Лев Гумилевский - Создатели двигателей
Газовая турбина есть плод общего труда ученых и техников многих стран и национальностей.
В такой же мере общим трудом является и создание турбореактивного двигателя, судьбу которого решила газовая турбина.
Однако в области реактивной техники особое место занимает известнейший русский ученый Константин Эдуардович Циолковский, о заслугах которого в этом деле нельзя не вспомнить.
Есть люди, у которых невозможно отделить их внутреннюю личную духовную жизнь от их общественной, профессиональной или научной деятельности, люди, для которых их профессия, наука или техника являются естественной страстью ума и сердца.
Идеи слишком необычные, слишком новые и неожиданные захватывают наш ум большей частью тогда, когда мы еще только устанавливаем собственное отношение к окружающему нас миру, — ум со сложившимся уже строем мыслей они так легко не могут захватить. Преодоление привычного мышления часто требует большого нервного труда, и в этом лежат обычно истоки личной и общественной трагедии людей, провозглашающих идеи, усвоение которых требует от окружающих разрушения их привычного мышления.
За восемь лет до первых полетов братьев Райт Константин Эдуардович Циолковский опубликовал свой проект самолета, по конструкции очень далекого от машин его предшественников, но очень близкого к современному типу самолета. За десять лет до появления первого цеппелина Циолковский выступил с проектом своего дирижабля, оболочка которого изготовляется из волнистой стали, дирижабля гораздо более совершенного, чем цеппелины. И за пятнадцать лет до работ Годдарда, поднявшего вопрос о практическом использовании реактивного двигателя, Циолковский разработал теорию реактивного движения, дал схему космической ракеты, доказал возможность межпланетных путешествий, и все это — с исчерпывающей полнотой и доказательностью. Но понадобилось почти полвека, для того чтобы были поняты, усвоены и оценены идеи этого замечательного ученого.
Следует отметить, что в настоящее время Циолковский уже во всем мире признается патриархом ракетного летания, и приоритет его в этом деле не только не оспаривается, но имя его в связи с вопросом о ракетах встречается всюду.
Посмотрим, однако, в чем заключается значение его теории и выводов, в чем именно здесь является он пионером и что в этом отношении было сделано до него.
Обыкновенная, всем и давно известная ракета есть трубка, сделанная из картона и набитая порохом. Если поджечь спрессованную массу ее заряда с открытого конца, он не взрывается сразу, а горит постепенно.
Существует очень распространенное, но неправильное мнение, будто ракета летит, отталкиваясь от воздуха струей выходящих из нее газов. На самом деле ракета при полете вовсе не опирается на воздух и не отталкивается от него. Зажженная ракета может лететь и в безвоздушном пространстве. Сжатые в трубке ракеты газообразные продукты сгорания, стремясь расшириться, давят на стенки трубки во все стороны равномерно, но дело в том, что боковые давления уравновешены стенками трубки, а продольное давление не уравновешено, так как газы снизу выходят наружу. Давление вверх поэтому сильнее, чем вниз, где газы свободно выходят. Вот это давление вверх, не уравновешиваемое снизу, и заставляет ракету двигаться вперед с большой скоростью.
Таким образом, ракету движет давление газа, заключенного в ней самой, и в опоре вне себя ракета для полета не нуждается. Наоборот, сопротивление воздуха только мешает скорости ракетного движения, и в безвоздушном пространстве она будет двигаться быстрее. Это соображение было положено в основание утверждения Циолковского о возможности полета в безвоздушном, межпланетном пространстве.
С математической точки зрения ракета есть летящее тело, масса которого непрерывно меняется, так как она выбрасывает беспрестанно продукты сгорания и теряет свой вес. И целый ряд математиков и физиков в последнюю четверть XIX века делали анализ движения тел с переменной массой, но конкретный случай такого движения — полет ракеты — был рассмотрен только одним математиком, профессором П. А. Мещерским, в сочинении «Динамика точки переменной массы», опубликованном в 1897 году. Это, так сказать, первая попытка теоретического исследования полета ракеты, но ничего общего с теорией Циолковского, одновременно занимавшегося тем же вопросом, она не имеет.
Заслуга Циолковского как пионера ракетного и вообще реактивного движения состоит в том, что он разработал основы этого движения, дал не только расчет полета ракеты, но и расчет расхода горючего, определил коэффициент полезного действия реактивного двигателя. Он показал, что все работы в области ракетной техники окажутся бесплодными, если не создать надежный реактивный двигатель и не подобрать для него наивыгоднейшее топливо.
Вопреки существовавшему всеобщему убеждению, что для ракеты лучшим, да, пожалуй, и единственным видом горючего является порох, Циолковский первый говорит о том, что выгоднее брать жидкие горючие смеси: бензин и жидкий кислород или жидкие водород и кислород.
Это предложение Циолковского, как самое целесообразное, подтвердилось опытами Годдарда. В декабре 1925 года им была сконструирована ракета с двигателем, работающим по реактивному принципу на бензине и жидком кислороде. В этом двигателе невоспламеняющийся газ, запасенный в сжатом виде, силой своего давления подавал из топливных баков бензин и кислород по длинным трубкам в камеру сгорания. Ракета Годдарда взлетала за 2,5 секунды на 60 метров вверх.
Опыты с первыми ракетами редко приводили энтузиастов этого дела к успеху по многим — совершенно, впрочем, устранимым — причинам, в частности из-за разрушения камер сгорания. Выходящие газы имеют температуру в несколько тысяч градусов, и практически редко кому удавалось подобрать материал, способный хотя бы и очень малый срок выдерживать такую температуру.
В качестве боевого снаряда ракета вывелась из употребления после того, как появились нарезные пушки. Но предметом развлечения она оставалась неизменно в течение многих веков.
Естественно, что, когда появились первые самолеты с тяжелыми и неудобными двигателями, у многих возникла мысль применить здесь ракетообразный двигатель, простой и легкий, как нарочно созданный для авиации.
Таких предложений было сделано на заре авиации очень много, но теоретического обоснования их работы не имелось. Теория «воздушно-реактивного двигателя», могущего заменить авиационный, впервые была разработана Борисом Сергеевичем Стечкиным.
«Отец русской авиации» Николай Егорович Жуковский, никогда не сомневавшийся в возможности динамического полета, не раз говорил своим ученикам, что надо бы кому-нибудь из членов Воздухоплавательного кружка посвятить себя вопросам авиационного моторостроения. При организации Авиационного расчетно-испытательного бюро и Курсов авиации при Московском высшем техническом училище в особенности специалист по авиамоторам стал совершенно необходимым. Развитие авиации в то время настоятельно требовало разделения специальностей пилота, конструктора и моториста, на первых порах соединявшихся в одном лице.
Выбор Николая Егоровича пал на тяготевшего к энергетической технике студента, бывавшего часто в Воздухоплавательном кружке, Бориса Сергеевича Стечкина.
Это был очень удачный выбор. Стечкин воспитывался в Орловском кадетском корпусе как раз в те годы, когда кадетские корпуса перестраивали свои учебные программы, приближая их к вопросам естествознания. Орловский кадетский корпус, в частности, отличался такой хорошей постановкой преподавания естественных наук и математики, что Стечкин по окончании его в 1908 году без всякой дополнительной подготовки выдержал конкурсный экзамен для поступления в Московское высшее техническое училище, где и начал учиться.
Юноша, часто бывавший в доме Жуковского и испытывавший на себе огромное влияние его светлого ума, принял совет Николая Егоровича и, еще будучи студентом, начал заниматься вопросами авиационного моторостроения. В 1915 году, когда открылись Курсы авиации, Стечкин заведовал моторной лабораторией курсов. Общее руководство занятиями в лаборатории осуществлял профессор, ныне академик, Н. И. Кулебакин, читавший на курсах лекции по вопросам авиационного моторостроения.
По окончании училища, в 1918 году, Стечкин был оставлен при нем для научно-исследовательской работы. Моторная лаборатория Курсов авиации помещалась, как и курсы, на Вознесенской улице. Когда тут организовался по инициативе Н. Е. Жуковского и А. Н. Туполева Экспериментально-аэродинамический отдел Народного комиссариата путей сообщения, моторная лаборатория вошла в его винтомоторную секцию, которой заведовать стал Стечкин.
А в конце того же 1918 года Б. С. Стечкин вместе со своей лабораторией вошел в состав ЦАГИ, возглавив здесь винтомоторный отдел.
