Гелий Салахутдинов - Блеск и нищета К. Э. Циолковского

Прежде всего отметим, что К.Э. Циолковскому не принадлежит приоритет в изобретении или использовании аэродинамической трубы.

Первая в России аэродинамическая труба была создана в 1871 году В.А. Пашкевичем. Она имела своего рода коллектор, рабочую часть, прямой диффузор, весы и осевой вентилятор. Труба эта была нагнетательного типа, прямого действия, с закрытой рабочей частью. Опыты показали, что это устройство было вполне пригодно для определения сопротивления воздуха у различных тел [49].

Устройство, использовавшееся К.Э. Циолковским, было не прогрессивным, а регрессивным развитием этой трубы В.А. Пашкевича, да и прибора Х. Максима тоже. Кроме того, заимствование чужой идеи в принципе не может быть вопросом приоритета, а К.Э. Циолковский откровенно "списал" свою трубу с устройства Х. Максима и сам никогда на приоритет здесь не претендовал.

В работе [100] после описания "веялки" К.Э. Циолковский сделал обзор величин давления на плоскость, расположенную нормально к потоку, полученных зарубежными авторами. Разброс значений составлял 0,13-0,071.

Затем, он сделал обзор формул зарубежных ученых, посвященных расчетам давления воздушного потока на наклонную плоскость:

"По Ньютону:

Грубая неверность этой формулы теперь вполне выяснена на опытах и в теории (он имел ввиду свои совершенно несостоятельные теорию и опыты, изложенные в работе [101] - Г.С).

По Ф.Р. Лессли:

По теории лорда Рейля и Герлаха (1876 год - Г.С.):

По опытам С. Ланглея (1891 год - Г.С.) на коловратных машинах:

Кроме того, как свидетельствовал сам К.Э. Циолковский, к выводу о том, что давление при острых углах пропорционально sin(i), (где i - угол наклона пластинки) пришли путем опыта Дюшмен (1842 г.) и О. Лилиенталь (1880 г.). Почему тогда К.Э. Циолковский утверждал, что это он нашел ошибку у И. Ньютона?

Тем не менее, он в автобиографии еще раз вспомнил в связи с этим имя И. Ньютона: "Вообще, - писал он, - я еще не вижу надобности уклоняться от механики Ньютона, за исключением его ошибок" [171].

Теперь он уже говорит не об ошибке, а об ошибках. При этом, как это следует из результатов, приведенных в работе [100, с. 11], разброс опытных данных у разных исследователей достигал 100% при угле между плоскостью пластинки и набегающего потока в 5-35° и составлял 0% при 90° [100, с.11]. Это, в частности означает, что в большей части этих углов неточности формулы И. Ньютона, как уже отмечалось, находились в границах разброса опыта и не являлись принципиальными (хотя теоретическая ошибка, несомненно, имела место).

К.Э. Циолковский провел свои аналогичные опыты и получил неточные результаты: в пределах углов i (между плоскостью пластинки и направлением потока), составлявших 35-60°, он получил, что давление даже больше, чем при нормальной ориентации пластинки.

Далее он экспериментировал с продолговатыми пластинками (т.е. имеющими удлинение - по современной терминологии).

Отметим, что, во-первых, плоская пластинка - это еще не крыло, поэтому утверждения, что в этой работе он занимался изучением крыльев представляется несостоятельным. Во-вторых, и его опыты с "продолговатыми пластинками" не были для того времени новаторскими. Сам К.Э. Циолковский сослался на работу [192], автор которой показал, что если пластинка перпендикулярна к направлению воздушного потока, то давление почти не зависит от степени ее удлинения, а зависит только от величины ее площади. Если же она наклонена "к ветру" под острым углом, то и продолговатость ее имеет большое влияние на степень давления [100, с. 12].

"На то же, - добавил К.Э. Циолковский, - указывают и опыты Ланглея" [100, с. 12].

Далее он привел результаты своих опытов, в отношении которых можно сделать такой вывод:

"Он подтвердил уже известное из работы [192]". В его опытах пластинка шириной b = 4 см устанавливалась под некоторым острым углом атаки (угол не указан) и измерялось давление (Р) на нее при различной ее длине (а):

а = 4 8 12 16 20 24 см

P = 6 14,5 25 38 47,5 59,5

Площадь пластинки

F = 16 32 48 64 80 96

P/F = 0,38 0,45 0,52 0,6 0,6 0,62

Таким образом, при увеличении длины пластинки в 6 раз, давление на ее единицу площади изменилось в 1,6 раза.

(Недостающие для полной ясности изложения расчеты проведены нами - Г.С.)

Таким образом, К.Э. Циолковскому не принадлежит приоритет ни в теоретическом, ни в экспериментальном обосновании зависимости силы сопротивления воздуха от степени удлинения плоской пластинки.

Далее он переключил свое внимание на опыты, связанные с определением силы трения. Результаты его исследования состояли в следующем:

"Величина трения не пропорциональна квадрату скорости... Величина трения не пропорциональна длине цилиндра" [100, с.14].

Он считал, что величина трения Т для цилиндров одного и того же диаметра, принятого им, выразится формулой: T = A V aL b, где: V - скорость; L - длина цилиндра; A, a, b = const.

Далее он находит, что для пластинки: Т = 0,0004423 V 1,604L 0,63(1)

Автор работы [80] писал: "Циолковский отчетливо установил, что в формулу для коэффициента трения скорость и размер модели входят с одним и тем же показателем степени, как это и должно быть согласно теории динамического подобия" [80, с. 13].

К.Э. Циолковский этого не понял и не понимал всю жизнь.

А.А. Космодемьянский в связи с достижениями К.Э. Циолковского писал: "Несмотря на то, что в опытах Циолковского скорость воздушного потока изменялась в очень малом диапазоне, ему удалось показать, что сила сопротивления трения изменяется в зависимости от произведения скорости воздушного потока и характерного линейного размера тела в некоторой степени, причем показатели степени у скорости и длины - одинаковы. Так как Циолковский производил свои опыты, как он писал в Академию наук, примерно в одинаковых условиях (давление и температура воздуха), то сделанные им выводы впервые установили зависимость аэродинамического сопротивления трения от числа Рейнольдса" [29, с.43].

Однако до понимания теории подобия, как мы только что видели, К.Э. Циолковский еще не дошел. Учет атмосферных условий в своих формулах он не осуществлял, что вызывает недоверие к его и без того приблизительным результатам.

Использование степенной зависимости в его формуле Т = f(VL) также не было его открытием, как это приписывают ему некоторые авторы. Он сам указал на работы Фруде, проводившему аналогичные опыты для воды, и написал: "По аналогии с опытами Фруде в воде, надо думать, что показатели формулы [см. (1) - Г.С.] постепенно уменьшаются с увеличением L и V" [100, с. 16]. Здесь же дается ссылка и на аналогичные исследования Гагена.