Городомля. Немецкие исследователи ракет в России (1997)

В Городомле мы спроектировали канал большого размера, с площадью измерений от одного до двух метров, приводимый в действие насосом. Однако, прежде чем нам предоставили возможность соорудить этот канал, мы с Иоханнесом Шмиделем должны были изложить принцип аналогии для газового потока и методику измерений в канале на научно-техническом совете одного московского института. Сначала молодые русские специалисты, выступавшие в качестве оппонентов нашего проекта, отнеслись к нему очень скептически. Этот метод был им неизвестен, как и мне шесть лет назад при встрече с Рябушинским. Но, в конце концов, советские инженеры все же согласились с нашими доводами, когда услышали, что автором идеи был их соотечественник Циолковский и что теперь доведенный до совершенства метод может снова вернуться в их страну. Научный совет одобрил наше предложение. Большой водный канал в Городомле был построен и разместился в одном из цехов института. Мы смогли очень продуктивно экспериментировать в нашем канале. Мы фотографировали картины течения и могли по высоте воды, обтекающей модель, рассчитывать плотность, давление и скорость для большой конструкции, аналогичной модели.

Работы Иоханнеса Шмиделя закончились неожиданно и трагически. Он заболел. Вначале ему и его коллегам казалось, что у него просто расстройство желудка. Но вскоре его отвезли в больницу в Осташков, а затем на операцию в Москву, и мы услышали об ужасающем диагнозе: был определен рак в очень запущенной стадии. Сказали, что операция бессмысленна. Он вскоре умер. Его жена и дочь поддерживались материально из нашей кассы взаимопомощи.

Работы в плоском водном канале продолжил Гельмут Фризер. Когда он приехал на остров, ему было уже 45 лет. По образованию он был химиком. Однако при его универсальности и знаниях в смежных областях, особенно в физике и математике, ему было несложно, опираясь на первоначальный фундамент своего образования, осваивать новые сферы деятельности. До отъезда в Советский Союз он работал профессором научной фотографии в Технической высшей школе в Дрездене. Он, собственно говоря, не занимался ракетами, за исключением одного раза, когда по заданию Пенемюнде, данному Технической высшей школе в Дрездене, он фотографировал реактивную струю от двигателя ракеты. На меня произвело захватывающее дух впечатление то, как быстро этот трудолюбивый человек освоил до сих пор чуждую ему аэродинамику. В качестве первого связующего моста между нашими областями я предложил ему обосновать возможность использования экспонированного фотослоя и эффекта его взаимодействия с проявляющей жидкостью для регистрации локальной скорости при аэродинамическом эксперименте. Как показывает опыт, процесс проявления ускоряется при усиленном движении жидкости. Почернение здесь появляется быстрее, чем в тех местах, где жидкость остается неподвижной или немного колеблется. Гельмут Фризер быстро разобрался с теорией распределения параметров потока при обтекании тел, читал книги Прандтля и Зауера, много дискутировал с нами. Результаты своего исследования он изложил в отчете, и я предложил ему продолжить работу с нами, заменив доктора Шмиделя в экспериментах в плоском водном канале.

Тогда нас интересовали течения в воде, которые можно было бы сравнить со сверхзвуковым потоком воздуха. Скорость, аналогичная сверхзвуковой скорости в воздухе, в плоской воде имеет очень низкие значения. При глубине воды в десять сантиметров она составляет только один метр в секунду. Чтобы получить аналогичную картину течения при сверхзвуковой скорости, нужно определенное время пропускать воду через сопло Лаваля. Так делали в своих первых опытах Рябушинский и Прайсверк. Однако господин Фризер установил, что длинное сопло Лаваля неизбежно искажает картину течения из-за трения по всей его длине. Из-за постоянно колеблющегося потока мы не могли измерить местную высоту воды с точностью до десятой миллиметра.

Однажды Гельмут Фризер удивил меня улучшенным сглаженным течением, заменив сопло Лаваля коротким подтопленным водосливом, который используют гидротехники. Таким образом, можно было получить необходимую точность измерения. Вскоре мы использовали канал для изучения течений, изменяющихся во времени. Нам нужна была информация о силах и моментах, возникающих на острие ракеты при отрыве потока от корпуса.

При оценке экспериментов нельзя было забывать об известных основных несовершенствах аналогии. Речь идет о следующем: в газодинамических уравнениях, которые устанавливают связь между давлением, плотностью и температурой, появляется некая физическая величина, которая обозначается греческой буквой «k». Ее численное значение определяется отношением удельного тепла при постоянных давлениях и температурах, и для воздуха составляет примерно 1,4. Но для плоских водных течений аналогичная величина является неизменной и равна 2,0. Несмотря на то, что при большинстве применений, действие этой разницы незначительно, мы должны были каждый раз относится к измерением очень критически.