К 75-летнему юбилею

К. Э. Циолковского

Коллегия Аэрофлота шлет горячий привет неутомимому ученому, энтузиасту дирижаблестроения, старейшему исследователю в области полетов в стратосферу и применения реактивных двигателей, в день 75-летия его рождения Коллегии Аэрофлота выделяет снециальный фонд имени Циолковского и 20 тыс. рублей для премирования изобретательской мысли и инициативы в области советского цельнометаллического дирижаблестроения.

Врид. нач. Аэрофлота Анвельт

От самолета нельзя получить больших скоростей в нижних слоях атмосферы. Допустим, что средний по экономичности самолет имеет секундную скорость в 50 м (180 км в час), полный вес в одну тонну и мощность двигателя в 100 сил. Если мы хотим получить от того же самолета удвоенную скорость, то мощность его двигателя надо увеличить в 8 раз. В самом деле: сопротивление воздуха (по известному закону) при этом увеличивается в 4 раза. А так как пройденный в секунду путь тоже увеличивается в два раза, то работа в течение одной секунды (или что то же, нужная мощность) возрастет в 8 раз. Точно так же, если ми хотим увеличить скорость в 10 раз, то мощность должна вырасти в 1000 раз. Выводы эти, конечно, приблизительны.

В настоящее время предельная скорость самолетов достигает почти 200 м секунду (720 км в час). Как достигается такая скорость? А вот как: 1) самолет делают грандиозным, чтобы сравнительный вес пилота был незаметен; 2) уменьшают запас топлива почти до нуля, отчего радиус действия ограничивается десятком километров; 3) аэроплан делают очень непрочным, вследствие чего достигают легкости, но рискуют жизнью человека и машиной; 4) на двигатель отделяют возможно большую часть полной подъемном силы самолета; 5) самый мотор делают наиболее энергичным, увеличивая его силу при том же весе и рискуя eго исправностью. Наконец, самый главный фокус состоит в том, что аэроплан сначала поднимается на некоторую высоту, a потом летит отвесно вниз, чтобы получить при начале старта огромную скорость не за счет работы мотора, а за счет силы тяжести. Все это вместе и дает секундную скорость в 200 м.

Скорость аэроплана без этих фокусов, риска и натяжек (в ущерб безопасности) в низших слоях атмосферы не может считаться выше 100 м (360 км в час).

Совсем другая картина получится, если мы будем летать на большой высоте в разреженных слоях атмосферы.

Еще х 1895 г. мною было показано, что скорость снаряда возрастает вдвое, если разрежение воздуха увеличивается вчетверо, а мощность мотора в два раза. Вообще н стратосфере разрежение пропорционально второй степени скорости, а мощность двигателя — ее первой степени (конечно, при одном а том же полном

Рис. 1	Рис. 3

весе самолета) То же самое было доказано в 1930 г. в САСШ ученым Корвин-Круковским.

Значит, в стратосфере гораздо легче достигать больших скоростей, чем в низших слоях атмосферы. Если, например, мы хотим увеличить скорость и 10 раз, то мощность мотора надо увеличить только в 10 раз. Если скорость нам нужно утроить, то и мощность надо лишь утроить, а не увеличивать в 27 раз, как внизу. Это большое преимущество полета в стратосфере.

Но не надо обольщаться и думать, что работу мотора не надо даже увеличивать при полетах в стратосфере. Ее не только необходимо увеличить, но мы еще встретим пропасть затруднений и препятствий дли полета и разреженной среде. Мы их перечислим: 1) силу мотора при том же его весе надо увеличить пропорционально скорости, 2) надо найти средство против разрыва воздушного винта под влиянием центробежной силы; 3) надо предварительно сжимать воздух, идущий для питания в рабочие цилиндры; 4) охлаждать этот воздух, чрезмерно нагревающийся при сжатии; 5) сделать помещение пилота и пассажиров непроницаемым для газов, чтобы удерживать в кабине неизменное и достаточное давление воздуха и определенное содержание в нем кислорода; 6) очищать воздух от выделений человеческого ила. Все это весьма затрудняет устройство выcoтного самолета.

Рис. 2

Boт эскиз такого аэроплана, который мне кажется наиболее подходящим для достижения больших высот.

Общий вид снаряда с высоты (план) мы видим, на рис 1. Крыло, три корпуса, рули высоты и направления. Два боконых корпуса назначены для горючего, людей и некоторых приспособлений. Средний содержит органы движения азроплана; он более наглядно изображен на рис. 2 (продольный разрез). Здесь мы видим вход встречного воздушного потока в средний корпус 1. Этот вход и выход 9 тем более суживается, чем скорость снаряда больше. Таким образом достигается постоянная скорость потока в средней части корпуса и постоянная же скорость вращения воздушного винта 2. Следовательно, разорваться он не может. Основанием для такого решения задачи послужил опыт, показанный на рис. 4: ветер сильно отклоняет крайние маятники, лю почти не действует на средний.

Механизм изменяющегося входного и выходного отверстий изображен па рис 3. Этот механизм может быть самого разнообразного устройства. У меня есть его модели.

Продолжаем описание среднего корпуса (рис. 2). За воздушным винтом 2 мы видим взрывной мотор многозвездочного типа 3. Он охлаждается добавочным винтом 2. Мотор помещен в особой центральной трубе, поперечник которой вдвое меньше диаметра всего корпуса. Длина ее приблизительно равна половине длины корпуса.

Рис. 4

Выхлопные газы (продукт горении) выходят без глушителя и как можно свободней через ряд труб 3 в одно цилиндрокольцевое расширяющееся пространство 3-3, 5-5, откуда вырываются с большой скоростью и вылетают через заднее отверстие 9, производя значительную отдачу (реакцию) и этим толкая снаряд вперед. На рисунке пугь движения выхлопных газов заштрихован, а путь воздушных струй оставлен чистым.

Воздушный винт, как и центральный вентилятор 2, разумеется, приводится в действие мотором. Он же вращает с большой скоростью и сжиматель воздуха (компрессор; он описан в отдельной книге). Воздух для питания двигатели засасывается в особое цилиндрокольцевое пространство 7— 7, 6-6, откуда устремляется в сжиматель, а от него — в карбюраторы и рабочие цилиндры 3.

Но воздух поступает в сжиматель уже сильно охлажденный, так что в сжимателе нагревается очень мало. Дело и том, что продукты горения (выхлопные газы), расширяясь, сильно охлаждаются и тем самым охлаждают прилегающий к ним воздух 7, 6, 8. Чем выше летит стратоплан, тем разреженнее атмосфера, тем скорость снаряда больше, тем расширение выхлопных газов сильнее, тем больше их отдача, ниже температура и больше охлаждение сжимаемого воздуха.

Более подробное описание моего спратоплана имеется в специальной книге о нем и в неизданных трудах.

Что мы достигаем этим аппаратом? А вот что: 1) он одновременно и гидроплан; 2) на всех высотах дыхание людей обеспечено, и потому силы их сохраняются неизменными; 3) мощность моторов усиливается отдачей тем более, чем выше летит стратоплан; 4) энергия, потраченная на сжимание и нагревание разреженного воздуха не пропадает даром, а нагревает охлажденные расширением выхлопные газы и тем увеличивает их скорость и отдачу, 5) холодильник получается очень сильный, без специальных приспособлений; 6) воздушный винт вращается с постоянной угловой скоростью и не может разорваться, какую бы поступательную скорость ни имел стратоплан.

Из других моих трудов видно, что этот стратоплан при весе в одну тонну должен для поднятия и полета и стратосфере иметь мотор, по крайней мере, в 1000 сил.

Калуга, 11 сентября 1932 г.