działania. Długość każdego ze zbiorników wynosi 15,0 m, przy średnicy 10,0 m, a siła ich wyporu 3315 daN (przy wypełnieniu wodorem). Masa całkowita "aeronefu" z załogą i uzbrojeniem wyniesie 3341 kg, co sprawi, że siła wyporu "aeronefu" wyniesie ledwie 26 daN, niewystarczające do wzlotu, który Dutczyński zamierza realizować przez zastosowanie wirnika nośnego. Jest to pomysł błędny- mówił Fedorow- bowiem siła wyporu aerostatu jest zmienna i zależna od wielu czynników, zwykle niezależnych od woli aeronauty. Zależy od rodzaju gazu wypełniającego zbiorniki, od jakości materiału z jakiego jest produkowany, od jakości i szczelności powłok gazowych, od siły dyfuzji gazu, a w końcu i od warunków atmosferycznych, które mogą się znacznie zmieniać i to w krótkich przedziałach czasu. Dutczyński, obliczając siłę wyporu "aeronefu", rezerwuje na straty gazu równowartość 400 daN siły wyporu. Fedorow zwraca uwagę, że wartości tej nie można precyzyjnie obliczyć i w każdej chwili błąd obliczeń może przekroczyć 20 daN w jedną łub drugą stronę.
Fedorow przytacza te dane, by wykazać, że przyjęta przez Dutczyńskiego regulacja siły wyporu aerostatu drogą mechaniczną przy użyciu wirnika nośnego jest nieracjonalna, skoro ten sam efekt osiągnąć można prościej - używając balastu, a przy tym rozwiązaniu można by jeszcze uprościć konstrukcję aerostatu Dutczyńskiego i zmniejszyć jej masę. Fedorow zwraca uwagę, że opór powietrza Dutczyński obliczał, posługując się wzorem Friedricha Lössla, który daje wyniki niższe aniżeli prostsza formuła stosowana przez Otto Lilienthala (W = 13sv2). Trudno go jednak z tego powodu krytykować, skoro współczesna teoria oporu powietrza stosuje różne wzory i nie ma dostatecznych podstaw określających wybór tej czy innej metody obliczeń. Inną jednak kwestią jest wybór współczynnika oporu w zależności od formy powierzchni aerostatu. Dutczyński przyjmuje jego wartość na 0,1, gdy powszechnie uważa się, że współczynnik 0,5 jest bliższy prawdy. Ma to swoje konsekwencje, bowiem - jak pisze Fedorow - gdyby przyjąć ten ostatni, obliczenia Dutczyńskiego odnoszące się do mocy silnika należałoby zwiększyć 5- krotnie. Skorygować należałoby również inne dane, dotyczące np. siły ciągu śmigieł i wirników, tym bardziej, że Dutczyński przyjmuje wysoki współczynnik ich sprawności- 70%. Wyjaśnia to szczególną ich budową. Obliczeń tych Fedorow nie był jednak w stanie sprawdzić, bowiem Dutczyński nie ujawniał konstrukcji śmigieł i nie podawał danych, które rzetelność jego szacunków mogłyby potwierdzić. Mówiąc o śmigłach Dutczyńskiego, Fedorow zwraca uwagę, że mają one postać śruby z kilkoma łopatami o formie parabolicznej, np. śmigła ciągnące są 8- łopatowe. Dutczyński zyskuje przez to dużą powierzchnię śmigieł, ale z drugiej strony ich sprawność, z uwagi na pracę łopat w strefie turbulentnej, będzie wielokrotnie niższa od zakładanej. Według Fedorowa ani szczegółowy rysunek, ani obliczenia nie będą mogły uzasadnić przyjętego typu śmigła. Dokonać można tego jedynie na drodze eksperymentalnej. Jeśli doświadczenia potwierdziłyby twierdzenia Dutczyńskiego, to wówczas jego śmigła należałoby uznać za najlepsze w świecie. Fedorow zauważa dalej, że Dutczyński zupełnie nie uwzględnił zależności wartości współczynnika oporu od prędkości lotu i liczby obrotów śmigła. Gdyby do jego obliczeń wprowadzić współczynnik oporu 0,6, wówczas, aby śmigło osiągnęło zamierzone efekty, liczbę jego obrotów należałoby zwiększyć dwukrotnie. Krytykuje również układ śmigieł i wirników na "aeronefie", zdwajanych i rozmieszczanych symetrycznie, co pociąga za sobą konieczność stosowania co najmniej 4 silników i komplikację systemu transmisji napędu od silników do śmigieł czy wirników. Nie wiadomo przy tym jak Dutczyński zadanie to rozwiązuje- nie ujawnia tego bowiem ani opis, ani rysunek.
W lipcowej notatce Dutczyński podaje ciężary poszczególnych części "aeronefu". Jak je obliczono, tego Fedorow nie mógł dociec, podobnie jak i ich rozmiarów. Dutczyński szacował masę aerostatu na 1008 kg, a składać się na nią miały masy szkieletu, powłoki, sieci. Fedorow zwracał uwagę, że wartość to nierealna, jeżeli powierzchnia powłoki sięga 1800 m2. Masę gondoli Dutczyński szacował na 1134 kg- zbyt nisko według Fedorowa, nawet jeśli wykonana będzie z bambusa i stali. W końcu przywołuje błąd, jego zdaniem, kardynalny. Spalinowe silniki rozmieszczono między cienkimi powłokami wypełnionymi wodorem, co w każdej chwili grozi eksplozją.
W czasie posiedzenia Oddziału Żeglugi Powietrznej Fedorow, rekapitulując swe uwagi, stwierdził, że:
- aparat jest pozbawiony jakiegokolwiek zabezpieczenia przeciwpożarowego,
- w obliczeniach przyjęto zbyt niskie współczynniki oporu, wskutek czego obliczenia mocy silnika są za małe; aby to skorygować, należy przeprojektować cały statek powietrzny,
- przyjęcie dowolnych współczynników do obliczeń siły ciągu śmigieł sprawia, że w rzeczywistości będzie ona za mała; aby to skorygować, również należy przeprojektować statek powietrzny,
- zdecydowanie za nisko szacowane są masy części składowych statku powietrznego, co prowadzi do analogicznej konkluzji,
- pomysł przeciążenia aerostatu i realizacji wzlotu dzięki pracy wirników nośnych Fedorow uznaje za irracjonalny.
Jego poglądy i oceny podzielił Oddział Żeglugi Powietrznej. Uznał, że ofertę Dutczyńskiego należy oddalić, wątpiąc w racjonalność jego twierdzeń, a także w praktyczną przydatność jego statku powietrznego. Konstrukcja aparatu zdaje się posiadać wiele błędów odnośnie określenia wartości siły wyporu i sprawności elementów ciągu.
"Aeronef" Dutczyńskich powrócił po latach na scenę. W 1909 r. projekt, wraz z dużym modelem, był eksponowany na Wystawie Lotniczej w Linzu- zyskał tam wiele pozytywnych opinii. Wyszły one m.in. ze strony profesora Politechniki Wiedeńskiej Arthura Budau, znakomitego znawcy problematyki lotniczej. W tym czasie miał on już walor nie tyle techniczny, ile historyczny, dokumentujący wkład Austrii w poszukiwanie optymalnych modeli statku powietrznego i w tym też kontekście należałoby postrzegać formułowane wówczas pochwały. Rzecz dotyczyła już bowiem nie dzieła techniki, lecz dobra kultury.
Źródło:
[1] Januszewski S. "Pionierzy. Polscy pionierzy lotnictwa 1647- 1918. Tom 1". Fundacja Otwartego Muzeum Techniki. Wrocław 2017.
[2] Januszewski S. "Tajne wynalazki lotnicze Polaków: Rosja 1870-1917". Wydawnictwo: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej. Wrocław 1998.
[3] Januszewski S. "Wynalazki lotnicze Polaków 1836- 1918". Fundacja Otwartego Muzeum Techniki. Wrocław 2013.