Реактивные двигатели

РЕАКТИВНЫЕ ДВИГАТЕЛИ

В 1927 г. К.Э. Циолковский опубликовал свою работу, посвященную конструкции вагона на воздушной подушке. В литературе существует мнение, что ему принадлежит сама идея воздушной подушки. Однако это не так, поскольку ее впервые высказал шведский ученый Эммануэль Сведенборг в 1716 году. После выхода работы [14] с этим утверждением, на все той годичной конференции было высказано суждение о том, что он был первым, кто предложил применить ее для скоростного поезда. Однако, как это уже не раз отмечалось, в подобных предложениях никакой заслуги нет и, кроме того, остается неясно. насколько это его предложение было самостоятельным. Оно встречается впервые в его записях, относящихся к 1915г., а в 1914г. он принимал участие в работе Всероссийского съезда воздухоплавания, который проходил в Институте инженеров путей сообщения, где существовала кафедра воздушного транспорта под руководством биографа и поклонника К.Э. Циолковского профессора Н.А. Рынина. Трудно представить себе, что в этом институте тот же Н.А. Рынин не знал ничего об идее воздушной подушки. И никто из историков не поинтересовался вопросом о том, а не там ли узнал К.Э. Циолковский о возможностях использования на железнодорожном транспорте этой воздушной подушки. Скоропалительные выводы скорее норма, чем исключение для многих историков науки и техники.

Для создания тяги этого вагона К.Э. Циолковский предусмотрел двигатель необычной конструкции. По длине всего вагона он предлагал разместить трубу и создавать в ней насосами избыточное давление. Если, как он считал, такому вагону придать начальную скорость, то спутная струя воздуха, выходя из трубы, будет создавать реактивную силу тяги. Он писал: «Тяга поддерживается задним давлением вырывающегося из отверстия вагона воздуха. ... Является возможность получать огромные скорости.

Вследствие этого поезд по инерции, т.е. с разбега, одолевает все наклоны и взбирается на все горы без всякого усилия тяги». Он считал, что силу тяги можно вычислить по формуле:

P = (P_стр - P) S_стр

где по порядку обозначены: тяга, разность давления в струе воздуха и в атмосфере, и площадь поперечного сечения трубы. Он далее писал: «Установившееся равномерное движение поезда требует равенства: P = X_полн, т.е. реактивное давление должно равняться полному сопротивлению воздуха:

X_полн = K V²n,

откуда:

S_стр = K V²n (P_стр - P)

(тут он ошибся, поскольку S_стр = K V²n [ (P_стр - P)

Отсюда мы можем вычислить площадь и диаметр круглого сечения струи или отверстия в задней стенке вагона» (см. [14. с.171])

Таким образом, К.Э. Циолковский не понимал принцип работы реактивного двигателя.

В 1934 г. он подготовил еще одну рукопись с описанием конструкции скоростного вагона, в которой предложил еще один тип двигателя. Отметив, что опорой для поступательного движения вагона на воздушной подушке может служить только воздух, он писал: «Но воздушный винт не годится, так как неизбежно разрывается при скорости большей 200-300 м/с. Однако тот же винт может служить при особом для него приспособлении. Он должен находиться в трубе с двумя изменяющимися отверстиями (рис. 9). Такой винт может выносить любые скорости вагона, потому что всегда вращается с неизменной небольшой скоростью. Необходимое для этого условие: во сколько раз увеличивается скорость винта, во столько раз уменьшается площадь крайних отверстий».

Рис.9

К сожалению, он не объяснил, что тут является причиной успеха и это останется, видимо, исторической загадкой. Однако в любом случае ясно, что и эта конструкция - фантастическая.

В 1926 г. К.Э. Циолковский писал: «Реактивными приборами я занимаюсь с 1895 г. И только теперь, в конце 34-летней работы, я пришел к очень простому выводу относительно их системы. Ларчик, как видно, открывался просто: эти двигатели уже давно изобретены и требуют только незначительных дополнений...

Взрывные (внутреннего сгорания или тепловые) моторы в то же время и реактивные. Только реакциею выбрасываемых газов теперь не пользуются: они выбрасываются без всякой пользы в разные стороны и без посредства конических труб (сопел - Г.С.) (см. [14, с. 159])».

И далее во многих своих работах он предлагает на стратопланах использовать поршневые двигатели, которые в атмосфере приводят в движение пропеллер, а в разрежении работают под влиянием реактивной силы, создаваемой продуктами сгорания, истекающими из глушителя или из размещенного вместо него сопла. При этом пропеллер устраняется «или вертится без тяги, или совсем останавливается, направив свои лопасти вдоль встречного воздушного потока».

В других работах он писал: «Реактивный аэроплан отличается от обыкновенного тем, что совсем не имеет гребного винта. Действие винта заменяется отдачей (реакцией) продуктов горения в обыкновенных авиационных моторах». Или: «Продукты горения вырываются из мотора с большой силой. Глушители мы не будем употреблять, а пользуемся их отдачей... Понятно, что продукты горения направляют в особые конические трубы (сопла - Г.С.), расположенные вдоль аэроплана и обращенные своими широкими жерлами назад, к хвосту самолета».

Все эти его идеи появились в тот момент, когда Б.С. Стечкин опубликовал свою теорию по ВРД (1929 г.), на фоне которой они представляются попросту неуместными.

Авторы работы [45] писали: «В последние годы жизни Циолковский много и упорно работал над теорией и схемами воздушно-реактивных двигателей (ВРД) и гиперзвуковых крылатых ракетных аппаратов, но эти его работы до сих пор остаются гораздо менее известными, чем единственная статья по теории ВРД, опубликованная Б.С. Стечкиным в 1929 г.» [45, с. 149]. В работе [27], появившейся уже после выхода книги [14], корреспондент (видимо, под диктовку все тех же циолковедов) пишет: «Список приоритетных работ ученого велик: расчет сопла, камеры сгорания...». Какой расчет? О чем это Вы? Он принципа работы реактивных двигателей не знал. Следовало бы почитать работу [14], а то не солидно получается. Да и Б.С. Стечкина не следует без особых на то оснований пытаться сместить с исторического трона в угоду циолколюбам и их полуграмотному кумиру.

В 1934 г. в ЦС Осоавиахима поступила рукопись работы К.Э. Циолковского «Достижение стратосферы. Топливо для ракет», в которой он проанализировал различные компоненты ракетных топлив, не подозревая, что решение этой проблемы было уже значительно продвинуто вперед не только теоретически, но и практически (см. [14, с.168-169]). Его суждения были либо неточными, либо вообще ошибочными. Например, он считал, что «... сжиженные газы вообще невыгодны своей низкой температурой, так как они поглощают тепло для своего нагревания».

По его мнению, компоненты топлива: «Должны при горении развивать возможно низкую температуру, чтобы не сжечь или не расплавить камеру сгорания», что далеко не точно. По этой причине, а также из-за его малой плотности, водород был признан им не пригодным в качестве горючего.

Г. Оберт еще в 1923 г. обратил внимание, что при водородно-кислородном топливе выгоднее расходовать»... больше водорода, чем нужно для соединения Н2О (т.е. для стехиометрического соотношения -Г.С.). При превращении в газ этот (избыточный - Г.С.) водород отнимет тепло и уменьшит температуру в камере сгорания. Несмотря на это, истекающий газ имеет более легкий удельный вес и большую с (скорость истечения - Г.С.)».

К.Э. Циолковский, по-видимому, вообще не подозревал об этой важнейшей особенности некоторых ракетных топлив, широко использовавшейся специалистами СССР на спирто-кислородных двигателях. Не понимая существа проблемы выбора топлива, он даже не включил в требования к нему охлаждающие способности различных компонентов. А автор работы [27] опять приписывает ему не существующие достижения по «подбору и подаче топлива».

К.Э. Циолковский не внес никакого вклада в развитие двигателей.

Далее...