Собрание сочинений
Константина Эдуардовича Циолковского
в 4-х томах
Том 2: «Реактивные летательные аппараты»
Москва, Издательство Академии Наук СССР
1954
ОГЛАВЛЕНИЕ
Проф. А. А. Космодемьянский. К. Э. Циолковский — основоположник современной ракетодинамики
РЕАКТИВНЫ Е ЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ
Свободное пространство
Исследование мировых пространств реактивными приборами. Часть I
Исследование мировых пространств реактивными приборами. Реактивный прибор «ракета» К. Циолковского. Часть II
Исследование мировых пространств реактивными приборами (Дополнение к I и II части труда того же названия)
Реактивный прибор как средство полета в пустоте и в атмосфере
Исследование мировых пространств реактивными приборами
Космическая ракета. Опытная подготовка
Труды о космической ракете. 1903—1927 гг
Новый аэроплан
Реактивный двигатель
Космические ракетные поезда
Реактивный аэроплан
Звездоплавателям
Восходящее ускоренное движение ракетоплана
От самолета к звездолету
Достижение стратосферы. Топливо для ракеты
Теория реактивного движения
Звездолет
Стратоплан полуреактивный
Парогазовый турбинный двигатель
Снаряды, приобретающие космические скорости на суше или воде
Только ли фантазия?
Наибольшая скорость ракеты [глава 8 из работы «Основы построения газовых машин»]
ПРИЛОЖЕНИЕ
В. Н . Воробьев. Печатные труды и рукописи К. Э. Циолковского по вопросам реактивных летательных аппаратов и межпланетных сообщений
К. Э. ЦИОЛКОВСКИЙ — ОСНОВОПОЛОЖНИК СОВРЕМЕННОЙ РАКЕТОДИНАМИКИ
Ракетная техника — одна из наиболее ватны х областей научно-технического прогресса в 20-м столетии.
В годы второй мировой войны развитие реактивных аппаратов стало особенно интенсивным. На полях сражений появились реактивные минометы, ракеты дальнего действия, реактивные воздушные торпеды и самолеты с реактивными двигателями.
В послевоенные годы реактивные самолеты-истребители почти вытеснили истребителей с воздушным винтом. Новые скоростные самолеты, как правило, разрабатываются с реактивными двигателями. При помощи ракет изучают состав, температуру и скорость ветра верхних слоев атмосферы, а также законы распространения коротких радиоволн и спектры солнечного излучения на больших высотах. Научно-технические журналы уже всерьез обсуждают проблему создания ракеты — спутника Земли.
Для решения задач ракетной техники пробуждены и организованы такие силы науки и промышленности, о которых даже не могли мечтать в предыдущие эпохи технического развития человеческого общества.
Изучение законов движения реактивных аппаратов становится актуальной проблемой современной механики.
Основоположником теории реактивного движения, создателем принципов, на которых зиждется развитие этого нового раздела науки, вдохновенным пропагандистом реактивных двигателей был знаменитый деятель науки, изобретатель и мыслитель Константин Эдуардович Циолковский.
Движение реактивных аппаратов гораздо более сложно для изучения, чем движение винтовых самолетов и артиллерийских снарядов. Наиболее важным фактором, усложняющим изучение движения, является значительное изменение массы реактивного аппарата во время полета.
Изменение массы реактивных аппаратов в процессе движения не позволяет использовать для расчета формулы классической механики, являющейся теоретической базой расчета движения тел, масса которых постоянна во время движения.
Известно также, что в тех задачах техники, где приходится иметь дело с движением тел переменной массы (например, у самолетов с большими запасами горючего), предполагается для упрощения анализа, что траекторию движения можно разделить на участки и считать на каждом отдельном участке массу движущегося тела постоянной.
Изучение движения ракет как тел переменной массы было поставлено на твердую научную почву К. Э Циолковским. Он внес существенный вклад в развитие нового раздела теоретической механики — механики тел переменной массы.
Константин Эдуардович Циолковский родился 17 сентября 1857 г. в селе Ижевском Спасского уезда Рязанской губернии, в семье лесничего.
Его детские годы были омрачены тяжелой болезнью — девяти лет он заболел скарлатиной и почти совершенно потерял слух. Глухота не позволила мальчику продолжать учение в школе и с 14 лет Константин Эдуардович начал заниматься самообразованием, используя книги, которые имелись в библиотеке его отца. Тогда же в нем пробуждается страсть к изобретательству: он самостоятельно строит из тонкой папиросной бумаги воздушные шары, делает маленький токарный станок и конструирует коляску, которая движется при помощи ветра. Циолковскому было 16 лет, когда отец направил его в Москву для знакомства с промышленностью и продолжения самообразования.
В эти годы у Циолковского зарождается мысль о завоевании мировых пространств. Был момент, когда ему показалось, что можно подняться в космическое пространство, используя свойства центробежной силы.
«Я был так взволнован, даже потрясен, — писал позднее Константин Эдуардович,— что не спал целую ночь, бродил по Москве и все думал о великих следствиях моего открытия. Но уже к утру я убедился в ложности моего изобретения. Разочарование было так же сильно, как и очарование. Эта ночь оставила след на всю мою жизнь; через 30 лет я еще вижу иногда во сне, что поднимаюсь к звездам на моей машине, и чувствую такой же восторг, как в ту незапамятную ночь».
В 1879 г. К. Э. сдал экстерном экзамен на звание учителя народного училища и в 1880 г. был назначен на должность учителя арифметики и геометрии в Боровское уездное училище Калужской губернии.
Работая учителем уездного училища, К. Э. начал свои первые научные исследования. Можно утверждать, что основные научные работы Циолковского были связаны с тремя большими комплексными техническими проблемами, которые выдвигались им как изобретательские предложения. Этими проблемами являются: цельнометаллический дирижабль, аэроплан и ракета дальнего действия.
Большинство работ, связанных с цельнометаллическим дирижаблем, было выполнено с 1885 по 1892 г. Описание и расчеты аэроплана — хорошо обтекаемого, с легким двигателем — были опубликованы в 1894 г.
С 1896 г. Циолковский систематически занимался теорией движения ракет и предложил ряд конструктивных схем ракет дальнего действия и ракет для межпланетных путешествий. В последние годы жизни, с 1929 по 1935 г., Циолковский много и плодотворно работал над созданием теории полета реактивных самолетов.
Работы по теории реактивного движения являются наиболее ценными и прогрессивными из всего обширного научного наследства Константина Эдуардовича. Все величие таланта ученого, его творческая самобытность и оригинальность проявились во всей глубине именно в задачах исследования полета ракет и реактивных аппаратов. Циолковский расширил границы человеческого знания, а его идея применения ракеты для исследования мировых пространств только в наши дни начинает познаваться во всей ее грандиозности. Он — родоначальник теории современных жидкостных ракет дальнего действия и основоположник строго научной теории межпланетных путешествий.
В 1881 г. 24-летний К. Э. Циолковский самостоятельно разработал кинетическую теорию газов. Он послал эту работу в Петербургское физико-химическое общество. Работа получила одобрение видных членов общества, в том числе и гениального химика Д. И. Менделеева. За вторую работу, названную «Механика животного организма» *, К. Э. Циолковского единогласно избрали членом Физико-химического общества.
С 1885 г. К. Э. Циолковский начал усердно заниматься вопросами воздухоплавания. Он поставил своей задачей создать маталлический управляемый аэростат. Циолковский обратил внимание на весьма существенные недостатки дирижаблей с баллонами из прорезиненной материи: такие оболочки быстро изнашивались, были огнеопасны, обладали весьма незначительной прочностью, и наполняющий их газ быстро терялся вследствие проницаемости ткани. Результатом работы К. Э. Циолковского было обстоятельное сочинение «Теория и опыт аэростата».
В этом сочинении дано научное обоснование конструкции дирижабля с тонкой металлической оболочкой (железной или медной); для наглядного пояснения сути дела в приложениях разработаны многочисленные
схемы и чертежи.
Эта работа над совершенно новой задачей, без научной периодики, без общения с учеными, требовала невероятного напряжения творческих сил и колоссальной энергии. «Работал я два года почти непрерывно, — писал К. Э. Циолковский, — я был всегда страстным учителем и приходил из училища сильно утомленным, так как большую часть сил оставлял там. Только к вечеру я мог приняться за свои вычисления и опыты. Как же быть? Времени было мало, да и сил также, и я придумал вставать чуть свет и, уже поработавши над своим сочинением, отправлялся в училище. После этого двухлетнего напряжения сил у меня целый год чувствовалась тяжесть в голове». Циолковскому принадлежит замечательная идея постройки аэроплана с металлическим остовом. В статье 1894 г. «Аэроплан или птицеподобная (авиационная) летательная машина» даны описание и чертежи моноплана, который по своему внешнему виду и аэродинамической компоновке предвосхищает конструкции самолетов, к которым авиационная техника пришла через 15 лет.
В аэроплане Циолковского крылья имеют толстый профиль с округленной передней кромкой, а фюзеляж — хорошо обтекаемую форму.
Весьма интересно, что в этой статье Циолковский впервые в истории развития самолетостроения особенно подчеркивает необходимость улучшения обтекаемости аэроплана для получения больших скоростей. Конструктивные очертания аэроплана Циолковского были несравненно более совершенными, чем более поздние конструкции братьев Райт, Сантос-Дюмона, Вуазена и других изобретателей. Для оправдания своих расчетов Циолковский писал: «При получении этих чисел я принял самые благоприятные, идеальные условия сопротивления корпуса и крыльев; в моем аэроплане нет выдающихся частей, кроме крыльев; все закрыто общей плавной оболочкой — даже пассажиры». Циолковский ясно предвидит значение бензиновых двигателей внутреннего сгорания для авиации. Вот его слова, показывающие полное понимание устремлений технического прогресса: «Однако у меня есть теоретические основания верить в возможность построения чрезвычайно легких и в то же время сильных бензиновых или нефтяных двигателей, вполне удовлетворяющих задаче летания».
Константин Эдуардович предсказывал, что со временем маленький аэроплан будет успешно конкурировать с автомобилем. Но и эта идея Циолковского не получила признания среди официальной русской науки. На дальнейшие изыскания по аэроплану не было ни средств, ни даже моральной поддержки. Об этом периоде своей жизни ученый писал с горечью: «При своих опытах я сделал много новых выводов, но новые выводы встречаются учеными недоверчиво. Эти выводы могут подтвердиться повторением моих трудов каким-нибудь экспериментом, но когда же это будет. Тяжело работать в одиночку многие годы при неблагоприятных условиях и не видеть ниоткуда ни просвета, ни поддержки».
Вопросы межпланетных путешествий интересовали Циолковского с самого начала его научного творчества. В этом томе работ по ракетодинамике впервые публикуется своеобразный научный дневник Константина Эдуардовича «Свободное пространство», в котором рассмотрено протекание простейших явлений механического движения в пространстве без действия сил тяготения и сил сопротивления среды. Рассматривая способы сообщения движения в свободном пространстве, Циолковский приходит к выводу, что проще всего сообщить движение неподвижному телу (или изменить имеющееся движение) можно отбросом массы, т. е. реакцией отбрасываемых от данного тела частиц. Вот две записи из работы «Свободное пространство».
«…28 марта 1883 года. Утро. …. Вообще, равномерное движение по кривой или прямолинейное неравномерное движение сопряжено в свободном пространстве с непрерывною потерею вещества (опоры)…»
«. ..Положим, что дана бочка, наполненная сильно сжатым газом. Если отвернуть один из ее кранов, то газ непрерывной струей устремится из бочки, причем упругость газа, отталкивающая его частицы в пространство, будет также непрерывно отталкивать и бочку. Результатом этого будет непрерывное изменение движения бочки».
Таким образом, принцип реактивного движения был осознан Циолковским в самом начале его самостоятельной научной деятельности.
В статье «Свободное пространство» еще нет количественных результатов, все заключения строятся на качественных выводах из закона сохранения количества движения для замкнутых механических систем, но целесообразность использования реакции истекающей струи для перемещений в свободном пространстве сформулирована отчетливо и ясно. Нам кажется несомненной связь этой ранней работы Циолковского с его фундаментальной статьей «Исследование мировых пространств реактивными приборами», опубликованной на 20 лет позднее — в 1903 г.
…
Проф. Ар. А. Космодемьянский.
Вы прочитали только второй том сборника трудов Константина Эдуардовича Циолковского.
Хотите прочитать другие его статьи? Вы можете читать их онлайн или скачать бесплатно в формате PDF в разделе сайта «Научное наследие».
Приятного прочтения!