… Человек не всегда будет оставаться на Земле; поиски света и пространства будут вести его к проникновению за границы атмосферы, сначала робко, но в конце, чтобы завоевать все солнечное пространство.
К.Э. Циолковский
Страница рукописи К.Э. Циолковского «Исследование мировых пространств реактивными приборами»
Работы К.Э. Циолковского по авиации занимают значительное место в научном творчестве ученого.
Первый в мире самолет, на котором была установлена паровая машина, был построен в России Александром Фё́доровичем Можайским в 1881 году. Затем к созданию
самолётов приступил целый ряд энтузиастов в России, Франции, США, Англии и других странах. Уже в первые десятилетия XX века были созданы самолёты, способные летать благодаря мощности собственного мотора и выполнять полёт в течение минут, а затем и часов.
Циолковский внимательно следил за достижениями авиаконструкторов и летчиков. Совершенствование двигателей внутреннего сгорания сделало возможным создание легкого и достаточно мощного авиационного двигателя. Первыми поставили на самолет двигатель внутреннего сгорания американские
механики братья Райт. Первый полет был совершен ими в 1903 году.
В 1894 году Циолковский опубликовал свой труд "Аэроплан или птицеподобная (авиационная) летательная машина". Знаменательно не только то, что
Циолковский предложил схему моноплана со свободнонесущими крыльями, близкую современной, но и то, что он подробно ее исследовал, проанализировал как с точки
зрения прочности конструкции, так и с точки зрения аэродинамики.
В изданной в 1929 году работе "Новый аэроплан" Циолковский дал описание конструкции самолета, состоящей из нескольких веретенообразных полых
тел, образующих крыло. В этой, как и в последующих работах по авиации, Циолковский обосновал неизбежность замены поршневых двигателей с воздушным
винто́м реактивными двигателями. В работе "Реактивный аэроплан" (1930) он дал критическое сравнение самолетов поршневых с реактивными самолетами и доказал
возможность создания реактивного самолета с неизмеримо большими скоростями.
Схема и расчёт стратосферного самолета с двигателем, который мы сейчас относим к воздушно-реактивным, даны учёным в работе "Стратоплан
полуреактивный" (1932). "За эрой аэропланов винтовых должна следовать эра аэропланов реактивных или аэропланов стратосферы", - писал Циолковский.
Целый ряд работ Циолковского посвящен проблеме создания двигателя и высококалорийного горючего для реактивного самолета: "Реактивный
двигатель" (1929), "Как увеличить энергию взрывных тепловых двигателей" (1931) и "Сжима́тель газа" (1931).
Профессор В.А. Семенов, исследователь трудов Циолковского в области авиации, писал:
"В своих трудах К.Э. Циолковский на основе развитой научной интуиции и чисто теоретических соображений предвидел конкретные формы на обозримом пути развития авиации".
Работы Циолковского по аэродинамике
К.Э. Циолковский начал заниматься вопросами аэродинамики ещё с середины 80-х годов XIX века, когда методы экспериментального исследования были несовершенны.
Работы Циолковского по теоретической и экспериментальной аэродинамике были, несомненно, обусловлены необходимостью дать более точное
понимание подъемной силы и лобового сопротивления и, следовательно, более строго обосновать аэродинамические расчеты дирижабля и аэроплана.
После многочисленных экспериментов в естественных условиях Циолковский пришёл к идее испытания моделей в искусственном потоке воздуха. Для
этого в 1897 году Циолковский построил первую в России аэродинамическую трубу с открытой рабочей частью ("воздуходувку", по терминологии учёного).
"Воздуходувка" Циолковского отличалась равномерным потоком воздуха, что достигалось впервые примененной, ориентируемой по воздушному потоку решеткой и
чувствительным прибором для измерения сил сопротивления.
Цикл экспериментов, проведенных ученым в аэродинамической трубе, дал огромный исследовательский материал, обработка которого позволила
выявить важнейшие закономерности в аэродинамике дозвуковы́х скоростей. Результаты исследования Циолковский опубликовал в 1898 году в статье "Давление воздуха на
поверхности, введенные в искусственный воздушный поток", которая явилась первой публикацией по вопросам аэродинамики. Предвидение учёного о значении
аэродинамических труб, его программа работ по экспериментальной аэродинамике получили полное подтверждение в дальнейшем развитии авиации и воздухоплавания.
Еще в конце XIX века Циолковский писал: "Я мечтаю о построении обсерватории по сопротивлению воздуха... В ней было бы удобно хранить модели и
производить опыты неопределённое число лет, потому что дело это великое, чрезвычайно великое, как океан". (Центральный аэрогидродинамический институт -
ЦАГИ - был создан в 1918 году, в настоящее время является одним из крупнейших в мире центров аэрогидродинамических исследований.)
Исследователь творчества Циолковского А.А. Космодемьянский писал: "С горечью приходится отмечать, что большинство результатов по
экспериментальной аэродинамике не было опубликовано в дореволюционной России, поэтому многие его выводы о законах сопротивления воздуха были повторены в XX веке другими исследователями".