«Теоретические работы профессоров дали очень большое сопротивление даже для самых лучших форм. Желая опровергнуть, я произвел много опытов по сопротивлению воздуха и воды» [с. 113].
После описанных выше начальных опытов с «вертушкой» он в 1894 году изобрел новый простенький прибор, для изучения сопротивления различных тел (см. рис. 7). На один конец стального стержня надевалась испытываемая форма из бумаги, а на другой – небольшая пластинка. Направление движения прибора совпадало с направлением оси испытываемой продолговатой формы. При многократных опытах пластинка урезывалась или переменялась до тех пор, пока давление на нее встречного воздушного потока не равнялось продольному давлению на испытываемую модель [с. 74].
По результатам экспериментов К.Э. Циолковский понял, что аэродинамическое сопротивление воздуха для поверхности продолговатого тела вращения меньше, чем сила сопротивления шара одинакового диаметра.
Для определения коэффициентов сопротивления продолговатых тел при больших скоростях движения, он придумал прибор, состоявший из двух горизонтальных труб, укрепленных на треножнике (рис. 8). В одной из них размещалась испытываемая форма, а в другой – пластинка. Трубы он выносил на крышу и далее следил за протекающими в них явлениями.
Результаты этих опытов он опубликовал в 1896 году в работе .
Из работы он узнал об устройстве аэродинамической трубы англичанина Х. Максима (он сделал ссылку на его работу в своей статье [с. 8]).
Эта труба была открытого типа. Воздух приводился в движение вентилятором, который работал от паровой машины мощностью 60 л.с. Поток воздуха истекал из прямоугольного ящика площадью 0,1 м со скоростью от 8 до 145 км в час [с. 61].
К.Э. Циолковский тоже сделал себе простенькую установку (рис. 9) и, получив с ее помощью первые результаты, в сентябре 1897 года обратился в Русское физико-химическое общество с просьбой выделить ему на их продолжение 200 рублей (вспомним, ему отец в Москву высылал по 15 рублей). После рассмотрения этой просьбы на 168-м заседании физического отделения этого общества, состоявшемся 20 сентября 1897 года под председательством Ф.Ф. Петрушевского, было принято решение передать проект его исследований на рассмотрение специальной комиссии, в которую входили: Д.К. Бобылев, В.В. Лермонтов, И.В. Мещерский [с. 251-252]. Комиссия попросила К.Э. Циолковского предоставить план работ.
12 октября К.Э. Циолковский на имя члена Президиума Русского физико-химического общества профессора А.Л .Гершуна направил письмо, которое начал словами: «Прежде всего покорнейше прошу гг. многоуважаемых членов Комиссии, дав свое мнению Обществу, не сообщать ничего и никому о моих работах и планах до окончания и напечатания» [с. 79].
Далее в письме подробно излагался план опытов. К.Э. Циолковский, в частности, писал, что «…некоторые авторы по сопротивлению (г. Поморцев) пренебрегают значением кормовой части тела и трением воздуха (даже для продолговатых тел). Я сделаю опыты, которые выяснят этот спорный пункт» [с. 86].
Здесь научно-исследовательская задача ставилась им вполне грамотно.
11 ноября эта Комиссия пришла к заключению, «…что в той форме, в которой предлагает произвести опыты г. Циолковский, опыты не могут привести к результатам практической важности. Для последней цели необходимо производить такие опыты в значительно большем масштабе, на что потребовались бы значительные средства, которыми Общество в настоящее время не располагает. Ввиду сказанного, Комиссия предлагает уведомить г. Циолковского о том, что Общество не может помочь ему материальными средствами для производства его опытов, мотивируя отказ вышесказанными соображениями» [с. 252].
Это решение, после недолгих обсуждений, и было принято Обществом. Трудно судить, но, вероятнее всего, глубинная причина отказа состояла в недоверии членов Комиссии как в возможности его «воздуходувки», так и в способности самого исследователя, о которых они имели достаточно четкие представления. Немаловажную роль в этом вопросе имело также отсутствие средств у этого Общества, которые были израсходованы, в частности, на издание очередной книги Ф.Ф. Петрушевского.
Решение Общества К.Э. Циолковского не остановило и в течение зимы 1898-1899 гг. он на своей «воздуходувке» провел ряд опытов на свой страх и риск и опубликовал полученные результаты в 1898 году в нескольких номерах «Вестника опытной физики и элементарной математики», а также в 1899 году в виде отдельной брошюры .
* * *
Он очень переутомился. Ему дали уроки математики в казенном реальном училище, куда он шел, закончив работу в своем, а оттуда направлялся в еще одно училище, где «точил свои болванки для моделей».
Сильно заболел воспалением брюшины. Из-за болей однажды потерял сознание. После болезни постоянно чувствовал тяжесть в желудке. Позже, в 1906 году, из-за физического труда появилась паховая грыжа, а еще через 20 лет – пупочная. Пришлось носить бандажи [с. 121-122].
В 1898 году ему предложили вести уроки физики в женском епархиальном училище. Приходилось заниматься почти со взрослыми девушками, что было легче, «… тем более, что девочки раньше зреют, чем мальчики».