P = 6 14,5 25 38 47,5 59,5

Площадь пластинки

F = 16 32 48 64 80 96

P/F = 0,38 0,45 0,52 0,6 0,6 0,62

Таким образом, при увеличении длины пластинки в 6 раз, давление на ее единицу площади изменилось в 1,6 раза.

(Недостающие для полной ясности изложения расчеты проведены нами – Г.С.)

Таким образом, К.Э. Циолковскому не принадлежит приоритет ни в теоретическом, ни в экспериментальном обосновании зависимости силы сопротивления воздуха от степени удлинения плоской пластинки.

Далее он переключил свое внимание на опыты, связанные с определением силы трения. Результаты его исследования состояли в следующем:

«Величина трения не пропорциональна квадрату скорости… Величина трения не пропорциональна длине цилиндра» [100] [с. 14].

Он считал, что величина трения Т для цилиндров одного и того же диаметра, принятого им, выразится формулой: T = A Va Lb, где: V – скорость; L – длина цилиндра; A, a, b = const.

Далее он находит, что для пластинки: Т = 0,0004423 V1,604 L0,63 (1)

Автор работы [80] писал: «Циолковский отчетливо установил, что в формулу для коэффициента трения скорость и размер модели входят с одним и тем же показателем степени, как это и должно быть согласно теории динамического подобия» [80] [с. 13].

К.Э. Циолковский этого не понял и не понимал всю жизнь.

А.А. Космодемьянский в связи с достижениями К.Э. Циолковского писал: «Несмотря на то, что в опытах Циолковского скорость воздушного потока изменялась в очень малом диапазоне, ему удалось показать, что сила сопротивления трения изменяется в зависимости от произведения скорости воздушного потока и характерного линейного размера тела в некоторой степени, причем показатели степени у скорости и длины – одинаковы. Так как Циолковский производил свои опыты, как он писал в Академию наук, примерно в одинаковых условиях (давление и температура воздуха), то сделанные им выводы впервые установили зависимость аэродинамического сопротивления трения от числа Рейнольдса» [29] [с. 43].

Однако до понимания теории подобия, как мы только что видели, К.Э. Циолковский еще не дошел. Учет атмосферных условий в своих формулах он не осуществлял, что вызывает недоверие к его и без того приблизительным результатам.

Использование степенной зависимости в его формуле Т = f(VL) также не было его открытием, как это приписывают ему некоторые авторы. Он сам указал на работы Фруде, проводившему аналогичные опыты для воды, и написал: «По аналогии с опытами Фруде в воде, надо думать, что показатели формулы [1] [см. (1) – Г.С.] постепенно уменьшаются с увеличением L и V» [100] [с. 16]. Здесь же дается ссылка и на аналогичные исследования Гагена.

В этой своей работе он уточнил представления о силе трения для поверхностей аэростатов, показав, что она в полтора раза меньше самого смелого из его расчетов [100] [с. 17], а для некоторых аэростатов (в 200 м длиной) – в четыре раза [100] [с. 31].

Далее он провел опыты с призмами, круглыми и эллиптическими цилиндрами, с правильными многогранниками и шарами, с продолговатыми телами вращения. Попытался оценить влияние кормовой части этих тел на их сопротивление. Он нашел, что «Кормовой (или задний) придаток тела иногда увеличивает его сопротивление, иногда не изменяет, но большей частью уменьшает» [100] [с. 32]. Другими словами, разобраться в этом вопросе ему не удалось, что и понятно в связи с большой сложностью наблюдавшейся здесь физической картины.

Являясь по-видимому, первой в России попыткой систематического изучения аэродинамических характеристик различных тел, эта работа несла на себе и все негативные отпечатки пионерского ее характера. Она сугубо эмпирична и если не считать приведенных выше формул по силе трения, никаких обобщений не содержала. Бросается в глаза тот факт, что ее автор резко и не всегда оправданно расширял ее тематику. Так например, у него была хорошая возможность изучить и математически описать зависимость силы сопротивления от удлинения плоской пластинки, однако ею он не воспользовался и перешел к изучению тел сложных форм, где наблюдаются турбулентность, сложные вихреобразные течения, отрывы потоков и пр., что во многих случаях ставило его перед невозможностью объяснения протекавших явлений.

К.Э. Циолковский и сам понимал, что его опыты и не точны, и недостаточно обширны, чтобы на их основе можно было бы делать какие-либо обобщения [100] [с. 32].

Работу эту можно было бы назвать исторической только с точки зрения ее пионерского для России характера. Что же касается полученных результатов, то тут у него нет тех приоритетов, какие ему приписывают ныне его биографы, хотя с другой стороны, она содержала довольно много интересных результатов, характеризующих качественные аспекты различных вопросов обтекания воздухом тел. Перед К.Э. Циолковским открывались реальные возможности путем проведения недостающих опытов получить эмпирические зависимости, позволяющие осуществлять проектно-конструкторские расчеты летательных аппаратов. Конечно, это была трудная задача и одному человеку справиться с ней было невозможно, да и точность наблюдений оставляла желать много лучшего.

10 сентября 1899 года К.Э. Циолковский обратился с письмом в Императорскую Академию наук с просьбой о материальном содействии в проведении новой серии аэродинамических опытов.

22 сентября на X заседании физико-математического отделения Академии рассмотреть эту просьбу было поручено академику М.А. Рыкачеву.

Уже на следующем заседании отделения рассматривалось его заключение на предложение К.Э. Циолковского.

М.А. Рыкачев, в частности, писал, что: «Опыты заслуживают полного внимания Академии, как по идее, так и по разнообразию опытов. Несмотря на примитивные домашние средства, какими пользовался автор, он достиг все же весьма интересных результатов… Весьма интересны опыты, произведенные с целью определения влияния кормовой части: оказывается, что для продолговатого тела, у которого один конец сферический, а другой острый конический (аэростат Шварца), получается значительно меньшее сопротивление при обращении к ветру сферическим концом, чем коническим…