инж. Б. Воробьев
Жизнь и труды К. Э. Циолковского
Константин Эдуардович Циолковский родился 5 сентября (старого стиля) 1857 г, в селе Ижевском б. Рязанской губернии, в семье лесничего. В детстве Циолковский перенес скарлатину в тяжелой форме и в результате ее потерял значительную часть слуха, это обстоятельство наложило в отпечаток на всю дальнейшую жизнь Константина Эдуардовича. Вследствие плохого слуха ему не пришлось учиться в школе с другими детьми и он занимался дома сначала под руководством матери, а затем, после ее смерти (она умерла через год), он был представлен в этом отношении самому себе.
Мальчик большую часть времени проводил с книжками, или же занимался постройкой разных физических приборов, о которых вычитал в учебниках и в большом количестве строил всевозможные модели паровых и электрических машин, аэраторов, станков, самоездящих колясок, причем в этих изделиях шел всегда своим, самостоятельным путем.
В процессе этих работ он убедился, что даже для осуществления моделей и приборов необходима обстоятельная теоретическая подготовка и с особой, присущей ему уже тогда, энергией, обратился к изучению математики, физики, механики. Эти занятия, во время которых он не прерывал своих работ с моделями и приборами, естественно, приводили его все к новым и новым мыслям и самостоятельной проработке новых проблем.
Средства к жизни Циолковский зарабатывал уроками, а затем; с 1879 г. - учительством в народной школе в г. Боровске б. Калужской губ. С средины 80-х годов оформилась одна из двух его главнейших проблем, которым он впоследствии посвятил свою жизнь, - проблема построения цельнометаллического дирижабля.
В 1887 г. скромный школьный учитель, собрав свои гроши, едет в Москву и впервые предстает перед ученым миром в обществе естествоиспытателей с научным докладом о возможности построения большого! цельнометаллического дирижабля. Слушателями1 его явились профессора-Столетов, Н. Е. Жуковский, Вейнберг и др. Н. Е. Жуковский которому на ртзьш был передан' труд Циолковского по В°просу' ДаЛ ° нем Вполне благоприятно.- заключе-
сорпр.п Т°ГДа российскими военными кругам,
зедоточивались в своей научной части в воздухоплава-•гом отделе, который придавал значение исключителъ-еЛЬНЬ1М аггааРатам тяжелее воздуха, за управляв аэростатами не признавал никакого будущего, при обсуждении работы К. Э. Циолковского я высказана историческая (в отрицательном смысле конечно) фраза М. М. Поморцева Годного из оуко-водителей
Константин Эдуардович Циолковский родился 5 сентября (старого стиля^ 1857 г. в селе Ижевском б. Рязанской гу бернии в семье лесничего. В детстве Циолковскил скарлатину в тяжелой форме и в результате ее : значительную часть слуха. Ьто обстоятельство на; свой отпечаток на всю дальнейшую жизнь Эдуардовича. Вследствие плохого слуха ему не пришл учиться в шЖоле! с другими детьми и он занимался дома сначала под руководством матери,
Д' И' Менделеев придавал большое
значение
ко начавшиеся тогда российскими военными кругами, сосредоточивались в своей научной часто в воздухоплавательном отделе, который придавал значение исключительно летательным аппаратам тяжелее воздуха, за управляемыми же аэростатами не признавал никакого будущего. Именно при обсуждении работы К. Э. Циолковского и была высказана историческая (в отрицательном смысле конечно) фраза М. М. Поморцева (одного из руководителей воздухоплавательного отдела) - «аэростат должен навсегда силою вещей остаться игрушкой ветров» 1. Правда, в основе вывода М. М. Поморцева лежали две грубейшие ошибки в расчетах, на которые возмущенный Циолковский немедленна же и указал в печатном ответе, и Поморцев бросился изымать из книжных магазинов свою вышеупомянутую работу.
Тем не менее, несмотря на явную ошибочность, предвзятое и необоснованное мнение воздухоплавательного отдела продолжало после это!го существовать еще 15 лет - время, вполне достаточное, чтобы нанести жесточайший ущерб разработке дирижаблестроения в России.
Разумеется, противоречащие ка^ке взгзод л и иро иче кое отношение ни в какой мере не сломили энергии К. Э. Циол-КОВ'СКО'ГО. Наоборот, он развертывает свои работы все шире и помимо' ряда работ по дирижаблям 2 печатает интереснейшую работу в журнале «Наука и жизнь» в 1894 г., «Аэроплан! или птицеподобная (авиационная) летательная машина» в которой дает основные очертания будущего' самолета монопланной формы.
Эти работы заставили его заняться обстоятельным исследованием вопросов сопротивления воздуха, что- и привело его к постройке первой в мире аэродинамической трубы, в которой воздушный поток производился вентилятором от кузнечного горка. Опыты в этой трубе привели его к правильным, подтвержденным впоследствии выводам, которые он и изложил в своей работе: «Давление воздуха ка поверхности, введенные в искусственный воздушный поток» 3. На) эту работу обратила внимание Академия наук,
1 Заключительные слова доклада председателя VII воздухоплавательного отдела русско-технического общества о работе К. Э. Циолковского „Цельнометаллический управляемый аэростат". 1йо<э ?тС!СТат металлический. управляемый". Калуга, 1882 г. (I выпуск) и
« г. (П выпуск); „Возможен ли металлический аэростат?" ж. „Наука г жизнь' № 51-52 1893 г.; „Железный управляемый аэростат на 200 человек", Калуга, 1896г.
Напечатана впервые в „Вестнике опытной физики и элементарной математики (Одесса) в 1898 г. № 269-272, а в следующем году вымучи-"-' отдельным оттиском.
,
емик Рыкачев (известный своими работами в области " 3Тото воздухоплавания) дал о ней настолько благо-КауЧтный отзыв, что Академия нашла нужным поощрить К^стантияа Эдуардовича и отпустила ему 400 руб. ла .Гдолжение работ.
Ута первая и (ничтожная по размерам1 материальная П0ддержка российских официальных кругов была в то же время и единственной, но Константин Эдуарович! с 'неугасимой энергией не только, продолжал свои работы 1в области летательных аппаратов, но вскоре' помеле этого развер-щгд их еще более широким фронтом.
Уже несколько лет его. занимали мысли о. космических мирах, о всемирном тяготении и способах его преодоления. Прочитанная им! в 1896 г. небольшая книжечка Ал. Федорова * «Новый принцип воздухоплавания, исключающий атмосферу как опорную среду», побудила е,го> вплотную подойти к вопросу о. реактивных летательных аппаратах и заняться: их основательной теоретической разработкой. Утот способ летания в сущности по- своему принципу имеет очень большую давность - о'н в несколько раз старше аэростатического способа, но теоретически не был до Того времени разработан сколько'-нибудь основательно. И |вот скромный школьный учитель (К. Э. Циолковский к этому времени перевелся в Калугу и получил место- преподавателя физики| в местном епархиальном училище) вкладывает >есь свой досуг и гроши от своего: ничтожного* жало-!нья в эту обширную и исключительно' трудную про^ блему и открывает в ней новые горизонты.
с-го не смущает1 и не останавливает еще более уси
лившаяся ирония со стороны официальных кругов к .его
отам '-он слишком хороню знал, что рано или: поздно,
человечество! оценит его работы и продолжал свой тя
желый путь. '
К
журнале «Научное обозрение» (редактировавшемся по-
впоследствии при научных опытах над производ-взрывов на расстоянии проф. Филипповым) появи-• егх> первая статья «Исследование мировых пространств • ' гие«ыми приборами» 2. Печатание дальнейших статей ^ эту тему было прервано последовавшей в этом °ДУ смертью проф. Филиппова и возобновилось толь-
АО й 1 П-1 -|, *• г тг У%
в г- в редактировав/шемся мною журнале
^ч сумел взглянуть на роль и значвение ре-ахгпкных „' -'-льных аппаратов достаточно широко и на много
Духоплавания». В этих исследованиях Константин Дду-
К0 в № редактировавшемся мною журнал
,лухоплав,ания». В этих исследованиях К/, гс
ардош* сумел взглянуть на роль и значс, „.тигишх
/ета^Аьных аппаратов достаточно широко и и, т лет определил в своих выводах работы зарубежных ра< и,!Ко;Б - Оберта, Мивса, Вамера, Годдарда и друпй по-Шедших фактически по его пути. Но тогда он был едино-,-За ним была поддержка немногих техников и ученых того воемеяи й и только после Октябрьской революции прекратилось это его одиночество и; открылась, хотя и перед концом! «го жизни,, широкая дорога свободного творчества. Вокруг двух основных, его работ - цельнометаллического дирижабля большой кубатуры и реактивных летательных аппаратов - возникали и прорабатывались им в виде отдельных самостоятельных, вопросов, различные способы летания, включительно: до исследования полетов насекомых и.дт!й^ 4 И вопросы аэродинамики.
Дореволюционный период жизни К. Э.--период упорной и тяжелой борьбы за свои научные идеи. Ни одно из его изобретений, ни одна из его идей не были до революции осуществлены! к России, несмотря на то, что> за рубежом уже постепенно ученый мир* начинал приходить к его идеям! и даже признавать (хотя и медленно) его приоритет. С Октябрьским переворотом для идей Циолковского, как и для всей науки! и техники, наступили: в молодой, и первой в мире Страны советов новые, сов-сем другие времена. Повеяло совсем другим духом. И на склоне лет старый ученый ясно увидел близящееся осуществление идей 'и проектов, на создание и тщательную проработку которых ушла вся его жизнь.
1Не следует смешивать этого автора с Е. В. Федоровым, председате-ле«^1 Воздухоплавательного отдела русского технического общее противника управляемых аэростатов. «Научное обозрение" № 5, 1903 г.
рюм™"огие обратили к моей работе свои взоры, именно тоОЫуН> ПеРельман, Рябушинокий, Воробьев, Мануйлов и другие, к2» ИСТ°РИЯ не забудет",-писал он уже в советское время-»Рак
Ч?ческое пространство", стр. IV, 1924 г. „ясекомы-с и
птиц а' ДРО статыо „Устройство летательного аппарата васе^Ш« 181?,* спос°бы их полета" в журнале „Техника воздухоплаваш
Самое же главное -- быстро росли группы его. последователей и1 уже начали осуществляться его идеи как в области реактивных летательных аппаратов, та'к и! в^ цельнометаллическом дирижаблестроении. Начал) свои работы его замечательный и высокоталантливый последователь инж. Ф. А. Цандер),, к сожалению скончавшийся от тифа в* молодом возрасте,, но успевший дать ценМейшиэ работы и конструкции в (области реактивного летания, а также, подготовить к печати специальный том трудов К. Э. Циолковского к юбилею последнего, который праздновала вся Советская страна.
Полетели: опытные ракеты и за границей и в Советском союзе. Во всю ширь развернулось исследование и освоение высших слоев атмосферы. Наконец Осоавиахим; и Аэрофлот в лице Дирижаблестроя вплотную занялись непосредственным реальным осуществлением первого! в мире цельнометаллического дирижабля с изменяемым об'емом системы К. Э. Циолковского.
После тщательной разработки сложного технологического процесса производства оболочки; этого дирижабля и по<-стройки ряда небольших моделей в, настоящее.! время 'Заканчивается последняя большая модель в1 1000 л*3 из гофрированной нержавеющей стали (будет закончена, примерно., в течение месяца) и результаты ее испытаний по специальной программе будут положены в основу рабочего проекта дирижабля соответствующих размеров1, к созданию которого будет приступлени в 1936 г.
Но в разгар всех этих работ неумолимая старость; а главное - - тяжкий неизлечимый недуг окончательно подточили его жизнь. Приближался конец. И тогда в мозгу ученого, озабоченного1 дальнейшей судьбой своих любимых трудов и работ, с логически неотразимой ясностью возникла мысль: единственно, кто может на деле обеспечить полное их осуществление на благо всего: человечества, к чему всю свою трудовую жизнь стремился Константин Эду-
ювич,- это боевой авангард мирового! пролетариата -Всесоюзная коммунистическая партия (большевиков) и в первую очередь ее великий вождь товарищ Сталин. Именно к нему незадолго! до роковой развязки пишет ои краткое, но историческое по значимости своего содержания, письмом
«ЦК ВКП (б) - - вождю народа товарищу Сталину. Мужоейший вождь и 'друг всех трудящихся товарищ Ста-
первую очередь ее великий вождь товарищ Сталин, пм
к нему) незадолго! ДО' роковой развязки1 пишет <>•'.<. краткое*
но историческое по> значимости своего содержания, пис'
«ЦК ВКП (б) - - вождю народа товарищу Сталину.
Мудрейший вожДь, и (друг всех трудящихся товарищ Ста-лкн.
Всю свою жизнь я мечтал своими трудами хоть немного продвинуть человечество' вперед. До революции моя мечта не могла осуществиться.
Лишь Октябрь дринес признание трудам самоучки, лишь советская власть и партия Ленина-Сталина оказали мне действенную помощь. Я почувствовал любовь народных масс и это давало1 мне силы продолжать работу, уже будучи больным. Однако сейчас болезнь не дает мне закончить 'начатого дела.
Все свои труды по авиации, ракетотглаванию и межпланетным сообщениям передаю партии большевиков и советской власти. - подлинным руководителям прогресса человеческой культуры. Уверен, что они успешно закончат эти труды.
Всей душой и мыслями Ваш
с последним искренним приветом эсегда .Ваш
К. Циолковский 13 сентября 1935 г.»
Немедленно же пришел теплый ответ товарища Сталина:
«Знаменитому деятелю науки товарищу К. Э. Циолковскому.
Примите мою благодарность за письмо, полное доверия к партии большевиков и советской власти.
Желаю Вам здоровья и дальнейшей плодотворной работы на пользу трудящихся.
Жму Вашу руку.
И. Сталин».
Теперь престарелый ученый, силы которого угасали с каждым часом, ясно< понял, что) с его кончиной его трудам обеспечено не забвение, а полное их осуществление.
19 -сентября! в !22 часа 34 минуты Константина Эдуардо
вича не стало, 5
ПРОБЛЕМА СТ
Инж. Пв
НАИБОЛЕЕ актуальной проблемой современной авиации является проблема скорости полета. К увеличению скорости можно итти различными путями: путем улучшения аэродинамических форм самолета, повышения мощности моторной установки, уменьшения веса само--лета и мотора и, наконец, уменьшения лобового сопротивления. Ыо все эти методы дают очень мало по сравнению с возможностями, открываемыми перспективой скоростных полетов за счет параметра р, т. е. плотности воздуха. Суть этой проблемы очень проста: скорость увеличивается с уменьшением плотности воздуха, так как с уменьшением плотности воздуха уменьшается сопротивление. А так как уменьшение плотности воздуха достигается с увеличением высоты, то мы приходим к выводу о необходимости для увеличения скорости летать возможно выше. Отсюда проблема создания сверхвысотного самолета - стратоплана, который бы летал в стратосфере, как обыкновенный самолет, подчиняясь направляющей воле пилота.
Для иллюстрации особых выгод полета в стратосфере достаточно указать, что на высоте, например, 20 км, где плотность воздуха равна 0,0078, т. е. в 16 раз меньше, чем плотность воздуха над землей, для самолета весом до 1000 кг для создания скорости з 200 м/сек нужен мотор в 400 л. с., тогда как для создания этой же скорости на небольшой высоте над землей нужна мощность в 6400 л. с., е. нужно увеличить мощность мотора в 16 раз сравнительно с мощностью, нужной для полета на высоте 20 км. Моторы такой большой мощности из-за большого веса са-/Молетов применять невозможно. Отсюда и начинаются трудности разрешения задачи сверхвысотных полетов.
препятствие для достижения больших высот ""гея в том, что мощность обыкновенного двигателя
' II II, г,« |>1.1Г-<-,1-<.т •.,»,, ^И^^^^^^^™
Первое препятствие для достижения больших высот встречается в том, что мощность обыкновенного двигателя с увеличением высоты з'меныпается от уменьшения плотности воздуха. Нормальный невысотный мотор может сберечь свою мощность в среднем до высоты 6 - 8 км. Применение сжимающих воздух нагнетателей (компрессоров) отодвигает границу высоты до 9-10 км. Усовершенствованные турбокомпрессоры - до 12 - 13 км. Новейшие работы в этой области, проводимые за границей, предполагают сохранение мощности мотора до высоти 15 - 16 км. Это сравнительно небольшие пределы высоты, но наша цель - завоевать гораздо более высокие. Эти высоты -- только первые ступени в высоту, первые шаги на пути полного овладения стратосферой.
Что же ставит предел повышению мощности мотора? Применяя нагнетатели, мы усиливаем мощность мотора, но вместе с тем увеличивается и мощность нагнетателя, а значит, и его вес. На некоторой высоте мощность всех трех агрегатов мотора: мотора, нагнетателя и двигателя, приводящего в движение нагнетатель, становится одинаковою. Значит, общий вес моторной группы увеличивается втрое и недопустимо высок для самолета. Помимо веса большим дефектом нагнетателей (турбокомпрессоров) является их небольшой коэфициент полезного действия: 0,5 - 0,6. При этом расходуемая на движение нагнетателя мощность увеличивается скорее, чем получаемая от нагнетателя полезная мощность. Это приводит к постепенной нейтрализации полезного действия нагнетателя, и сводит в конце концов на* ют мощность основного мотора (работающего на винт). Приведенное выше препятствие в работе нормального мотора с нагнетателем внутренне непреодолимо, и поэтому иатехническая мысль обратилась к применению на само-тах других видов двигателей, в частности - паровых тур-Применение их дает возможность увеличить высоту пота, так как турбина приводится в движение паром, рабо-1К>Щ.им по замкнутому циклу без выхода в атмосферу. Воз-*е используется только для горения топлива в котле, его плотности не потребует увеличения веса установки, как это имеет место с бензиновыми
Г БЕНИНГ
двигателями. Чтобы сохранить мощность паровых турбин на больших высотах, нужно только увеличить скорость подачи воздуха в топку, что сравнительно легко осуществимо. Полученные теоретические данные показывают, что применение паровых турбин дает возможность увеличить высоту полета до 18 - 20 км.
Как видим, применение компрессоров с бензиновым мотором" и паровых3 турбин для разрешения проблемы высотных полетов ограничено определенными пределами, сравнительно небольшими. Чтобы достигнуть больших высот, приходится обращаться к другому методу, а именно: устраивать на самолете реактивный двигатель. Крупнейшим, особенным преимуществом реактивного двигателя является то, что в отличие от бензиновых и паровых установок мощность его от уменьшения плотности воздуха не уменьшается, а, наоборот, увеличивается. Это замечательное свойство реактивного двигателя объясняется тем, что нужный для горения кислород воздуха находится здесь в самом топливе двигателя (а не берется из воздуха) и противодавление выходным газам с увеличением высоты уменьшается. Поэтому реактивный двигатель должен дать наибольший эффект в безвоздушном пространстве (а значит и является единственным двигателем, вполне подходящим для межпланетных сообщений).
Вместе с тем практическое применение реактивного двигателя встречает также ряд препятствий. Одно из них заключается в^том, что для получения нужного коэфициента полезного действия у реактивного двигателя необходимы такие высокие температуры горения, каких не могут выдержать материалы современных камер сгорания. Другое препятствие в том, что скорость газа, выходящего из двигателя, слишком велика сравнительно со скоростью двигателя современного самолета. Как мы видим, отсутствие соответствующих термостойких материалов является препятствием для создания высоких температур. Авиационная техника -иге не достигла скоростей, нужных для работы реактивного двигателя. Все это в целом приводит к мысли о при-[ИИ реактивного двигателя не в нормальном виде а в комбинации его с другими, что вполне удо-
г
пятствие в том, что скорость газа, выходящего из двигателя, слишком велика сравнительно со скоростью двигателя современного самолета. Как мы видим, отсутствие соответствующих термостойких материалов является препятствием для" создания высоких температур. Авиационная техника еще не достигла скоростей, нужных для работы реактивного двигателя. Все это в целом приводит к мысли о применении реактивного двигателя не в нормальном виде (ракеты), а в комбинации его с другими, что вполне удовлетворяет запросам авиации, стремящейся осуществить полеты в стратосфере, а не в межпланетном пространстве.
Для стратосферных полетов применять реактивный двигатель в виде ракеты нет нужды, и полезно поэтому кислород воздуха брать весь или частично, из воздуха. Такая форма работы реактивного двигателя значительно облегчает самолет, так как вес горючего от этого уменьшается втрое сравнительно с двигателем, работающим на «чистом» реактивном принципе. Наилучшая на наш взгляд и вполне осуществимая форма стратосферного самолета дается схемою - самолет, винт и реактивный аппарат как тяговая установка на самолете.
Для иллюстрации создаваемых возможностей такого стратосферного самолета - стратоплана - приведем такой пример. На самолете типа планера весом в 300 кг на высоте 20 км нужна будет для полета со скоростью 300 км/час мощность в 25 л. с. При этом вес двигателя (реактивного аппарата на винте) будет около 25 - 30 кг, что является идеальным для такой небольшой мощности.
Аппарат именно такого типа с реактивным двигателем и пилотом, снабженным специальным скафандром для поглощения кислорода (это проще, чем создавать специальную кабину), представляется нам как прообраз самолета для регулярных сверхскоростных полетов в стратосфере.
Борьба за скорость-это борьба за высоту. Задача освоения больших воздушных высот-стратосферы-уже не фантастическая мечта. Мы бесспорно стоим на пороге практического осуществления этой вполне реальной и насущной проблемы.
о
Согласно бюллетеню Американского общества ракетных полетов, известный изобретатель ракеты Годдар ведет работы над приборами, обеспечивающими устойчивость и направление курса ракеты с жидким горючим. Ему удалось добиться для своих ракет скорости до 800 км/час. Свои, опыты он производит в довольно глухой местности Росвель в штате Новая Мексика.
(„Нью-Йорк таПмс". 2Г-Х 1934.)