Циолковский. Его жизнь, изобретения и научные труды.

Аэропланы высот

К перечисленным работам примыкают две брошюры Циолковского:

1930 г. «Реактивный аэроплан».

1932 г. «Стратоплан полуреактивный».

Первая работа, представляющая собою краткое извлечение из обширной рукописи, описывает придуманный Циолковским особый летательный аппарат, переход от самолета к ракете. «Этот аэроплан, — пишет Циолковский, — отличается от обыкновенного тем, что совсем не имеет гребного или воздушного винта. Его действие заменяется отдачей (реакцией) продуктов горения в обыкновенных авиационных моторах. Последние требуют при этом некоторого преобразования и дополнения. Так, они сжигают много горючего, причем дают сравнительно небольшую работу (раз в 10 меньшую, чем следует по количеству топлива). Они делают большое число оборотов; продукты горения направляются через конические трубы назад, в кормовую часть аэроплана. Главная цель двигателя — реактивное действие отброса продуктов горения, пропеллер же устранен. Получается скорость движения, невозможная для самолета с винтовым пропеллером. За эрой аэропланов винтовых должна следовать эра аэропланов реактивных — аэропланов стратосферы».

Что же касается полуреактивного стратоплана, описываемого во второй брошюре, то этот самолет движется и силою воздушного винта, и отдачей продуктов горения; он может летать в самых разреженных слоях воздуха.

Следует отметить еще статью Циолковского в «Искрах науки» 1930 г. «От самолета к звездолету», где дается беглый обзор задач и возможных достижений летания в атмосфере и за ее пределами. В этой статье говорится о стратоплане следующее:

«Попробуем преобразовать обыкновенный аэроплан в стратоплан, т. е. аэроплан больших высот. Винтовой его пропеллер мы должны выбросить, как разрывающийся при большой скорости вращения.

Однако, реактивное действие газов аэроплана далеко не достаточно, чтобы дать ему полет. Расчеты показывают, что отдачу надо увеличить, по крайней мере в 10 раз, чтобы подняться на воздух. Как же это сделать при том же весе мотора?

Для примера допускаем вес стратоплана с полным оборудованием в 100 кг. Обыкновенно потребная сила двигателя будет 100 метр. сил, а вес его около 100 кг.

Чтобы получить достаточную отдачу, надо увеличить сгорание горючего в 10 раз, мощность же мотора может увеличиться, а может остаться и прежней. Конечно, мотор способен работать впустую; число оборотов от этого возрастает, а вместе с тем возрастает и количество сожженного горючего. Но, во-первых, некоторая, хотя бы и малая, работа нам необходима на высотах для сжимания разреженного воздуха, во-вторых, число оборотов и при холостом ходе все же в 10 раз не увеличится. Значит, неизбежно увеличить не только количество горючего, но и работу двигателя (именно с целью больше сжечь горючего).

Если мы употребим при самом начале полета, у уровня океана, сжатый в несколько раз воздух, расширенные клапанные отверстия и такие же проводящие трубы, то может быть нам и удастся увеличить работу мотора в несколько раз, а количество сжигаемого горючего даже в 10 раз. Последнее нам всего важнее. Притом на моторы мы можем ассигновать не 100, а 200–300 кг. Употребление горючего в виде сжиженного водорода, который очень быстро смешивается с воздухом, может также способствовать увеличению числа оборотов мотора, а вместе с тем и количества потребляемого горючего. Задача не так уж трудна, если над ней хорошенько подумать.

При десятикратном ускорении сгорания, выхлопотное действие газов так значительно, что стратоплан сначала катится, а потом подымается на воздух и мчится со скоростью, доходящей до 50–100 метров в секунду.

Но где же космические скорости, где вообще увеличение скорости?

Это увеличение обнаружится в высших слоях атмосферы, по мере разрежения воздуха и особенно в то время, когда ракета преодолеет земное притяжение и будет мчаться в безвоздушном пространстве.

Заметим, что, если количество сжигаемого горючего, благодаря компрессору, на всех высотах постоянно, то и реактивное действие, или тяга, также останется постоянным. Таким образом, работа, используемая аэропланом, будет пропорциональна скорости его поступательного движения, т. е. во сколько раз увеличится работа, во столько же раз возрастет скорость, и наоборот.

Как показывают мои расчеты, при постоянной тяге на высоте, где воздух вчетверо реже (12 км). скорость аэроплана будет вдвое больше; где в 9 раз атмосфера реже, там скорость в 3 раза больше, и т. д.

На высоте, где воздух реже в 100 раз, часовая скорость достигает 3600 км в час (1 км в секунду). Таким образом от наших широт (допустим 45°) до экватора можно будет пролететь в течение 1,4 часа, от полюса к экватору — в 2,8 часа, от полюса к полюсу — в 5,6 часа. Кругом Земли — в 11,1 часа».