Лекция лауреата "Премии Николы Теслы за эпохальные изобретения, изменившие лицо цивилизации", Г-жи Эстер И. Цейтель, доктора технических наук, профессора Йельского университета, Коннектикут, США.
Уважаемые Дамы и Господа,
Я выражаю свою глубокую признательность Комитету премий имени Николы Теслы за столь высокую оценку моих трудов. Я лично всегда восхищалась талантом этого выдающегося учёного и изобретателя и его уникальной способности решать сложные научно-технические проблемы удивительно простыми способами. Достигая при этом совершенно поразительных эффектов.
В настоящей лекции я постараюсь по-возможности популярно изложить суть идеи, приведшей нас к разработке и созданию "Космического крыла" или, точнее, "Газодинамического крыла в вакууме".
Более сотни лет тому назад учёными аэродинамиками были разработаны теоретические принципы конструирования крыла для так называемых "летательных аппаратов тяжелее воздуха", то есть самолётов.
На Западе в этой области широко известны работы Рейнольдса, Магнуса, Кутта, Кармана, Эрнста Маха (Против философских взглядов которого Ленин выступил с пространной статьёй -- целой книгой - "Материализм и эмпириокритицизм"), Флетнера, Савониуса и др.
В России эта тема интенсивно разрабатывалась такими выдающимися учёными, как Н.Е. Жуковский и С.А.Чаплыгин.
Идея появления разности давлений на "нижней" и "верхней" поверхности крыла, обтекаемого воздушными, газовыми или жидкостными потоками, появилась раньше, в работах Даниила Бернулли. Но потребовались годы и десятилетия для придания аэро-газо-гидродинаке её совершенного вида.
В работах этих указывалось значительное влияние на "подъёмную силу крыла" также и возникающей вокруг него "циркуляции" струй газа или жидкости..
Основываясь на этом, мы (группа моих коллег по работе и я) преположили, что, возможно, и в вакууме крыло, обтекаемое мощным и достаточно плотным потоком газа или жидкости, также будет испытывать действие всех тех сил, которые действуют в заполненной веществом среде (газе, воздухе, жидкости). Действительно, можно провести такое сравнение, помятуя, разумеется, о том, что аналогия не есть доказательство истины, а может служить лишь иллюстрацией некого процесса или явления.
Если подставить некую изогнутую подобно крылу пластину под поток жидкости, льющейся хоть из крана, то легко заметить появление гидродинамической силы, действующей на пластину в струе воды. А ведь струя воды в сотни раз плотнее окружающего её воздуха. Для неё, что окружающий воздух, что вакуум, в принципе, одно и то же.
Во всех известных формулах и уравнениях аэро-гидродинамики наличие ОКРУЖАЮЩЕЙ поток газовой или жидкостной СРЕДЫ ОТСУТСТВУЕТ! (Разве что "дорожка Кармана", да и та рассматривается как последовательность вихрей в потоке, обдувающем крыло или иной объект.) Речь всегда идёт лишь о неком физическом предмете определённой конфигурации, цилиндре, или пластине -- "крыле, в потоке вещества и силах на него действующих со стороны струй газа или жидкости! Снова, ни о какой ОКРУЖАЮЩЕЙ эту струю СРЕДЕ газа или жидкости упоминаний нет!
И у нас возникла мысль промоделировать схожий процесс в пустоте, вакууме, когда некое крыло обдувается струёй воды или газа в условия окружающего безвоздушного или безводного пространства.
Идея эта выглядит вроде бы логичной (с точки зрения уравнений аэро-гидродинамики), но странной и непривычной для специалистов, ибо процесс происходит в пустоте!
Проведя многочисленные опыты со струями газа и жидкости в специально сооружённых вакуумных камерах (нечто вроде аэродинамических труб, но только без заполняющего их воздуха или любого газа), мы на моделях убедились в том, что уравнения аэро-гидродинамики в целом (с незначительными поправками на поперечное растекание струй газа или жидкости) соблюдаются и в наших опытах.
Выводы, вновь, логичные, но странные и непривычные для нас самих, указывали, что можно "ЛЕТАТЬ" на крыльях в пустоте!!!
Спрашивается: А для чего нам потребовалось всё это "открытие", если ракетные двигатели существуют уже почти сто лет, (не говоря о древних китайцах, изобретших ракеты для развлечения много столетий тому назад).и вполне себя оправдали в космонавтике?
Дело в том, какую силу можно получить в чисто ракетном двигателе и на крыле. Ракетный двигатель, выбрасывая некую массу газа или жидкости, за счёт отдачи развивает силу тяги. Сила эта ограничена массой и скоростью выбрасываемого вещества. Больше ничего изменить нельзя. Но крыло в потоке газа или жидкости может давать РАЗЛИЧНЫЕ "подъёмные силы" в зависимости от площади крыла, угла атаки, его конфигурации и прочего (скажем, от использования элеронов, закрылок и других чисто аэродинамических средств). И крыло может развивать силу, бОльшую, чем просто реакция струи вытекающего вещества. Причём МНОГОКРАТНО!!!
Таким образом получается, что использовнием крыла в вакууме мы увеличиваем и движущую силу космического корабля и его манёвренность также многократно!
Дальнейшие эксперименты в "настоящем" космосе полностью подтвердили наши предположения и расчёты.
Так, если поставить на некую платформу два ракетных двигателя, скреплённых "спинами" друг с другом, и через специальные насадки, придающие струям газа форму плоского потока, направить эти потоки на термоустойчивые крылья ЛЮБОГО РАЗМЕРА (Ибо никакого "внешнего аэродинамического сопротивления" в вакууме нет), то они, эти крылья, будут давать движущую силу, ВО МНОГО РАЗ ПРЕВЫШАЮЩУЮ возможную силу реактивной тяги, создаваемой этими ракетными двигателями!
Тем была "заодно" создана и новая ветвь аэродинамики: "Вакуумная газодинамика", как ни странно это ни звучит.
Наши работы доказали, что можно и нужно "летать на крыльях" в пустоте.