Константин Эдуардович Циолковский. Работы Циолковского по воздухоплаванию.
Опубликовано: 24.08.2018
К.Э. Циолковский проблеме воздухоплавания посвятил более 50 трудов.
" Мысль о металлическом аэростате засела у меня в мозгу. Иногда она меня утомляла, и тогда я по месяцам занимался другим, но в конце концов я возвращался к ней опять ", - писал учёный в своей работе "Простое учение о воздушном корабле и его построении". К систематическим исследованиям в области воздухоплавания Циолковский приступил в 1885 году. Уже через год он закончил первый большой научно-теоретический труд "Теория аэростата, имеющего в горизонтальном направлении удлиненную форму" и в 1887 году в Москве на заседании физического отделения Общества любителей естествознания сделал доклад о результатах своих исследований.
Удивительные миры Циолковского. Tsiolkovsky’s worlds of miracle. (With English subtitles).
Циолковский сразу же поставил перед собой труднейшую задачу - создать такой дирижабль, который был бы наиболее совершенным, безопасным для пассажиров, прочным, простым в эксплуатации, наиболее выгодным экономически. Он пришел к выводу о необходимости строить корабль целиком из металла. Этой идее цельнометаллического дирижабля ученый оставался верен всю жизнь.
Свои технические идеи Константин Эдуардович Циолковский всегда подтверждал математическим анализом и опытным моделированием. Учёный вводил простейшую систему изменения объема несущего газа как для выдерживания заданной высоты полета при различных температурах, так и для совершения маневров. При этом дирижабль Циолковского не нуждался в балласте. Система блоков и тросов внутри оболочки обеспечивала изменения ее объема в зависимости от высоты полета дирижабля, его горизонтальную устойчивость.
В 1890 году Константин Эдуардович послал свою статью "О возможности построения металлического аэростата" вместе с бумажной моделью в Русское физико-химическое общество Д.И. Менделееву, который переслал её со своим отзывом в VII (воздухоплавательный) отдел Русского технического общества. Работа учёного была рассмотрена и одобрена, но никакой практической поддержки ему оказано не было. Несмотря на это, Циолковский продолжал упорно работать. Он публиковал свои работы, строил модели, проводил эксперименты. В 1914 году Циолковский выезжал в Петербург на III съезд воздухоплавания, где был заслушан его доклад о цельнометаллическом дирижабле.
Проект воздушного корабля Циолковский дал ещё в 1892 году в работе "Аэростат металлический, управляемый". В работах "Возможен ли металлический аэростат?", "Простое учение о воздушном корабле и его построении", "Аэростат и аэроплан" и многих других Циолковский приводил теоретические обоснования деталей конструкций дирижабля, разъяснял свои технические замыслы. Циолковский фактически выдвинул программу поэтапного дирижаблестроения - от эксперимента, моделирования, научно-теоретических обобщений до поисков совершенно новых решений и их осуществления в рабочих чертежах, при обязательном соблюдении ранее выдвинутых им положений, гарантирующих полную безопасность пассажиров и экипажа. Все это составляет научную и практическую ценность теоретических работ Циолковского по дирижаблям.
Циолковский пытался заинтересовать идеями управляемого аэростата зарубежных ученых. В 1893 году он послал свои труды по воздухоплаванию вместе с моделью дирижабля во Французскую Академию наук. Желая защитить приоритет России в воздухоплавании, Циолковский запатентовал свои изобретения в девяти зарубежных странах. Однако К.Э. Циолковскому не удалось осуществить мечты о создании дирижабля. Попытка построить дирижабль Циолковского в 1931 году на комбинате "Дирижаблестрой" не увенчалась успехом, главным образом из-за низкого по тому времени технологического уровня. Но постройка и испытание модели дирижабля объемом 1000 кубических метров убедили инженеров в справедливости основных теоретических положений ученого о преимуществах его цельнометаллического дирижабля.
Работы Циолковского по космонавтике
Основное место в научном творчестве К.Э. Циолковского занимают вопросы ракетодинамики и космонавтики.
Наиболее ранние записи Циолковского по вопросам межпланетных сообщений относятся к 1878-1879 годам, когда он начал составлять "астрономические чертежи", тогда же им был сконструирован прибор для изучения действия на живой организм ускорения силы тяжести. Первой научной работой, в которой ученый высказал мысль о возможности использования принципа реактивного движения для перемещения в мировом пространстве, была монография "Свободное пространство" (1883).
В 1903 году в журнале "Научное обозрение" № 5 Циолковский опубликовал работу "Исследование мировых пространств реактивными приборами", в которой впервые была научно обоснована возможность осуществления космических полетов при помощи жидкостных ракет и даны основные расчетные формулы их полета. Константин Эдуардович Циолковский был первым в истории науки, кто строго сформулировал и исследовал прямолинейное движение ракет как тел переменной массы. В архиве Российской Академии наук сохранился листок, датированный 10 мая 1897 года, на котором была дана формула, устанавливающая зависимость между скоростью ракеты в любой момент времени, скоростью истечения газа из сопла двигателя, массой ракеты и массой израсходованных взрывчатых веществ:
Vmax = V * Ln ( Мо / Мk ) = V * Ln ( 1+Мт / Мk ) ,
где: Vmax - скорость ракеты; V - эффективная скорость истечения продуктов сгорания из сопла ракетного двигателя; Мо - начальная (стартовая) масса ракеты; Mk - масса ракеты без топлива (в конце работы ракетного двигателя на активном участке траектории полёта ракеты); Мт - масса выгоревшего топлива. Открытие Циолковского указало основные пути совершенствования ракет: повышение скорости истечения газа и увеличения относительного запаса горючего.