Вот еще пример, — на этот раз из области авиации. Если стойки аэроплана имеют круглое сечение 4 сантиметра в диаметре и 2 метра в высоту, то при скорости аэроплана 250 километров в час, каждая стойка испытывает со стороны воздуха сопротивление в 30 кг. Достаточно, однако, придать сечению стоек яйцевидную форму с заострением на узком конце, чтобы сопротивление упало до 1 1/2 кг, т. е. уменьшилось в 20 раз!

Опыты над сопротивлением воздуха велись первоначально так: тело — например, шар, пластинка, модель корпуса самолета или оболочки дирижабля — заставляли двигаться через воздух; при этом, с помощью довольно сложных приспособлений, измеряли величину лобового сопротивления, оказываемого воздухом. Однако, затем отказались от этого способа, явно неудобного (очень затруднительно измерять силы на движущейся тележке), и так сказать «обратили» явление: вместо того, чтобы двигать тело в спокойном воздухе, стали, наоборот, изучать действие движущегося потока воздуха на покоящееся тело, так как возникающие силы в обоих случаях одинаковы. Осуществляется это так, что испытуемое тело закрепляется неподвижно близ отверстия широкой трубы, из которой, под действием сильного вентилятора (воздуходувной машины), вырывается поток воздуха. В современных лабораториях такие «аэродинамические трубы» устраиваются огромных размеров. В нашем центральном аэро-гидродинамическом институте в Москве («ЦАГИ») имеется с 1925 г. труба диаметром 6 м и длиною 50 м — одна из величайших в мире. С помощью такой установки можно испытывать («обдувать») не только модели или крупные детали, но и целые машины в натуре, — например, автомобили.

Первая аэродинамическая труба была у нас построена в 1902 г. проф. Жуковским при Московском университете. Циолковский же производил свои систематические исследования над сопротивлением воздуха раньше этого времени и, несмотря на крайне примитивную обстановку, достиг весьма ценных результатов.

Сначала Циолковский производил опыты над телами, движущимися в закрытом помещении, потом стал пользоваться естественным ветром и, наконец, самостоятельно изобрел и соорудил аэродинамическую трубу, конечно, небольших размеров. «Как воздуходувки, так и измерительные приборы, — рассказывает он, — были оригинальны и очень чувствительны, что позволило получить новые и интересные выводы. Впоследствии к таким же выводам пришли и другие экспериментаторы. Подробный труд с большим атласом чертежей, таблиц и описанием наиболее совершенных аппаратов до сих пор еще не издан».

Все это выполнялось, заметим, с ничтожными денежными средствами. Послушаем, как он сам рассказывает о ходе своих работ:

«Теоретики находили сопротивление воздуха для аэростата громадным. Мои опыты показали, что оно далеко не так значительно и что коэффициент сопротивления уменьшается с увеличением скорости движения аэростата. Опыты производились отчасти в комнате, отчасти на крыше, в сильный ветер. Помню, как я был радостно взволнован, когда коэффициент сопротивления при сильном ветре оказался мал: я чуть кубарем не скатился с крыши и земли под собой не чувствовал.

Сочувствие прессы к моим трудам сопровождалось пожертвованиями от разных лиц на дело воздухоплавания (приток денег вызван был появлением упомянутой ранее статьи Голубицкого в „Калужском вестнике“). Всего получено было 55 рублей, которые я употребил на производство новых опытов с сопротивлением воздуха… Но, увы, несмотря на порядочный шум газет, сумма оказалась чересчур незначительной. Так, Питер (Ленинград) выслал 4 рубля. Как бы то ни было, спасибо обществу и за то. Я много разъяснил себе произведенными опытами, которые описал так же, как и устроенные мною приборы в „Вестнике опытной физики“, в статье „Давление воздуха на поверхности, введенные и искусственный воздушный поток“ (1899). Работа эта была представлена мною в Академию наук. Академик Рыкачев сделал о ней благоприятный доклад Академии, которая, благодаря этому, выдала мне, по моей просьбе, 470 рублей на продолжение опытов. Года через полтора мною был послан в Академию подробный доклад, состоящий из 80 писчих листов и таблиц-чертежей. Краткое извлечение из этого доклада было позднее напечатано под заглавием „Сопротивление воздуха и воздухоплавание“. После этой работы я некоторое время продолжал свои опыты, которые, связанные с разными вычислениями, постепенно выяснили мне истину сопротивления воздуха».

В другом месте Циолковский так рассказывает о своих аэродинамических исследованиях:

«Академия дала о моих трудах благосклонный отзыв, но ввиду множества сделанных мною оригинальных открытий, отнеслась к моим трудам с некоторым сомнением. Теперь (1913 г.) Академия может порадоваться, что не обманулась во мне и не бросила денег на ветер. Благодаря последним опытам Эйфеля, самые странные мои выводы подтвердились».

Результаты опытов и изысканий Циолковского изложены в следующих его печатных работах, краткая характеристика которых составлена им самим:

1898 г. «Самостоятельное горизонтальное движение управляемого аэростата» (в журн. «Вестник опытной физики»).

Доказывается управляемость газового воздушного корабля и то, что с увеличением скорости коэффициент сопротивления среды уменьшается. Простые опыты.

1899 г. «Давление воздуха на поверхность» (в том же журнале).

Более сложные и многочисленные опыты сопротивления воздуха. Эмпирические законы трения. Опыты были произведены ради защиты управляемости аэростата, так как представители Технического общества теоретически давали громадные коэффициенты сопротивления даже для тел лучшей, идеальной формы.

1903 г. «Сопротивление воздуха» (в журн. «Научное обозрение»).

Опыты сопротивления и трения воздуха с более сложными и улучшенными приборами. Все делалось руками Циолковского — и пайка, и точка, и столярные и слесарные работы.

1927 г. «Сопротивление воздуха и скорый поезд».

Даны новые формулы сопротивления воздуха птицеподобным телам. Они применимы и к жидкостям, например, к воде, только коэффициент нужен иной. Он легко определяется опытом. Коэффициент сопротивления оказывается зависящим не только от формы тела и его скорости, но и от его абсолютных размеров.

Что же касается до «скорого поезда», то, вероятно, это дело отдаленного будущего или применений исключительных. Поезд состоит из вагона хорошей формы, но с плоским основанием (без колес), которое близко прилегает к ровной площади пути. Под основание вагона накачивается воздух, который поднимает вагон на несколько миллиметров и почти уничтожает трение. Вырывающийся сзади вагона воздух (или пар) заставляет его быстро двигаться вдоль пути. В сущности этот вагон лежит на танком слое воздуха. При большой скорости и некоторых летательных приспособлениях поезд перескакивает через рвы, реки и горы, не нуждаясь в мостах и тоннелях.