Блеск и нищета К. Э. Циолковского - Гелий Салахутдинов

В этой же работе он снова проводит идею охлаждения камеры сгорания ракетного двигателя передачей тепла от горячих к холодным ее местам, т.е. к срезу сопла.

Все в том же году вышла работа [96], и опять здесь обсуждается та же идея:

"Наш самолет подобен обыкновенному аэроплану. Но он имеет небольшие крылья и у него нет совсем наружного воздушного винта. Он заменяется особым пропеллером. Самолет обладает очень сильным мотором, который выбрасывает продукты горения через особые конические трубы, назад, к кормовой части пропеллера" [96, с. 346].

Назначение здесь особого пропеллера не ясно. К.Э. Циолковский свой стратоплан представлял в виде двух "веретен", где размещаются люди, грузы и запасы топлива и пр. Между этих веретен лежит параллельно им особая труба с особым пропеллером. Поршневой двигатель находится в этой трубе и имеет сопла для истечения продуктов сгорания. Пропеллер же, видимо, необходим для подачи воздуха в двигатель.

Впрочем, бог с ним со стратопланом, обратимся к звездолету (1931 г.): "Винтовой его пропеллер мы должны выбросить..., а выхлопное действие газов так значительно, что стратоплан... мчится со скоростью 50-100 метров в секунду" [140, с. 366-367].

Нельзя сказать, что К.Э. Циолковский не понимал, что мощность такого двигателя существенно ниже, чем у поршневого, но он предполагал, что эти потери будут компенсироваться тем обстоятельством, что полет будет проходить в сильно разряженной атмосфере, а значит будет наблюдаться выигрыш в аэродинамическом сопротивлении. Однако здесь возникал еще один вопрос, состоящий в отыскании способа получения воздуха в разряжении, т.е. его сжатии для питания двигателя внутреннего сгорания. Для этой цели он предлагал использовать того или иного вида компрессор [152, с. 337], но тогда опять возникает все тот же вопрос о том, а зачем направлять воздух в двигатель внутреннего сгорания, когда его можно использовать в ЖРД, превратив его, тем самым, в воздушно-реактивный двигатель.

Из всего этого многообразия высказываний К.Э. Циолковского о поршневых реактивных двигателях, можно выделить лишь его идею о дополнительном использовании в специальных соплах отработавших в поршневом двигателе (с пропеллером) продуктов сгорания. Однако не владея термодинамическим расчетом, он не смог оценить этот эффект количественно, а, значит, не оценил его в полной мере сам и не вызвал интереса у специалистов. Это была лишь очередная его догадка, не принявшая еще научной формы.

Таким образом, все его работы о стратопланах и звездолетах основаны на ошибочной идее использования для создания тяги энергии выхлопных газов поршневого двигателя.

Вместе с тем, К.Э. Циолковский настойчиво продолжал искать способы решения энергетической проблемы даже в условиях, когда он считал, что эти его реактивные двигатели снимают ее с повестки дня.

Как показано в работе [64], еще в 1914 году американский ученый Р. Годдард получил патент на проект двухступенчатой жидкостной ракеты, а в 1923 году свою идею такой ракеты опубликовал немецкий исследователь Г. Оберт[198].

В России эти их идеи стали хорошо известны всем интересующимся межпланетными перелетами. Например, в 1924 году Я.И. Перельман, рассматривая проект ракеты Г. Оберта, отметил, что: "Во многих отношениях он удивительно сходен с проектом К.Э. Циолковского, но соединяет в себе и идею Годдарда о составной ракете, автоматически освобождающейся от излишних частей" [50, с. 5].

Идея ступенчатых ракет прозвучала на всю страну даже со страниц газеты "Правда", в которой 15 апреля 1924 года профессор М.Я. Лапиров-Скобло в статье "Путешествия в межпланетные пространства" написал: "Оберт доказывает целесообразность применения нескольких ракет, вставленных одна в другую и действующих последовательно" (цит. по [69, с. 146]).

Эти два сообщения, по свидетельству автора работы [69], очень взволновали и насторожили К.Э. Циолковского, который посчитал, что на его приоритеты покушаются иностранцы. Однако он попросту даже не понял сущности идеи многоступенчатых ракет. В письме к Я.И. Перельману он писал: "У Оберта много сходства с моим "Вне Земли": скафандры, сложная ракета..." [187].

Сложная, конечно, но по разному: у К.Э. Циолковского нет отброса отработавших ступеней, все они работают по его замыслу одновременно.

В работе "Космический корабль" в 1924 году он писал:

"Сложная ракета Годдарда и Оберта нисколько дела не изменяет. Теория показывает, что число сосудов (хотя бы и вложенных друг в друга), порядок их взрывания никакого облегчения в весе не дают" [118, с. 228].

Таким образом, он не понимал этой идеи.

Как показал анализ, здесь он под словом "сосуды" или "котлы" понимал нечто иное (скорее всего речь шла о заранее заправленных ракетах, содержавших топливо в этих сосудах), а не многоступенчатые ракеты. По крайней мере, когда он ниже стал обсуждать ракетную тематику, то стал применять свою обычную терминологию: "трубы" и "взрывные камеры" (см. например [118, с. 164]).

Прошло шесть лет после выхода в свет книги Г. Оберта, когда К.Э. Циолковский предложил свою идею многоступенчатых ракет, обозначенную им как "ракетный поезд".

"Под ракетным поездом, - писал он, - я подразумеваю соединение нескольких одинаковых реактивных приборов (т.е. последовательно соединенных ракет - Г.С.), двигающихся сначала по дороге, потом в воздухе, потом в пустоте вне атмосферы, наконец, где-нибудь между планетами и солнцами" [120, с. 299].

Сначала "включается" передняя ракета, и поезд начинает двигаться по дороге, потом она отцепляется и уходит в сторону, а работать начинает вторая ракета, ставшая теперь передней. "Поезд... из пяти ракет скользит по дороге в несколько сот километров длиной, поднимаясь на 4-8 км над уровнем океана" [120, с. 302].

Последняя ракета выходит за пределы атмосферы и приобретает космическую скорость [120, с. 302].

Он считал, что космический "вагон" должен иметь не менее 3 м в диаметре и 30 м в длину, чтобы обеспечить его возвращение на Землю.

Корпус ракетного вагона он предлагал изготавливать в виде трех соединенных параллельно, видимо, веретенообразных тел вращения, наддутых воздухом или кислородом до 2 атм. [120, с. 301]. На каждом из десяти таких вагонов устанавливаются четыре двигателя и даже больше, которые будут пульсирующими, т.е. будут работать "как отдельные холостые выстрелы". Последние должны быть частыми, чтобы не было толчков, способных повредить ракете (вообще предложение нерациональное, поскольку мощность ракеты от таких пульсаций упадет, что для такого межпланетного сооружения было бы не выгодным - Г.С.).

На Земле этот "ракетный поезд" должен двигаться, судя по примечанию К.Э. Циолковского на с. 302, на воздушной подушке по специальному пути. Длина разгона по Земле должна, по его мнению, составить 288-700 км [120, с. 310].

Поскольку К.Э. Циолковский не сумел вывести уравнение движения ракеты исходя из второго закона Ньютона, он не оперировал представлениями о величине тяги такого поезда. Интересно как трансформировалась бы эта его идея, если бы он рассчитал перегрузку последнего, десятого вагона после выгорания топлива в основном его предположении об одинаковости всех вагонов. Пусть в конечном итоге остается 0,1 от массы вагона, тогда перегрузка в конце полета окажется минимум стократной, а он в своих расчетах считал ее равной 1,4 [120, с. 310].

Анализировать работы К.Э. Циолковского с помощью расчетов чрезвычайно сложно, поскольку оказывается, что они рождают больше вопросов, чем содержат ответов.

Несмотря, например, на многочисленные попытки изучения вертикального и горизонтального стартов ракеты, он ошибочно полагал, что наивыгоднейший угол старта космической ракеты составляет 20-30° [120, с. 162] к горизонту, а не близкий к 90°. Или он высказывает идею об использовании пульсирующего ракетного двигателя, но читателю сразу же становится ясно, что он ее не понимает и потому предлагает не по назначению - просто фантазирует.

В целом вся эта его идея на фоне работ Р. Годдарда и Г. Оберта представляется избыточной, нецелесообразной по многим чисто техническим признакам (например, переднее положение работающей ракеты приводит к потерям в силе тяги за счет отклонения осей двигателей от направления движения, вероятна динамическая неустойчивость связки и трудности управления ею, невыгодны разгон ее до высоких скоростей под углом к горизонту, необходимы большие и дорогостоящие конструкции разгонного пути, развитые поверхности, увеличивающие аэродинамическое сопротивление корпуса из трех тел вращения при движении с высокими начальными скоростями в атмосфере Земли и пр.)- Этот проект - чистая фантазия его автора, подкрепленная неумелыми расчетами, не учитывающими саму специфику ракетного движения.