Файл: Мошкин, Е. К. Развитие отечественного ракетного двигателестроения.pdf

В '1918 г. был организован Центральный аэрогидродинамический научно-исследовательский институт (ЦАГИ), который возглавил Н. Е. Жуковский. Теоретические курсы МВТУ послужили основой создания Авиационного техникума, преобразованного в 1921 г. в Институт Красного Воздушного Флота. В 1922 г. на базе этого ин­ ститута создана Военно-воздушная академия им. Н. Е. Жуковского, ныне Военно-воздушная инженерная академия им. Н. Е. Жуков­ ского.

В. И. Ленин, начиная с первых дней Советской власти, посто­ янно следил за работой Н. Е. Жуковского и его учеников и оказы­ вал им всестороннюю помощь. Н. Е. Жуковского Владимир Ильич Ленин называл «отцом русской авиации».

Работы Николая Егоровича в области аэродинамики и воздухо­ плавания явились той теоретической основой, на которых базируется современная авиационная наука.

Впервые во вопросу о реактивном движении примени­ тельно к летательным аппаратам Н. Е. Жуковский высту­ пил публично 1 ноября 1881 г. на заседании Политехни­ ческого общества при МВТУ в связи с выходом в свет брошюры В. Мерчинского «Об аэростатах». Н. Е. Жуков­ ский показал несостоятельность описанного в этой бро­ шюре устройства, основанного на использовании реакции струи ртути, вытекающей из трубочки, для управления движением аэростата по вертикали.

В ноябре 1881 г. на заседании Отделения физических наук Общества любителей естествознания в г. Москве Н. Е. Жуковский выступил с докладом «О реакции

10

рассматривать совместно с обстоятельствами, обусловли­ вающими сопротивление движению судна, и анализиро­ вал изменение этого сопротивления в зависимости от рас­ положения места всасывания жидкости.

Существенный вклад в теорию реактивного движения внес Иван Всеволодович Мещерский.

Иван Всеволодович Мещерский родился 29 июля 1859 г. в г. Архангельске. Получив среднее образование, он в 1878 г. посту­ пил в Петербургский университет на физико-математический факуль­ тет. Здесь Иван Всеволодович проявил большой интерес к научноисследовательской работе и после окончания в 1882 г. был оставлен при университете. С 1890 г. он начал преподавательскую деятель­ ность в качестве приват-доцента в Петербургском университете. В 1891 г. И. В. Мещерский был избран заведующим кафедрой ме­ ханики Петербургских высших женских курсов, а в 1902 г. возгла­ вил кафедру теоретической механики в Петербургском политехниче­ ском институте, в котором работал до конца жизни. •

Имя Мещерского носит один из кратеров на обратной стороне Луны.

Наиболее важные работы И. В. Мещерского посвя­ щены новому разделу теоретической механики— механи­ ке тел переменной массы, являющейся основой ракето­ динамики. Значение этой науки заключается в том, что она позволяет точно рассчитать движение ракеты, нахо­ дить условия, при которых вывод ракет на заданные ор­

12

биты или траектории потребует наименьших энергетиче­ ских затрат, и решать многие вопросы, связанные с проблемами создания ракетных двигателей, что в значи­ тельной мере определяет успехи оовоения космоса.

Первые исследования И. В. Мещерского по теории движения тел переменной массы стали известны с 1893 г., когда в Петербургском математическом обществе он сде­ лал доклад на тему: «Один частный случай теоремы Гюльдена». Основы теории были изложены в магистер­ ской диссертации «Динамика точки переменной массы», которую он защитил в 1897 г. В этой работе впервые бы­ ло выведено уравнение движения точки переменной мас­ сы для случая отделения или присоединения частиц, в частности, при вертикальном движении ракеты. В 1904 г. И. В. Мещерский закончил работу «Уравнения движения точки переменной массы в общем случае», где дана об­ щая теория движения для случая присоединения и отде­ ления частиц. В этих работах было показано, что при от­ делении или присоединении частиц с нулевой относитель­ ной скоростью реактивная сила равна нулю. Если же относительная скорость частиц не равна нулю, то на тело будут действовать добавочные силы: реактивная в случае отделения частиц и сила сопротивления — в случае при­ соединения. Завершающей работой в этом направлении явилась статья И. В. Мещерского «Задача из динамики переменных масс» (1918 г.), в которой рассматривалось движение системы точек с переменными массами.

И. В. Мещерский был не только замечательным уче­ ным, но и выдающимся педагогом. Он коренным образом изменил преподавание курса теоретической механики, приблизив его к нуждам практики. Им были подготовле­ ны инженеры, многие из которых впоследствии стали крупными учеными, в том числе — специалистами в об­ ласти ракетно-космической техники.

1.3.ОСНОВОПОЛОЖНИК КОСМОНАВТИКИ

К.Э. ЦИОЛКОВСКИЙ

Идея полета при помощи ракет, т. е. летательных ап­ паратов, движимых действием реактивной силы, возника­ ющей при отбросе части собственной массы, получила глубокое научное обоснование в трудах выдающегося рус­ ского ученого Константина Эдуардовича Циолковского (1857—1935). К- Э. Циолковский предложил ракету с жидкостным ракетным двигателем, теоретически иссле-

13

давал некоторые особенности работы отдельных агрега­ тов и двигателя в целом при полете в космосе, создал ос­ новы теории и расчета ЖРД. Одним из фундаментальных вопросов, разработанных и исследованных К. Э. Циол­ ковским, было движение ракет как тел переменной мас­ сы; этими исследованиями было заложено начало тео­ рии полета ракет. Научная деятельность К. Э. Циолков­ ского многогранна и своеобразна. Его перу принадлежат оригинальные труды по аэродинамике, теории межпла­ нетных путешествий, работы о проблемах жизни на ис­ кусственных островах Вселенной, по биологии, геофизике, философии.

Константин Эдуардович Циолковский родился 17 сентября 1857 г. в селе Ижевском, Спасского уезда, Рязанской губернии в семье лес­ ничего. Детские годы были омрачены тяжелой болезнью; в возра­ сте девяти лет он почти потерял слух. Это лишило Циолковского возможности поступить в учебное заведение. Мать Константина Эду­ ардовича— Мария Ивановна Циолковская-Юмашева (1830—1870 гг.) сама учила сына, научила его любить труд. С четырнадцати лет Константин Эдуардович стал заниматься самостоятельно по книгам своего отца — Эдуарда Игнатьевича Циолковского (1820— 1880 гг.), обратившего внимание на способности сына и его любовь к научно­ му эксперименту. Отец помогал ему изготовлять воздушные шары, строить модели различных машин, привил любовь к технике, при­ роде, к эксперименту, научил анализировать результаты даже про­ стейших опытов.

14

Циолковскому было шестнадцать лет, когда отец отправил его в Москву. В эти годы у Константина Эдуардовича появился интерес

ккосмическим полетам.

В1879 г. Циолковский сдает экстерном экзамен на звание учи­ теля наводного училища и с 1880 г. преподает арифметику и геомет­ рию в Боровском училище Калужской губернии. Здесь Константин Эдуардович Циолковский проводит свои первые исследования, по­ священные межпланетным сообщениям.

Мысль о завоевании мировых пространств ие покида­ ет ученого на протяжении всей жизни. Его исследования по теории реактивного движения отличаются широким размахом и удивительным сочетанием строгого матема­ тического анализа со смелым полетом фантазии. К. Э. Ци­ олковский верил в бессмертие развивающегося человече­ ства, и вся его творческая деятельность в конечном счете была посвящена отысканию путей улучшения условий жи­ зни будущих поколений.

Для решения основной проблемы — выхода за преде­ лы земного тяготения — ученому предстояло решить мно­ жество самых разнообразных по содержанию и сложно­ сти задач.

В 1881 г. К. Э. Циолковский работал над вопросами кинетической теории газов. За работу под названием «Механика животного организма» он был избран членом физико-химического общества.

С 1883 г. Константин Эдуардович свое время посвя­ щает главным образом вопросам воздухоплавания и по­ лета в космическое пространство. 20 февраля того же года Константин Эдуардович заканчивает рукопись «Сво­ бодное пространство», в которой описывает свойства среды и условия движения в космосе. Здесь им рассмат­ ривается схема «снаряда для путешествия в свободном пространстве».

Широкую известность получили его труды, посвящен­ ные разработке конструкций цельнометаллического уп­ равляемого дирижабля. Он поставил своей задачей соз­ дать металлический управляемый аэростат, обратив вни­ мание на существенный недостаток дирижаблей с балло­ нами из прорезиненной материи: такие оболочки быстро изнашивались, были огнеопасны, обладали малой проч­ ностью, а наполняющий их газ диффундировал через ткань и быстро терялся.

Прогрессивный для своего времени проект дирижабля не был поддержан; автору отказали даже в субсидии на постройку небольшой модели. Чтобы проверить ряд сво-' их расчетных данных и доказать возможность постройки

15

дирижабля, К- Э. Циолковский создал модель на свои средства.

В 1897 г. К. Э. Циолковский построил первую в России аэродинамическую трубу, разработал методику испыта­ ния моделей и получил интересные экспериментальные результаты их продувок. В 1900 г. К- Э. Циолковский провел продувки нескольких изготовленных им моделей и определил коэффициенты сопротивления тел, имеющих различную форму.

В 1895 г. вышли в свет его научно-фантастическая по­ весть «На Луне» и работа «Грезы о Земле и небе». В пер­ вой работе, в частности, описывается, как чувствовали бы себя люди, очутившиеся на Луне, а во второй, наряду с изложением многих оригинальных мыслей, выдвигается идея о создании «падающей лаборатории» и описывают­ ся различные явления, происходящие в условиях невесо­ мости.

Эта идея воспроизведения условий невесомости основана на том, что если человек находится в летательном аппарате, который пере­ мещается к земле с ускорением, равным ускорению силы тяжести, то сила взаимодействия человека с опорой (стенка кабины летатель­ ного аппарата) будет отсутствовать, т. е. перегрузка будет равна ну­ лю, и человек окажется в условиях невесомости. Состояние, близкое к невесомости, испытывает летчик на участке пикирования. «Падаю­ щие лаборатории» используются ь настоящее время для тренировки космонавтов и изучения явлений, происходящих в условиях невесо­ мости.

Стиль работы К. Э. Циолковского самобытный, свое­ образный. Настойчивость в отыскании наиболее убеди­ тельного и простого (а следовательно, и наиболее реаль­ ного) решения, стремление получить ясное и с физиче­ ской, и с математической точек зрения представление — вот те характерные черты стиля К. Э. Циолковского, ко­ торые сделали его труды понятными, доступными, убе­ дительными.

Константин Эдуардович писал: <гРеактивными приборами я за­ нимаюсь с 1895 г. И только теперь, в конце 34-летней работы, я при­ шел к очень простому выводу относительно их системы» И еще: «В 1896 г. я. выписал книжку А. П. Федорова «Новый принцип воз­ духоплаваниям> (Петербург, 1896). Мне показалась она неясной (так как расчетов никаких не дано). А в таких случаях я принимаюсь за вычисления самостоятельно — с азов. Вот начало моих теоретических изысканий о возможности применения реактивных приборов к кос­ мическим путешествиям» .12

1 Циолковский К. Э. Собр. соч., т. 2. Изд. АН СССР. М., 1954, с. 296.

2 Там же, с. 179.

16