РАБОТЫ К.Э. ЦИОЛКОВСКОГО ПО РЕАКТИВНОЙ АВИАЦИИ (НОВЫЕ СВЕДЕНИЯ)

© Т.Н.Желнина
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Исследование научного творчества К.Э. Циолковского"
2012 г.

Новые историко-биографические знания можно получить двумя путями: выявив и освоив неизвестные ранее исторические источники или открыв новые информационные возможности источников, хорошо известных и многократно использованных в исторических исследованиях. В нашем случае, применительно к изучению трудов К.Э. Циолковского по реактивной авиации, новые сведения, дополняющие, а в ряде случаев и меняющие сложившиеся представления о развитии творческой мысли ученого, получены вторым путем - путем переосмысления содержания его известных работ, взятых во всей их полноте и рассмотренных как единый, последовательно развивавшийся во времени текст.

В литературе отмечалось, что Циолковский начал заниматься разработкой теории полета реактивных самолетов, а также вопросами, связанными с их конструктивными схемами и двигательными установками, с 1924 г. Этот вывод можно уточнить. Впервые о применении реактивного принципа движения к самолету Циолковский задумался между 24.10.1921 г. и 02.11.1921 г.: «На аэростатах и аэропланах безопасно подыматься до 10 км в высоту при погружении в прочный мешок, скафандру или сосуд. Аэроплан сильно слабеет от разреженности кислорода. Если его предварительно сгущать, то ничего. Потом, при разрежении требуется очень быстрое поступательное движение, быстрое вращение винта, и это невозможно. Нельзя ли перейти к реакции? Сгущать кислород и запасом топлива производить работу. А работой этой гнать воздух. Крылья будут мешать падению при огромной скорости». С мая-июля 1924 г. идея комбинированной тяги самолета – тяги, создаваемой винтом, – и силы реакции потока выхлопных газов авиационного поршневого двигателя в совокупности с силой реакции потока сжатого воздуха, прогоняемого по второму контуру через канал в корпусе самолета и выбрасываемого через реактивное сопло, стала все чаще встречаться в рукописях Циолковского (например: «На высотах придется сжимать воздух для дыхания и горения водородистых веществ. 1) Сжимающие вентиляторы. 2) Их система. 3) Выгоды движения в атмосфере: а) масса отброса, b) безопасное возвращение на Землю без потери топлива, с) в 9 раз меньший запас горючего (Н2). 4) Способы движения (винт, отбрасывание продуктов горения, отбрасывание взрывчатых веществ). 5) Наибольшая скорость винтов. <...> Воздух непрерывно возобновляется сложными вентиляторами. Работа обыкновенных двигателей – бензиновых. Избыток выбрасывается на корме и приводит снаряд тем в движение. Продукты горения в моторах также выбрасываются на корме и помогают движению <...>. Нагнетание [воздуха]: для людей, двигателей и реактивного действия (одна машина). Простая конструкция снаряда, легкость». «Проект двигателя с компрессором»). Но детальную разработку этой идеи Циолковский отложил на несколько лет, сосредоточившись на «аэроплане-ракете» с ЖРД. Под ним в 1924 г. подразумевался летательный аппарат с несущим корпусом, представлявший собой конструкцию в виде нескольких веретенообразных фюзеляжей, жестко соединенных в одно целое.

В январе 1926 г. в незаконченной статье «Новый самолет для больших высот и скоростей. Новый аэроплан. <Бескрылый> аэроплан-ракета» Циолковский дал его описание: «Обыкновенный самолет <...> не пригоден для высот выше 10-15 км. Мы имеем в виду добиться огромных скоростей, чтобы уравновесить центробежной силой снаряда его вес и таким образом выйти за пределы атмосферы. Вычисления показывают, что это вполне достижимо, если аэроплан преобразовать. Главнейшие перемены в самолете должны быть таковы. 1) Крыльев не будет, так как они поглощают много веса и усиливают сопротивление воздуха. Быстрое же движение наклоненного к горизонту корпуса делает их излишними. 2) Простейший вид снаряда есть веретено. Оболочка так тонка, что только выдерживает изнутри давление одной атмосферы или немного более. Надутый корпус приобретает свойство сложно устроенной ажурной балки, не теряя своей поместительности. Заменяя и крылья, и помещения, она притом чрезвычайно легка. 3) При наклонном полете она все же дает недостаточную поддерживающую силу. Чтобы увеличить ее, соединяют боками несколько оболочек. Тогда она имеет вид, показанный на чертеже (поперечное сечение, вид сверху или снизу и вид сбоку). Аэроплан превращается в одно крыло с любыми сечениями. 4) Оболочка всегда надута, особенно во время полета. Тогда она изолирована от окружающей среды: ни в нее, ни из нее газы не проникают без воли управляющего. В ней поддерживается определенная плотность кислорода и безопасное для здоровья давление, независимо от окружающей среды. <...> 5) Самолет приводится в движение как ракета <...>. Он содержит возможно большое количество взрывчатых веществ в форме эндотермических соединений: а) водорода (углеводороды) и б) кислорода (например, жидкие или твердые окислы азота). Выгоднее было бы воспользоваться атмосферным кислородом, но на больших высотах это неприменимо, а вне атмосферы его и вовсе нет. 6) В остальном самолет управляется обыкновенными способами: а) горизонтальным рулем высоты; б) отвесным рулем направления; в) крылышками боковой устойчивости». Проделанные расчеты убедили Циолковского, что «такие аэропланы не будут достаточно снабжены энергиею для вылета из атмосферы и уравнения тяжести центробежной силой». Не рассчитывая на них как на орбитальные самолеты, способные самостоятельно достичь космической скорости, Циолковский стал рассматривать их как элемент составных ракет. «Космическая ракета» в его двухступенчатой транспортной системе 1926 г. была не чем иным, как трехфюзеляжным ракетным самолетом. «Космические ракетные поезда» 1929 г. представляли собой ряды из таких трехфюзеляжных ракетных самолетов, соединенных продольно, наподобие вагонов. Только в 1932 г. Циолковский отошел от принципа многофюзеляжности ракетных самолетов, предназначенных для полетов за пределы атмосферы. С мая 1932 г. по август 1933 г. им было предложено четыре разновидности крылатых конструктивных схем воздушно-космических самолетов – «звездолетов» по терминологии ученого (см. работы «Реактивное движение», написана в мае 1932 г., опубликована в августе 1932 г. под названием «Теория реактивного движения»; «Звездолет», написана в ноябре 1932 г., опубликована в декабре 1932 г.; «Дирижабль, стратоплан и звездолет как три ступени величайших советских достижений, как апофеоз индустрии», написана не ранее ноября 1932 г. – не позднее июля 1933 г., опубликована в декабре 1933 г.; «Звездолет с предшествующими ему машинами», написана в августе 1933 г.). Последнюю схему, датированную августом 1933 г. и впервые опубликованную 18.09.1935 г. в газете «Комсомольская правда» в составе статьи «Фантазия ли заатмосферные полеты» (сдана в печать в августе 1935 г.), Циолковский положил в основу конструкции воздушно-космических самолетов, которые он рассматривал в качестве элементов аэрокосмических транспортных систем, разрабатывавшихся в 1933-1935 гг. С лета 1933 г. до середины декабря 1934 г. такой системой был воздушно-космический буксир, идея которого наиболее кратко была сформулирована 23.07.1933 г.: «Стратоплан поднимает звездолет ввысь». Ее более подробная формулировка содержится в статье «Дирижабль, стратоплан, ракета», написанной также в июле 1933 г.: «Все же и описанный мною в печати ракетный прибор [звездолет] не достигнет необходимой скорости без помощи стратоплана. Надо прежде пройти эпоху высотных самолетов, достигнуть их большой скорости и грузоподъемности и тогда уже сделать попытку вылететь в пустоту, за атмосферу. Какая же тут роль самолета? Большой стратоплан может взять на буксир сравнительно небольшой звездолет, поднять его на высоту, где воздух примерно в 100 раз реже и, таким образом, придать ему скорость около 1000 м в секунду. Там, на высоте 50-60 км он предоставляет самолет самому себе. Последний приводит в действие свои моторы и доводит свою скорость до 8 км в секунду <...> Роль высотных аэропланов делается неизмеримо громадной, когда мы вспомним, что они послужат переходной ступенью к межпланетным кораблям». С середины декабря 1934 г. и до последних дней жизни Циолковский придерживался другой аэрокосмической транспортной системы - «эскадры ракетопланов», идею которой формулировал как «особый коллективный прием для достижения космических скоростей с помощью многих одинаковых и несовершенных ракетопланов». Предполагалось, что орбитальный самолет сможет развить скорость, необходимую для преодоления земного тяготения, неоднократно дозаправляясь топливом в полете от других ракетных самолетов. Как и в случае с воздушно-космическим буксиром, самолетом, которому предстояло при помощи эскадры заправщиков выйти на околоземную орбиту, должен был стать летательный аппарат конструктивной схемы, датированной августом 1933 г. В этом убеждает упомянутая статья «Фантазия ли заатмосферые полеты?», в которой Циолковский рассуждал о вполне реальных основаниях для уверенности в возможности построить «реактивный летательный снаряд», в котором можно было бы разместить семикратный запас «взрывчатых веществ», достаточный для достижения космической скорости. Скептиков, сомневающихся в его расчетах, он обнадежил: «Наконец, если бы максимальный запас был гораздо меньше, например, единица, то и тогда бы особым приемом, с помощью группы ракетопланов, могли бы получить космическую скорость <...>». Помещенный здесь же рисунок ракетного самолета, датированный августом 1933 г., не оставляет никаких сомнений относительно летательного аппарата, предложенного Циолковским для полета в составе «эскадры» (и лишает всяких оснований надуманную версию об «эскадре» как разновидности составной ракеты).

Если разработка Циолковским воздушно-космического самолета (ракетного самолета) сопровождалась только эволюцией его конструктивной схемы (от многофюзеляжной к крылатой), то развитие высотного самолета, предназначенного для полета с большими скоростями в верхних слоях атмосферы, затронуло не только его внешний облик, но и двигательную установку. Изменения, касавшиеся конструктивной схемы высотного самолета, предусматривали, как и в случае с ракетным самолетом, переход от многофюзеляжности к крылу. Сначала Циолковский допускал наличие в составе корпуса высотного самолета до десяти фюзеляжей («Новый аэроплан», 1929), потом снизил это число до трех фюзеляжей, объединенных одним крылом, с расположением их а) в один ряд или б) один фюзеляж над двумя («Стратоплан полуреактивный», 1930-1931/1932 гг.). В августе 1933 г. Циолковский окончательно остановился на крылатой схеме высотного самолета, приведя ее рисунок в работе «Звездолет с предшествующими ему машинами».

Исследования Циолковского, связанные с двигательными установками высотных самолетов, были куда более продолжительными и трудоемкими. Как упоминалось, наиболее ранние мысли ученого о возможности и необходимости «реформировать» самолет с тем, чтобы достичь больших скоростей и высот полета, относятся к началу и к середине 1920-х годов. С середины лета 1929 г. эти исследования уже не прерывались, сосредоточив на себе все внимание Циолковского. И тому есть достаточно убедительное объяснение. Разрабатывая свои «космические ракетные поезда», Циолковский понимал, что их реализация дело весьма отдаленного будущего. Мало того, что сама конструкция из десяти «ракетных вагонов», каждый из которых представлял собой трехфюзеляжный летательный аппарат, выглядела весьма громоздкой. Было еще одно – гораздо большее препятствие к ее скорому осуществлению – необходимость построить эстакады протяженностью от 300 км до 1000 км, уходящие вверх на высоту 6-8 км над уровнем океана, по которым «космические ракетные поезда», по мысли Циолковского, должны были двигаться, прежде чем последний «ракетный вагон» будет разогнан передними «вагонами» до космической скорости.

Поэтому в создании высотного самолета, который мог бы стать переходом к «космическому реактивному кораблю», Циолковский увидел более реальный, более приближенный к запросам его времени путь развития космических транспортных средств.

С середины лета 1929 г. Циолковский много занимался теорией полета высотного самолета, но кардинальный вопрос, который он решал до конца своих дней, заключался в том, как создать для него легкий и мощный двигатель.

Первую попытку ответить на него он предпринял в работе «Новый аэроплан», написанной в конце лета - начале осени 1929 г. и сданной в типографию, вероятно, в октябре 1929 г. (распространение брошюры началось 02.12.1929 г.). Кстати сказать, многие связывают «новизну» описанного в ней летательного аппарата с его многофюзеляжной конструкцией, однако, это совсем не так. Действительно новым было содержавшееся в работе предложение по усилению мощности авиационного поршневого двигателя. Рассуждая в ней о преимуществах разных двигателей для полета на разных высотах, в том числе в безвоздушном пространстве, Циолковский рассмотрел несколько типов самолетов, который обозначил буквами А, Б, В, Г и Д. На самолете типа «А», летающем на высоте 3-4 км, он оставил обычный поршневой двигатель. Самолеты типов «Г» и «Д», предназначенные для полета вне атмосферы, он оснастил ЖРД. А вот для самолетов типов «Б» и «В», которым предстояло покорять верхние слои атмосферы («где человек уже страдает от разрежения воздуха и где скорость самолета может быть много выше»), Циолковский разработал усовершенствованную двигательную установку, дополнив винтомоторную группу «воздушными насосами». Действие этой установки было описано так: «Они [воздушные насосы], с помощью обыкновенных моторов, сгущают и накачивают в особую заднюю камеру воздух. Из нее он вырывается через особые трубы наружу – за кормовую часть корабля. Вылет газов легко регулировать, сообразно полученной скорости аэроплана и экономии. <...> Всякий тепловой двигатель в то же время и реактивный прибор, если выхлопные газы направлены в конические трубы и вырываются в сторону, противоположную движению экипажа или корабля. Но так как вырывается их немного скорость корабля мала, то использование этой дополнительной энергии будет очень слабо. <...> На нашем быстроходном аэроплане на высотах этим пренебрегать не следует. Но, конечно, сила этой реакции не будет достаточна в виду небольшого количества взрывающегося в моторах материала. Двигатели могут накачивать воздух и давать воздушную [здесь и далее выделено Циолковским] реакцию. Но и выхлопные газы будут производить газовую реакцию».

Таким образом, здесь Циолковский изложил намеченную еще в 1924 г. идею дополнить тягу воздушного винта силой «воздушной» реакции – реакции потока сжатого воздуха, движущегося по второму контуру. Он допустил также возможность усилить мощность этой двигательной установки силой «газовой реакции» - реакции выхлопных газов поршневого двигателя.

До настоящего времени считалось, что «работой "Новый аэроплан" <...> Циолковский завершил свои исследования в области самолетов с поршневыми двигателями»; отмечалось также, что «в этой же работе, рассматривая типы самолетов, пригодных для разных скоростей полета, Циолковский впервые в своих печатных трудах касается вопроса о необходимости применения реактивных самолетов». В этом утверждении допущено сразу две неточности. Во-первых, «вопроса о необходимости применения реактивных самолетов» Циолковский касался уже в работе «Исследование мировых пространств реактивными приборами (переиздание работ 1903 г. и 1911 г. с некоторыми изменениями и дополнениями)», опубликованной в 1926 г. Во-вторых, в работе «Новый аэроплан» Циолковский вовсе не завершил свои «исследования в области самолетов с поршневыми двигателями», но продолжил их в работах 1929-1932 гг. «Реактивный двигатель», «Давление на плоскость при ее нормальном движении в воздухе», «Полуреактивный аэроплан», «Реактивный аэроплан», «Возможны ли межпланетные сообщения», «Восходящее ускоренное движение ракетоплана», «Звездоплавателям», «От самолета к звездолету», «Восходящее ускоренное движение самолета» («Стратоплан полуреактивный»), «Сжиматель газа и его расчет», «Как увеличить энергию взрывных (тепловых) двигателей». Во всех этих трудах речь шла о дальнейшем усовершенствовании авиационного поршневого двигателя с целью усиления его мощности. Незнание терминологических особенностей речи Циолковского, а также невнимательное прочтение его текстов и игнорирование некоторых из них стали причиной неверной интерпретации содержания названных работ.

Если в работе «Новый аэроплан» Циолковский отводил силе реакции выхлопных газов авиационного поршневого двигателя как источнику движения высотного самолета незначительную роль, то в конце лета 1929 г. он внес коррективы в собственные рассуждения. Постоянно размышляя о том, как научиться использовать теряющуюся огромную энергию отходящих газов поршневого двигателя, он, в конце концов, сделал вывод о возможности внести в него усовершенствования, которые настолько увеличили бы силу реакции его выхлопных газов, чтобы она стала существенным дополнением к тяге воздушного винта. Этот вывод был достаточно неожиданным для Циолковского, что видно из его признания: «Реактивными приборами я занимаюсь с 1895 г. [точнее: с 1896 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. Причина разумная: их действие довольно слабо вследствие малого количества сжигаемого горючего. Их действие слабо еще от малой скорости движущихся снарядов и от того, что расширению и использованию теплоты выхлопных продуктов горения мешает давление атмосферы. Все это меняется, если применять аэроплан в разреженных слоях атмосферы, при больших скоростях его поступательного движения и при употреблении конических труб, направленных в одну сторону – назад. Через них будут вырываться выхлопные газы». Этот вывод основывался на грубых подсчетах возможной величины отброса выхлопных газов, и результат был настолько обнадеживающим, что Циолковский уже не сомневался в том, что самолет с усовершенствованным поршневым двигателем позволит «приблизиться к заатмосферному летанию». Циолковский изложил приведенные соображения в небольшой заметке, которой дал название «Реактивный двигатель», не вдаваясь в терминологические тонкости и просто подразумевая, что речь в ней шла о «применении реакции» к обычному самолету. Вот еще несколько строк Циолковского, относящихся к истории заметки «Реактивный двигатель»: «Еще летом [19]29 г., работая над "Космическими [ракетными] поездами" и "[Новым] аэропланом", мне пришло на мысль преобразить самолет в полу-реактивный, а потом и в реактивный. Мысли были еще неясны и расплывчаты. Тем не менее, издавая две работы, "Космические [ракетные] поезда" и "Новый аэроплан", я высказал вскользь кое-что о применении реакции к самолету». Циолковский имел в виду, что заметку «Реактивный двигатель» он поместил в качестве приложения сразу в обе брошюры «Космические ракетные поезда» и «Новый аэроплан», сданные в типографию, соответственно, не позднее середины сентября 1929 г. (учитывая, что брошюра «Космические ракетные поезда» начала распространяться 24.10.1929) и не позднее середины октября 1929 г. (брошюра «Новый аэроплан», как уже сказано выше, начала распространяться 02.12.1929) (последовательность написания и сдачи в типографию работ «Космические ракетные поезда» и «Новый аэроплан» не вызывает никаких сомнений. Поэтому можно считать, что составители второго тома Собрания сочинений К.Э. Циолковского (1954) и сборников его трудов «Избранные труды» (1962, 2008) и «Реактивные летательные аппараты» (1964) совершили ошибку, поместив работу «Космические ракетные поезда» после работ «Новый аэроплан» и «Реактивный двигатель». Тем самым была нарушена логика исследований Циолковского и неверно понят ход его мысли).

Заметка «Реактивный двигатель» положила начало продолжительному циклу исследований Циолковского по усилению подачи в цилиндры предварительно сжатого воздуха, по увеличению количества тепла при сгорании топливной смеси и по усилению потока выхлопных газов поршневого двигателя, которые сам он ассоциировал с преобразованием самолета в «полу-реактивный, а потом и в реактивный».

Эти исследования он повел в двух направлениях. С одной стороны в октябре-ноябре 1929 г. он сосредоточился на изучении процессов сжатия засасываемого из атмосферы воздуха и его охлаждения перед подачей в цилиндры; он рассматривал возможность сжатия воздуха как в компрессоре, так и скоростным напором встречного воздушного потока; он интересовался теплопроизводительной способностью газов и скоростью их отброса. Полученные результаты были обобщены в работе «Давление на плоскость при ее нормальном движении в воздухе», которая, по-видимому, в конце декабря 1929 г. – начале января 1930 г. была сдана в типографию (брошюра начала распространяться 20.02.1930 г.). (поразительно, что эта работа с 1951 г. механически относится к трудам Циолковского по аэродинамике, хотя является неотъемлемой частью его исследований по усовершенствованию авиационных двигателей).

С другой стороны, Циолковский продумал устройство усовершенствованного поршневого двигателя, который позволял бы тягу винта дополнить силой реакции выхлопных газов.

Его предложения заключались в том, чтобы 1) научиться охлаждать сжатый в компрессоре воздух и 2) увеличить количество сжигаемого горючего и скорость истечения выхлопных газов. Решение обеих задач виделось ему в одной особенности, которую следовало придать конструкции авиационного двигателя, - в короткой и широкой конической выхлопной трубе (трубах), обеспечивающей максимальное расширение истекающих продуктов горения и понижение их температуры. Это превращало пространство вокруг трубы в естественный холодильник, которым Циолковский предлагал воспользоваться для охлаждения сжатого в компрессоре воздуха – прежде чем поступить в рабочие цилиндры, он должен был пройти через зарубашечное пространство вокруг конической трубы. Полагая, что эти мысли характеризуются принципиальной новизной, он подал 21.10.1929 г. в Комитет по делам изобретений ВСНХ Союза ССР заявку на изобретение «Полуреактивный аэроплан»: «Изобретение состоит из обыкновенного аэроплана той или другой системы с обыкновенным мотором внутреннего сгорания. Но мотор изменен так, чтобы к действию воздушного винта присоединилось действие реакции отработавших газов, или продуктов горения. Аэроплан назначен для полета в высших слоях атмосферы, где такое изменение мотора особенно выгодно, увеличивая (экономно) поступательную скорость аэроплана. <...> СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ, ИЛИ ПАТЕНТНАЯ ФОРМУЛА [выделено Циолковским]: аэроплан двигается одновременно силою воздушного винта и ОТДАЧЕЮ (реакциею) продуктов горения. Для охлаждения сжимаемого и питающего цилиндры воздуха ПОЛЬЗУЕМСЯ ОХЛАЖДЕНИЕМ ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ от расширения в реакционных трубах. Также и для охлаждения рабочих цилиндров. Сжатие воздуха компрессором УСИЛИВАЕТСЯ ВСТРЕЧНЫМ ПОТОКОМ – в зависимости от скорости самолета. <...> Мысль об использовании обыкновенного авиационного мотора, как реактивного прибора тоже, как будто, оригинальна, так же, как и общая комбинация».

Два месяца спустя Циолковский внес изменение в свое изобретение «Полуреактивный аэроплан», о котором 19.12.1929 г. сообщил в отдел военных изобретений РВС: «После многих трудов и издания их ("Новый аэроплан" и "Реакт[ивные] поезда") у меня составился определенный образ полуреактивного аэроплана и его двигателя. 21 октября [19]29 года я сделал заявку на это изобретение. Явочное свидетельство я получил на днях, притом секретное. Печатать об этом больше не приходится, между тем, как я продолжал свои работы по аэроплану. Они убедили меня, что воздушный винт совсем не нужен и мой полуреактивный самолет превратился в реактивный. То есть из предполагаемого изобретения, которое Вы получили от Комитета по делам изобретений, надо только выкинуть винт».

Приведенные описания «изобретения» Циолковского, а также рисунок усовершенствованного двигателя, который прилагался к заявке 21.10.1929 г., однозначно свидетельствуют о том, что в октябре-декабре 1929 г. под «полуреактивным» самолетом подразумевался самолет с винтомоторной группой, усовершенствованной настолько, что половина тяги, создавалась винтом, а другая половина – силой реакции выхлопных газов. «Реактивный» самолет, соответственно, означал самолет с поршневым двигателем без винта, усовершенствованным таким образом, что одна лишь сила реакции его выхлопных газов была бы способна стать источником движения летательного аппарата.

В декабре 1929 г. Циолковский перечислил, какие усовершенствования следует внести в поршневой двигатель, чтобы преобразовать просто самолет в самолет «реактивный», в двух работах. Одна из них была названа «Главные выводы из моего сочинения "Новый аэроплан"» - название, ставящее в тупик, поскольку с точки зрения содержания ее текст не столько вытекал из работы «Новый аэроплан», сколько вводил в суть описанной в письме 19.12.1929 г. в отдел военных изобретений РВС идеи, как можно «полуреактивный самолет» превратить в «реактивный». Здесь предлагалось, в частности, «отказаться от воздушного винта и воспользоваться реакцией отбрасываемых назад продуктов горения», для чего сжигать топлива в 5-10 раз больше, а также обеспечить сжимание «воздуха, необходимого для взрывов в рабочих цилиндрах». Обращает на себя внимание и использованная здесь терминология – летательный аппарат, для которого предназначался усовершенствованный поршневой двигатель без винта, Циолковский называл «реактивным аэропланом» и «ракетопланом». Другая работа с более точным заголовком «Реактивный аэроплан» и более развернутым содержанием была послана в отдел военных изобретений РВС. Достаточно кратких выдержек из нее, чтобы убедиться в том, что речь в ней шла о самолете с обычным авиационным двигателем, видоизмененным так, чтобы отброс «продуктов горения» имел «реактивное действие»: «Этот аэроплан отличается от обыкновенного тем, что совсем не имеет гребного или воздушного винта. Его действие заменяется отдачей (реакцией) продуктов горения в обыкновенных авиационных моторах. Но последние требуют некоторого преобразования и дополнения. Так, сжигают много горючего, причем они дают сравнительно небольшую работу, например, в 10 раз меньше, чем следует по количеству топлива. Они делают большое число оборотов и имеют потому расширенные клапанные отверстия. Продукты горения направляются через конические трубы назад, в кормовую часть аэроплана. Кроме того, сжимание хотя бы и очень холодного воздуха высот сопровождается его накаливанием. <...> Поэтому этот накаленный сжатием воздух проводится предварительно в особый кожух, окружающий кормовые концы труб с расширяющимися продуктами горения. Тогда уже этот сжатый и охлажденный воздух служит для охлаждения рабочих цилиндров, а затем для горения в них». Этот текст явно прошел мимо внимания исследователей, зато широчайшее распространение получило последнее предложение из работы «Реактивный аэроплан»: «За эрой аэропланов винтовых должна следовать эра аэропланов реактивных или аэропланов стратосферы». Принято считать его свидетельством того, что Циолковский предвидел смену авиационных поршневых двигателей двигателями воздушно-реактивными, утверждается даже, что «в этой работе <...> доказывается техническая возможность построения чисто реактивного самолета, рассматриваются его преимущества и недостатки по сравнению с самолетами с поршневыми двигателями». Однако сам Циолковский вкладывал в слова, которыми завершил работу «Реактивный аэроплан», несколько иной смысл, имея в виду, что двигатель внутреннего сгорания, приводящий в действие воздушный винт, должен быть преобразован таким образом, чтобы можно было отказаться от винта и создавать тягу силой реакции выхлопных газов. Несколько утрируя, можно пересказать мысль Циолковского другими словами, сохранив ее содержание: за эрой аэропланов винтовых должна следовать эра аэропланов без винтов, но с мощным выхлопом продуктов горения авиационного поршневого двигателя.

Циолковский не мог опубликовать работу «Реактивный аэроплан» в начале 1930 г., поскольку описанное в ней «изобретение» сначала считалось секретным. В конце августа 1930 г. он получил ответ из Технического штаба Начальника Вооружений РККА о том, что практического значения его «изобретение» не имеет и что секретность с него снята. Сразу же после этого, по-видимому, в начале сентября 1930 г. работа была сдана в типографию (распространение брошюры началось в середине ноября 1930 г.). В декабре 1930 г. Циолковского известили и из Комитета по делам изобретений ВСНХ по поводу его заявки на изобретение «Полуреактивный аэроплан» («Реактивный аэроплан» во втором варианте). Претензия Циолковского на новизну идеи об использовании «реактивного действия отработавших газов двигателя внутреннего горения совместно с силой тяги воздушного винта для передвижения летательного аппарата» была отклонена. Ему был выдан «патент на авиационный двигатель лишь в следующей редакции предмета патента: Авиационный двигатель внутреннего горения, питаемый сжатым воздухом от компрессора, характеризующийся тем, что с целью охлаждения воздуха после компрессора, а также и для охлаждения рабочих цилиндров, выхлопная труба имеет конусообразную форму, окруженную рубашкой для циркулирующего охлаждаемого рабочего воздуха».

Между тем, с декабря 1929 г. по октябрь 1930 г. Циолковский продолжал исследование, связанное с теорией полета и устройством «реактивного» самолета – самолета, оснащенного усовершенствованным авиационным двигателем без воздушного винта, который, работая на запасенном горючем и атмосферном кислороде, обеспечил бы создание тяги исключительно реакцией истекающих выхлопных газов.

Его результаты были изложены в объемной рукописи «Восходящее ускоренное движение ракетоплана», о сохранности которой Циолковский не очень позаботился. Автограф текста до нас вообще не дошел (в разных архивных делах нами выделены и опознаны лишь отдельные разрозненные страницы), машинопись (в трех экземплярах) сохранилась со значительными пробелами и со следами многочисленных исправлений. Изучение этих исправлений позволило сделать однозначный вывод: Циолковский отказался от своего изобретения «реактивный двигатель» и вернулся к изобретению «полуреактивный двигатель». Иными словами, он счел нужным снова дополнить винтом усовершенствованный поршневой двигатель (с конической выхлопной трубой и «холодильником»).

И отказ от «реактивного» самолета и возвращение к «полуреактивному» был зафиксирован на страницах одного из трех экземпляров машинописной копии «Восходящее ускоренное движение ракетоплана». Во всех местах слова «ракетоплан» «реактивный аэроплан», «прибор», «снаряд» «ракета» исчезли из ее текста и были заменены словом «стратоплан». Заголовок был заменен на «Еще о снаряде», первый параграф стал сто тринадцатым, а в описание устройства двигателя был включен «особый пропеллер». Еще более поразительно, что все эти метаморфозы с рукописью «Восходящее ускоренное движение ракетоплана», за которыми стоит развитие творческой мысли Циолковского, отказ от прежних установок и переход на новую ступень познания, были абсолютно проигнорированы исследователями и публикаторами. М.К. Тихонравов в 1947 г. и А.А. Космодемьянский в 1954 г. опубликовали текст этой работы без учета поздней авторской правки. Для Циолковского же оба варианта – и «Восходящее ускоренное движение ракетоплана», и «Еще о снаряде» стали преходящими этапами в исследовании. Отказавшись от «реактивного аэроплана» в пользу «полуреактивного», он не очень бережно отнесся к этой исправленной рукописи, сохранив ее не полностью. Она обрывается на 178 параграфе, хотя, если основываться на имеющемся перечне формул, в ней должно было быть не менее 229 параграфов, и из нее изъяты страницы 18-30 с параграфами 68-127. Когда Циолковский так поступал со своими рукописями, он явно в них больше не нуждался.

Весь 1931 г. прошел для Циолковского под знаком цикла работ, в который вошли «Стратоплан полуреактивный», «Сжиматель газов и его расчет» и «Как увеличить энергию взрывных (тепловых) двигателей». И они являются единым проблемно-тематическим комплексом, не существуя друг без друга – обстоятельство, которое также до сих пор игнорировалось – две последние работы не включались в перечни работ Циолковского по космонавтике и были опубликованы в четвертом томе Собрания сочинений среди работ по технике. Цикл «Стратоплан» отличается внушительным для Циолковского объемом (только в работе «Стратоплан полуреактивный» 325 параграфов, из которых до сих опубликовано лишь 39 параграфов) и содержит детальное исследование вопросов, связанных с усовершенствованным поршневым двигателем с винтом, а также с конструктивными особенностями самолета, оснащенного таким двигателем, его техническими характеристиками и картиной его полета с учетом сил сопротивления воздуха и тяготения. Двигательная установка для «стратоплана» - очередной результат его усилий по преобразованию авиационных двигателей – наиболее известная в литературе из всех, что Циолковский разрабатывал. Это был поршневой авиационный мотор, механически связанный с винтом; часть мощности мотора расходовалась на вращение винта, другая часть – для создания прямой реакции. Самолет двигался под действием тяги, создаваемой воздушным винтом и прямой реакцией выхлопных газов в смеси с воздухом. Отличие данного мотора от установок 1929 г. и 1930 г. (кроме наличия винта по сравнению с реактивной установкой с прямой реакцией конца 1929-1930 гг.) в одной детали – воздух должен был охлаждаться не после сжатия в компрессоре перед подачей в рабочие цилиндры, а еще до его поступления в компрессор. К сожалению интерпретация в литературе содержания опубликованных тридцати девяти параграфов работы «Стратоплан полуреактивный» также не свободна от неточностей – считается, что «в данной работе <...> Циолковский привел схему и дал приблизительные расчеты стратосферного самолета с турбокомпрессорным двигателем», между тем как компрессор и здесь должен был приводиться в действие еще не турбиной, а мотором.

Идея классического турбовинтового воздушно-реактивного двигателя появилась в работах Циолковского в июле-августе 1933 г. в статье «Парогазовый турбинный мотор для дирижаблей, аэропланов, стратопланов, автомобилей и других целей»; в октябре 1934 г. – марте 1935 г. она была также изложена в работе «Новые двигатели двух типов».

Еще один вариант двигательной установки для высотного самолета Циолковский предложил в августе 1933 г. в работе «Звездолет с предшествующими ему машинами». Вместо турбовинтового двигателя, работающего на горючем и атмосферном кислороде, он использовал здесь двигательную установку с ЖРД, так описав принцип ее действия: продукты сгорания ЖРД, усиленные турбиной, приводят в движение воздушный винт, установленный сзади, который «засасывает воздух справа и выгоняет его влево. От этого прибор движется слева направо. Этому движению помогает еще и отдача (реакция) отработанного газового потока». Трудно сказать, почему Циолковский вернулся здесь к идее запасенного жидкого кислорода в качестве окислителя для высотного самолета. Примечательно также, что он вернулся и к идее второго контура, описав, в сущности, двигатель с комбинированной тягой.