Борис Воробьев - Циолковский

Кроме того, в конце 80-х годов опытами по изучению сопротивления воздуха занимался также в связи с попыткой сооружения геликоптера один из самых выдающихся русских ученых-металлургов, профессор Д. К. Чернов [60] См. доклад Д. К. Чернова на заседании VII Отдела 17 и 23 декабря 1893 года «О наступлении возможности механического воздухоплавания без помощи баллона». .

Вот за разрешение этой трудной задачи и взялся Константин Эдуардович Циолковский.

Первое время опыты над сопротивлением воздуха производились Циолковским совсем примитивно, но и они уже показали правильность его утверждений, что при полете дирижаблей сопротивление воздуха вовсе не представляет такой громадной величины, как ошибочно предполагали М. М. Поморцев и руководители VII Отдела.

«Мои опыты показали, — пишет Циолковский, — что оно [сопротивление воздуха] далеко не так значительно, и коэфициент сопротивления уменьшается с увеличением скорости движения аэростата...

Опыты производились отчасти в комнате, отчасти на крыше, в сильный ветер. Помню, как я был радостно взволнован, когда коэфициент сопротивления, при сильном ветре, оказался мал: я чуть кубарем не скатился с крыши и земли под собой не чувствовал» [61] Предисловие ко второму изданию книги К. Э. Циолковского «Простое учение о воздушном корабле», стр. X—XI. .

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] Максим именовал ее «ветровым каналом» («wind channel»). Термин «аэродинамическая труба» появился много позднее. .

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.