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中外科学家发明家丛书_多人【完结】(1081)

  看到自己的科研工作如此地不受重视,齐奥尔科夫斯基感到极为苦闷, 在工作日志中他记下了自己在这一时期的心情:“在实验中我得出了许多新 的结论,但是这些新结论却往往受到政府的怀疑。这些结论可以在任何实验 中重演,但什么时候才能进行这些实验并且将其应用到实践之中呢?我不知 道,真不知道。这许多年来,我都是在不顺利的条件下紧张地工作着,没有 任何希望和任何支持。”

  令齐奥尔科夫斯基感到欣慰的是,他按气体力学原理所设计的单翼飞机 的构造原理,终于在十多年之后得到了实际应用。他对单翼飞机设计的独特 构想,对后来的飞机设计产生了重大影响。

  六、建成俄国第一座风洞

  在全金属飞艇和飞机的设计过程中,齐奥尔科夫斯基需要不断地研究空 气动力现象,以便对它们的阻力值进行测试。与此,他就大量地采用了实验 方法。例如,在他自己制造的测量风阻的简单仪器的基础上,他又进一步加 以改造,在房子顶上,他安置了两根直径为25厘米,长为75厘米的管子, 一根管子中放置一块平板,而另一根管中放着准备进行阻力值测量的模型; 然后再用细杆将模型与平板连接起来;这时,在有风的条件下,平板就会迎 风旋转。于是他一面仔细观测,一面不断改变平板的尺寸大小,使整个装置 重新获得平衡,然后,再依据平板的大小计算出不同的阻力。虽然通过这种 方法求得的阻力不够精确,但同实标的误差已经不大了。然而对科学研究一 丝不苟的齐奥尔科夫斯基并不满足,他需要的是完全接近实际的数值。

  显然,采取以往的实验方法是无法精确地研究空气动力现象的,因为自 然空气气流的原动力——风,是难以控制和变幻莫测的。所以,齐奥尔科夫 斯基就希望能制造一台人工造风的机器以产生理想中的稳定气流。但是,要 制造这样的一台“送风机”,需要几百卢布的费用,身为中学教师的他根本 无力拿出这么多的钱,于是他抱着一线希望给俄罗斯物理化学协会写了一封 信,请求协会给予帮助,然而协会却以“试验计划太简单”为借口拒绝给齐 奥尔科夫斯基拨款。

  尽管无法得到外界的支持,齐奥尔科夫斯基却没有因此而放弃自己的计 划,他依靠自己那微薄的薪水,在妻子的支持下省吃俭用,积攒了一笔钱; 他又向朋友们借了一些钱,终于筹措到了足够的经费。1897年,他成功地制 成了自己理想中的“送风机”——俄国航空史上的第一座实验风洞。

  用现代科学术语来解释,风洞就是产生人工气流的管道装置,用以研究 空气或其他气体绕物体的流动情况和物体的空气动力特性。试验时,把需要 测试的模型或实物置于风洞之中,就可以测量并研究空气在物体周围流动时 所产生的动力及其作用。

  齐奥尔科夫斯基所制造的第一座风洞的实物现已不复存在,但他的设计 草图却保存到了今天,从这份原始草图中,可以了解到这座风洞是如何运作 的:在蜗牛形的喇叭口里安放一只靠重锤的牵动来转动的轮子,轮子的叶片 转动后,就会产生气流从喇叭口里冲出来,并吹到喇叭口前面的模型上。为 了测定模型受到的阻力值,齐奥尔科夫斯基将模型放置在一个木架上,并使 它在装满了水的铁容器的水面上处于飘浮状态;再用一条细线将模型与木支 架上的可移动金属摆连接在一起,于是,根据金属摆的倾斜度,就可以判断 出所产生的阻力值了。为了能够从风洞出口处得到均匀的气流(即要求出口 截面上每点的气流速度值均等),齐奥尔科夫斯基还首创了在喇叭口的出口 处安装整流格栅的方法。这样,当气流通过出口处的这种蜂窝状的小格子后, 速度就变得十分均匀了。

  从以上的介绍可以看出,齐奥尔科夫斯基所设计的“送风机”结构虽然 很简单,但在原理上已经与现代的大型风洞完全一致。在科学技术高度发展 的今天,风洞技术在进行空气动力学的实验研究中得到了极为广泛的应用, 比如:在飞机、火箭以及其它飞行器的研制过程中,寻求最完善的外形设计; 分析运动员在运动过程中各方面所受到的作用力,以便进一步提高运动成 绩;在高层建筑的设计中,许多地方都要考虑到飓风的影响,风洞就是模拟 风力大小的最佳工具。

  齐奥尔科夫斯基利用他自制的风洞,研究了各种形状的物体模型,并在 不断的研究中得出了一些重要的结论。然而,一个长期存在的问题依然困扰 着他,这就是经费问题,由于实验经费不足,他无力进行更大规模的研究。 鉴于上次的教训,所以他这次向俄国科学院发出了求援信,希望科学院的权 威们能够对他所进行的工作进行审查与评估,然后伸出援助之手以帮助他继 续进行新的科学试验。他在信中诚恳地写道:“诸位尊敬的先生们,如果您 对我所进行的工作评估良好,我是否能够得到科学院物质方面的帮助,以制 造一个功率更大的风洞?这样,我就可使用更大的气流来进行有关空气阻力 的新试验。我可以保证,所有的这些试验都是内容丰富、数据精确的新试验。”

  科学院接到齐奥尔科夫斯基的来信后,就向他索取了详细的试验计划、 设计图纸以及其他的有关资料。在严格的审查之后,认可了齐奥尔科夫斯基 的创造性研究,并答应资助他一千卢布的实验经费。


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