Циолковский

Факсимиле фрагментов письма К. Э. Циолковского в президиум Русского физико-химического общества (1897).

Факсимиле фрагментов письма К. Э Циолковского в президиум Русского физико-химического общества (1897).

Таким образом, для первых опытов Циолковский, подобно Лилиенталю, Ланглею и некоторым другим зарубежным экспериментаторам, использовал струю ветра. Вот как описывает сам Константин Эдуардович некоторые из этих своих экспериментов:

«Для непосредственного определения коэфициента сопротивления продолговатых тел, при больших скоростях движения, я устроил прибор (фиг. 9), состоящий из двух горизонтальных труб, укрепленных на треножнике; они имели в длину около 75 сант. и в отверстии около 25 сант. В одной из них помещалась на стержне (фиг. 8 и 9) испытываемая форма, а в другой пластинка; стержень, конечно, проходил в трубы через особые отверстия, и средняя часть его, как всегда, вращалась свободно на острие. Трубы выносились на крышу и ставились по направлению ветра. Я становился сбоку и смотрел на промежуток между двумя трубами на стержень, чтобы заметить, на какую его половину давление воздуха было больше, т. е. какая его половина перетягивала...Мною испытывалась форма в 62 сант. длины. Скорость ветра в месте наблюдения постоянно и быстро изменялась, переходя от 0 до 5 метров в секунду. Я употреблял последовательно, в роли пластинок равного сопротивления, медные монеты с площадями в 11,6, 8 и в 6,2 кв. сант. Когда скорость ветра мала, перетягивает форма, но лишь скорость ветра достигает 2—3 метров — и перевес на стороне пластинки (площ.— 11,6; соответствующий коэфициент — 1/7). При скорости около 4 метров перетягивает площадь в 8 кв. сант.; соответствующий коэфиц. — 1/10. При скорости, большей 5 метров, перетягивает даже монета с площадью в 6,2 кв. сант.; соответствующий коэфициент будет 1/13.

Я делал еще многие опыты с поверхностями других форм. Так, для шара и цилиндра, при скорости около одного метра, я получил коэфициенты 4,9 и 0,6. Для больших скоростей коэфициент сопротивления шара близок к 0,4».

Разумеется, сделать в таких условиях какие-либо точные выводы не представлялось возможным. Но уже одно то обстоятельство, что даже в первом грубом приближении получались данные, совпадавшие с его предположениями, окрылило Циолковского и заставило его мысль интенсивно работать над тем, как можно было бы с наименьшей затратой средств добиться точных данных, согласующихся с современной ему наукой.

Но скоро он подошел в своих размышлениях к единственно правильному решению вопроса — к созданию искусственного воздушного потока, скорость которого можно было бы регулировать. Вводя в этот поток тела различной формы, точным замером возникающего сопротивления этих тел потоку воздушной струи можно определять необходимые коэфициенты.

Факсимиле собственноручной схемы первой (1897) и второй (1900— 1901) аэродинамической трубы Циолковского.

До Циолковского к такому же решению пришел Хайрам Максим в Англии, построивший за три-четыре года до этого первую аэродинамическую трубу[62].

Однако для крупного капиталиста Максима не представляло особых трудностей найти и соответствующее здание, и необходимое оборудование, и обслуживающий персонал. Циолковскому же, располагавшему самыми скудными средствами и обремененному большой семьей, пришлось проявить огромнейшую изобретательность и неистощимую энергию, чтобы своими средствами проделать такую работу. О том, каким лишениям подвергалась в это время его семья, знали только его домашние. Достаточно сказать, что все они вынуждены были ютиться в одной из двух занимаемых ими комнатушек, ибо аэродинамическая труба, или «воздуходувка» (как ее называл Циолковский), с деталями и моделями занимала целую комнату.

Аэродинамическая труба, которую Циолковский, преодолев все трудности и лишения, все же построил впервые в России, в наши дни считается необходимым прибором при проектировании и строительстве воздушных судов. Она сыграла также огромную роль в развитии аэродинамики.

Сейчас имеются самые различные типы аэродинамических труб в соответствии с многообразием важнейших задач, которые ставятся ныне перед воздушными судами. Есть гигантские трубы, в рабочей части которых помещается уже не крошечная модель, а целый самолет в натуральную величину. Есть вертикальные трубы в виде высоких башен или шахт, в которых изучаются сложнейшие явления «штопора» и других важных моментов полета самолета. Есть и специальные трубы, в которых, например, изучаются явления, возникающие при сверхскоростных полетах, в которых достигаются скорости, превышающие скорость звука (1 330 метров в секунду) и т. д.

Циолковский с его блестящим даром научного предвидения отчетливо понимал, какие важные практические результаты принесет для человечества перевод этого дела на научные рельсы. Поэтому, желая посоветоваться с виднейшими учеными о наилучшей программе опытов и одновременно зафиксировать свое авторство, Циолковский обратился к президиуму Русского физико-химического общества, которое, как мы помним, благожелательно отнеслось к нему с самого начала его научной деятельности в 80-х годах.

Сохранились лишь отдельные места переписки по этому интересному вопросу. Из переписки видно, что общество откликнулось на письма изобретателя и создало специальную комиссию для рассмотрения проекта программы предложенных Циолковским работ по сопротивлению среды.

Имеется подлинное письмо Циолковского профессору А. Л. Гершуну, одному из виднейших деятелей общества в тот период.

Вот начало первой страницы этого письма от 5 октября 1897 года:

«1897 г. 5 октября. Калуга.

В С.-Петербург —

Университет,

Его Высокородию А. Л. Гершуну от К. Э. Циолковского

Из Калуги (Георгиевская, дом Сперанской).

Для передачи в Комиссию, рассматривающую проект моих опытов по сопротивлению.

Прежде всего прошу гг. многоуважаемых членов комиссии, дав свое мнение Обществу, не сообщать ничего и никому о моих работах и планах до окончания их и напечатания. (подчеркнуто автором. — Б. В.).

Все предлагаемые чертежи схематические и сделаны от руки, потому что не предназначены пока для печати».

Далее в тексте письма следует собственноручный эскиз как самой «воздуходувки», так и всего расположения приборов при опытах по сопротивлению воздуха. Факсимиле этого эскиза, ввиду его принципиальной важности, мы приводим.

После рисунка идет описание «воздуходувки»:

«НР — лопастная воздуходувка (род веялки). Подобный построенный мною прибор имеет высоту 150 сант., а ширину 40 сант. Воздушный поток, постепенно расширяясь и ослабляясь, выходит из Р, и в начале у устья имеет в высоту и в ширину около 40 сант. Р — означает ряд горизонтальных пластинок, назначенных для выправления потока, который внизу отверстия Р (без них) не совсем равномерен. В Н мы видим ось (стойки и подшипники ее не изображены) и охватывающий ее нажим (в роде нажима Прони). Нажим этот имеет рукоятку (черный кружок), за которую лопасти (Л) приводятся во вращение. Нажим снабжен двумя винтами с гайками. Завинчивая их более или менее сильно, получим ту или другую величину трения между железною осью и двумя деревянными брусками нажима. Вращая лопасти скорее и скорее, мы, наконец, достигнем момента, когда нажим будет скользить по оси и скорость воздушного потока сделается максимальной и постоянной. При всех опытах давление воздуха на формы будет определяться при этой наибольшей скорости, соответствующей величине нажатия и зависящей от нас. Скорость при каждом отдельном опыте определяется по давлению воздушного потока на пластину, согласно коэфициентам Кальете и Колардо (или Ланглея), зная барометрическое давление и температуру воздуха.

62

 Максим именовал ее «ветровым каналом» («wind cha