История науки и техники знает немало примеров, когда идеи, высказанные каким-либо ученым, долгое время оставались неизвестными и становились достоянием человечества с большим опозданием, когда они уже не представляли собой чего-либо нового и были реализованы, а также значительно развиты и дополнены последующими поколениями.

Так произошло с записями Леонардо да Винчи по геликоптерам, с некоторыми работами Дж. Кейли по аэродинамике, с проектом воздухоплавательного прибора Н. И. Кибальчича, с ранними рукописями Ю. В. Кондратюка по межпланетным сообщениям и рядом других материалов.

К этой же группе материалов следует отнести относящиеся к 80— 90 годам прошлого столетия записи С. С. Неждановского о возможности применения реактивных двигателей для решения проблемы полета человека¹.

Сергей Сергеевич Неждановский (1850-1940 гг.) — советский ученый-изобретатель, довольно широко известный своими работами в области авиационной науки и техники. Однако до 50-х годов XX в. ни в научно-технической, ни в историко-научной литературе практически не находили отражения его изыскания в области реактивной техники².

Исследованием возможности применения реактивного принципа к решению проблемы полета аппаратов с человеком на борту Неждановский начал заниматься с 80-х годов XIX века. В июле 1880 г. он впервые приходит к мысли о возможности устройства реактивного летательного аппарата, указав в своей рабочей тетради: «Летательный снаряд возможен при употреблении взрывчатого вещества; продукты его горения извергаются через прибор вроде инжектора»³.

¹ Упомянутые записи были обнаружены в рабочих тетрадях С. С. Неждановского, которые в настоящее время хранятся в Научно-мемориальном музее Н. Е. Жуковского в Москве. В дальнейшем все ссылки в данной работе даются на материалы научного архива музея Н. Е. Жуковского.

² Первые сообщения об изысканиях С. С. Неждановского в области реактивных двигателей были сделаны сотрудником Московского авиационного института А. И. Яковлевым на конференции, организованной кафедрой истории авиационной техники МАИ (9 января 1957 г.) и на заседании авиационной секции Советского национального объединения историков естествознания и техники (2 марта 1959 г.).

³ Научный архив Мемориального музея Н. Е. Жуковского, № 1079, л. 66.

В конце 1880 г. Неждановский производит некоторые вычисления, относящиеся к ракетному летательному аппарату, который должен был приводиться в движение за счет реакции газов. Произведя расчет двух вариантов двигателя (при давлении пороховых газов равном 150 и 200 атм), Неждановский пришел к следующему выводу: «Думаю, что можно и не мешает устроить летательный аппарат. Он может носить человека по воздуху по крайней мере в продолжении 5 минут. Раструб, выпуская воздух с наивыгоднейшей скоростью, доставит экономию в горючем материале и увеличит время и протяжение полета»¹.

В 1882 г. Неждановский вновь возвращается к мысли о возможности устройства реактивного летательного аппарата и рассматривает различные варианты двигателей, действующих реакцией углекислого газа, водяного пара и сжатого воздуха. В частности, им была высказана мысль о возможности устройства реактивного двигателя «по принципу магазинных ружей или митральез в 2 или 3 ствола, опять-таки для того, чтобы иметь возможность управлять силою и временем полета»².

В том же 1882 году Неждановский высказывает мысль о возможности устройства двух типов реактивных летательных аппаратов тяжелее воздуха — с крыльями и без них. Кроме того, им была указана возможность применения одного из предложенных им двигателей, действовавшего реакцией сжатого воздуха, для горизонтального перемещения летательных аппаратов легче воздуха («воздушного шара сигарообразной формы»).

В это же время Неждановский предпринимает попытку рассчитать работу, необходимую для осуществления полета аппарата с реактивным двигателем. Одной из первых поставленных им задач являлось определение работы, потребной для уравновешивания силы тяжести летательного аппарата. На основании проведенных им вычислений Неждановский пришел к выводу, что «работа, потребная для поддержания тела, прямо пропорциональна скорости воздуха, вытекающего из двигателя, и обратно пропорциональна корню квадратному из поверхности крыльев или корню квадратному из сечения отверстия, из которого вытекает воздух, действующий реакцией»³.

Это положение было высказано Неждановским в 1882 г. При его рассмотрении следует иметь в виду, что Неждановский предполагал, как это следует из его последующих записей, что воздух берется из окружающей среды. Следовательно, в данном случае им была определена работа, потребная для того, чтобы уравновесить силу тяжести летательного аппарата за счет реакции струи воздуха, взятого из окружающей среды, сжатого в сосуде и выброшенного со значительной скоростью в направлении действия силы тяжести.

В отличие от большинства изобретателей, занимавшихся до него решением проблемы реактивного полета, Неждановский почти совершенно не занимался разработкой конструкции летательных аппаратов, уделяя главное внимание проблеме создания реактивного двигателя и нахождению наилучшего топлива для него.

«Мне кажется, — писал он в одной из своих рабочих тетрадей, — достаточно проектировать и начертить машину-двигатель, удовлетворяющую только что написанным условиям; устроить же летательную машину предоставить другим техникам. Однако записываю мысли, относящиеся к устройству этой машины»⁴.

¹ Научный архив Мемориального музея Н. Е. Жуковского № 1079, л. 82.

² № 2990/1, стр. 131.

³ Та м же, стр. 135.

⁴ № 2990/2, л. 1.

И действительно, в тетрадях Неждановского можно встретить много оригинальных идей, имевших принципиальное значение и представляющих несомненный интерес.

Рис.1

Уже в 1882-1884 гг. он предложил применять насадки, проходя через которые рабочее тело (пар или газ) увлекало бы за собой большую массу атмосферного воздуха, что, по мнению Неждановского, влекло за собой повышение реактивного эффекта¹.

¹ Следует отметить, что в печати это предложение было впервые опубликовано Ф. Гешвендом в работе «Общее основание устройства воздухоплавательного парохода (паролет)». Киев, 1887.

В дальнейшем Неждановский занимался подсчетом скорости истечения продуктов сгорания, задумывался над такими вопросами как подача горючего в камеру сгорания при помощи насосов и использование одного из компонентов топлива для охлаждения стенок камеры сгорания.

В своих исследованиях Неждановский отводил большое место вопросам энергетики реактивных двигателей. В поисках наиболее подходящего источника энергии он рассматривает нитроглицерин, пороховые газы, сжатый воздух, пары воды, углекислый газ, различные взрывчатые смеси.

Особого внимания заслуживает предложение Неждановского применять в качестве источника энергии взрывчатую смесь, состоящую из двух жидкостей — горючего и окислителя. В своей рукописи, относящейся к 1882-1884 гг. (см. рис. 2), он писал:

«Основываясь на привилегии № 134 1880 года¹, можно получить взрывчатую смесь из двух жидкостей, смешиваемых непосредственно перед взрывом. (Таковы азотноватая кислота NO₂ и керосин, первой 2 части, второго 1 часть. Таковы азотная кислота и пикриновая кислота). Этим способом можно воспользоваться для устройства летательной ракеты с большим запасом взрывчатого вещества, делаемого постепенно по мере сгорания. По одной трубке (а) нагнетается насосом одна жидкость, по другой (6) другая. Обе смешиваются между собой, взрываются и дают струю, увлекающую воздух в раструб А, действующий реакцией»².

¹ В рукописи Неждановского очевидно допущена описка, т. к. привилегия № 134 1880 г. была выдана Э. Берту и Ф. Борелю за способ выделки нового рода телеграфного кабеля. По-видимому, имеется в виду привилегия № 154 1880 г., выданная А. Гельгофу, Г. Грюзону и И. А. Гальбмайеру на способ приготовления и применения нового рода взрывчатых веществ. Как указывалось в привилегии, означенные взрывчатые вещества получаются при обработке азотной кислотой одно-, двух— и тринитропроизводных нафталина, фенола, толуола, бензола и ксилола. См. «Записки Императорского Русского Технического Общества и Свод привилегий, выдаваемых по департаменту торговли и мануфактур», вып. 3, СПб, 1883.

¹ № 2990/1, стр. 145.

Рис. 2.

Нетрудно видеть, что здесь Неждановский излагает принцип работы жидкостного ракетного двигателя. Следует, однако, указать, что при этом он исходил лишь из эксплуатационных соображений. Такие важные преимущества жидкостных ракетных двигателей, как независимость их работы от условий окружающей среды и значительно большая энергоемкость по сравнению с другими известными в то время реактивными двигателями, не нашли отражения в оставленных им записях.

На протяжении 80-х годов XIX в. Неждановский неоднократно возвращался к вопросу о наиболее целесообразной схеме реактивного летательного аппарата, приводя в своих рабочих тетрадях различные варианты. При этом он в основном рассматривал схемы летательных аппаратов тяжелее воздуха с аэродинамическим и ракетодинамическим принципом создания подъемной силы.

К концу 80-х годов Неждановский, видимо под влиянием результатов, достигнутых к этому времени в области теории и практики летания, все больше начинает склоняться к схеме летательного аппарата с крыльями (реактивного самолета). В его рабочих тетрадях, относящихся к этому времени, мы читаем (рис. 3); «Нельзя ли сделать летательную наклонную плоскость с ракетой для сообщения скорости по горизонтальному направлению? Что выгоднее, простая ракета или ракета с наклонной плоскостью? Начертить ракету с наклонной плоскостью, не есть ли это самая простая летательная машина?»¹. И далее: «Прослушавши 15 октября 1889 года чтение Жуковского о летательных аппаратах на Парижской выставке и сообразивши читанное, писанное и думанное мною об этом предмете прежде, я думаю, что можно на деяться на успех, делая машину, отапливаемую смесью нитроглицерина с 15% спирта или с глицерином. Сжигать смесь в горелке, нагнетать туда же и воздух ножным насосом; наклонную плоскость, отверстие для струи горючих газов и горелку с резервуаром для смеси расположить, как показано на чертеже»².

¹ № 2990/2, стр. 41.

² № 2990/2, стр. 42.

Рис. 3.

В середине 90-х годов Неждановский вновь возвращается к вопросу о возможности использования реактивных двигателей для решения проблемы полета человека. На этот раз он предлагает, однако, создать уже не реактивный самолет, а реактивный вертолет одно— и двухвинтовой схемы. «Геликоптер, — указывал он, — можно сделать с турбинами, каждый винт в то же время Сегнерово колесо, работающее продуктами горения»¹.

По замыслу Неждановского на концах лопастей несущего винта вертолета должны были быть установлены «реактивные горелки», являвшиеся по существу прообразом современных прямоточных воздушно-реактивных двигателей (рис. 4). «Нагнетать воздух раструбом,— писал он, — обращенным в сторону, противоположным струе реакции... (горючую) жидкость пускать так, чтобы пар ее нагнетал воздух, другими словами, чтобы воздух нагнетался от движения горелки и от присасывания паром горючим»².

¹ № 2990/3, стр. 221.

² Там же.

Рис. 4.

Развивая эту тему, Неждановский высказывает ряд весьма интересных предложений, которые приобретают особое значение, если вспомнить, что они были выдвинуты за несколько десятилетий до того, как был создан первый реальный воздушно-реактивный двигатель.

Прежде всего обращает на себя внимание высказывание Неждановского об использовании компонентов топлива для охлаждения стенок камеры сгорания (рис. 5). «Чтобы горелки не накалялись, — писал он в 1894-1895 гг., — сделать их с двойными стенками, между которыми пускать топливо и воздух, топливо-спирт с водой аммиачной»¹.

Рис. 5.

Насколько можно судить по материалам, известным в настоящее время историкам науки, это первое четко сформулированное предложение об использовании компонентов топлива для охлаждения стенок камеры сгорания. В печати это предложение впервые было высказано К. Э. Циолковским в 1903 г. в работе «Исследование мировых пространств реактивными приборами»².

Весьма современно звучат также некоторые высказывания Неждановского, направленные на лучшую организацию процесса горения в камере прямоточного воздушно-реактивного двигателя. Он уделяет внимание таким вопросам, как процесс смесеобразования, турбулизация потока, стабилизация пламени. Понимая, что по отношению к набегающему потоку форсунки целесообразнее расположить так, чтобы обеспечить наилучшее распыление, испарение и смешение горючего с воздухом, Неждановский писал: «Нужно, чтобы в горелке значительная часть горящих газов или пламени возвращалась назад, для этого нужно, чтобы были сильные бензиновые струи назад»³. И далее: «Бензин пускать в горелку в начале ее весь, не опасаясь, что он немедленно загорится, не перемешавшись хорошо с воздухом, напротив нужно принять все меры для того, чтобы он загорелся скорее. Для обращения части пламени назад можно поместить в горелке твердое препятствие из платины или другого огнеупорного материала. Бензин пускать в горелку в самой широкой ее части для того, чтобы 1) меньше было сопротивление втекающему в нее воздуху, 2) меньше поверхность для охлаждения бензина, 3) лучше перемешивание»⁴.

¹ № 2990/3, стр. 221.

² «Научное обозрение», 1903, № 5, стр. 54. См. также: К— Э. Циолковский. Избранные труды. М., 1962, стр. 146.

³ № 2990/3, стр. 227.

⁴ № 2990/3, стр. 230.

Рис. 6.

Тетради Неждановского носят характер рабочих записей, их ни в коем случае нельзя рассматривать как готовую работу или даже как фрагмент ее. В них нередко, наряду с весьма оригинальными, прогрессивными идеями, встречаются также некоторые спорные, а в отдельных случаях и просто неверные утверждения.

В то же время многие высказывания Неждановского свидетельствуют о том, что он достаточно ясно представлял основы теории реактивного полета.

В частности, в его рукописях неоднократно встречается указание о том, что нужно стремиться к тому, чтобы относительная скорость истечения была бы по абсолютному значению как можно ближе к скорости полета (при этом, как известно, достигается максимальный полетный КПД). Весьма интересны также его высказывания об организации процесса горения в камере реактивного двигателя.

Одним из наиболее труднообъяснимых является вопрос — почему Неждановский не публиковал результаты своих исследований и не делал их достоянием научной общественности, вследствие чего они не могли практически оказать влияния на развитие ракетной техники. Историки науки и исследователи творчества Неждановского высказывают по этому поводу ряд предположений, которые, однако, на наш взгляд, не являются достаточно убедительными и нуждаются в дальнейшем уточнении.

В своих рукописях Неждановский рассмотрел различные схемы реактивных летательных аппаратов и двигателей для них, занимался исследованием различных видов топлива для реактивных двигателей и определением скорости истечения продуктов сгорания, предложил применять для ракетных двигателей жидкое топливо, одним из компонентов которого являлись азотная кислота либо окислы азота, задумывался над такими вопросами, как подача горючего в камеру сгорания при помощи насосов и использование компонентов топлива для охлаждения стенок камеры сгорания, уделял внимание вопросам определения количества энергии, необходимой для осуществления реактивного полета, предлагал использовать прямоточные воздушно-реактивные двигатели для вертолетов одно— и двухвинтовой схемы.

Научное наследие С. С. Неждановского по вопросам, связанным с возможностью создания реактивных летательных аппаратов, содержит ряд весьма оригинальных предложений, представляет значительный интерес для истории развития идей реактивного полета, заслуживает более подробного изучения и несомненно должно стать предметом дальнейшего исследования историков науки и техники.