РАБОТЫ К. Э. ЦИОЛКОВСКОГО ПО АВИАЦИИ

© А.Б.Филимонов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Авиация и воздухоплавание"
2003 г.

Заметное место в творчестве К.Э. Циолковского занимают работы в области авиации и воздухоплавания.

Работа Циолковского «Аэроплан или птицеподобная (авиационная) летательная машина», опубликованная в 1894 г. в журнале «Наука и жизнь», явилась первой в мире публикацией, в которой рассматривалась конструкция аэроплана на основе элементов аэродинамического расчета .

Конструкция «летательной машины», предложенной Циолковским, представляла собой металлический моноплан со свободнонесущими крыльями с закругленной передней кромкой и фюзеляжем обтекаемой формы. Необходимая скорость полета машины должна была поддерживаться за счет тяги, создаваемой двумя соосными винтами, с вращающимися в разные стороны и приводимыми в движение с помощью бензинового мотора. Такая схема работы винтов была предложена ученым не случайно. Он учитывал, что гироскопический эффект быстро вращающегося винта может приводить к отклонению аэроплана от курса.

Для управления самолетом по курсу и по тангажу предусматривался двойной хвостовой руль из горизонтальной и вертикальной плоскостей. Выбор конструкции самолета основывался на аэродинамическом, энергетическом и прочностном расчетах, приведенных в работе.

Таким образом, в представлении Циолковского «авиационная машина» должна была состоять из конструктивных элементов, свойственных современным винтомоторным самолетам.

Работы по созданию летательных аппаратов тяжелее воздуха проводились и до Циолковского. Вопросы же автоматического управления такими аппаратами до него не рассматривались. Циолковским была предложена перспективная, намного опережавшая технические возможности того времени, схема автопилота. Суть предложения состояла в том, что гироскопический указатель вертикали при наклонах самолета (по тангажу) замыкал контакты цепи электромагнита, перекладывавшего руль глубины. Примечательным является то, что предполагалось использование электрического двигателя гироскопа.

Можно утверждать, что эти идеи Циолковского явились отправным пунктом на пути создания современных гироскопических систем управления самолетами.

В 1929 г. Циолковский опубликовал работу «Новый аэроплан», которой по существу завершил свои исследования в области самолетов с поршневым двигателем.

В ней рассматривался аэроплан новой конструкции — своего рода «летающее крыло», которое состоит из десяти веретенообразных полых тел. В переднем конце каждого из них расположена винтомоторная установка. В работе Циолковский с помощью упрощенных формул сочетал все величины, которые важны для полета самолета, по существу дал приблизительный расчет этого аэроплана.

В 1930 г. в работе «Реактивный аэроплан» Циолковский доказал возможность построения реактивного самолета при условии применения наиболее калорийного горючего: «особенно выгоден водород», которое позволяло получить на больших высотах высокие скорости, недоступные для самолетов с пропеллерами, рассмотрел его преимущества и недостатки по сравнению с самолетами с поршневым двигателем.

Итогом исследований в области авиации стала его работа «Стратоплан полуреактивный», опубликованная в 1932 г. В ней он дал схему и приблизительный расчет стратосферного самолета с турбокомпрессорным двигателем, который «движется силою воздушного винта и отдачей продуктов горения». Как видно из черновых рукописей ученого, работа над созданием этого труда была начата им еще в 1930 г. и продолжалась в течение двух лет. Циолковский привел расчет «сжимателя газов» и пропеллера.

Сейчас, когда авиация прошла путь развития от самолетов с бензиновым мотором до сверхзвуковых реактивных лайнеров, невольно поражают гениальные предвидения ученого, высказанные им много лет назад.