Среди великих достижений XX столетия» одно из первых мест, несомненно, принадлежит ракетной технике. В годы второй мировой войны на полях сражений появились реактивные миномёты, реактивные снаряды и самолеты с реактивными двигателями. Изучение движения реактивных аппаратов становится одной из актуальнейших проблем новой науки - ракетодинамики Основоположником этой науки, создателем теоретических принципов, на которых зиждется ракетная техника, вдохновенным её пропагандистом был русский изобретатель и мыслитель, знаменитый деятель науки К. Э. Циолковский.

Константин Эдуардович Циолковский родился 17 сентября 1857 года в селе Ижевском, Спасского уезда, Рязанской губернии, в семье лесничего. Его детские годы были омрачены тяжёлой болезнью. Девяти лет он заболел скарлатиной и почти совершенно потерял слух. Глухота не позволила мальчику продолжать учёбу в школе. С четырнадцати лет Константин Эдуардович начал заниматься самообразованием, используя книги, которые имелись в библиотеке его отца. Тогда же в нём пробуждается страсть к изобретательству. Он самостоятельно строит воздушные шары из тонкой папиросной бумаги, делает маленький токарный станок и конструирует коляску, которая двигается при помощи ветра. Циолковскому было шестнадцать лет, когда отец направил его в Москву для знакомства с промышленностью и продолжения самообразования.

8 эти годы зарождается у Циолковского 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 потрясён, - писал позднее он, - что не спал целую ночь, бродил по Москве и всё 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...»

8 1879 году Циолковский сдал экстерном экзамен на звание учителя народного училища и в 1880 году был назначен на должность учителя арифметики и геометрии в Боровское уездное училище Московской губернии. Работая учителем, Константин Эдуардович начал свои первые научные исследования.

С 1885 года К. Э. Циолковский начал систематически заниматься вопросами воздухоплавания. Он поставил своей задачей создать металлический управляемый дирижабль (аэростат). Учёный обратил внимание на весьма существенные недостатки дирижаблей с баллонами из прорезиненной материи: такие оболочки быстро изнашивались, были огнеопасны, обладали весьма незначительной прочностью, наполняющий их газ быстро терялся вследствие проницаемости ткани. Результатом работ К. Э. Циолковского был труд «Теория и опыт аэростата», в котором дано теоретическое обоснование конструкции дирижабля с металлической оболочкой (железной или медной). Результаты научных изысканий по этому вопросу учёный издал на свои собственные скудные средства.

Циолковскому принадлежит замечательная идея постройки аэроплана с металлическим остовом. В статье, написанной в 1895 году, «Аэроплан, или птицеподобная (авиационная) летательная машина» даны описание и чертежи моноплана, который по своему внешнему виду очень близко подходит к моноплану Блерио 1909 года, но в главных деталях значительно совершеннее его: в аэроплане Циолковского крылья уже имеют толстый профиль, а фюзеляж - обтекаемую форму, весьма интересно, что в этой статье Циолковский, впервые в истории развития самолётостроения, особенно подчёркивает необходимость улучшения обтекаемости аэроплана для получения больших скоростей. Конструктивные очертания аэроплана Циолковского были значительно совершеннее, нежели более поздние конструкции братьев Райт, Сантос - Дюмона, Вуа - зена и других изобретателей. Циолковский предвидит значение бензиновых двигателей внутреннего сгорания, предсказывая, что со временем маленький аэроплан будет успешно конкурировать с автомобилем.

Но ни одна из этих идей Циолковского не получила признания среди правящих кругов в царской России. На дальнейшие изыскания по аэроплану не было ни средств, ни даже моральной поддержки. Об этом периоде своей жизни учёный писал с горечью: «... Тяжело работать в одиночку многие годы при неблагоприятных условиях и не видеть ниоткуда ни просвета, ни поддержки».

Циолковский всецело отдаётся исследованию полёта ракеты. При этом учёный идёт естественным путём, последовательно вводя основные силы, от которых зависит движение ракеты. Сначала он объяснил, какие возможности заключает в себе реактивный принцип создания механического движения, и поставил перед собой простейшую задачу в предположении, что силы тяжести и сопротивления воздуха отсутствуют. Эту задачу называют сейчас первой задачей Циолковского. Движение ракеты в этом простейшем случае обусловлено только процессом отбрасывания (истечения) частиц вещества из камеры реактивного двигателя. При математических расчётах Циолковский вводит предположение о постоянстве относительной скорости отброса частиц. Этим предположением до настоящего времени пользуются все авторы теоретических работ по ракетодинамике. Его называют гипотезой Циолковского. Учёный составляет и подробно исследует уравнение движения ракеты при постоянной скорости частиц отброса и получает формулу, известную сейчас под названием формулы Циолковского. Из формулы Циолковского следует весьма важный практический результат: для получения возможно больших скоростей ракеты в конце процесса горения гораздо выгоднее идти по пути увеличения относительных скоростей отбрасываемых частиц, чем по пути увеличения относительного запаса горючего.

Детально выяснив, что при помощи реактивных двигателей можно достигать космических скоростей, Циолковский тщательно изучает влияние сил тяжести на полёт ракеты. Движение ракеты по вертикали в поле силы тяжести земли требует выбора оптимального режима работы реактивного двигателя, так как при очень форсированном режиме работы будут большие перегрузки, обусловленные реактивной тягой, а при медленном сжигании топлива ракета может вообще не подняться, ибо реактивная тяга может оказаться меньше собственного веса ракеты. Эта идея Циолковского послужила темой ряда работ советских учёных по определению оптимальных (наивыгоднейших) режимов движения ракет в поле силы тяготения.

Циолковский много занимался исследованием сил сопротивления воздуха. Он первый в истории ракетной техники сделал оценки запасов топлива, нужных ракете для того, чтобы пробить слой земной атмосферы. Так как сила сопротивления воздуха препятствует увеличению скорости ракеты, то Циолковский назвал область действия сил сопротивления воздуха панцирем атмосферы.

Панцирь тяготения и панцирь атмосферы держат ракету вблизи земли. Преодолейте их, и вы будете жителем космического пространства, вы можете направить вашу ракету к любой планете или астероиду!

Учёный сделал первые вычисления наивыгоднейшего угла подъёма реактивного аппарата, пробивающего слой воздуха переменной плотности, он же изучил условия взлёта ракет с различных планет и астероидов и решил задачу о необходимом запасе топлива для возвращения ракеты на землю.

В работах по ракетодинамике Циолковский впервые в истории науки определил коэффициент полезного действия ракеты и указал на выгодность реактивных двигателей при больших скоростях движения.

Работы К. Э. Циолковского по реактивному движению не ограничиваются теоретическими расчётами: в них даны и практические указания инженеру - конструктору по конструированию и изготовлению отдельных деталей, выбору топлива, очертанию сопла, разбирается вопрос о создании устойчивого полёта в безвоздушном пространстве.

Ракета Циолковского представляет собой металлическую продолговатую камеру, похожую по форме на дирижабль или аэростат воздушного заграждения. В головной, передней её части находится помещение для пассажиров, снабжённое приборами управления, светом, поглотителями углекислоты и запасами кислорода. Основная часть ракеты заполнена топливом (горючим и окислителем). При смешении компоненты топлива образуют взрывчатую смесь. Она зажигается в определённом месте, вблизи центра ракеты, а продукты горения, горячие газы, вытекают по расширяющейся трубе с огромной скоростью.

Константин Эдуардович наметил обширную программу изучения ракет, уделив особое внимание исследованию топлив реактивных двигателей. Он формулировал основные требования к топливам, которыми до сих пор руководствуются учёные и инженеры. Эти исследования убедили Циолковского, что достижение больших космических скоростей - очень трудная техническая проблема. Для того чтобы достигнуть космических скоростей при уже известных современных топливах, Циолковский выдвинул в 1919 году новое, оригинальное решение. Он предложил составные (или многокамерные) ракеты, или ракетные поезда, и дал их подробную математическую теорию.

Идея составных, или многокамерных, ракет оказалась весьма плодотворной. Во время второй мировой войны составные пороховые ракеты конструировались н изготовлялись почти во всех странах и, несомненно, способствовали увеличению дальности полёта пороховых ракет.

В последние годы своей жизни К. Э. Циолковский много работал над созданием теории реактивных самолётов. В его статье «Реактивный аэроплан» подробно выясняются преимущества и недостатки реактивного самолёта по сравнению с самолётом, снабжённым воздушным винтом. Указывая на большие секундные расходы горючего в реактивных двигателях, Циолковский пишет: «...наш реактивный аэроплан убыточнее обыкновенного в 5 раз. Но от он летит вдвое скорее там, где плотность атмосферы в 4 раза меньше. Тут он будет убыточнее только в 2,5 раза. Ещё выше, где воздух в 25 раз реже, он летит в 5 раз скорее и уже использует энергию так же успешно, как винтовой самолёт. На высоте, где среда в 100 раз реже, его скорость в 10 раз больше, и он будет выгоднее обыкновенного аэроплана в 2 раза». Эту статью Циолковский заканчивает замечательными словами, показывающими глубокое понимание законов развития авиационной техники: «За эрой аэропланов винтовых должна следовать эра аэропланов реактивных, или аэропланов стратосферы».

Следует отметить, что эти строки были написаны Константином Эдуардовичем за 10 лет до того, как первый реактивный самолёт, построенный в СССР, поднялся в воздух.

После Великой Октябрьской социалистической революции условия жизни и работы Константина Эдуардовича совершенно изменились. В 1919 году он был избран членом Социалистической академии. Постановлением правительства ему была назначена персональная пенсия. Комиссия по улучшению быта учёных взяла на себя заботу о Циолковском, обеспечив ему удовлетворительные условия жизни в тот весьма трудный и напряжённый период гражданской войны.

• Страницы:
• 1
• 2
• 3
• следующая

Представьтесь или зарегистрируйтесь, чтобы участвовать в обсуждении.