Модели (работы Циолковского), служившие при опытах по сопротивлению воздуха.

Фотография Циолковского (1910).

(Я) — есть прямоугольный жестяной ящик с водою, в которой плавает другой такой же ящик, но меньших размеров. К последнему, на 4-х столбиках (или другими способами), прикрепляется испытываемая форма, давление на которую мы хотим определить. На том же столике, на котором расположен ящик с водою, прикреплена отсечка, а на ней свободно качается маятник из длинной, тонкой железной проволоки. К проволоке привязана ниточка, за которую тянет плавающая форма, стремящаяся удалиться по направлению воздушного потока. От этого проволока уклоняется от вертикального положения более или менее сильно. Величина уклонения определяется, на опытах, тангенсом угла отклонения, при посредстве линейки, разделенной на миллиметры. Сила давления потока будет пропорциональна числу давлений, указываемых проволокой. Путем особого опыта заранее определяется, скольким миллиграммам соответствует уклонение на 1 мм. Таким образом, все уклонения и соответствующие давления воздушного потока можно выразить в миллиграммах...

Внутренний ящик снабжен двумя легкими рычагами, которые делают его движение почти строго параллельным направлению воздушного потока (чертеж 2). Во время опыта наружный ящик закрывается крышкой, в которой проделаны узкие щели для свободного движения столбиков, поддерживающих форму...

Формы я устраивал чрезвычайно легкие, из бумаги. Если нужно устроить форму в виде поверхности вращения, то я сначала тщательно вычерчивал кривую главного продольного сечения формы. По этой кривой (это мы делали в местном железнодорожном училище)... вытачивалась на токарном станке половина формы, до наибольшего поперечного сечения ее (чертеж 3).

Деревянную половинку я облеплял полосками мокрой бумаги и завертывал (забинтовывал) все крепко широкой тесьмой (пеленая, как ребенка). Дав хорошенько просохнуть бумаге, я снимал тесьму и снимал осторожно бумагу, которая принимала выпуклый вид элементов деревянной болванки. Тогда оставалось только склеить кусочки бумаги по самой форме. После снятия бумажной оболочки широкое ее отверстие снабжалось бумажным обручем (чертеж 3). Если форма была очень продолговата, то несколько таких обручей вклеивалось внутрь бумажной поверхности. Также приготовлялась и другая половина формы (иногда неравная первой). Обе половины слегка склеивались, и форма была готова».

Таких моделей Константин Эдуардович изготовил, судя по сохранившимся фотографиям того времени и по данным рукописей, около ста, причем самой различной формы (до нас не дошла ни одна).

Как видим из описания, «воздуходувка» Циолковского являлась настоящей открытой аэродинамической трубой. После Циолковского, в 1902 году, аналогичную трубу применяли в Америке братья Райт, которых не удовлетворила работа в этой области их соотечественника Ланглея [63]. Подобно Циолковскому, братья Райт нашли, что аэродинамическая труба дает единственно доступную им возможность точно и на строго научной основе проанализировать не поддававшееся другим методам явление (необъяснимое увеличение сопротивления наклонной к потоку пластинки при угле, равном 38—41°).

Циолковский явился не только первым русским ученым, получившим ряд существенных экспериментальных данных с помощью аэродинамической трубы, но и первым, кто опубликовал в нашей стране некоторые результаты своих научных трудов по этому вопросу. Он первый в мире предложил вместе с тем и насадку на раструб аэродинамической трубы, спрямляющую и выравнивающую воздушный поток (X. Максим такой насадки не применял).

В марте 1898 года Константин Эдуардович направляет статью о первых результатах своих работ над сопротивлением воздуха в издававшийся в Одессе научный журнал «Вестник опытной физики и элементарной математики». Печатание статьи, однако, задержалось, по всей вероятности, потому, что этот журнал испытывал в то время большие материальные затруднения. Это беспокоило Константина Эдуардовича, желавшего скорее поделиться с ученым миром своим опытом, значение которого он прекрасно понимал. Опасаясь, как бы его труд не пропал совсем, он пишет письмо в Академию наук, сообщая о своих наблюдениях:

«В течение зимы 1897—98 года я производил опыты над сопротивлением воздуха. Результаты своих работ я послал 12 марта 1898 года в Одессу, в редакцию «Вестника опытной физики». Редактор обещал напечатать статью (листов в 20) не позднее, чем через месяц после получения ее.

Проходит 6 месяцев — статья не печатается. Я прошу ее возвратить; редактор (господин Гернет) обещает «на-днях» выслать корректуру и начать печатание в № 258 «Вестника опытной физики» (письмо г. редактора 15 сентября).

В конце концов, у меня нет моей работы ни в рукописи, ни в печати. Поэтому-то я решил сделать сообщения в Ученые общества о моих опытах, сознавая некоторое их значение и прося Общества заставить г. редактора возвратить мне мою статью или напечатать ее немедленно (все письма г. редактора у меня целы)».

Далее следовало известное уже нам описание «воздуходувки» и опытов с ней.

Однако редактор журнала вскоре исполнил свое обещание, и статья Циолковского «Давление воздуха на поверхности, введенные в искусственный воздушный поток» начала печататься. Теперь Циолковский получил возможность послать итог своих исследований и в Академию наук, и в научные общества.

Впервые сообщение Циолковского рассматривалось на заседании физико-математического отделения Академии наук 22 сентября 1899 года.

В сопроводительном письме Циолковский просил Академию наук выдать ему на опыты по намеченной программе 1 000 рублей.

Статья попала в хорошие руки, а именно к академику М. А. Рыкачеву, который сам активно участвовал в разработке проблем летания и занимался вопросами экспериментальной аэродинамики.

«Академия поручила рассмотрение моих работ академику Рыкачеву, — писал позднее Константин Эдуардович в статье «Сопротивление воздуха и воздухоплавание». — Вследствие его благоприятного отзыва и ходатайства перед Академией, последняя решила выдать мне пособие (470 рублей) на производство опытов, программа которых была также представлена мною в Академию. Это было в мае 1900 г. Я принялся за сооружение большой воздуходувной машины, дававшей поток в аршин (0,71 метра. — Б. В.) высоты и ширины. Сделаны были и измерительные приборы, и все это чуть не 6 раз переделывалось и перестраивалось, пока не получился воздушный поток, достаточно удовлетворительный.

К концу 1900 г. я мог начать клейку моделей и производство опытов. К концу следующего года (16 дек. 1901 г.) я уже выполнил часть предполагаемой программы и представил о сделанных опытах отчет в Академию. Этот отчет составлял только извлечение из моей рукописи и состоял из 80 писчих листов текста и 58 таблиц».

Результаты проделанных Циолковским опытов возбудили в Академии наук безусловный интерес, хотя Константин Эдуардович еще не осуществил всю намеченную им самим программу:

«В докладе Академии наук я не только еще не выполнил предполагаемую программу опытов и работ, но далеко не исчерпал и не решил еще окончательно и тех вопросов, о которых я трактовал в докладе. Работы еще очень много, и бог весть, когда я ее окончу и решу те вопросы, которые мною подняты».

Тем не менее академик Рыкачев в своем докладе президиуму Академии нашел возможным дать произведенным Циолковским опытам вполне положительную оценку:

«Опыты многочисленны, разнообразны, интересны и заслуживают внимания, несмотря на недостатки способа наблюдения и на грубость измерительных приборов».

Далее он указывал на то, что доклад прислан автором в довольно сыром виде, препятствующем передаче его к напечатанию в «Известиях» Академии. Действительно, Циолковский слишком уж поторопился поскорее отчитаться перед Академией в порученной работе в ущерб четкости работы.