Воздуходувка


Работы по летательным аппаратам логично требовали познаний по аэродинамическому сопротивлению тел различной формы. Однако непосредственным толчком к началу широких исследований К.Э. Циолковского в этой области послужило то обстоятельство, что в одном из докладов Е.С. Федорова в техническом обществе прозвучали цифры коэффициента сопротивления дирижабля, показавшиеся ему завышенными.


"Теоретические работы профессоров дали очень большое сопротивление даже для самых лучших форм. Желая опровергнуть, я произвел много опытов по сопротивлению воздуха и воды" [172, с. 113].


После описанных выше начальных опытов с "вертушкой" он в 1894 году изобрел новый простенький прибор, для изучения сопротивления различных тел (см. рис. 7). На один конец стального стержня надевалась испытываемая форма из бумаги, а на другой - небольшая пластинка. Направление движения прибора совпадало с направлением оси испытываемой продолговатой формы. При многократных опытах пластинка урезывалась или переменялась до тех пор, пока давление на нее встречного воздушного потока не равнялось продольному давлению на испытываемую модель [157, с. 74].

По результатам экспериментов К.Э. Циолковский понял, что аэродинамическое сопротивление воздуха для поверхности продолговатого тела вращения меньше, чем сила сопротивления шара одинакового диаметра.



Для определения коэффициентов сопротивления продолговатых тел при больших скоростях движения, он придумал прибор, состоявший из двух горизонтальных труб, укрепленных на треножнике (рис. 8). В одной из них размещалась испытываемая форма, а в другой - пластинка. Трубы он выносил на крышу и далее следил за протекающими в них явлениями.


Результаты этих опытов он опубликовал в 1896 году в работе [105].

Из работы [60] он узнал об устройстве аэродинамической трубы англичанина Х. Максима (он сделал ссылку на его работу [196] в своей статье [100, с. 8]).


Эта труба была открытого типа. Воздух приводился в движение вентилятором, который работал от паровой машины мощностью 60 л.с. Поток воздуха истекал из прямоугольного ящика площадью 0,1 м2 со скоростью от 8 до 145 км в час [60, с. 61].



К.Э. Циолковский тоже сделал себе простенькую установку (рис. 9) и, получив с ее помощью первые результаты, в сентябре 1897 года обратился в Русское физико-химическое общество с просьбой выделить ему на их продолжение 200 рублей (вспомним, ему отец в Москву высылал по 15 рублей). После рассмотрения этой просьбы на 168-м заседании физического отделения этого общества, состоявшемся 20 сентября 1897 года под председательством Ф.Ф. Петрушевского, было принято решение передать проект его исследований на рассмотрение специальной комиссии, в которую входили: Д.К. Бобылев, В.В. Лермонтов, И.В. Мещерский [157, с. 251-252]. Комиссия попросила К.Э. Циолковского предоставить план работ.

12 октября К.Э. Циолковский на имя члена Президиума Русского физико-химического общества профессора А.Л .Гершуна направил письмо, которое начал словами: "Прежде всего покорнейше прошу гг. многоуважаемых членов Комиссии, дав свое мнению Обществу, не сообщать ничего и никому о моих работах и планах до окончания и напечатания" [157, с. 79].


Далее в письме подробно излагался план опытов. К.Э. Циолковский, в частности, писал, что "...некоторые авторы по сопротивлению (г. Поморцев) пренебрегают значением кормовой части тела и трением воздуха (даже для продолговатых тел). Я сделаю опыты, которые выяснят этот спорный пункт" [157, с. 86].


Здесь научно-исследовательская задача ставилась им вполне грамотно.


11 ноября эта Комиссия пришла к заключению, "...что в той форме, в которой предлагает произвести опыты г. Циолковский, опыты не могут привести к результатам практической важности. Для последней цели необходимо производить такие опыты в значительно большем масштабе, на что потребовались бы значительные средства, которыми Общество в настоящее время не располагает. Ввиду сказанного, Комиссия предлагает уведомить г. Циолковского о том, что Общество не может помочь ему материальными средствами для производства его опытов, мотивируя отказ вышесказанными соображениями" [157, с. 252].


Это решение, после недолгих обсуждений, и было принято Обществом. Трудно судить, но, вероятнее всего, глубинная причина отказа состояла в недоверии членов Комиссии как в возможности его "воздуходувки", так и в способности самого исследователя, о которых они имели достаточно четкие представления. Немаловажную роль в этом вопросе имело также отсутствие средств у этого Общества, которые были израсходованы, в частности, на издание очередной книги Ф.Ф. Петрушевского.


Решение Общества К.Э. Циолковского не остановило и в течение зимы 1898-1899 гг. он на своей "воздуходувке" провел ряд опытов на свой страх и риск и опубликовал полученные результаты в 1898 году в нескольких номерах "Вестника опытной физики и элементарной математики", а также в 1899 году в виде отдельной брошюры [100].


* * *

Он очень переутомился. Ему дали уроки математики в казенном реальном училище, куда он шел, закончив работу в своем, а оттуда направлялся в еще одно училище, где "точил свои болванки для моделей".


Сильно заболел воспалением брюшины. Из-за болей однажды потерял сознание. После болезни постоянно чувствовал тяжесть в желудке. Позже, в 1906 году, из-за физического труда появилась паховая грыжа, а еще через 20 лет - пупочная. Пришлось носить бандажи [172, с. 121-122].


В 1898 году ему предложили вести уроки физики в женском епархиальном училище. Приходилось заниматься почти со взрослыми девушками, что было легче, "... тем более, что девочки раньше зреют, чем мальчики".


* * *

Обратимся, однако, к результатам этих его опытов.


Высота его воздуходувки составляла 1,5 м, ширина - около 0,5 м. Воздушный поток создавался на площади около 1200 см2 (т.е. больше, - как отмечал К.Э. Циолковский, - чем в "аппарате Максима").


Ее лопасти приводились в движение грузами от 200 г до, примерно, 8 кг. Диаметр лопастного колеса (вентилятора - Г.С.) составлял 1 м.


Колесо могло сделать 18 оборотов и работало чуть больше 10 секунд. Решетка представляла собой обыкновенный ящик, разделенный на 12 равных ячеек горизонтальными и на 3 отсека - вертикальными перегородками. Испытываемая форма устанавливалась на четырех столбиках, прикрепленных к открытому жестяному ящику, который плавал в воде, заполнявшей другой ящик. Последний закрывался составной крышкой с прорезями для свободного передвижения этих четырех столбиков.


Ниже ящика была прикреплена линейка, а на плавающем ящике крепилась стрелка. Прибор тарировался. Под воздействием потока воздуха на испытываемую форму ящик двигался и стрелка показывала соответствующее отклонение. Вот, собственно, и вся аэродинамическая труба [100].


Профессор Н.Я. Фабрикант назвал работу [100] "исторической" [80, с. 12] и утверждал, что ее автор "...впервые в истории науки выполнил ...систематическое экспериментальное исследование лобового сопротивления и подъемной силы тел разной геометрической формы, в том числе моделей крыльев и корпусов дирижаблей. Он впервые установил здесь ряд основных законов аэродинамики (влияние продолговатости тела вращения на его сопротивление, влияние удлинения крыла на его динамические характеристики, зависимость силы трения от размеров поверхности тела и скорости потока и многие другие).


Он впервые указал на значение аэродинамической трубы для решения проблем аэродинамики" [80, с. 12].


Профессор А.А. Космодемьянский высказал сходную точку зрения: "Циолковский в 1897 г. сооружает в Калуге первую в России аэродинамическую трубу с открытой рабочей частью..., с величайшей ясностью и убедительностью доказал необходимость систематического эксперимента по определению сил воздействия воздушного потока на движущиеся в нем тела" [29, с. 38-39].


И далее: "В этой работе Циолковского на основании систематических экспериментов... выяснена роль сил сопротивления трения для дирижаблей, даны интерполяционные формулы для подсчета сил трения, по своей структуре близкие к современным, показано влияние кормовой части тела на величину сил сопротивления давления" [29, с. 39].


Попытаемся разобраться в какой степени эти оценки соответствуют объективной реальности.


Прежде всего отметим, что К.Э. Циолковскому не принадлежит приоритет в изобретении или использовании аэродинамической трубы.


Первая в России аэродинамическая труба была создана в 1871 году В.А. Пашкевичем. Она имела своего рода коллектор, рабочую часть, прямой диффузор, весы и осевой вентилятор. Труба эта была нагнетательного типа, прямого действия, с закрытой рабочей частью. Опыты показали, что это устройство было вполне пригодно для определения сопротивления воздуха у различных тел [49].


Устройство, использовавшееся К.Э. Циолковским, было не прогрессивным, а регрессивным развитием этой трубы В.А. Пашкевича, да и прибора Х. Максима тоже. Кроме того, заимствование чужой идеи в принципе не может быть вопросом приоритета, а К.Э. Циолковский откровенно "списал" свою трубу с устройства Х. Максима и сам никогда на приоритет здесь не претендовал.


В работе [100] после описания "веялки" К.Э. Циолковский сделал обзор величин давления на плоскость, расположенную нормально к потоку, полученных зарубежными авторами. Разброс значений составлял 0,13-0,071.


Затем, он сделал обзор формул зарубежных ученых, посвященных расчетам давления воздушного потока на наклонную плоскость:


"По Ньютону:



Грубая неверность этой формулы теперь вполне выяснена на опытах и в теории (он имел ввиду свои совершенно несостоятельные теорию и опыты, изложенные в работе [101] - Г.С).


По Ф.Р. Лессли:



По теории лорда Рейля и Герлаха (1876 год - Г.С.):



По опытам С. Ланглея (1891 год - Г.С.) на коловратных машинах:



Кроме того, как свидетельствовал сам К.Э. Циолковский, к выводу о том, что давление при острых углах пропорционально sin(i), (где i - угол наклона пластинки) пришли путем опыта Дюшмен (1842 г.) и О. Лилиенталь (1880 г.). Почему тогда К.Э. Циолковский утверждал, что это он нашел ошибку у И. Ньютона?


Тем не менее, он в автобиографии еще раз вспомнил в связи с этим имя И. Ньютона: "Вообще, - писал он, - я еще не вижу надобности уклоняться от механики Ньютона, за исключением его ошибок" [171].


Теперь он уже говорит не об ошибке, а об ошибках. При этом, как это следует из результатов, приведенных в работе [100, с. 11], разброс опытных данных у разных исследователей достигал 100% при угле между плоскостью пластинки и набегающего потока в 5-35° и составлял 0% при 90° [100, с.11]. Это, в частности означает, что в большей части этих углов неточности формулы И. Ньютона, как уже отмечалось, находились в границах разброса опыта и не являлись принципиальными (хотя теоретическая ошибка, несомненно, имела место).


К.Э. Циолковский провел свои аналогичные опыты и получил неточные результаты: в пределах углов i (между плоскостью пластинки и направлением потока), составлявших 35-60°, он получил, что давление даже больше, чем при нормальной ориентации пластинки.


Далее он экспериментировал с продолговатыми пластинками (т.е. имеющими удлинение - по современной терминологии).


Отметим, что, во-первых, плоская пластинка - это еще не крыло, поэтому утверждения, что в этой работе он занимался изучением крыльев представляется несостоятельным. Во-вторых, и его опыты с "продолговатыми пластинками" не были для того времени новаторскими. Сам К.Э. Циолковский сослался на работу [192], автор которой показал, что если пластинка перпендикулярна к направлению воздушного потока, то давление почти не зависит от степени ее удлинения, а зависит только от величины ее площади. Если же она наклонена "к ветру" под острым углом, то и продолговатость ее имеет большое влияние на степень давления [100, с. 12].


"На то же, - добавил К.Э. Циолковский, - указывают и опыты Ланглея" [100, с. 12].


Далее он привел результаты своих опытов, в отношении которых можно сделать такой вывод:


"Он подтвердил уже известное из работы [192]". В его опытах пластинка шириной b = 4 см устанавливалась под некоторым острым углом атаки (угол не указан) и измерялось давление (Р) на нее при различной ее длине (а):

а = 4    8       12    16   20      24    см

P = 6   14,5   25    38   47,5    59,5



Площадь пластинки

F =         16        32       48         64       80        96

P/F =      0,38     0,45    0,52      0,6      0,6       0,62




Таким образом, при увеличении длины пластинки в 6 раз, давление на ее единицу площади изменилось в 1,6 раза.


(Недостающие для полной ясности изложения расчеты проведены нами - Г.С.)


Таким образом, К.Э. Циолковскому не принадлежит приоритет ни в теоретическом, ни в экспериментальном обосновании зависимости силы сопротивления воздуха от степени удлинения плоской пластинки.


Далее он переключил свое внимание на опыты, связанные с определением силы трения. Результаты его исследования состояли в следующем:


"Величина трения не пропорциональна квадрату скорости... Величина трения не пропорциональна длине цилиндра" [100, с.14].


Он считал, что величина трения Т для цилиндров одного и того же диаметра, принятого им, выразится формулой: T = A Va Lb, где: V - скорость; L - длина цилиндра; A, a, b = const.


Далее он находит, что для пластинки: Т = 0,0004423 V1,604 L0,63 (1)


Автор работы [80] писал: "Циолковский отчетливо установил, что в формулу для коэффициента трения скорость и размер модели входят с одним и тем же показателем степени, как это и должно быть согласно теории динамического подобия" [80, с. 13].


К.Э. Циолковский этого не понял и не понимал всю жизнь.


А.А. Космодемьянский в связи с достижениями К.Э. Циолковского писал: "Несмотря на то, что в опытах Циолковского скорость воздушного потока изменялась в очень малом диапазоне, ему удалось показать, что сила сопротивления трения изменяется в зависимости от произведения скорости воздушного потока и характерного линейного размера тела в некоторой степени, причем показатели степени у скорости и длины - одинаковы. Так как Циолковский производил свои опыты, как он писал в Академию наук, примерно в одинаковых условиях (давление и температура воздуха), то сделанные им выводы впервые установили зависимость аэродинамического сопротивления трения от числа Рейнольдса" [29, с.43].


Однако до понимания теории подобия, как мы только что видели, К.Э. Циолковский еще не дошел. Учет атмосферных условий в своих формулах он не осуществлял, что вызывает недоверие к его и без того приблизительным результатам.


Использование степенной зависимости в его формуле Т = f(VL) также не было его открытием, как это приписывают ему некоторые авторы. Он сам указал на работы Фруде, проводившему аналогичные опыты для воды, и написал: "По аналогии с опытами Фруде в воде, надо думать, что показатели формулы [см. (1) - Г.С.] постепенно уменьшаются с увеличением L и V" [100, с. 16]. Здесь же дается ссылка и на аналогичные исследования Гагена.


В этой своей работе он уточнил представления о силе трения для поверхностей аэростатов, показав, что она в полтора раза меньше самого смелого из его расчетов [100, с. 17], а для некоторых аэростатов (в 200 м длиной) - в четыре раза [100, с. 31].


Далее он провел опыты с призмами, круглыми и эллиптическими цилиндрами, с правильными многогранниками и шарами, с продолговатыми телами вращения. Попытался оценить влияние кормовой части этих тел на их сопротивление. Он нашел, что "Кормовой (или задний) придаток тела иногда увеличивает его сопротивление, иногда не изменяет, но большей частью уменьшает" [100, с. 32]. Другими словами, разобраться в этом вопросе ему не удалось, что и понятно в связи с большой сложностью наблюдавшейся здесь физической картины.


Являясь по-видимому, первой в России попыткой систематического изучения аэродинамических характеристик различных тел, эта работа несла на себе и все негативные отпечатки пионерского ее характера. Она сугубо эмпирична и если не считать приведенных выше формул по силе трения, никаких обобщений не содержала. Бросается в глаза тот факт, что ее автор резко и не всегда оправданно расширял ее тематику. Так например, у него была хорошая возможность изучить и математически описать зависимость силы сопротивления от удлинения плоской пластинки, однако ею он не воспользовался и перешел к изучению тел сложных форм, где наблюдаются турбулентность, сложные вихреобразные течения, отрывы потоков и пр., что во многих случаях ставило его перед невозможностью объяснения протекавших явлений.


К.Э. Циолковский и сам понимал, что его опыты и не точны, и недостаточно обширны, чтобы на их основе можно было бы делать какие-либо обобщения [100, с. 32].


Работу эту можно было бы назвать исторической только с точки зрения ее пионерского для России характера. Что же касается полученных результатов, то тут у него нет тех приоритетов, какие ему приписывают ныне его биографы, хотя с другой стороны, она содержала довольно много интересных результатов, характеризующих качественные аспекты различных вопросов обтекания воздухом тел. Перед К.Э. Циолковским открывались реальные возможности путем проведения недостающих опытов получить эмпирические зависимости, позволяющие осуществлять проектно-конструкторские расчеты летательных аппаратов. Конечно, это была трудная задача и одному человеку справиться с ней было невозможно, да и точность наблюдений оставляла желать много лучшего.


10 сентября 1899 года К.Э. Циолковский обратился с письмом в Императорскую Академию наук с просьбой о материальном содействии в проведении новой серии аэродинамических опытов.


22 сентября на X заседании физико-математического отделения Академии рассмотреть эту просьбу было поручено академику М.А. Рыкачеву.


Уже на следующем заседании отделения рассматривалось его заключение на предложение К.Э. Циолковского.


М.А. Рыкачев, в частности, писал, что: "Опыты заслуживают полного внимания Академии, как по идее, так и по разнообразию опытов. Несмотря на примитивные домашние средства, какими пользовался автор, он достиг все же весьма интересных результатов... Весьма интересны опыты, произведенные с целью определения влияния кормовой части: оказывается, что для продолговатого тела, у которого один конец сферический, а другой острый конический (аэростат Шварца), получается значительно меньшее сопротивление при обращении к ветру сферическим концом, чем коническим...


По всем этим причинам, производство опытов в более широких размерах и более точными приборами было бы крайне желательно, и я позволю себе просить Отделение исполнить просьбу автора и оказать ему материальную поддержку из фонда, предназначенного на ученые потребности" [157, с. 254-255].


М.А. Рыкачев был не новичок в аэродинамике. Еще в октябре 1870 года он использовал прибор, состоящий из 4-х лопастей, приводимых во вращение пружиной, момент которой был заранее определен, что давало возможность вполне точно определять работу, затрачиваемую на вращение. Прибор устанаапивался на чашку весов. Во время вращения лопастей возникала подъемная сила, для уравновешивания которой необходимо было снимать часть гирь с другой чашки. Опыты давали возможность определять подъемную силу при данной скорости вращения винта. Их результаты были опубликованы в 1871 году в "Морском сборнике" [62].


Следует также отметить, что в ИРТО опыты по сопротивлению воздуха для тел различной формы были организованы в 1892 году [48, с.З], но протекали вяло.


Отделение запросило у К.Э. Циолковского программу работ и смету расходов и в январе 1900 года выделило ему 470 рублей [157, с.256].


Получив эти средства, он в мае 1900 года принялся за сооружение большой воздуходувной машины, дававшей поток по 0,7 м в длину и ширину, т.е. площадь потока составляла около 0,5 м2.


К концу года эта машина была готова и он начал изготавливать модели [157, с. 14].


1 сентября 1901 года К.Э. Циолковский направил письмо академику М.А. Рыкачеву, в котором отмечал, что, несмотря на большой объем проведенной работы, программа исследований еще не исчерпана, и он даже не может сказать, когда это случится. Он выражал надежду, что все работы будут закончены к декабрю 1902 года [157, с. 258].


26 сентября академик М.А. Рыкачев в своем письме посоветовал ему прекратить на время опыты и подготовить отчет о проделанной работе [157, с. 259].


В декабре 1901 года отчет был отправлен в Академию наук, но ответ затягивался, и К.Э. Циолковский вновь обратился к М.А. Рыкачеву с письмом, в котором, в частности, для проведения опытов предлагал построить специальную обсерваторию или, говоря современным языком, создать институт. Кроме того, он спрашивал также и о судьбе отчета и о возможности его публикации [157, с. 259].


Содержание отчета было приблизительно одинаково с его статьей [ 100], но количество опытов было проведено несоизмеримо больше. Это была большая рутинная научная работа, где было много труда, но не было серьезных обобщений.


Более уверенно он рассмотрел проблемы, связанные с удлиненностью пластинок и цилиндров. Правда, на этот раз он попытался использовать в опытах и крылья, представлявшие собой часть цилиндрической поверхности, "разрезанной" нормально хордой основания. Но такая их форма мало что дала для практики, их также еще раньше испытывал, как отмечал и сам К.Э. Циолковский, известный исследователь О. Лилиенталь [141, с. 178].


Н.Я. Фабрикант, оценивая вклад К.Э. Циолковского, в частности отмечал, что "в этом своем отчете Циолковский, разрабатывая основы аэродинамического расчета самолета, устанавливает, что потребная мощность двигателей пропорциональна коэффициенту лобового сопротивления и обратно пропорциональна коэффициенту подъемной силы в степени с показателем 3/2; в настоящее время соответствующая формула приводится во всех учебниках по аэродинамическому расчету" [80, с. 15].


Однако его формула (с учетом не всего аэроплана, а лишь его крыльев) имела такой вид:


 


где, Т - работа тяги в единицу времени;


Р - подъемная сила крыльев;


S - площадь крыльев, и была не нова: в этой же работе К.Э. Циолковский привел известные ему формулы других авторов:


Вельнер


 


Лилиенталь


 


Ренар

 



Таким образом, в учебники поступила совсем другая формула, да и не из работ К.Э. Циолковского.


13 февраля 1902 года академик М.А. Рыкачев дал свое заключение об этом отчете. Он писал: "Опыты многочисленны, разнообразны, интересны и заслуживают внимания, несмотря на недостатки способа наблюдений и на грубость измерительных приборов" [191, л. 116].


Вместе с тем, он сделал и ряд замечаний, которые сводились к недостаткам в методологии проведения экспериментов и их оформления: "...сырой материал представлен в таком виде, что им невозможно пользоваться для суждения, насколько надежны результаты, данные в тексте (самые наблюдения в тексте за редким исключением не приводятся). Для решения вопроса о помещении труда г-на Циолковского в изданиях Академии, необходимо предварительно испросить от автора материал наблюдений в чистом виде, сгруппированный так, чтобы для каждого его вывода, данного в тексте, были приведены все наблюдения, из которых этот вывод сделан". [191, л. 116]. Другими словами, он попросил дополнить утверждения доказательствами их состоятельности.


Кроме того, М.А. Рыкачев сделал и другие замечания. Например, в отчете не отмечались такие важные параметры, влияющие на результаты эксперимента, как влажность, температура, барометрическое давление воздуха (и время).


Замечания эти были вполне закономерны, хотя сам К.Э. Циолковский в предисловие к одному из экземпляров этого "Отчета...", направленного им позже Н.Е. Жуковскому, писал, что все атмосферные параметры в ходе его опытов не изменялись и поэтому, несмотря на то, что "...в качественном отношении академик совершенно прав" [157, с. 121], в количественном отношении ошибка была ничтожна.


Он в заключение писал:


"Мне только жаль, что эта теоретическая погрешность, благодаря неправильной оценке почтенного академика, помешала мне поместить своевременно мои труды в изданиях Академии. Конечно, г. Рыкачев это сделал не намеренно, и я останусь весьма благодарным ему и Академии, поддержавшей меня материально и нравственно" [157, с. 122].


В автобиографии он, в конце концов, засомневался в своей правоте и отметил, что этот отчет не был опубликован в трудах Академии, отчасти, и по его упрямству [ 172, с. 60], хотя дело тут не в упрямстве. Вероятнее всего, восстановить значение этих атмосферных параметров он не мог (он их просто не фиксировал), результаты экспериментов не сохранил, поэтому отчет свой он не доработал и связи его с Академией наук прервались навсегда. А жаль, работы с ней могли бы много дать ему методологически. В следующий раз он бы уже таких промахов не допустил.


Все наиболее важные выводы (несмотря на замечания) он опубликовал в работе [162], дальнейшие опыты по аэродинамике прекратил, а воздуходувку разобрал в связи с переездом на другую квартиру.


В этой статье он отметил, что ему придется, вероятно, провести новые опыты с лучшими приборами для получения более точных результатов [162, с. 209].


21 марта 1908 года К.Э. Циолковский направил свою рукопись об опытах по сопротивлению воздуха профессору Н.Е. Жуковскому, который по рассеянности ее потерял и не смог дать К.Э. Циолковскому на нее отзыв. К.Э^Циолковский обиделся и запомнил эту свою обиду на всю жизнь. Невзлюбил он вообще всех профессионалов, поскольку от них шли весьма серьезные замечания к его работам.


В 1913 году, он писал: "Академия дала о моих трудах благосклонный отзыв, но ввиду множества сделанных мною оригинальных открытий отнеслась к моим трудам с некоторым сомнением. Теперь Академия может порадоваться, что не обманулась во мне и не бросила денег на ветер. Благодаря последним опытам Эйфеля, самые странные мои выводы подтвердились" [142, с. 24].


Оценка результатов аэродинамических экспериментов К.Э. Циолковского в литературе неоднозначна. Так, например, в работе [29] внимание акцентируется в основном на том, что академик М.А. Рыкачев дал отрицательный отзыв на "Отчет...", в работе (80] высказывается другая точка зрения:


"Отчет не был напечатан в изданиях Академии, по-видимому, из-за мелочной придирчивости, проявленной академиком Рыкачевым, к которому отчет был направлен для отзыва.... Рыкачев ... предъявляет неумеренные, на наш взгляд, требования к автору отчета, выражая этим свое недоверие" [80, с. 15].


Авторы работы [4] соглашаются с мнением академика Б.Н. Юрьева о том, что К.Э. Циолковский, опередив своими трудами А. Эйфеля, Л. Прандтля, Т. Кармана и Н.Е. Жуковского, "...заслужил звание основоположника аэродинамики" [4, с. 150].


Однако с этими точками зрения в полной мере согласиться нельзя. Замечания М.А. Рыкачева были, как уже отмечалось, вполне обоснованными, поскольку методологические аспекты исследования и оформления их результатов были нарушены. Особого доверия по этой причине они не вызывали. Если К.Э. Циолковский не захотел или не смог учесть эти замечания, то это его вина или беда, но никак не его рецензента. С нашей точки зрения, в судьбу этих изысканий К.Э. Циолковского вмешалась историческая случайность, поскольку, будь на месте М.А. Рыкачева другой ученый, он, возможно, и не сделал бы этих замечаний и пропустил бы в печать эту работу. В самом деле, роль учета атмосферных условий была незначительной, хотя формально М.А. Рыкачев был прав. Кроме того, в условиях, когда опыты различных исследователей давали почти стопроцентный разброс значения давления в зависимости от скорости (это показано выше), все результаты К.Э. Циолковского были априорно лишь приблизительные. Тут интерес могли представлять не их количественные значения, а лишь относительная картина. Отсутствие результатов наблюдений, видимо, позволило М.А. Рыкачеву усомниться и в последней. К.Э. Циолковский провел грандиознейшее в истории аэродинамики исследование и, конечно, обидно, что оно в силу тех или иных исторических причин не только не получило признание у специалистов, но и даже подверглось критике, было дискредитировано. Н.Е. Жуковский, видимо, не случайно потерял его отчет - это, скорее всего, была рефлексия на дошедшие до него сведения о его, отчете, низком научном уровне. Наконец, нельзя предъявлять претензии и к академику М.А. Рыкачеву: ведь его замечания, хоть и были строгими, отчасти даже формальными, тем не менее, оказывались состоятельными. Вот почему в последующие годы в научной литературе на результаты работ К.Э. Циолковского никто не ссылался: они не оказали никакого влияния на когнитивные аспекты развития аэродинамики. Поэтому называть К.Э. Циолковского основоположником этой области науки вряд ли будет правильно.


В литературе встречаются попытки оценить точность экспериментов К.Э. Циолковского (см. [44]) и на этой основе попытаться опровергнуть замечания М.А. Рыкачева. Однако путь этот явно непродуктивный: даже если все эти результаты были точными, то все равно они вызывали бы недоверие, поскольку их автор не смог предоставить доказательства их достоверности. Его заслуга состоит в том, что он привлек внимание ученых к вопросу о необходимости проведения систематических экспериментальных исследований по аэродинамике с использованием аэродинамической трубы.


Кроме того, он в самом деле расширил качественные представления об аэродинамических процессах, и, в частности, показал, что нужно учитывать кроме сопротивления формы еще и силу трения боковых частей цилиндров, что на картину сопротивления оказывает заметное влияние и кормовая часть. Наконец, он опроверг бытовавшее в то время мнение (и практику) о возможности вычислять сопротивление кривых поверхностей как суммарное от воображаемых элементарных наклонных пластинок.


Остается только сожалеть, что эту работу ему не удалось довести до логического конца.


Вместе с тем, не соответствуют действительности существующие ныне точки зрения о приоритетах К.Э. Циолковского в установлении зависимости сопротивления пластинки от ее продолговатости, в получении зависимости мощности двигателя от коэффициента лобового сопротивления и величины подъемной силы и др.


Автор этих строк считает, что этот Отчет К.Э. Циолковского все-таки следовало бы опубликовать, снабдив его вступительной статьей со всеми замечаниями академика М.А. Рыкачева. Результаты, полученные К.Э. Циолковским, по крайней мере, могли бы стать постановкой исследовательских задач, сужающей круг их поиска. Он вскрыл ряд серьезных аэродинамических проблем того времени.


В 1902 году профессором Н.Е. Жуковским при Московском университете была построена аэродинамическая труба закрытого типа и неточные опыты К.Э. Циолковского оказались в этих условиях излишни.


В последующие годы он время от времени проводил аэродинамические расчеты по своим формулам, но они все больше отставали от переднего края бурно развивавшейся аэродинамики.


В 1927 году он писал: "Вообще все вычисления в этой статье только приблизительные" [ 164, с. 311 ], а в 1930 году он о своей теории отзывался еще более строго: "Предупреждаю, что все последующие расчеты нельзя считать ни точными, ни строго научными. Хорошо, если они дадут хотя бы некоторое понятие о величине давления на плоскость, нормальную к потоку..." [102, с.5].


Н.Д. Моисеев писал: "Ни один расчет движения в жидкости или газе нельзя произвести, не учитывая влияния образующихся при этом движении вихрей. Вся современная аэродинамика (Карман, Прандтль) построена именно на теории вихревого движения" [40, с.24]. Без этой теории невозможно разработать ни теорию несущих поверхностей самолета, ни теорию винта, ни теорию сопротивления движению. ... В некоторых случаях (малые скорости, удобообтекаемые формы тел и т.п.) можно для предварительного расчета пользоваться и теорией так называемого потенциального движения жидкости, но и здесь дело вовсе не сводится к тем простым эффектам, которые Циолковский кладет в основу своих расчетов. Циолковский полагает, что динамику сжимаемой жидкости можно рассматривать как частный случай динамики собирания частиц, не взаимодействующих между собой, а это не верно и приводит к ряду затруднений. Итак теоретические соображения Циолковского, относящиеся к проблеме сопротивления движению тел в воздухе, не представляют особого интереса и годны лишь для предварительных подсчетов" [40, с. 24].


Следует отметить, что здесь Н.Д. Моисеев допустил методологическую неточность, оценив эту работу с позиций достижений аэродинамики XX в, а не с современных для времени исследований К.Э. Циолковского. В конце XIX в. исследования в области вихревого движения велись весьма вяло. К.Э. Циолковский проводил свои исследования на традиционном уровне развития этой науки и не следовало бы от него требовать теоретических прорывов в этой области. Он сделал то, что сделал, и историк должен оценить это в рамках современных ему, К.Э. Циолковскому, научных представлений.


Как показано выше, теоретические работы К.Э. Циолковского были ошибочны во многих аспектах и продемонстрировали собой полную неспособность их автора к проведению подобных исследований. Анализ его экспериментальных работ в контексте с замечаниями к ним академика М.А. Рыкачева показал, что они закончились неудачей из-за отсутствия у их автора достаточного уровня методологической культуры.


Жаль. Годы затраченного времени, гигантские иногда нечеловеческие усилия, но внести хоть сколько-нибудь заметный вклад в науку ему не удается. Без глубоких знаний, без методологических основ исследовательской деятельности и очень талантливому человеку наука не открывает своих даже маленьких секретов.


Трагизм К.Э. Циолковского состоял в том, что он не понимал своего бесплодия, что его деятельность напоминает усилия той роженицы, которая "родила однажды в ночь не то сына, не то дочь..."


Внешне у него все более-менее благополучно: и выборы в Русское физико-химическое общество, и регулярно появляющиеся статьи в печати и, даже, брошюры, известность и уважение многих окружающих его людей, оказывающих, как Голубицкий, Столетов или Щербаков ему поддержку. И это внешнее закрыло собой внутреннюю сущность.


* * *

Педагогическая деятельность в женском училище ему нравилась, несмотря на то, что классы насчитывали по 100 учениц. За соблюдением порядка на уроках следили представители общественного надзора. Он сделал себе специальную слуховую трубу, позволявшую ему хорошо слышать ответы учениц (хотя до сих пор историки спорят о том, а пользовался ли он ею в училище).


"В каждом классе было две-три хорошеньких. Но на меня никогда не жаловались и не говорили: "Он ставит балл за красоту, а не за знание!" Глядеть на девиц было некогда, да и стыдно было бы оказать малейшее предпочтение. Я даже прибавлял дурнушкам, чтобы не вызывать ни малейшего подозрения в пристрастии" [172, с. 125-126].








Главная | Контакты | Прислать материал | Добавить в избранное | Сообщить об ошибке