ВКЛАД А. А. КОСМОДЕМЬЯНСКОГО В РАЗВИТИЕ АЭРОМЕХАНИКИ И МЕХАНИКИ ТЕЛ ПЕРЕМЕННОЙ МАССЫ

© В.Л.Пономарева
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и механика космического полета"
2009 г.

Доклад посвящен научной деятельности в области теоретической механики выдающегося отечественного ученого и талантливейшего педагога Аркадия Александровича Космодемьянского.

В 1931 г. он досрочно закончил физико-математический факультет МГУ по специальности «аэромеханика» и был рекомендован в аспирантуру НИИ математики и механики при МГУ. Первые научные работы Космодемьянского были связаны с аэродинамикой. Тема кандидатской диссертации – «Приближенное интегрирование дифференциального уравнения ламинарного пограничного слоя» (1935), докторской – «Некоторые вопросы аэродинамической теории сопротивления». Одна часть работы касалась теории ламинарного пограничного слоя, вторая – теории вихревого сопротивления. По этой тематике в трудах ЦАГИ и МГУ им был опубликован ряд работ.

К середине ХХ века, когда реактивный принцип движения получил большое практическое значение, научные интересы А. А. Космодемьянского сосредоточились на специальном разделе классической механики – механике точки переменной массы. Он был одним из тех, кто создавал и разрабатывал основы нового для того времени раздела механики, востребованного практикой – теории движения ракет. Он назвал этот раздел ракетодинамикой.

С конца 1930-х годов Космодемьянский серьезно занимается работами И. В. Мещерского и К.Э. Циолковского. В 1949 г. он издает книгу Мещерского «Работы по механике тел переменной массы» со своим предисловием и вступительной статьей.

В 1946 г. в Докладах АН СССР опубликована работа Космодемьянского «Экстремальные задачи динамики точки переменной массы». С применением методов вариационного исчисления решается задача определения оптимального закона изменения массы ракеты при вертикальном движении ее центра масс в однородном поле тяготения и однородной атмосфере. Было получено конечное выражение для отношения текущего значения массы к начальной в зависимости от скорости движения и закона сопротивления атмосферы.

В 1947 г. Космодемьянский публикует работу, посвященную динамике системы точек переменной массы («Механика тел переменной массы», ВВИА им. Н. Е. Жуковского), в которой основное уравнение Мещерского суммировалось по всем точкам системы. Работа посвящена построению общей теории движения тел переменной массы, в ней сформулированы основные теоремы ракетодинамики: теорема об изменении количества движения, о движении центра масс, об изменении кинетического момента и кинетической энергии системы.

Расширенный и уточненный вариант этой работы выходит в 1951 г. («Общие теоремы динамики тела переменной массы». Ученые записки МГУ. Механика. Вып. 152). В этой работе были охвачены случаи, когда происходит и внутреннее относительное движение присоединяющихся или отделяющихся масс; получены уравнение движения тел переменной массы в обобщенных координатах и в канонической форме.

Следует отметить, что в этих работах приведены основные результаты закрытых работ, выполнявшихся в интересах создания и развития ракетной техники, о чем свидетельствует перечень наград: в 1949 г. – Правительственная премия за теоретические работы по ракетодинамике; в 1953 г. – Государственная премия второй степени за выполнение специального задания Правительства; в 1956 и 1957 гг. ордена Ленина; в 1964 г. орден Трудового Красного Знамени.

Основной вклад А. А. Космодемьянского в науку – создание теории движения тел переменной массы, формулирование основных теорем ракетодинамики, вывод уравнений движения в обобщенных координатах и в канонической форме. Кроме того, были получены решения ряда частных задач.