Но свободнонесущее крыло не исчерпывает открытия Циолковского. Ведь самолет, который он набросал, не просто свободнонесущий моноплан, а моноплан типа «Чайка». Эту схему применили на практике в тридцатых годах нынешнего столетия, через десяток лет после появления первых свободнонесущих монопланов. «Чайка» показала несомненные аэродинамические преимущества перед своими предшественниками.
Оппоненты из VII отдела упрекали Циолковского: проект аэростата конструктивно слаб. Но дай бог им понимать самолет так, как понял его этот убежденный поборник газовых воздушных кораблей.
Он продумал взлет и посадку. Предусмотрел «выдвигающиеся внизу корпуса» колеса (к слову сказать, колесного шасси не имел появившийся спустя полтора десятка лет самолет братьев Райт). Указал, что взлетать и садиться надо против ветра. Из полетов планеров Лилиенталя с характерным для них акробатическим балансированием в воздухе сделал вывод о том, что аэроплану понадобится автоматический регулятор для поддержания равновесия.
Циолковский вновь возвращается к мысли об автопилоте. Но новый автопилот отнюдь не повторение того, который предлагался год назад для аэростата. «Мне кажется, – пишет ученый, – для аэроплана следует употребить как регулятор горизонтальности маленький, быстро вращающийся диск, укрепленный на осях таким образом, чтобы его плоскость могла всегда сохранять одно положение, несмотря на вращение и наклонение снаряда. При быстром, непрерывно поддерживаемом вращении диска (гироскоп) его плоскость будет неподвижна относительно снаряда».
Поразительное техническое чутье! Именно гироскоп – основа современных автопилотов.
Отвлечемся на миг от нашего рассказа, и мы увидим, какое плодотворное зерно бросил авиационной практике Циолковский, вернувшись к идее автоматического пилота. Трудно, да, пожалуй, просто невозможно переоценить роль этой идеи. Ни скоростная авиация, ни ее наследница – ракетная техника немыслимы без автоматики. Без нее человек никогда бы не пробился в область тех грандиозных скоростей, где сегодня он полновластный хозяин.
Развивая идею Циолковского, современные конструкторы создали не только автопилот. Современные самолеты оборудованы счетно-решающими устройствами. Тягаться с ними в быстроте действия человеку просто бессмысленно. Электронные математики обрабатывают сигналы приборов, быстро и уверенно отдают необходимые команды.
Современные автоматы воздушных кораблей впитали в себя и достижения кибернетики. За последнее время появились системы, приспосабливающиеся к различным, зачастую совсем не похожим друг на друга условиям полета. Таковы плоды замечательного открытия, сделанного Циолковским еще на заре авиации.
Разумеется, гироскопический автомат далеко не исчерпывает того нового, что раскрыла в 1894 году читателям журнала «Наука и жизнь» работа Циолковского об аэроплане. Интересны и новы для авиационной практики рассуждения ученого о равнопрочном крыле, о необходимости уменьшать его толщину от корня к концевым частям, о металлических пустотелых трубках как основном элементе конструкции. Авиацию приведет к этим трубкам эпоха бамбука. А Циолковский перешагнул через ступень бамбуковой авиации. Он делает далеко идущие выводы, анализируя лучшие конструкции своего времени. Не случайно напоминает он читателю о нашумевшей тогда Эйфелевой башне. Ведь если покрыть эту башню чехлом, ее средняя плотность приблизится к средней плотности крыла, эа которое он ратует.
Когда проект цельнометаллического аэростата обсуждался в Техническом обществе, Кованько упрекал Циолковского в недостаточной осведомленности о достижениях в области двигателей. Своим исследованием аэроплана Константин Эдуардович опровергает бравого генерала от воздухоплавания:
«У меня есть теоретические основания, – пишет он, – верить в возможность построения чрезвычайно легких и в то же время сильных бензиновых или нефтяных двигателей, вполне удовлетворяющих задаче летания».
Выводы Циолковского ошеломляющи! Но даже им не под силу поколебать безграничную веру ученого в дирижабли. Отсюда оговорки, которыми Циолковский пытается ослабить результаты своих собственных расчетов. Подсчитав возможный вес конструкции и мощность, необходимую для полета аэроплана при тех или иных условиях, он заключает: «Отсюда видно, как трудно устраивать корабли, поднимающие значительное число воздушных путешественников. Между тем как самый громадный теоретический аэростат, – при условиях гораздо менее натянутых, поднимет до 600 пассажиров, требуя на каждого не более 1 л. с. и двигаясь со скоростью 62 км/час... во сто раз больше пассажиров и во сто раз меньше энергии двигателей: во сто раз большая возможность исполнения и во сто раз меньшие расходы на путешествие...»
Еще раз, подтверждая прочность своих убеждений, Циолковский спустя несколько десятилетий писал: «В 1894 году я отдал последнюю дань увлечению аэропланом, напечатав в журнале „Наука и жизнь“ теоретическое исследование „Аэроплан“, но и в этом труде я указал на преимущества газовых, металлических, воздушных кораблей».
Вот тут бы, после опубликования статьи об аэроплане, VII отделу самое время всерьез заняться Циолковским. Взять бы этот труд, проанализировать, поспорить. Но нет! Петербургские специалисты не обращают на новую работу ни малейшего внимания.
Циолковский забыт. Забыт преднамеренно. Но упрямый учитель не упускает случая напомнить о себе. Этот случай дал ему Михаил Михайлович Поморцев – тот третий оппонент, что присоединился в 1893 году к Федорову и Кованько при вторичном обсуждении проекта цельнометаллического аэростата.
Образованный артиллерийский офицер, отличный математик, Поморцев принадлежал к числу весьма уважаемых членов Русского технического общества. Под влиянием Менделеева Поморцев серьезно занялся метеорологией. Он использовал для научных наблюдений воздушные шары, совершив около сорока полетов.
Однако пионер аэрологических исследований и отнюдь не заурядный ученый не верил в будущность дирижаблей. В 1896 году он высказал свои взгляды в книге «Привязной свободный и управляемый аэростат», подкрепив их подробными и обстоятельными расчетами. Разумеется Циолковский ознакомился с этой книгой. А прочитав ее, «обнаружил – грубую ошибку: Поморцев по рассеянности спутал в одном из расчетов: диаметр с радиусом. Пустяк, описка, но последствия ее оказались разительными. Логика Поморцева рухнула, как дом, из-под которого вытащили фундамент...
Прочитав разгромное письмо Циолковского, опубликованное в журнале «Технический сборник». Поморцев буквально схватился за голову. Скорее собрать злополучные книги! Собрать и уничтожить! Но как ни спешил извозчик в ожидании богатых чаевых, скупить все книги Поморцев не успел. Сделало свое дело и письмо Циолковского. История приобрела нежелательную для VII отдела огласку.
3 ноября 1896 года газета «Калужский вестник» напечатала научный фельетон Е. Ф-ва «К вопросу об управляемых аэростатах». Изложив историю схватки с Поморцевым, автор заканчивал свою статью так: «Работа г. Циолковского, видимо, есть плод солидного труда, выражена весьма определенно и заслуживает того, чтобы ею занялись не только „рассеянные“ люди».
Но, разумеется, дело было не только в вопиющей рассеянности Поморцева. Расхождения оказались куда серьезнее. Вместе со своими товарищами по VII отделу Поморцев старался доказать, что причина большого сопротивления дирижаблей – высокие аэродинамические коэффициенты. Восстав против такой точки зрения, Циолковский твердо решил «производить опыты по сопротивлению воздуха, защищая управляемость аэростата».

8. У колыбели новой науки

Стремясь защитить дирижабли, Константин Эдуардович приступил к изучению сопротивления воздуха. А получилось наоборот: незаметно для самого себя он продолжал прокладывать дорогу самолетам. Ведь опыты по исследованию сопротивления нужны были им не «меньше», а быть может да больше, чем дирижаблям.
Конечная цель исследований не оставляла сомнений. Нужно было научиться измерять аэродинамические силы, возникающие при встрече потока воздуха с моделью. Если знать причину, этих сил, можно вычислить затем коэффициенты, показываюшие аэродинамическое совершенство модели.
Хитрая задача. Но Циолковский раскусил твердый орешек. В брошюре «Железный управляемый аэростат на 200 человек, длиною с большой морской пароход», ученый рассказал о найденном решении.
Логика Циолковского подкупающе проста. Измерить – значит сравнить, сопоставить с чем-то уже известным. Этим известным было сопротивление плоской пластинки. Формулу для его вычисления Константин Эдуардович вывел в 1891-1892 годах. Чтобы воспользоваться такой единицей, как сопротивление плоской пластинки, он решил обратиться к рычагу. У рычага была отменная рекомендация – весы. Их безотказность и точность проверены веками: на одном конце коромысла груз, на другом – чашка с гирями. Нечто подобное предложил и Циолковский. На одном конце стержня модель, на другом – плоская пластинка, выполнявшая обязанность гирь. «Коромысло» вносилось в поток воздуха. Орудуя ножницами, Циолковский подстригал пластинку. Он менял тем самым ее сопротивление и добивался равновесия стержня. Этот рычаг, позволявший измерять подъемную силу и сопротивление, вошел в историю науки под названием аэродинамических весов.
Итак, вскарабкавшись на крышу, Циолковский подставляет ветру свои модели. Затем подсчитывает возникшее сопротивление и вычисляет аэродинамический коэффициент модели. Из литературных описаний, оставленных Циолковским, было известно, что и модель и плоская пластинка во бремя опыта размещались внутри двух параллельных труб, укрепленных на треноге. Как выглядела эта установка, можно было лишь догадываться. Никогда и нигде не было опубликовано ее фотографии, а такой снимок, как выяснилось, существовал.
Вы можете посмотреть его на вклейке – обычную любительскую фотографию, вероятно сделанную самим Константином Эдуардовичем.
Он вынес во двор и установку и модели, положил их на гнутый венский стул и сфотографировал. Снимок впервые появился в этой книге. Обратите внимание на подпись, сделанную Циолковским. Из нее совершенно ясно, что фотография предназначалась для иллюстрации работы «Железный управляемый аэростат на 200 человек».
Разумеется, точность первых аэродинамических экспериментов оставляла желать много лучшего. К тому же ветер часто менял направление и силу, осложняя исследования. Но даже грубые, далеко не совершенные опыты раскрыли глаза на многое. Самое главное – их результаты совпали с предварительными подсчетами.
О, как обрадовался Циолковский! Поморцев и другие его противники считают сопротивление аэростатов громадным. Теперь их теоретические выводы разбиты, опыты показали, что сопротивление не так уж значительно, да к тому же чем быстрее летит аэростат, тем меньше коэффициент сопротивления. Циолковский чувствует себя победителем. И согласитесь, у него есть для этого основания. Нет, не зря лазил он по крышам, едва удерживаясь при порывах сильного ветра!
Сомнений нет. Опыты надо продолжать. Надо уточнить первые, пока еще очень грубые результаты. Константин Эдуардович понимает: пора отказаться от ветра. Слишком изменчив и чересчур ненадежен ветер для экспериментов, о которых мечтает ученый. И исследователь решает: заменив естественный воздушный поток искусственным, он построит «воздуходувку» – установку, которую мы назовем сегодня аэродинамической трубой.
Но извечный барьер бедности не взят Циолковским. Деньги... Их нужно много. Сотни рублей...
Более чем скромный бюджет семьи урезан до крайности. Откуда же взять деньги? Циолковский перебирает вероятные возможности – и вдруг вспоминает: Русское физико-химическое общество! С какой теплотой оно встретило его первые работы! Конечно, там оценят новый замысел провинциального учителя. Ведь и тогда, в 1881 году, общество искренне стремилось ему помочь.
Скорее за перо и бумагу! Скорее послать письмо в Петербург. Надежда подхлестывает ученого, торопит его. Исследователю не терпится завершить свой замысел. Его планы скромны. Он просит всего лишь двести рублей. Но общество не торопится выдать эту сумму. Оно составляет специальную комиссию – пусть Д. К. Бобылев, В. В. Лермонтов и И. В. Мещерский запросят господина Циолковского о его намерении и решат, стоит ли субсидировать опыты. Ведь касса общества крайне скудна...
Циолковский отвечает обширным, исчерпывающим, хотя и весьма осторожным, письмом. Аэродинамические опыты – лишь часть его боевых действий против VII отдела Русского технического общества. Ну, а коль война, так должны быть и военные тайны. Он готовит своим научным противникам сокрушительный удар и, разумеется, не хочет преждевременно разглашать стратегические планы. «Прежде всего, – пишет он, – покорнейше прошу гг. многоуважаемых членов комиссии, дав свое мнение обществу, не сообщать ничего и никому о моих работах и планах до окончания их и напечатания».
Воинственный пыл Циолковского не остыл. И желание доказать неправоту оппонентов из VII отдела не покидает его ни на минуту. «Некоторые авторы по сопротивлению (г. Поморцев), – читаем мы в письме, посланном комиссии, – пренебрегают значением кормовой части тела и трением воздуха (даже для продолговатых тел). Я сделаю опыты, которые выяснят этот спорный вопрос».
Да, комиссия могла составить полное представление и о будущем приборе Циолковского и о задуманных им опытах не вызывала сомнений и схема будущей аэродинамической трубы. Падающий груз приведет во вращение колесо, разместившееся в улиткообразном раструбе. Гонимый лопастями колеса, поток воздуха вырвется из раструба и будет обтекать установленную перед ним модель.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42