додати матеріал


приховати рекламу

Ціолковський

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

1. Введення.

Друга половина XX століття є епохою бурхливого розвитку ракетної техніки. Наша країна має ракети всіх класів і призначень. Ми першими створили, успішно випробували і налагодили серійне виробництво міжконтинентальних ракет. У нашій країні, починаючи з 1949 року, ракети використовуються для досліджень верхніх шарів атмосфери. Метеорологічні ракети, створені в СРСР, запускалися протягом Міжнародного геофізичного року в різних районах країни, а також в Арктиці й Антарктиці.

У наші дні при оцінці шляхів подальшого розвитку ракетобудування корисно розглянути науково-технічні дослідження піонерів ракетної техніки. Вони заклали своїми працями надійні основи прогресу цього напряму технічного розвитку для науки і промисловості всіх країн.

Роботи К. Е. Ціолковського по ракетодинаміку і теорії міжпланетних повідомлень були першими серйозними дослідженнями у світовій науково-технічній літературі. У цих дослідженнях математичні формули і розрахунки не затінюють глибоких і ясних ідей, сформульованих оригінально і чітко. Понад півстоліття пройшло з дня опублікування перших статей Ціолковського по теорії реактивного руху. Строгий і нещадний суддя - час лише виявляє і підкреслює грандіозність задумів, своєрідність творчості і високу мудрість проникнення в сутність нових закономірностей явищ природи, які властиві цим творам Костянтина Едуардовича Ціолковського. Його праці допомагають здійснювати нові дерзання радянської науки і техніки. Наша Батьківщина може пишатися своїм знаменитим ученим, зачинателем нових напрямків у науці та промисловості.


2. ПЕРШІ КРОКИ В НАУЦІ


«Я вчився, творячи ...»

(К. Е. Ціолковський)


Костянтин Едуардович Ціолковський - видатний російський вчений, дослідник величезної працездатності й наполегливості, людина великого таланту. Широта і багатство творчої фантазії поєднувалися в нього з логічною послідовністю і математичною точністю суджень. Це був справжній новатор у науці. Найбільш важливі і життєздатні дослідження Ціолковського відносяться до обгрунтування теорії реактивного руху. В останній чверті XIX і на початку XX століття Костянтин Едуардович створював нову науку, що визначає закони руху ракет, і розробляв перші конструкції для дослідження безмежних світових просторів реактивними приладами. Багато вчених вважали на той час реактивні двигуни і ракетну техніку справою безперспективною і нікчемним по своєму практичному значенню, а ракети - придатними лише для розважальних феєрверків і ілюмінацій.

Костянтин Едуардович Ціолковський народився 17 вересня 1857 року в старовинному російською селі Іжевському, розташованому в заплаві ГКІ, Спаського повіту, Рязанської губернії, в родині лісничого Едуарда Гнатовича Ціолковського. Про своїх батьків Ціолковський писав:

«Батько завжди був холодний, стриманий. Серед знайомих він мав славу розумною людиною і оратором. Серед чиновників-червоним і нетерпимим за своєю ідеальною чесності ... У нього була пристрасть до винахідництва і будівництву. Мене ще не було на світі, коли він придумав і влаштував молотарку. На жаль, невдало! Старші брати розповідали, що він будував з ними моделі будинків і палаців. Всякий фізична праця батько в нас заохочував, як і взагалі самодіяльність. Ми майже завжди все робили самі ... Мати була зовсім іншого характеру - натура сангвінічний, гарячка, реготуха, насмішниця і обдарована. У батька переважав характер, сила волі, у матері - талановитість » 1 .

Перші роки дитинства Костянтина Едуардовича були щасливими. Він був живим, тямущою дитиною, заповзятливим і вразливим. Влітку хлопчик будував з товаришами в лісі, курені любив лазити на паркани, дахи та дерева. Багато бігав, грав у м'яч, лапту, містечка. Часто запускав змія і відправляв вгору по нитці «пошту» - коробочку з тарганом. Взимку з захопленням катався на ковзанах. Ціолковському було років вісім, коли мати подарувала йому крихітний повітряний "куля" (аеростат), видути з коллодіума і наповнений воднем. Майбутній творець теорії суцільнометалевого дирижабля із задоволенням займався цією іграшкою. Згадуючи про роки дитинства, Ціолковський писав: «Я пристрасно любив читати і читав усе, що можна було дістати ... Любив мріяти і навіть платив молодшому братові за те, щоб він слухав мої брудні. Ми були маленькі, і мені хотілося, щоб і вдома, і люди, і тварини - все теж було маленьке. Потім я мріяв про фізичну силу. Я подумки високо стрибав, вилазив, як кішка, на жердини, по мотузках.

На десятому році життя - на початку зими - Ціолковський, катаючись на санках, застудився і захворів на скарлатину. Хвороба була важкою, і внаслідок її ускладнення хлопчик майже зовсім втратив слух. Глухота не дозволила продовжувати навчання в школі. «Глухота робить мою біографію малоцікавою, - пише пізніше Ціолковський, - тому що позбавляє мене спілкування з людьми, спостереження і запозичення. Моя біографія бідна особами і зіткненнями »З 11 до 14 років життя Ціолковського була« найсумнішим, самим темним часом. «Я намагаюся, - пише К. Е. Ціолковський, - відновити його в пам'яті, але нічого зараз не можу більше згадати. Нічим пом'янути цей час » 2 .

З 14 років Костянтин Едуардович почав займатися самостійно, користуючись невеликий бібліотекою свого батька, в якій були книги з природничих наук та з математики. Тоді ж у ньому пробуджується пристрасть до винахідництва. Він будує повітряні кулі з тонкої, цигаркового паперу, робить маленький токарний верстат і конструює коляску, яка повинна була рухатися за допомогою вітру. Модель коляски чудово вдалася і рухалася на даху по дошці навіть проти вітру! «Проблиски серйозного розумового свідомості, - пише Ціолковський про цей період свого життя, - проявилися при читанні. Так, років чотирнадцяти я надумав почитати арифметику, і мені здалося там все зовсім ясним і зрозумілим. З цього часу я зрозумів, що книги річ нехитра і цілком мені доступна. Я почав розбирати з цікавістю і розумінням деякі батьківські книги з природничих та математичних наук ... Мене захоплює астролябія, вимір відстані до недоступних предметів, зняття планів, визначення висот. І я влаштовую астролябію - кутомір. За допомогою її, не виходячи з дому, визначаю відстань до пожежної каланчі. Знаходжу 400 аршин. Іду і перевіряю. Виявляється, вірно. З цього моменту я повірив теоретичного знання! » 3 . Видатні здібності, схильність до самостійної роботи і безсумнівний талант винахідника змусили батьків К. Е. Ціолковського задуматися над його майбутньою професією і подальшим утворенням. Костянтину Едуардовичу було 16 років, коли батько вирішив відправити його до Москви для знайомства з промисловістю та продовження самоосвіти. Один з кращих знавців біографії Ціолковського інженер Б. М. Воробйов пише про майбутнє вченого: «Як і багато хлопців і дівчата, що стікалися до столиці для отримання освіти, він був сповнений райдужних надій. Але ніхто і не думав звертати увагу на молодого провінціала, всіма силами прагнув до скарбниці знань. Скрутне матеріальне становище, глухота і практична непристосованість до життя найменше сприяли виявленню його талантів і здібностей » 4 .

З дому Ціолковський отримував 10-15 рублів на місяць. Харчувався одним чорним хлібом, не мав навіть картоплі і чаю. Зате купував книги, реторти, ртуть, сірчану кислоту та ін для найрізноманітніших дослідів і саморобних приладів. Я пам'ятаю добре, - пише Ціолковський у своїй автобіографії, - що, крім води і чорного хліба, у мене тоді нічого не було. Кожні три дні я ходив у булочну і купував там, на 9 копійок хліба. Таким чином, я проживав 90 копійок на місяць ... Все ж таки я був щасливий своїми ідеями, і чорний хліб мене аніскільки не засмучував » 5 .

Крім дослідів з фізики і хімії, Ціолковський багато читав, він ретельно вивчав курси початкової і вищої математики, аналітичної геометрії.

Три роки жив Ціолковський в Москві. Повернувшись додому до батька, став давати приватні уроки з математики та фізики погано успевающим гімназистам. Безперечні педагогічні здібності і гарні відгуки про ці приватні уроки вирішили питання про вибір професії. Восени 1878 року Костянтин Едуардович здав екстерном іспит на звання вчителя народного училища, а місяці через чотири був призначений на посаду вчителя арифметики і геометрії в Борівське повітове училище Калузької губернії.

За рекомендацією жителів Боровська Ціолковський «потрапив на хліба до одного вдівця з дочкою, що жив на околиці міста», Є. М. Соколову. Ціолковському «здали дві кімнати і стіл із супу й каші». Дочка Соколова Варя була ровесницею Ціолковського - молодша за нього на два місяці. Її характер, працьовитість припали до душі Костянтину Едуардовичу, і він незабаром на ній одружився. «Вінчатися ми ходили за 4 версти пішки, не вбиралися. У церкву нікого не пускали. Повернулися - і ніхто про наш шлюб нічого не знав ... Пам'ятаю, в день вінчання купив у сусіда токарний верстат і різав скло для електричних машин. Все ж про весілля якось пронюхали музиканти. Насилу їх випровадили. Напився тільки вінчав поп. І то частував його не я, а господар ».

B своїй квартирі у Борівському Ціолковський влаштував маленьку лабораторію. У нього в будинку виблискували електричні блискавки, гриміли громи, дзвонили дзвоники, спалахували вогні, крутилися колеса і сяяли ілюмінації. «Я пропонував охочим спробувати ложкою невидимого варення. Спокусилися частуванням отримували електричний удар.

Відвідувачі милувалися й дивувались на електричного восьминога, який хапав всякого своїми лапами за ніс або за пальці, і тоді у що потрапив до нього у «лапи» волосся ставало дибки і вискакували з будь-якої частини тіла ».

1881 24-річний Ціолковський самостійно розробив основи кінетичної теорії газів. Роботу він послав в Петербурзьке фізико-хімічне товариство, де вона отримала схвалення видних членів суспільства, в тому числі і геніального російського хіміка Менделєєва. Однак важливі відкриття, зроблені Ціолковським в глухому провінційному містечку, не уявляли новини для науки: аналогічні відкриття були зроблені дещо раніше в Німеччині. За другу наукову роботу, названу «Механіка тваринного організму» 6 , Ціолковського одноголосно обирають членом фізико-хімічного товариства. Цю моральну підтримку своїм першим науковим дослідженням Ціолковський згадував з вдячністю все життя. У передмові до другого видання своєї роботи «Просте вчення про повітряному кораблі і його побудові» Костянтин Едуардович писав: «Зміст цих робіт трохи запізнилося, тобто я зробив самостійно відкриття, вже зроблені раніше іншими. Тим не менш, суспільство поставилося до мене з великою увагою, ніж підтримало мої сили. Може бути, воно і забуло мене, але я не забув р.р. Боргмана, Менделєєва, Фан-дер-Фліту, Пелурушевского, Бобильова і особливо Сєченова » 7 . У 1883 році Костянтин Едуардович написав у формі наукового щоденника роботу «Вільний простір», в якій він піддав систематичного вивчення ряду завдань класичної механіки в просторі без дії сили тяжіння і сил опору. У цьому випадку основні характеристики руху тіл визначаються тільки силами взаємодії між тілами даної механічної системи і особливе значення для кількісних висновків набувають закони збереження основних динамічних величин: кількості руху, моменту кількості руху та кінетичної енергії. Ціолковський був глибоко принциповий у своїх творчих пошуках, а його вміння самостійно працювати над науковими проблемами - чудовий приклад для всіх початківців. Його перші кроки в науці, зроблені в найважчих умовах, - це кроки великого майстра, революційного новаторства, зачинателя нових напрямів в науці і техніці.


3. Роботи з повітроплавання та експериментальної аеродинаміки.


Результатом дослідницької роботи Ціолковського було об'ємисте твір «Теорія і досвід аеростата». У цьому творі давалося науково-технічне обгрунтування створення конструкції дирижабля з металевою оболонкою. Ціолковським були розроблені креслення загальних видів дирижабля і деяких важливих вузлів конструкції.

Дирижабль Ціолковського мав такі характерні особливості. По - перше, це був дирижабль змінного об'єму, що дозволяло зберігати постійну підйомну силу при різних температурах навколишнього повітря і різних висотах польоту. Можливість зміни обсягу конструктивно досягалася за допомогою особливої ​​стягуючого системи і гофрованих боковин (рис. 1)

По - друге, газ, що наповнює дирижабль, можна було підігрівати шляхом пропускання по змеевикам відпрацьованих газів двигунів. Третя особливість конструкції полягала в тому, що тонка металева оболонка для збільшення міцності та стійкості була гофрованою, причому хвилі гофра розташовувалися перпендикулярно осі дирижабля. Вибір геометричної форми дирижабля і розрахунок міцності його тонкої оболонки були вирішені Ціолковським вперше.

Цей проект дирижабля Ціолковського не отримав визнання. Офіційна організація царської Росії з проблем повітроплавання - VII повітроплавний відділ Російського технічного товариства - знайшла, що проект суцільнометалевого дирижабля, здатного змінювати свій об'єм, не може мати великого практичного значення та дирижаблі «вічно будуть іграшкою вітрів». Тому автору було відмовлено навіть у субсидії на побудову моделі. Звернення Ціолковського в Генеральний штаб армії також не мали успіху. Друкована праця (1892 р.) Ціолковського «Аеростат металевий керований» отримав кілька співчутливих відгуків, і цим справа обмежилася.

Ціолковському належить прогресивна ідея побудови суцільнометалевого аероплана.


У статті 1894 «Аероплан або птицеподобная (авіаційна) літальна машина», опублікованій в журналі «Наука і життя», дано опис, розрахунки і креслення моноплана з вільнонесучим, безрасчалочним крилом. На противагу закордонним винахідникам і конструкторам, розробляв в ті роки апарати з махають крилами, Ціолковський вказував, що «наслідування птиці в технічному плані дуже важко внаслідок складності руху крил і хвоста, а також внаслідок складності пристрою цих органів».

Аероплан Ціолковського (рис. 2) має форму «застиглою паряться птиці, але замість голови її уявімо два гребних гвинта, що обертаються в зворотні сторони ... М'язи тварини ми замінимо вибуховими нейтральними двигунами. Вони не вимагають великого запасу палива (бензину) і не потребують важких паровика і великих запасах води. ... Замість хвоста влаштуємо подвійний кермо - з вертикальної і горизонтальної площини. ... Подвійний кермо, подвійний гвинт і нерухомість крил придумані нами не заради вигоди і економії роботи, а єдино заради исполнимости конструкції ».

У суцільнометалевому аероплані Ціолковського крила вже мають товстий профіль, а фюзеляж - обтічну форму. Вельми цікаво, що Ціолковський вперше в історії розвитку літакобудування особливо наголошує на необхідності поліпшення обтічності аероплана для отримання великих швидкостей. Конструктивні обриси аероплана Ціолковського були незрівнянно більш досконалими, ніж більш пізні конструкції братів Райт, Сантос-Дюмона, Вуазен та інших винахідників. Для виправдання своїх розрахунків Ціолковський писав: «При отриманні цих чисел я прийняв найсприятливіші, ідеальні умови опору корпусу і крил; в моєму аероплані немає видатних частин, крім крил; все закрито загальної плавної оболонкою, навіть пасажири».

Ціолковський добре передбачає значення бензинових (чи нафтових) двигунів внутрішнього згоряння. Ось його слова, що дають повне розуміння прагнень технічного прогресу: «Проте у мене є теоретичні підстави вірити в можливість побудови надзвичайно легенів і в той же час сильних бензинових чи нафтових двигунів, цілком задовольняють завданню літання». Костянтин Едуардович передбачав, що з часом маленький аероплан буде успішно конкурувати з автомобілем.

Розробка суцільнометалевого вільнонесучого моноплана з товстим вигнутим крилом є найбільша заслуга Ціолковського перед авіацією. Він перший досліджував цю найпоширенішу в наші дні схему аероплана. Але ідея Ціолковського про будівництво пасажирського аероплана також не отримала визнання в царській Росії. На подальші дослідження по аероплану не було ні коштів, ні навіть моральної підтримки.

Про цей період свого життя вчений писав з гіркотою: «При своїх дослідах я зробив багато-багато нових висновків, але нові висновки зустрічаються вченими недовірливо. Ці висновки можуть підтвердитися повторенням моїх праць яких-небудь експериментом, але коли ж це буде? Важко працювати в поодинці багато років при несприятливих умовах і не бачити нізвідки ні просвітку, ні підтримки ».

Над розробкою своїх ідей про створення суцільнометалевого дирижабля і добре обтічного моноплана вчений працював майже весь час з 1885 по 1898 рік. Ці науково-технічні винаходи наштовхнули Ціолковського на ряд найважливіших відкриттів. В області дирижаблебудування він висунув низку абсолютно нових положень. По суті кажучи, він був зачинателем теорії металевих керованих аеростатів. Його технічна інтуїція значно випередила рівень промислового розвитку 90-х років минулого сторіччя.

Його технічна інтуїція значно випередила рівень промислового розвитку 90-х років минулого сторіччя. Доцільність своїх пропозицій він обгрунтував докладними обчисленнями та схемами. Здійснення суцільнометалевого повітряного корабля, як будь-яка велика і нова технічна проблема, зачіпало широкий комплекс цілком не розроблених в науці і техніці завдань. Вирішити їх одній людині було, звичайно, неможливо. Адже тут були і питання аеродинаміки, і питання стійкості гофрованих оболонок, і завдання міцності, газонепроникність, і завдання герметичній пайки металевих листів і т. д. Зараз доводиться дивуватися, як далеко вдалося просунути Ціолковському, крім загальної ідеї, окремі технічні і наукові питання.

Костянтин Едуардович розробив метод так званих гідростатичних випробувань дирижаблів. Для визначення міцності тонких оболонок, якими є оболонки суцільнометалевих дирижаблів, він рекомендував наповнювати їх досвідчені моделі водою. Цей метод застосовується зараз у всьому світі для перевірки міцності та стійкості тонкостінних судин і оболонок. Ціолковський також створив прилад, що дозволяє точно, графічно визначити форму перетину оболонки дирижабля при заданому надтиску. Однак неймовірно важкі умови життя і роботи, відсутність колективу учнів і послідовників змусили вченого в багатьох випадках обмежитися, по суті, лише формулюванням проблем.

Роботи Костянтина Едуардовича з теоретичної та експериментальної аеродинаміки, безсумнівно, обумовлені необхідністю дати аеродинамічний розрахунок льотних характеристик дирижабля і аероплана.

Ціолковський був справжнім вченим-натуралістом. Спостереження, мрії, обчислення і роздуми з'єднувалися у нього з постановкою дослідів і моделюванням.

У 1890-1891 роках він пише роботу «До питання про літання допомогою крил. Витяг з цього рукопису, опублікована за сприяння знаменитого фізика професора Московського університету А. Г. Столєтова в працях Товариства любителів природознавства в 1891 році, стала першою надрукованою роботою Ціолковського. Він був сповнений ідей, дуже діяльний і енергійний, хоча зовні здавався спокійним і врівноваженим. Вище середнього зросту, з довгим чорним волоссям і чорними трохи сумними очима, він був незграбний і сором'язливий в суспільстві. У нього було не багато друзів. В Боровську Костянтин Едуардович близько зійшовся з колегою по школі Е. С. Єремєєвим, в Калузі йому багато допомагали В. І. Ассонов, П. П. Каннінг і С. В. Щербаков. Однак при захисті своїх ідей він був рішучий і наполегливий, мало рахуючись з пересудами колег і обивателів.

Зима. Здивовані Борівський мешканці бачать, як на ковзанах по замерзлій річці мчить вчитель повітового училища Ціолковський. Він скористався сильним вітром і, розпустивши парасолю, котиться зі швидкістю кур'єрського потяга, покликаний силою вітру. «Завжди я що-небудь затівав. Задумав я зробити сани з колесом так, щоб всі сиділи і качали важелі. Сани повинні були мчати по льоду ... Потім я замінив цю споруду особливим вітрильним кріслом. По річці їздили селяни. Коні лякалися мчить вітрила, проїжджі лаялися. Але, за глухоті, я довго про це не здогадувався. Потім вже, побачивши коня, заздалегідь поспішно знімав вітрило ».

Майже всі товариші по службі по школі і представники місцевої інтелігенції вважали Ціолковського невиправним фантазером і утопістом. Більш злі люди називали його дилетантом і кустарем. Ідеї ​​Ціолковського здавалися обивателям неймовірними. «Він думає, що залізна куля підніметься в повітря і полетить. Ось дивак! »Вчений завжди був зайнятий, завжди працював. Якщо не читав і не писав, то працював на токарному верстаті, паяв, стругав, майстрував для своїх учнів багато діючих моделей. «Зробив величезну повітряну кулю ... з паперу. Спирту дістати не зміг. Тому внизу кулі пристосував сітку з тонкого дроту, на яку клав кілька палаючих лучінок. Куля, що мав іноді химерну форму, піднімався вгору, наскільки дозволяла прив'язана до нього нитка. Одного разу нитка перегоріла, і куля мій помчав у місто, гублячи іскри і палаючу скіпку! Потрапив на дах шевця. Швець заарестовал куля ».

Обивателі дивилися на всі досліди Ціолковського, як на курйози і пустощі, багато хто, не роздумуючи, вважали його диваком і «трошки зворушеним». Потрібні були дивовижна енергія і наполегливість, найбільша віра в дорозі прогресу техніки, щоб в такому оточенні і у важких, майже жебрацьких умовах щодня працювати, винаходити, обчислювати, рухаючись все вперед і вперед.


4. Реактивний рух


«Практичні справи робляться тільки виходячи з загальних засад, тільки при знайомстві з абстракту, до них відносяться».

(Д. І. Менделєєв)


Серед великих технічних і наукових досягнень XX століття одне з перших місць, безсумнівно, належить ракетам і теорії реактивного руху. Роки другої світової війни (1941 -1945) призвели до надзвичайно швидкого вдосконалення конструкцій реактивних апаратів. На полях битв знову з'явилися порохові ракети, але вже на більш калорійної бездимному тротил - піроксиліновий поросі («катюші»). Були створені літаки з повітряно-реактивними двигунами, безпілотні літаки з пульсуючими повітряно-реактивними двигунами (Фау-1) і балістичні ракети з дальністю польоту до 300 км (Фау-2).

Ракетна техніка стає зараз дуже важлива і швидко зростаючою галуззю промисловості. Розвиток теорії польоту реактивних апаратів - одна з нагальних проблем сучасного науково-технічного розвитку.


К. Е. Ціолковський багато зробив для пізнання основ теорії руху ракет. Він був першим в історії науки, хто сформулював і дослідив проблему вивчення прямолінійних рухів ракет, виходячи із законів теоретичної механіки.

Найпростіший реактивний двигун на рідкому паливі (рис. 3) являє собою камеру, схожу за формою на горщик, в якому жителі сільських місцевостей зберігають молоко. Через форсунки, розташовані на днище цього горщика, відбувається подача рідкого пального та окислювача в камеру горіння. Подача компонентів палива розраховується таким чином, щоб забезпечити повне згоряння. У камері згоряння (рис. 3) відбувається займання палива, і продукти горіння - гарячі гази - з великою швидкістю викидаються через спеціально профільоване сопло. Окислювач і пальне поміщаються у спеціальних баках, розташованих на ракеті або літаку. Для подачі окислювача і пального в камеру згоряння застосовують турбонасосу або видавлюють їх стислим нейтральним газом (наприклад, азотом). На рис. 4 наведена фотографія реактивного двигуна німецької ракети Фау-2.

Струмінь гарячих газів, що викидається з сопла реактивного двигуна, створює реактивну силу, що діє на ракету в бік, протилежний швидкості частинок струменя. Величина реактивної сили дорівнює добутку маси відкидаємо в одну секунду газів на відносну швидкість. Якщо швидкість вимірювати в метрах за секунду, а масу секундного витрати через вага часток у кілограмах, розділених на прискорення

сили тяжіння , То реактивна сила буде виходити в кілограмах. Візьмемо, наприклад, реактивний двигун, в якому кожну секунду згорає 4,9 кг палива. Нехай відносна швидкість відкидаємо часток (продуктів згоряння) буде , Тоді реактивна сила, яку позначимо через , Буде дорівнює

У німецької ракети Фау-2 ваговій секундний витрата складає в середньому 127,4 кг. Швидкість витікання продуктів згоряння з сопла двигуна дорівнює 2000 м / сек. Реактивна сила в цьому випадку дорівнює

Наведені приклади показують, що реактивна сила тим більше, чим більше секундний витрата палива і чим більше відносна швидкість відкидання частинок.

У деяких випадках для спалювання пального в камері реактивного двигуна доводиться забирати повітря з атмосфери. Тоді в процесі руху реактивного апарата відбувається приєднання частинок повітря і викидання нагрітих газів. Ми отримуємо так званий повітряно ─ реактивний двигун. Найпростішим прикладом повітряно ─ реактивного двигуна буде звичайна трубка, відкрита з обох кінців, всередині якої поміщений вентилятор. Якщо змусити вентилятор працювати, то він буде засмоктувати повітря з одного кінця трубки і викидати його через інший кінець. Якщо в трубку, у простір за вентилятором, впорснути бензин і підпалити його, то швидкість виходять з трубки гарячих газів буде значно більше, ніж вхідних, і трубка отримає тягу в бік, протилежний струмені викидаються з неї газів. Роблячи поперечний переріз трубки (радіус трубки) змінною, можна відповідним підбором цих перерізів по довжині трубки досягти досить великих швидкостей закінчення

викидаються газів. Щоб не возити з собою двигун для обертання вентилятора, можна змусити струмінь поточних по трубці газів обертати його з потрібним числом обертів. Деякі труднощі будуть виникати тільки при запуску такого двигуна. Найпростіша схема повітряно-реактивного двигуна була запропонована ще в 1887 році російським інженером Гешвенд. Ідея використання повітряно-реактивного двигуна для сучасних типів літаків була з великою ретельністю самостійно розроблена К. Е. Ціолковського. Він дав перші в світі розрахунки літака з повітряно-реактивним двигуном і турбокомпресорним гвинтовим двигуном. На рис. 5 дана схема прямоточного повітряно-реактивного двигуна, у якого рух частинок повітря по осі труби створюється за рахунок початкової швидкості, отриманої ракетою від будь-якого іншого двигуна, а подальший рух підтримується за рахунок реактивної сили, зумовленої збільшеною швидкістю покидька часток у порівнянні зі швидкістю входять частинок.

Енергія руху повітряного реактивного двигуна виходить за рахунок спалювання пального, так само як і в простій ракеті. Таким чином, джерелом руху будь-якого реактивного апарата є запасена в цьому апараті енергія, яку можна перетворити в механічний рух викидаються з апарату з великою швидкістю частинок речовини. Як тільки буде створено викидання таких частинок з апарату, він отримує рух у бік, протилежний струмені извергающихся частинок .

Спрямована відповідним чином струмінь викидаються частинок - основне в конструкціях всіх реактивних апаратів. Методи отримання потужних потоків извергающихся частинок дуже різноманітні. Проблема отримання потоків відкидаємо частинок найпростішим і найбільш економічним способом, розробка методів регулювання таких потоків - важливе завдання винахідників і конструкторів.

Якщо розглянути рух найпростішої ракети, то легко зрозуміти, що її вага змінюється, тому що частина маси ракети згорає і відкидається з плином часу. Ракета являє собою тіло змінної маси. Теорія руху тіл змінної маси створена в кінці XIX століття у нас в Росії І. В. Мещерських і К. Е. Ціолковського.

Чудові роботи Мещерського і Ціолковського чудово доповнюють один одного. Вивчення прямолінійних рухів ракет, проведене Ціолковським, істотно збагатило теорію руху тіл змінної маси завдяки постановці абсолютно нових проблем. На жаль, роботи Мещерського не були відомі Ціолковському, і він у ряді випадків повторював у своїх роботах більш ранні результати Мещерського.

Вивчення руху реактивних апаратів представляє великі труднощі, тому що під час руху вага будь-якого реактивного апарата значно змінюється. Вже зараз існують ракети, у яких під час роботи двигуна вага зменшується в 8-10 разів. Зміна ваги ракети в процесі руху не дозволяє використовувати безпосередньо ті формули та висновки, які отримані в класичній механіці, яка є теоретичною базою розрахунків руху тіл, вага яких постійний під час руху.

Відомо також, що в тих завданнях техніки, де проходило мати справу з рухом тіл змінного ваги (наприклад, у літаків з великими запасами пального), завжди передбачалося, що траєкторію руху можна поділити на ділянки й рахувати на кожній окремій ділянці вага рухомого тіла постійним. Таким прийомом важке завдання вивчення руху тіла змінної маси замінювали більш простий і вже вивченої завданням про рух тіла постійної маси. Вивчення руху ракет як тіл змінної маси було поставлено на тверду науковий грунт К. Е. Ціолковського. Ми називаємо тепер теорію польоту ракет ракетодинаміку. Ціолковський є основоположником сучасної ракетодинаміки. Опубліковані праці К. Е. Ціолковського по ракетодинаміку дозволяють встановити послідовний розвиток його ідей у цій новій галузі людського знання. Які ж основні закони, що керують рухом тіл змінної маси? Як розраховувати швидкість польоту реактивного апарата? Як знайти висоту польоту ракети, випущеної вертикально? Як вибратися на реактивному приладі за межі атмосфери - пробити «панцир» атмосфери? Як подолати тяжіння землі - пробити «панцир» тяжіння? Ось деякі з питань, розглянутих і вирішених Ціолковським.

З нашої точки зору, самої дорогоцінної ідеєю Ціолковського в теорії ракет є додавання до класичної механіки Ньютона нового розділу - механіки тіл змінної маси. Зробити підвладної людському розуму нову велику групу явищ, пояснити те, що бачив багато хто, але не розуміли, дати людству нове потужне знаряддя технічних перетворень - ось ті завдання, які ставив перед собою геніальний Ціолковський. Весь талант дослідника, вся оригінальність, творча самобутність і надзвичайний злет фантазії з особливою силою і продуктивністю виявилися в його роботах по реактивному руху. Він на десятиліття вперед передбачив шляху розвитку реактивних апаратів. Він розглянув ті зміни, яким повинна була піддатися звичайна феєрверкових ракета, щоб стати потужним знаряддям технічного прогресу в новій галузі людського знання.

В одній зі своїх робіт (1911 р.) Ціолковський висловив глибоку думку про найпростіші застосуваннях ракет, які були відомі людям дуже давно. «Такі жалюгідні реактивні явища ми звичайно і спостерігаємо на землі. Ось чому вони нікого не могли заохотити до мрій та досліджень. Тільки розум і наука могли вказати на перетворення цих явищ в грандіозні, майже незбагненні почуттю » 9 .

При польоті ракети на порівняно невеликих висотах на неї будуть діяти три основні сили: сила тяжіння (сила ньютонівського тяжіння), сила аеродинамічна, обумовлена ​​наявністю атмосфери (зазвичай цю силу розкладають на дві: підйомну і лобового опору), і реактивна сила, обумовлена ​​процесом відкидання часток з сопла реактивного двигуна. Якщо враховувати всі зазначені сили, то завдання вивчення руху ракети виходить досить складною. Природно тому розпочати теорію польоту ракети з найпростіших випадків, коли деякими з сил можна знехтувати. Ціолковський у своїй роботі 1903 перш за все досліджував, які можливості містить в собі реактивний принцип створення механічного руху, не зважаючи на дії аеродинамічної сили й сили тяжіння. Такий випадок руху ракети може бути при міжзоряних перельотах, коли силами тяжіння планет сонячної системи і зірок можна нехтувати (ракета знаходиться досить далеко і від сонячної системи і від зірок - у «вільному просторі» - за термінологією Ціолковського). Це завдання називають зараз першим завданням Ціолковського. Рух ракети в цьому випадку зумовлена ​​лише реактивної силою. При математичної формулюванні задачі Ціолковський вводить припущення про сталість відносної швидкості віддачі частинок. При польоті в порожнечі це припущення означає, що реактивний двигун працює при сталому режимі і швидкості стікали часток у вихідному перетині сопла не залежать від закону руху ракети.

Ось як обгрунтовує цю гіпотезу Костянтин Едуардович у своїй роботі «Дослідження світових просторів реактивними приладами». «Щоб снаряд отримав найбільшу швидкість, треба, щоб кожна частка продуктів горіння або іншого покидька отримала найбільшу відносну швидкість. Вона ж постійна для певних речовин покидька. ... Економія енергії тут не повинна мати місця: вона неможлива і невигідна. Іншими словами: в основу теорії ракети треба прийняти постійну відносну швидкість частинок покидька ».

Ціолковський складає і докладно досліджує рівняння руху ракети при постійній швидкості частинок покидька і отримує дуже важливий математичний результат, відомий зараз як формула Ціолковського.

Якщо позначити буквою швидкість ракети в момент, коли її маса дорівнює а через позначити постійну швидкість відкидаємо з сопла двигуна частинок, то формула Ціолковського буде мати наступний вигляд:

де - Маса ракети в момент старту, коли її швидкість дорівнює нулю; - Знак десяткового логарифма.

Ділянка польоту ракети при працюючому двигуні називають активним ділянкою польоту. Швидкість ракети в кінці активного ділянки буде найбільшою. Якщо маса ракети при повністю витрачене паливо буде дорівнює , А найбільша швидкість , То з формули Ціолковського випливає, що

.

Нехай відношення початкової маси (ваги) ракети до маси (вазі) в кінці горіння дорівнює 10 і нехай відносна швидкість відкидаємо частинок дорівнює , Тоді максимальна швидкість ракети буде дорівнює

.

З формули Ціолковського для максимальної швидкості випливає, що:

а). Швидкість руху ракети в кінці роботи двигуна (наприкінці активної ділянки польоту) буде тим більше, чим більше відносна швидкість відкидаємо частинок. Якщо відносна швидкість витікання подвоюється, то і швидкість ракети зростає в два рази.

б). Швидкість ракети в кінці активного ділянки зростає, якщо збільшується відношення початкової маси (ваги) ракети до маси (вазі) ракети в кінці горіння. Однак тут залежність більш складна, вона дається наступної теоремою Ціолковського:

«Коли маса ракети плюс маса вибухових речовин, наявних у реактивному приладі, зростає в геометричній прогресії, то швидкість ракети збільшується в прогресії арифметичній». Цей закон можна висловити двома рядами чисел:


2

2 2 = 4

2 3 = 8

2 4 = 16

2 5 = 32

2 6 = 64

2 7 = 128

1

2

3

4

5

6

7


«Покладемо, наприклад, - пише Ціолковський, - що маса ракети і вибухових речовин становить 8 одиниць. Я відкидаю чотири одиниці і отримую швидкість, яку ми приймемо за одиницю. Потім я відкидаю дві одиниці вибухової матеріалу і отримую ще одиницю швидкості; нарешті відкидаю останню одиницю маси вибухових речовин і отримую ще одиницю швидкості; всього 3 одиниці швидкості ». З теореми і пояснень Ціолковського видно, що «швидкість ракети далеко не пропорційна масі, вибухової матеріалу: вона росте досить повільно, але безмежно».

З формули Ціолковського слід дуже важливий практичний результат: для отримання можливо великих швидкостей ракети в кінці роботи двигуна потрібно збільшувати відносні швидкості відкидаємо часток і збільшувати відносний запас палива.

Так, наприклад, якщо б захотіли в 2 рази збільшити швидкість в кінці активного ділянки для сучасної ракети, що має відношення початкової ваги до ваги порожній (без пального) ракети, приблизно рівне 3, і відносну швидкість витікання газів, рівну , То можна йти двома шляхами: або збільшити відносну швидкість витікання часток з сопла реактивного двигуна в 2 рази, тобто до , Або збільшити відносний запас палива настільки, щоб ставлення початкової ваги до ваги пустої ракети стало рівним 3 2 = 9.

Слід зауважити, що збільшення відносних швидкостей закінчення частинок вимагає вдосконалення реактивного двигуна і розумного вибору складових частин (компонентів) застосовуються палив. Другий шлях, пов'язаний із збільшенням відносного запасу палива, вимагає значного поліпшення (полегшення) конструкції корпусу ракети, допоміжних механізмів та приладів управління польотом.

Строгий математичний аналіз, проведений Ціолковським, виявив основні закономірності руху ракет і дав можливість кількісної оцінки досконалості реальних конструкцій ракет.

Проста формула Ціолковського дозволяє шляхом елементарних обчислень встановлювати исполнимости того чи іншого завдання. Справді, нехай, наприклад, ви хочете створити одноступенчатую ракету для польоту на Марс. Ви маєте в своєму розпорядженні двигуном, що мають відносну швидкість віддачі частинок, що дорівнює . Тоді, знаючи, що для подолання поля тяжіння Землі потрібна швидкість , Можна знайти необхідний відносний запас палива в ракеті. З формули Ціолковського маємо

,

або

За таблицями десяткових логарифмів знаходимо, що

тобто сумарна вага конструкції ракети, двигуна, допоміжних механізмів та приладів управління повинен становити не набагато більше 1% стартового ваги. Таку ракету зробити неможливо. Якщо б вдалося збільшити відносну швидкість витікання до то з формули Ціолковського легко знайти, що в цьому випадку

а отже,

тобто вага ракети без палива повинен становити 10% її стартового ваги. Таку ракету можна створити.

Формулою Ціолковського можна користуватися для наближених оцінок швидкості ракети в тих випадках, коли сила аеродинамічна і сила тяжіння порівняно невелекі по відношенню до реактивної силі. Подібного роду завдання виникають для порохових ракет з невеликими часом горіння і великими секундними витратами. Реактивна сила у таких порохових ракет перевершує силу тяжіння в 40 - 120 разів і силу лобового опору в 20 - 60 разів. Максимальна швидкість такої пороховий ракети, підрахована за формулою Ціолковського, буде відрізнятися від дійсної на 1 - 4%; така точність визначення льотних характеристик на початкових стадіях проектування цілком достатня.

Формула Ціолковського дозволила кількісно оцінити максимальні можливості реактивного способу повідомлення руху. Після роботи Ціолковського 1903 почалася нова епоха розвитку ракетної техніки. Ця епоха знаменується тим, що льотні характеристики ракет можна заздалегідь визначити шляхом обчислень, отже, з роботи Ціолковського починається створення наукового проектування ракет. Передбачення К. І. Константинова - конструктора порохових ракет XIX століття - про можливість створення нової науки - балістики ракет (або ракетодинаміки) - отримало реальне здійснення в роботах Ціолковського.


5. РАКЕТИ ЦІОЛКОВСЬКОГО


У кінці XIX століття Ціолковський відродив науково-технічні дослідження з ракетної техніки в Росії й надалі запропонував велику кількість оригінальних схем конструкцій ракет. Істотно новим кроком у розвитку ракетної техніки були розроблені Ціолковським схеми ракет дальньої дії і ракет для міжпланетних подорожей з реактивними двигунами на рідкому паливі. До робіт Ціолковського досліджувалися і пропонувалися для вирішення різних завдань ракети з пороховими реактивними двигунами.

Застосування рідкого палива (пального та окислювача) дозволяє дати дуже раціональну конструкцію рідинного реактивного двигуна з тонкими стінками, охолоджуваними пальним (або окислювачем), легкого і надійного в роботі. Для ракет великих розмірів таке рішення було єдино прийнятним.

Ракета 1903 року. Перший тип ракети дальньої дії був описаний Ціолковським в його роботі «Дослідження світових просторів реактивними приладами», опублікованій в 1903 році. Ракета представляє собою довгасту металеву камеру, дуже схожу за формою на дирижабль або велике веретено. «Уявімо собі, - пише Ціолковський, - такий снаряд: довгаста металева камера (форми найменшого, опору), забезпечена світлом, киснем, поглиначами вуглекислоти, міазмів та інших тварин виділень, призначена не тільки для зберігання різних фізичних приладів, але і для людини, керуючого камерою ... Камера має великий запас речовин, які при своєму змішанні негайно ж утворюють вибухову масу. Речовини ці, правильно і ... рівномірно вибухаючи у визначеному для того місці, течуть у вигляді гарячих газів по розширюється до кінця трубах кшталт рупора або духового музичного інструменту ... В одному вузькому кінці труби відбувається змішання вибухових речовин: тут виходять згущені і полум'яні гази. В іншому розширеному її кінці вони, сильно розрідити і охолодити від цього, вириваються назовні через розтруби з величезною відносною швидкістю » один 0.



На рис. 6 показані обсяги, займані рідким воднем (пальне) і рідким киснем (окислювач). Місце їх змішання (камера згоряння) позначено на рис. 6 буквою А. Стінки сопла оточені кожухом з охолоджувальною, швидко циркулює в ньому рідиною (одним з компонентів палива).

Для управління польотом ракети у верхніх розріджених шарах атмосфери Ціолковський рекомендував два способи: графітові керма, що поміщаються в струмені газів поблизу зрізу сопла реактивного двигуна, або повертання кінця розтруба (повертання сопла двигуна). Обидва прийоми дозволяють відхиляти напрям струменя гарячих газів від осі ракети і створювати силу, перпендикулярну напрямку польоту (керуючу силу). Слід зазначити, що зазначені пропозиції Ціолковського знайшли широке застосування і розвиток у сучасній ракетній техніці. Всі відомі лам з іноземної преси рідинні реактивні двигуни сконструйовані з примусовим охолодженням стінок камери і сопла одним з компонентів палива. Таке охолодження дозволяє робити стінки досить тонкими і витримують високі температури (до 3500-4000 ° С) протягом декількох хвилин. Без охолодження такі камери прогорають за 2-3 секунди.

Газові рулі, запропоновані Ціолковським, застосовуються для керування польотом ракет різних класів за кордоном. Якщо реактивна сила, що розвивається двигуном, перевершує силу тяжіння ракети в 1,5-3 рази, то в перші секунди польоту, коли швидкість ракети невелика, повітряні керма будуть неефективні навіть в щільних шарах атмосфери і правильний політ ракети забезпечують за допомогою газових рулів. Зазвичай в струмінь реактивного. двигуна поміщають чотири графітових керма, розташованих у двох взаємно-перпендикулярних площинах. Відхилення однієї пари дозволяє змінювати напрямок польоту у вертикальній площині, а відхилення другої пари змінює напрямок польоту в горизонтальній площині. Отже, дія газових рулів аналогічно дії керма висоти і напрямки у літака або планера, змінюють кут тангажу і курсу при польоті. Щоб ракета не оберталася навколо власної осі, одна пара газових рулів може відхилятися в різні боки; в цьому випадку їх дія аналогічно дії елеронів у літака.

Газові рулі, що поміщаються в струмені гарячих газів, зменшують реактивну силу, тому при порівняно великому часі роботи реактивного двигуна (більше 2-3 хвилин) іноді виявляється більш вигідним або повертати відповідним автоматом весь двигун, або ставити на ракету додаткові (меншого розміру) повертаються двигуни , які й служать для керування польотом ракети. На рис. 7 показані три випадки польоту кулі з поворачивающимся реактивним двигуном. Рис. 7, а відповідає прямолінійному горизонтальному польоту кулі; струмінь викидаються частинок паралельна обрію, і реактивна сила Ф спрямована також горизонтально. Рис. 7, б відповідає відхиленню струменя (осі двигуна) вгору; реактивна сила Ф відхилиться вниз, і траєкторія центру

тяжкості кулі почне також відхилятися вниз. Рис. 7, у відповідає відхиленню струменя (осі двигуна) вниз; реактивна сила буде відхилена вгору, і траєкторія центру ваги кулі буде також відхилятися вгору.

Ракета 1914 Січень 1. Зовнішні обриси ракети 1914 близькі до контурів ракети 1903 року, але пристрій вибуховий труби (тобто сопла) реактивного двигуна ускладнено. В якості пального Ціолковський рекомендує використовувати вуглеводні (наприклад, гас, бензин). Ось як описується пристрій цієї ракети (рис. 8) 1 2: «Ліва задня кормова частина ракети складається з двох камер, розділених не позначеної на кресленні перегородкою. Перша камера містить рідкий, вільно

випаровується кисень. Він має дуже низьку температуру і оточує частина вибуховий труби та інші деталі, схильні до високої температури. Інше відділення містить вуглеводні в рідкому вигляді. Дві чорні точки внизу (майже посередині) означають поперечний переріз труб, що доставляють вибуховий трубі вибухові матеріали. Від гирла вибуховий труби (див. колом двох точок) відходять дві гілки з швидко мчить газами, які захоплюють і заштовхують рідкі елементи підривання в гирлі, подібно інжектора Жиффара або пароструминних насосу ». «... Вибухова труба робить декілька оборотів вздовж ракети паралельно її поздовжньої осі і потім кілька оборотів перпендикулярно до цієї осі. Мета - зменшити вертлявості ракети або полегшити її керованість » один 3.

У цій схемі ракети зовнішня оболонка корпусу може охолоджуватися рідким киснем. Ціолковський добре розумів труднощі повернення ракети з космічного простору на землю, маючи на увазі, що при великих швидкостях польоту в щільних шарах атмосфери ракета може згоріти або зруйнуватися подібно метеориту.


У носовій частині ракети Ціолковський своєму розпорядженні: запас газів, необхідних для дихання і підтримки нормальної життєдіяльності пасажирів; пристосування для збереження живих істот від великих перевантажень, що виникають при прискореному (або сповільненому) рух ракети; пристосування для керування польотом; запаси їжі і води; речовини, поглинають вуглекислий газ, міазми і взагалі всі шкідливі продукти дихання.

Дуже цікава ідея Ціолковського про оберігання живих істот і людини від великих перевантажень («посиленої тяжкості» - за термінологією Ціолковського) за допомогою занурення їх в рідину рівною щільності. Вперше ця ідея зустрічається в роботі Ціолковського 1891 року. Ось короткий опис простого досвіду, переконує нас у правильності пропозиції Ціолковського для однорідних тіл (тел однаковій щільності). Візьмемо 'ніжну воскову фігуру, яка ледь витримує власну вагу. Наллємо в міцний судину рідина такий же щільності, як і віск, і погрозами в цю рідину фігуру. Тепер за допомогою відцентрової машини викличемо перевантаження, перевищують силу тяжіння у багато разів. Посудина, якщо недостатня міцний, може зруйнуватися, але воскова фігура в рідині буде зберігатися цілою. «Природа давно користується цим прийомом,-пише Ціолковський, - занурюючи зародок тварин, їхні мізки й інші слабкі частини в рідину. Так вона оберігає їх від всяких пошкоджень. Людина ж поки мало використовував цю думку ».

Слід зазначити, що для тіл, щільність яких різна (тіла неоднорідні), вплив перевантаження все одно буде проявлятися і при зануренні тіла в рідину. Так, якщо у воскову фігуру закрити свинцеві дробинки, то при великих перевантаженнях всі вони вилізуть з воскової фігури в рідину. Але, мабуть, поза сумнівом, що в рідині людина зможе витримати великі перевантаження, ніж, наприклад, у спеціальному кріслі.

Ракета 1915 року. У книжці Перельмана «Міжпланетні подорожі», виданої в 1915 році в Петрограді, поміщені креслення і опис ракети, виконані Ціолковським.


«Труба А і камера У з міцного тугоплавкого металу покриті всередині ще більш тугоплавким матеріалом, наприклад вольфрамом. С і Д - насоси, накачують рідкий кисень і водень в камеру підривання. Ракета має ще другу тугоплавку зовнішню оболонку. Між обома оболонками є проміжок, в який спрямовується випаровується рідкий кисень у вигляді дуже холодного газу, він перешкоджає надмірному нагріванню обох оболонок від тертя при швидкому русі ракети в атмосфері. Рідкий кисень і такий же водень розділені один від одного непроникною оболонкою (не зображеної на рис. 9). Е - труба, що відводить испаренной холодний кисень у проміжок між двома оболонками, він випливає назовні через отвір До. У отвори труби є (не зображений на рис. 9) кермо з двох взаємно-перпендикулярних площин для управління ракетою. Що вириваються розріджені і охолоджені гази завдяки цим рулям змінюють напрямок свого руху і, таким чином, повертають ракету »4.


Складові ракети. У роботах Ціолковського, присвячених складовим ракетам, або ракетним поїздам, не дано креслень з загальними видами конструкцій, але за наведеними у роботах з описів можна стверджувати, що Ціолковський пропонував до здійснення два типи ракетних поїздів. Перший тип поїзда подібний залізничному, коли паровоз штовхає складу ззаду. Уявімо собі чотири ракети, зчеплені послідовно одна з одною (рис. 10). Такий потяг штовхається спочатку нижній-хвостовій ракетою (працює двигун першого ступеня). Після використання запасів її палива ракета відчіплюється і падає на землю. Далі починає працювати двигун другої ракети, яка для поїзда з решти трьох ракет є хвостовій штовхає. Після повного використання палива другої ракети вона також відчіплюється і т. д. Остання, четверта, ракета починає використовувати наявний в ній запас палива, вже маючи досить високу швидкість, отриману від роботи двигунів перших трьох ступенів.

Ціолковський довів розрахунками найбільш вигідний розподіл ваги окремих ракет, що входять в поїзд.

Другий тип складовою ракети, запропонованої Ціолковським в 1935 році, названий ним ескадрильєю ракет. Уявіть собі, що в політ вирушило 8 ракет, скріплених паралельно, як скріплюються колоди плоту на річці. При старті всі вісім реактивних двигунів починають працювати одночасно. Коли кожна з восьми ракет витратить половину запасу палива, тоді 4 ракети (наприклад, дві праворуч і дві ліворуч) переллють свій невитрачений запас палива на напівпорожні ємкості залишаються 4 ракет (рис. 11) і відокремляться від ескадрильї. Подальший політ продовжують 4 ракети з повністю заправленими баками. Коли залишилися 4 ракети витратять кожна половину наявного запасу палива, тоді 2 ракети (одна справа і одна зліва) переллють своє паливо в залишаються дві ракети і відокремляться від ескадрильї. Політ продовжать 2 ракети. Витративши половину свого палива, одна з ракет ескадрильї переллє половину, що залишилася в ракету, призначену для досягнення мети подорожі. Перевага ескадрильї полягає в тому, що всі ракети однакові. Переливання компонентів палива в польоті є хоча і важкою, але цілком технічно вирішуваною завданням.

Створення розумної конструкції ракетного поїзда є однією з найбільш актуальних проблем в даний час.

В останні роки свого життя К. Е. Ціолковський багато працював над створенням теорії польоту реактивних літаків його статті «Реактивний аероплан» (1930 р.) докладно з'ясовуються переваги і недоліки реактивного літака в порівнянні з літаком, забезпеченим повітряним гвинтом. Вказуючи на великі секундні витрати пального в реактивних двигунах як на один із найбільш істотних недоліків, Ціолковський пише: «... Наш реактивний літак збитковішим звичайного в п'ять разів. Але ось він летить вдвічі швидше там, де щільність атмосфери в 4 рази менше. Тут він буде збитково тільки в 2,5 рази. Ще вище, де повітря в 25 разів рідше, він летить в п'ять разів швидше і вже використовує енергію як і успішно, як гвинтовий літак. На висоті, де середовище в 100 разів рідше, його швидкість в 10 разів більше і він буде вигідніше звичайного аероплана в 2 рази ».

Цю статтю Ціолковський закінчує чудовими словами, показують глибоке розуміння законів техніки. «За ерою аеропланів гвинтових повинна слідувати ера аеропланів реактивних, або аеропланів стратосфери». Слід зазначити, що ці рядки написані за 10 років до того, як перший реактивний літак, побудований у Радянському Союзі, піднявся в повітря.

У статтях «Ракетоплан» і «Стратоплан полуреактівний» Ціолковський дає теорію руху літака з рідинним реактивним двигуном і докладно розвиває ідею турбокомпресорного гвинтового реактивного літака.

1 К. Е. Ціолковський. Моє життя і робота. Збірник Аерофлоту, присвячений Ціолковському. М., 1939, стор 16.

2 К. Е. Ціолковський. Моє життя і робота. Збірник Аерофлоту, присвячений Ціолковському. М., 1939, стор 24.

3 К. Е. Ціолковський. Моє життя і робота. Збірник Аерофлоту, присвячений Ціолковському. М., 1939, стор 24.

4 Б. М. Воробйов. Ціолковський, 1940, стор 25.

5 Ця і ряд наступних цитат, відносяться до біографії К. Е. Ціолковського, взяті з його статті «Моє життя і робота», опублікованій в 1939 р. у збірнику Аерофлоту, присвяченому К. Е. Ціолковського.

6 Робота отримала схвальний відгук знаменитого фізіолога І. М. Сєченова.

7 «Просте вчення про повітряному кораблі і його побудові». К. Ціолковського, 2-е видання, Калуга, 1904 р., стор 5.

9 К. Е. Ціолковський. Праці з ракетної техніки. Оборонгіз, 1947, стор 60.

1 0 К. Е. Ціолковський. Зібрання творів. Вид. АН СРСР, 1954, том II, стор 73-74.

1 1 К. Е. Ціолковський. Зібрання творів, том II, стор 149-150.

1 2 Див стор. 15 реферату.

1 3 Пізніше К. Е. Ціолковський відмовився від такої конструкції сопла ракети.


Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Історія та історичні особистості | Реферат | 109.4кб. | скачати

Схожі роботи:
Ньютон і Ціолковський
До Е Ціолковський - основоположник космонавтики
Костянтин Едуардович Ціолковський
Пророк з Медіаша або Німецький Ціолковський
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru