Блеск и нищета К. Э. Циолковского - Гелий Салахутдинов

Сопла двигателей были завиты спиралью и постепенно расширялись к выходному отверстию. "Извивы одних были расположены поперек длины ракеты, других - вдоль. Газы, вращаясь во время взрыва в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, придавали огромную устойчивость ракете. Она не вихляла, как дурно управляемая лодка, а летела стрелой" [93, с. 41].

Некоторые сопла были расположены так, что их "отверстия" составляли винтообразную линию вокруг ракеты. Таким образом ракета должна была получить вращение вокруг продольной оси с тем, чтобы обеспечить искусственную тяжесть.

Опять тут рассматривался вопрос о стабилизации ракеты с помощью "извивов" и, конечно, это была по-прежнему его догадка, не подкрепленная расчетом. Это техническое решение глубоко ошибочно.

Его идея в целом представляется понятной: он попытался создать на борту из потока газов своего рода гироскопы, свойство которых, как известно, состоит в том, что они в раскрученном состоянии сохраняют неизменное направление своей оси в пространстве.

Однако все эти "извивы" не только не решали проблему, но и создавали новые. Не решали они ее потому, что масса газа в сопле ничтожно мала, чтобы оказывать сколько-нибудь заметное воздействие на стабилизацию ракеты. А создавали новые в связи с большими потерями на трение из-за значительной длины сопла, в результате мощных газодинамических потерь на поворот потока газов, а также из-за серьезного увеличения удельного (да и суммарного тоже) теплового потока в стенку сопла, что несомненно приводило бы к ее прогару или, по крайней мере, к серьезному усложнению проблемы охлаждения.

Несмотря на то, что с момента выхода в свет его "Исследований..." прошло уже более пятнадцати лет, по-прежнему ощущается нехватка у него термодинамических знаний.

Предлагаемая, таким образом, ракета была бы неработоспособной из-за потери величины тяги, обусловленной чрезмерными газодинамическими потерями, а также из-за практической невозможности решения проблемы тепловой защиты двигателя.

Этих проблем он в целом никогда до конца не понимал, даже несмотря на подсказки (он отказался от идеи "извивов" и от длинного сопла только тогда, когда уже были построены действующие двигатели).

Однако, как уже отмечалось, перед ним стояла и вторая проблема, состоявшая в том, что одноступенчатая ракета не могла ни взлететь в космос, ни вернуться обратно. Ее он старательно, скрывал от читателей.

Тем не менее, проблемы энерговооруженности ракеты вызывали у него беспокойство. Как отмечала Т.Н. Желнина, в одной из его рукописей, относящихся к сентябрю 1921 года, К.Э. Циолковский высказал мысль о сообщении ракете быстрого поступательного движения на земле "посредством электромагнитного толкания". Разгон ракеты мог происходить как в атмосфере - "ракете на рельсах сообщают электричеством движение в воздухе", - так и в "канале", "пушке-трубе" с откаченным воздухом. Движение ракеты по наземному рельсовому пути также могло быть двояким - либо на особо смазывающихся полозьях, либо на воздушной подушке -"скольжение на жидкости или газе" [17, с. 175]. Она далее отмечает, что идея воздушной подушки встречается у К.Э. Циолковского впервые в 1915 году в одной из его рукописей. Вообще, в литературе существует мнение будто ему принадлежит сама эта идея, а не ее использование в ракетно-космической технике. Однако это далеко не так, поскольку эта идея имеет длительную историю и принадлежит, вероятно, шведскому ученому Эммануэлю Сведенборгу (1688-1772 гг.) и относится к 1716 году [30], причем ее никогда не забывали и она всегда была в поле зрения специалистов.

К.Э. Циолковский рассматривал и другие способы, способствующие экономии топлива ракеты. Некоторые из них находили применение в экспериментальных беспилотных ракетах, некоторые (как, например, запуск с крылатого авиационного аппарата) рассматриваются ныне как перспективные, а некоторые, и таких большинство, видимо бесперспективны. Вместе с тем, для межпланетной ракеты ни один из этих способов проблему не решал. В лучшем случае она могла бы вылететь на околоземную орбиту (трудности из-за обеспечения требуемого числа Z).

В конце 1921 года К.Э. Циолковскому пришла мысль о возможности использования для выхода в космос самолетов с реактивными двигателями (впервые на эту дату, как на начало его работ по крылатым аппаратам указала Т.Н. Желнина [17]). Сама по себе идея крылатых космических ракет не была вто время новой. Впервые ее высказал в 1913 году Эсно-Пельтри, а в России ее на рубеже 10-х - 20-х гг. XX в. широко пропагандировал Ф.А. Цандер, от которого она, видимо, и пришла к К.Э. Циолковскому.

В 1924 году в популярной статье [118], которая в то время не была опубликована, он отметил, что космическая скорость может быть достигнута и аэропланами, если их снабдить специальными двигателями.

Разработке таких двигателей он посвятил несколько лет жизни, но, не владея методами их расчета не смог подняться выше своих интуитивных догадок.

В своей работе "Реактивный двигатель", впервые напечатанной в виде брошюры "Новый аэроплан" в Калуге, на его средства, в 1926 году он писал:

"Реактивными приборами я занимаюсь с 1895 г. И только теперь, в конце 34-летней работы, я пришел к очень простому выводу относительно их системы. Ларчик, как видно, открывался просто: эти двигатели уже давно изобретены и требуют только незначительных дополнений...

Взрывные (внутреннего сгорания или тепловые) моторы в то же время и реактивные. Только реакциею выбрасываемых газов теперь не пользуются: они выбрасываются без всякой пользы в разные стороны и без посредства конических труб (сопла - Г.С.).

Причина разумная: их действие довольно слабо вследствие малого количества сжигаемого горючего" [153, с. 296].

Строго говоря, направлять выхлопные газы в специальные сопла и получать при этом дополнительный выигрыш в тяге двигателей целесообразно и нашло свое применение в авиации.

Но К.Э. Циолковский предложил совершенно иную идею: "...применять аэроплан в разреженных слоях атмосферы, при больших скоростях его поступательного движения и при употреблении конических труб (сопел -Г.С.), направленных в одну сторону - назад. Через них будут вырываться выхлопные газы" [153, с. 296].

Далее он уточняет. Сначала поршневые двигатели работают как обычно, но имеют еще на выхлопных трубах реактивные сопла. По мере набора высоты пропеллер устраняется "или вертится без тяги, или совсем останавливается, направив свои лопасти вдоль встречного воздушного потока" [153, с. 297]. Полет будет происходить под воздействием реактивной силы выхлопных газов, вытекающих через эти сопла.

Идея эта совершенно непонятна. Зачем выхлопные газы авиационного двигателя направлять в сопла, а сам двигатель для создания тяги не использовать?

Может быть, это случайная ошибка К.Э. Циолковского, и он, высказав эту идею, тут же о ней забыл, может быть, сам понял ее ошибочность?

В 1930 году опять выходит брошюра [152] за его собственные средства, которая начинается словами:

"Реактивный аэроплан отличается от обыкновенного тем, что совсем не имеет гребного винта.

Действие винта заменяется отдачей (реакцией) продуктов горения в обыкновенных авиационных моторах" [152, с. 327]

Непонятно. Почему нельзя обеспечить сгорание топлива в камере сгорания реактивного или ракетного двигателя, зачем "заставлять" работать сначала поршневой двигатель, чтобы направлять его выхлопные газы в реактивные сопла?

Работа [152] вышла в тот момент, когда советский ученый Б.С. Стечкин закончил разработку своей теории воздушно-реактивных двигателей и в 1929 году опубликовал соответствующую работу [77]. Но К.Э. Циолковский и здесь верен себе и занимается вопросом, историю и переднего фронта которого он не знает. Конечно, он вынужден в очередной раз довольствоваться изобретением "велосипеда", причем довольно нелогичного.

В вышедшей в том же 1930 году работе [107] опять разрабатывается та же идея:

"Продукты горения вырываются из мотора с большой силой. Глушители мы не будем употреблять, а пользуемся их отдачей. Чем больше скорость аэроплана, тем это выгодней...

Понятно, что продукты горения направляют в особые конические трубы (сопла - Г.С.), расположенные вдоль аэроплана и обращенные своими широкими жерлами назад, к хвосту самолета" [107, с. 342].

И далее: "Проще совсем выбросить пропеллер" [107, с. 342].

Тут же содержится и еще идея: "Воздушный винт (пропеллер - Г.С.) можно заменить движущимися, как у птицы, крыльями. Это хотя и очень выгодно, так как увеличивает подъемную силу самолета, но сложно в строительном (конструктивном) отношении" [107, с. 342].