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。

不久，齐奥尔科夫斯基收到了这笔经费，这令他欣喜万分，这也是他在十月革命以前唯一的一次得到官方组织的资助。利用这笔钱，在 1900 年 12

月，他制造了一座新的风洞，这座风洞的口部是方形的，截面尺寸为 71×71 平方厘米；利用这个新风洞，他又进行了更大量的研究，得到了许多新数据。1901 年春天，科学院收到了他的详细的实验报告。

随后，在儒柯夫斯基的亲自参加下，俄国科学院按照齐奥尔科夫斯基的设计方案制造了风洞，并进行了飞艇模型与飞机机翼的研究。