CC BY
1081
НАУЧНОЕ НАСЛЕДСТВО НИКОЛАЯ ЕГОРОВИЧА ЖУКОВСКОГО И АВИАЦИЯ
(К 125-летию со дня рождения)
Николая Егоровича Жуковского наше поколение воспринимает как крупнейшего механика, создатели основ теоретической и экспериментальной аэродинамики, выдающегося ученого и инженера, своими трудами и всей деятельностью проложившего новые пути в техническом прогрессе.
Выдающиеся естествоиспытатели еще на рубеже XIX и XX столетни понимали, что только при обращении к нуждам практики, только на пути соединения теоретических исследований с тонко поставленным опытным наблюдением и при большой организаторской деятельности ученого может быть получено решение сложнейших технических проблем века, достигнуто существенное продвижение самой науки.
Николай Егорович Жуковский был самобытным, ярким представителем этой плеяды ученых. С его именем связан необычайно широкий круг исследуемых проблем и задач. Он разрешает сложные задачи математики, астрономии, гидромеханики, разрабатывает проблему удара твердых тел, изучает устойчивость движения, течения в реках и подпочвенных водах, решает задачи о форме судов, о гидравлическом ударе в водопроводных трубах, о трении в подшипниках и еще многие, многие другие.
Однако главным в научном творчестве Николая Егоровича является разработка теоретических и экспериментальных основ аэродинамики; здесь им сделаны открытия, получены фундаментальные, основополагающие для всего развития авиации результаты.
Первые работы Николая Егоровича Жуковского относятся к области классической гидродинамики. В магистерской диссертации «Кинематика жидкого тела» (1876 г.) он достиг высокой степени ясности в геометрическом истолковании движения частицы жидкости, свойств потенциальных и вихревых течений. За этим исследованием, сохраняющим свое значение и поныне, последовал ряд интереснейших работ, посвященных различным задачам классической механики и аэродинамики.
Существенно новые результаты были получены Н. Е. Жуковским в его докторской диссертации «О прочности движения» (1882 г.).
Здесь им впервые 'введено понятие «меры прочности движения». Установив признаки устойчивости и неустойчивости, он исследовал затем движение системы с двумя свободными перемещениями, рассмотрел движение волчка и задачу о трех телах. Эта работа оказала заметное влияние на исследования в сложной области механики и способствовала в известном смысле появлению в 1892 г. знаменитой докторской диссертации А. М. Ляпунова «Общая задача об устойчивости движения», в которой проблема устойчивости движения впервые была поставлена во всей се общности и были предложены строгие методы ее решения.
В 1885 г. Н. Е. Жуковский закончил фундаментальный труд «О движении твердого тела, имеющего полости, наполненные однородной капельной жидкостью». Движение твердого тела, заключающего жидкие массы, являлось предметом изучения многих известных ученых
XIX столетия — Д. Стокса (1842, 1847 гг.), Г. Гельмгольца (1860 г.), Г. Лэмба (1873 г.) и К. Неймана (1883 г.). Труд Н. Е. Жуковского представляет наиболее полное исследование в этой области и содержит решение ряда новых задач. Здесь показано, что потенциальное движение жидкости в каждой полости определяется движением тела, само же движение тела совершается так, как если бы жидкие массы были заменены эквивалентными твердыми телами. Этот результат имел большое значение для понимания различных явлений механики, физики и астрономии. Работа сохраняет актуальность и в наше время при исследовании динамики летательных аппаратов, несущих на борту большие массы жидкого топлива. При вычислении момента инерции таких аппаратов можно использовать непосредственно результаты этой работы. Кроме того, развитый в ней метод используется для решения задачи о движении тела, когда жидкость имеет свободную поверхность и может совершать колебания.
Одной из фундаментальных и до сих пор нерешенных проблем гидродинамики является проблема создания теории отрывных течений жидкости и газов. Исследования в этой области имеют более чем столетнюю историю. Первые попытки построения отрывных течений, как известно, были предприняты в 1868—1869 гг., когда Гельмгольц и Кирхгоф рассмотрели струйное обтекание с образованием поверхностей тангенциального разрыва за обтекаемым телом. Эти работы положили начало развитию целого направления в гидродинамике, составляющего теоретическую основу многих исследований, например, в области течений жидкости с развитой кавитацией.
В развитии механики большое значение имела работа Н. Е. Жуковского «Видоизменение метода Кирхгофа для определения движения жидкости в двух измерениях при постоянной скорости, данной па линии тока» (1890 г.). В этой работе дано существенное математическое видоизменение метода Кирхгофа, приведшее к значительному расширению круга задач, решаемых аналитическими методами, и к построению новой схемы кавитационных течений с положительными числами кавитации.
Н. Е. Жуковский с большим вниманием относился к актуальным задачам инженерной практики, в своих исследованиях он всегда стремился к конкретности выводов, столь необходимой технике. Он был тесно связан с широкими инженерными кругами, а также с учеными и преподавателями Московского высшего технического училища «...они указывали мне различные тонкие вопросы техники, требующие точного разрешения. От них научился я сближению научного исследования с наблюдаемой действительностью и умению пользоваться приближенн-
ем...» вспоминает Николай Егорович в своей речи в Политехническом музее 16 января 1911 г.*
Так, например, изучение аварий Московского водопровода вызвало появление в 1899 г. работы «О гидравлическом ударе в водопроводных трубах». Здесь в результате экспериментального и теоретического исследования он установил, что явление гидравлического удара объясняется возникновением и распространением в трубах ударной волны, происходящей от сжатия воды и расширения стенок трубы, вызываемых быстрым закрытием задвижки. Оказалось, что особенно опасное увеличение давления происходит при перемещении ударной волны из сечения трубы большого диаметра в сечение меньшего диаметра. Характерно, что здесь же он рекомендует и простейший способ ограждения водопровода от гидравлического удара. В этой работе ярко обнаруживаются особенности метода, применяемого Н. Е. Жуковским,— сочетание широко поставленного систематического эксперимента с теоретическим исследованием и конкретностью выводов, необходимых для практики. Это было существенно ново для механики конца XIX столетия, но зато как это стало типично для многих исследований нашего времени!
Интерес у Н. Е. Жуковского к проблемам полета возник где-то в 80-х или 90-х годах прошлого столетия. Уже в 1891 г. он дважды выступает в Московском математическом обществе с сообщением «О парении птиц», в котором очень ясно излагает решение задачи о парении птицы в спокойной и неспокойной атмосфере, иллюстрируя решение кривыми возможных траекторий, показывает, в частности, и траектории в форме -петли. Через 22 года после выхода этой работы русский летчик капитан П. Н. Нестеров выполнил на аэроплане эту фигуру высшего пилотажа — «мертвую петлю».
Еще не летал первый аэроплан, а Н. Е. Жуковский в 1897 г. выступает с работой «О наивыгоднейшем угле наклона аэроплана», в которой, основываясь на опытных данных Отто Лилиенталя, показывает, каким образом следует определять оптимальный угол атаки самолета для наиболее экономичного горизонтального полета.
В конце XIX и начале XX века особенно остро стала ощущаться необходимость научного объяснения механизма возникновения подъемной силы крыла рождавшихся в эти годы летательных аппаратов нового типа. Эта проблема привлекла внимание многих ученых в Европе и Америке, понимавших необходимость вооружить создателей планеров, а затем и конструкторов аэропланов данными «для рациональной конструкции летательных машин» подчеркивает Н. Е. Жуковский, выступая в Политехническом музее 16 января 1911 г.**
После первого успешного полета самолета братьев Райт в 1903 г. особенно возрос интерес специалистов и широкой публики к новому типу летательного аппарата. Многие ученые, пытаясь дать объяснение механизму возникновения подъемной силы крыла, обращались к теории и опыту за разъяснением сложных картин обтекания несущих поверхностей. Глубокого понимания особенностей потока около несущей поверхности достиг Ф. Ланчестер, как это следует из его труда «Аэродинамика», опубликованного им в 1907 г.
Однако только Н. Е. Жуковский сумел опытные наблюдения соединить с математической разработкой точной теории, введя понятие «присоединенных» вихрей, связать величину подъемной силы Р и значение
* Н. Е. Жуковский. Собрание сочинений, М.—Л.. 1950, т. VII, стр. 64
** Н. Е. Жуковский. Собрание сочинений. М.—Л., 1950, т. VII, стр. 65.
циркуляции Г вокруг обтекаемого профиля, получив известную теперь во всем мире формулу:
Р = р к г.
Этим самым Н. Е. Жуковский раскрыл механизм возникновения подъемной силы и дал теорему, определяющую ее количественно. При обтекании профиля поток на верхней поверхности движется несколько быстрее, а на нижней медленнее, вследствие этого возникает разность давлений на верхнюю и нижнюю поверхности, т. е. подъемная сила. Это ускорение и замедление можно получить, налагая на поток, обтекающий профиль, циркуляционное движение. Интенсивность этого движения— циркуляция—определяет подъемную силу.
Это открытие было сделано Жуковским в 1905 г. и опубликовано в 1906 г. в его работе «О присоединенных вихрях». При этом возник вопрос о том, каким образом следует определять величину циркуляции? Еще в 1902 г. В. Кутта дал решение задачи об обтекании с циркуляцией профиля, имеющего форму дуги круга Его решение относилось, однако, к случаю нулевого угла атаки.
Очень важный, решающий шаг был сделан в работах С. А. Чаплыгина «О давлении плоскопараллельного потока на преграждающие тела» (1910 г.) и Н. Е. Жуковского «О контурах поддерживающих поверхностей аэропланов» (1910—1912 гг.). Здесь, основываясь на гипотезе о плавном сходе потока с задней кромки, они из всего мыслимого многообразия положений точек схода струй выбирают одно, соответствующее безотрывному обтеканию с конечной скоростью у задней кромки, этим однозначно определяя величину неизвестной циркуляции вокруг профиля. Весьма близкое к такому течение обычно и наблюдается в опытах при небольших и средних значениях угла атаки.
Здесь уместно напомнить высказывание Николая Егоровича о важной роли опытного наблюдения в аэро-гндромехаинке: «...независимо от трудностей интегрирования уравнении гидродинамики с соблюдением тех разнообразных граничных условий, которые представляет практика, мы не можем без опыта сделать выбора между различными теоретически возможными течениями, которые могут образоваться около рассматриваемого тела... Только прямой и твердый опыт укажет теоретику, с какой задачей гидродинамики он имел дело и в каком смысле должен он рассматривать явление...».
В дальнейшем теорема Жуковского о подъемной силе была строго доказана и для потока газа (исследования, выполненные в ЦАГИ.пдр.).
В указанных выше и ряде последующих исследований И Е Жуковским и С. А. Чаплыгиным были предложены методы построения теоретических профилей. Впервые было показано, что с помощью конформных преобразований можно построить обтекание реальных профилей. Теоретический профиль — руль Жуковского — является 11 в настоящее время эталоном для апробации численных методов расчета профилей на ЭВМ. Возможности современной вычислительной математики позволяют рассчитать не только изолированный профиль, но и произвольный многосвязный контур. Это имеет большое значение для таких, например, задач, как расчет профиля с многозвенной механизацией,для отработки рациональной формы профиля с предкрылком и многоцелевым закрылком, для проектирования компрессорных и турбинных рещеток профилей (фиг. 1).
Особенно продуктивной оказалась возможность расчетным путем определять некоторые аэродинамические характеристики профиля в вязком и даже сжимаемом потоке по картине распределения давлений, полученной для условий идеальной несжимаемой жидкости.
Распределение скоростей по поверхности профиля оказывает существенное влияние на величину сопротивления трения и возникновение отрыва. Уменьшение сопротивления трения может быть достигнуто за счет увеличения протяженности ламинарного пограничного слоя, т. е. смешения вниз по потоку точки перехода ламинарного слоя в турбулентный. В СССР, США, Англии и Франции и в ряде других стран были созданы профили малого сопротивления (так называемые лами-нарнзпрованные профили).
Фиг. I. Распределение давлении по элементам механизированного профиля
Далее, когда увеличению скорости полета самолетов стали препятствовать неблагоприятные эффекты, вызываемые влиянием сжимаемости воздуха, получили широкое применение профили с высокими значениями критического числа М,ф1 сохранявшие небольшое сопротивление и приемлемое протекание всех других характеристик вплоть до очень высоких скоростей полета. Экспериментами был установлен эффект стабилизации местных чисел М для течений около профилей с развитой сверхзвуковой зоной.
За последние годы было получено дальнейшее продвижение в понимании тонких вопросов обтекания крылового профиля при трансзвуковых скоростях. Была предпринята разработка так называемых сверх-критических профилен, у которых сохраняется достаточно высокое аэродинамическое качество, при наличии сверхзвуковых зон. Форма сверхкрнтического профиля весьма своеобразна (фиг. 2). Па его верхней поверхности имеется большой, почти плоский участок, вдоль которого числа М уменьшаются благодаря отражению возмущений от линии перехода (М=1), ограничивающей местную сверхзвуковую область. Падение местных чисел М ослабляет скачки уплотнения, способствует уменьшению волнового сопротивления и может предотвратить возникновение отрыва.
Важным является развитие теоретических, численных методов расчета на ЭВМ профиля при наличии местной сверхзвуковой зоны со скачками уплотнения. Первыми из рассмотренных методов были так называемые методы установления. С их помощью решалась смешанная задача' для системы нестационарных гиперболических уравнений с некоторыми подходящими начальными условиями и условиями непротека-ния на профиле. Получалось стационарное решение, содержащее «размазанные» на несколько ячеек сетки скачки уплотнения. Использование методов установления показало, что рассматриваемая задача может быть решена на ЭВМ, но для ее решения требуется сравнительно много времени.
В настоящее время ведется поиск специальных, приспособленных к задаче, разностных схем, требующих небольших затрат машинного
времени. Такими оказались итерационные схемы, в основу которых положены стационарные уравнения газовой динамики. При их построении выясняется тип уравнений в каждой расчетной точке (гиперболический или эллиптический) и в зависимости от него производится аппроксимация производных центральными или односторонними разностями. На фиг. 3 приведено распределение скорости вдоль симметричного профиля Жуковского. Виден скачок уплотнения при М = 0,9.
0,05
о
-0,05 -----------
Фиг. 3. Изменение относительной скорости вдоль симметричного профиля Жуковского
Большое значение в разработке и создании профилей принадлежит, конечно, экспериментальным методам. Н. Е. Жуковский — создатель многих теоретических методов расчета, очень много внимания уделял экспериментальному изучению характеристик профиля в условиях, приближающихся к плоскому обтеканию. Для этих целей еще в 1909 г. в лаборатории Московского высшего технического училища им была создана специальная плоская аэродинамическая труба. В наше время особенно важно экспериментальное изучение трансзвуковых течений, поскольку механизм взаимодействия скачков уплотнения с пограничным слоем в таких потоках еще не поддается численному теоретическому расчету, хотя н на этом пути уже есть определенное продвижение.
Следующей труднейшей проблемой, которую блестящим образом удалось разрешить Н. Е. Жуковскому, является разработка вихревой теории воздушного винта. В своих четырех работах (1912, 1914, 1915 и 1918 гг.), основываясь на предложенной им модели «присоединенных» вихрей, замещающих лопасть, и сходящих с концов лопасти «свободных» вихрей, он дал изящные формулы для определения средней по времени скорости. Его формулы вместе с гипотезой «плоских сечении»
в течение многих лет использовались при аэродинамическом проектировании воздушных вннтов, вентиляторов аэродинамических труб, лопастей ветряных двигателей и других подобных устройств. В первой его работе был дан также метод вычисления истинной скорости (выделение особенностей), который был применен для расчета винтов при больших скоростях полета.
Применение вихревой схемы к несущему винту вертолета было дано в исследованиях ЦАГИ и оказалось весьма эффективным, никакие другие представления не смогли бы отразить всю сложность этого течения.
Все воздушные винты ранее созданных и современных самолетов и вертолетов, как известно, проектируются только с помощью вихревой теории.
В дальнейшем вихревая теория успешно развивалась в работах многих ученых. Были решены вариационные задачи о наивыгоднейшем распределении циркуляции, обеспечивающем нанвысший коэффициент полезного действия, разработана вихревая теория винта при больших скоростях, произведены различные уточнения и экспериментальные проверки основных допущений. Исследованиями винтов с дренированными лопастями была подтверждена применимость гипотезы «плоских сечений»; оказалось, что существенные ограничения, связанные с трехмерным характером течения, наступают только при отрывном
Фиг. 4. Сравнение распределения давления по сечениям вращающегося и невращающегося винта
Затягивание' отрыва потока при вращении V
а ш/а*
№
//ейраща/ощийс»
Л?"
£ра щи гощиис я
обтекании лопастей (фиг. 4). Вихревая теория была успешно распространена и на соосные впиты противоположного вращения.
В ЦАГИ иа базе материалов систематических экспериментов в аэродинамических трубах были разработаны приближенные методы расчета уменьшения коэффициента полезного действия, вызываемого эффектом сжимаемости, и предложены новые винтовые профили, благодаря которым момент возникновения этого неприятного явления отдаляется до больших значений скорости полета.
В последнее время благодаря использованию ЭВМ оказалось возможным рассчитать весьма сложное движение свободных вихрей несущего винта. Один пример такого движения, вызываемого влиянием собственной вихревой системы винта (нелинейная теория), показан на фиг. 5.
Создание и разработка Н. Е. Жуковским вихревой теории винта представляет очень важный этап в формировании аэродинамики как науки. По существу в разработанной им вихревой теории виита содержались основные идеи п представления, которые были затем положены в основу теории крыла конечного размаха. За рубежом вихревая теория винта была разработана значительно позже.
Линейная теория
Нелинейная теория
Фиг 5. Вихревая система несущего винтя. Расчет на ЭВМ
Н. Е. Жуковский не разрабатывал собственно теорию крыла конечного размаха, однако им был'И получены фундаментальные результаты и выдвинуты важные гипотезы, которые составляют основу вихревой теории крыла. Сюда относятся прежде всего введенное им понятие о «присоединенном» вихре, знаменитая теорема о подъемной силе л условие Чаплыгина — Жуковского о конечности скорости на острой задней кромке профиля. Можно ли представить себе современную вихревую теорию крыла конечного размаха без этих основополагающих идей Жуковского?
Если считать, что внутри профиля или на его поверхности имеются связанные с ним «присоединенные» вихри, то подъемная сила определится циркуляцией этих вихрей. С точки зрения физической, вихрь представляет собой очень наглядный образ наблюдаемого в природе течения. Например, свободные стационарные и нестационарные вихри, образующиеся за крылом или винтом, можно наблюдать, определять их интенсивность и т. д.
4 ноября 1913 г. С. А. Чаплыгин в своем докладе Московскому математическому обществу и 12 апреля 1914 г. - III Воздухоплаватель ному съезду в Петербурге сообщил решение задачи о крыле конечного размаха. Основываясь на схеме П-образного вихря, он дал выражения для подъемной силы и силы индуктивного сопротивления *. Его работа использовалась в России при расчетах самолетов.
В фундаментальных работах Л. Прандтля и других ученых к 1918—1919 гг. были созданы основы вихревой теории крыла конечного размаха. За ними последовали работы многих ученых, посвященные разработке методов решения интегро-дифференциального уравнения теории крыла, изучению общих свойств решения этого уравнения, а также разработке приближенных методов расчета.
Большинство работ по теории крыла конечного размаха почти всегда имело практическую направленность. Проблемы прочности и аэроупругости вызвали, например, изучение поведения крыла в нестационарном потоке. Систематические экспериментальные исследования в аэродинамических трубах и в полете и разработка расчетных методов позволили ЦАГИ еще в 30-х годах выдвинуть концепцию такой компоновки крыла, при которой срывной характер обтекания возникает вначале в корневой части крыла, а затем, по мере увеличения угла атаки, медленно развивается вдоль размаха. Эти принципы получили широкое применение в практике конструирования и способствуют повышению безопасности полета.
Требования увеличения скорости полета, достижения звуковой и сверхзвуковой скоростей привели в авиации к широкому применению совершенно новых форм крыльев — стреловидных и очень тонких крыльев небольшого удлинения, а позднее, в самые последние годы, — крыльев с изменяемой в полете стреловидностью. Изучению физики их обтекания и получению экспериментальным путем соответствующих характеристик при дозвуковых, звуковых и сверхзвуковых скоростях посвящено очень большое число эксперименталь'ных и теоретических исследований. Приближенная теория несущей линии была обобщена на случай стреловидного крыла, а теория несущей поверхности применена для создания весьма эффективных численных методов расчета на ЭВМ крыльев самых разнообразных форм (фиг. 6).
* С. Л. Чаплыгин не опубликовал эти результаты своих исследований
-----теория ¿ихребои //¿//770
о теория билребой поверхности
г0 1
^^0 о О О
“'О — ир О 0*4 1
0,0 п л *
1
*1,0 -0,75 -0,5 -0,25 О 0,25 0,5 0.75 2 1,0
Фиг. 6. Распределение циркуляции по размаху стреловидного крыла
Крылья, предназначенные для больших сверхзвуковых скоростей полета, имеют малую толщину, большой угол стреловидности по передней кромке и малое удлинение. На больших углах атаки поверхность тангенциального разрыва скорости отходит от крыла не только на задней кромке, но и на передних кромках, и принимает сложную спиральную форму. Условие Чаплыгина — Жуковского о конечной скорости выполняется при этом и на передних кромках. Для крыльев большой стреловидности влияние этой вихревой поверхности на обтекание крыла при больших углах атаки имеет гораздо большее значение, чем влияние вихревой пелены, сходящей с задней кромки. Для крыльев малого удлинения существует асимптотический закон «плоских сечений», перпендикулярных потоку, сводящий трехмерное стационарное обтекание крыла в пространстве к плоскому нестационарному обтеканию. Задача ставится в рамках идеальной жидкости и сводится к решению нелинейного интегро-дифференциалыюй сингулярного уравнения.
При численных расчетах на ЭВМ пелена обычно заменяется совокупностью дискретных вихрей, причем приходится выводить из точных уравнений н использовать в расчетах условие «рождения» за малый шаг по времени нового элементарного дискретного вихря.
На фиг. 7 даны в безразмерном виде результаты приближенного расчета, проведенного в ЦАГН на ЭВМ, обтекания плоских пластин, расширяющихся с постоянной скоростью по закону г — У«/ с^хсо§ “•
Фиг. 7 Формирование вихревой поверхности при обтекании треугольного крыла
Поперечный поток имеет скорость V — а. Эта задача соответст-
вует обтеканию треугольного крыла. Расчет проводился методом установления, треугольники означают положение дискретных вихрей, заменяющих непрерывную вихревую пелену.
Спиральные поверхности тангенциального разрыва скорости образуются на передних и боковых кромках крыла не только при дозвуковых скоростях полета, но н при сверхзвуковых скоростях в тех случаях, когда компонента скорости по нормали к ним меньше скорости звука.
Исследования указанных выше течений стимулировались отчасти поисками и разработкой оптимальных форм крыльев для сверхзвукового пассажирского самолета Ту-144. Крыло этого самолета имеет большой угол стреловидности передней кромки, малое удлинение и незна-
Кж>Л'/7 С*
чительную относительную толщину. Однако характер обтекания крыла самолета Ту-144, как это видно из фиг. 8, значительно сложнее тех простейших схем, которые обсуждались выше. Благодаря особенностям формы крыла в плане, рассчитанной и экспериментально подобранной деформации его поверхности удалось получить высокие значения аэродинамического качества как при сверхзвуковой, так и при дозвуковой крейсерской скорости полета. Важной задачей является дальнейшее развитие теории течений около крыльев такого типа и составление программ расчета их на ЭВМ,
и = 53
• ; - -гV
а =20°
Фиг. 8. Спектры обтекания крыла одного из вариантов модели самолета Ту-111
И. Е. Жуковский был в числе тех ученых, которые уже в начале
XX века излагали вполне современную точку зрения на роль вязкости при движении тел. В своем курсе лекций «Теоретические основы
воздухоплавания» в 1912 г. он пишет: «...при существовании потенциала скоростей вязкость не оказывает влияния на движение внутри жидкости, а также не влияет на распределение давлений внутри ее. Влияние вязкости при существовании потенциала скоростей может проявляться только при стенках сосуда, на которых должны быть соблюдены граничные условия», и далее, — «Я предлагаю считать..., что при стенках скорость жидкости равна нулю, но что затем она очень быстро возрастает и становится равной той теоретической, которая получается в предположении существования потенциала скоростей. Слой жидкости около стенок, не имеющий потенциала скоростей, а следовательно, завихренный, весьма тонок...».
Путь, пройденный Жуковским в науке, огромен. Непостижимо, что все содеянное им — результат труда одной личности! В этой связи нельзя не привести высказываний С. А. Чаплыгина, более 30 лет вдохновенно трудившегося вместе с Жуковским и лучше чем кто бы то ни было понимавшего Николая Егоровича: «...Он своей светлой и могучей личностью объединял в себе и высшие математические знания, и инженерные науки. Он был лучшим соединением науки и техники, он был почти университетом... он все свои гигантские силы посвящал научной работе...».
Говоря о методе Жуковского, Сергей Алексеевич особо отмечает: «...Николай Егорович отличался замечательным мастерством в этом процессе выделения основного в изучаемом вопросе. Он так ясно видел и чувствовал механику явления, что как-то сразу умел ориентироваться в главных его сторонах. Поэтому его теоретические соображения почти всегда бывали вполне удачны и хорошо охватывали вопрос...».
«...Николай Егорович один из первых привлек на службу механики эксперимент. Экспериментальное исследование в таких областях, как гидро- и аэродинамика, особенно необходимо... Введение в механику в широком размере опытного экспериментального метода—одна из крупных заслуг Н. Е. Жуковского».
Напомним, что К. Э. Циолковский и Н. Е. Жуковский одними из первых начали у нас в стране создавать аэродинамические трубы. Жуковский организовал аэродинамические лаборатории в Московском университете (1902 г.) и Московском высшем техническом училище (1909 г.), принял деятельное участие в создании аэродинамического института в Кучино (1904 г.). Уже многие десятилетия аэродинамические трубы являются самым распространенным устройством, используемым для изучения экспериментальным путем аэродинамических характеристик летательных аппаратов, и обеспечивают проникновение в тончайшие закономерности механики обтекания различных тел.
Научная деятельность Н. Е. Жуковского была неразрывно связана с педагогической. Он не только читал лекции в Московском университете, Московском высшем техническом училище, в средней школе повышенного типа — Практической академии коммерческих наук, но и руководил упражнениями и практическими работами студентов, создавал с ними вместе кабинеты и лаборатории, в которых ставились научные исследования, руководил студенческими научными и техническими кружками. Он смело вовлекал слушателей в круг своих научных интересов.
Как вспоминает сам Н. Е. Жуковский, уже с 1889 г. в кабинете прикладной математики Московского университета он вместе со студентами испытывал модели летательных машин и строил небольшие аэродинамические аппараты.
С осени 1909 г. Н. Е. Жуковский начал читать в Московском высшем техническом училище систематический специальный курс по воздухоплаванию «Теоретические основы воздухоплавания». Это было началом широкой пропаганды авиационных знаний среди учащейся молодежи, способствовало возникновению авиационной специализации в вузах, обучению летчиков и инженеров теории авиации.
Студентами, слушателями «Теоретических основ воздухоплавания», объединившимися в Воздухоплавательный кружок, была оборудована аэродинамическая лаборатория, в которой проводились исследования по теории авиации. ,
Авиационная специализация в Московском высшем техническом училище дала первых ру-сских дипломированных авиационных инженеров (В. П. Ветчин кин, В. Я- Климов, А. А. Архангельский, В. А. Архангельский, А. И. Путилов, Б. С. Стечкин, А. Н. Туполев, Б. Н. Юрьев, К. А. Ушаков, А. М. Черемухин, А. А. Ми кули«, П. О. Сухой, Г. М. Му-синянц). К 1930 г. выделился из него в самостоятельное высшее авиационное техническое училище Московский авиационный институт. Краткие теоретические курсы авиации для летчиков в сентябре 1919 г. стали средней авиационной школой повышенного типа — Московским авиатехникумом, преобразованным в 1920 г. в Институт инженеров Красного Воздушного Флота им. Н. Е. Жуковского, а затем в Военновоздушную инженерную академию.
Развитие самолетостроения во всех странах, в том числе и в России, выдвигало многочисленные научные и инженерные проблемы, требовавшие 'самой неотложной разработки. Н. Е. Жуковский, всегда находившийся в центре инженерной практики, создает целый ряд работ: «Теоретические основы воздухоплавания» (1911 —1912 гг.); «Динамика аэропланов в элементарном изложении» (1913, 1916 гг.); «Аэродинамический расчет аэропланов» (1917 г.); «Исследование устойчивости конструкций аэропланов» (1918 г.) и многие другие.
Для практики конструирования подобные работы чрезвычайно важны, без этих материалов не может быть создан ни один самолет. Вот почему выдвинутые в этих работах методы и соображения получили значительное развитие в многочисленных исследованиях, выполненных у нас и за рубежом. Так, например, работы ЦАГИ в этой области 'представляют обширное собрание материалов, обобщающих результаты большого числа систематических исследований в форме рекомендаций но рациональному проектированию самолета. Существенно новый этап технического прогресса здесь связан со все более широким использованием ЭВМ для проектирования самолетов; открывающиеся качественно новые возможности уже сегодня практически ощущаются в развитии авиационной техники всех стран.
Н. Е. Жуковский был не только выдающийся ученый, но и видный общественный деятель. Он следовал замечательным традициям тех русских ученых, которые всегда активно содействовали продвижению новых, прогрессивных идей и предложений. Еще в прошлом столетии Д. И. Менделеев поддержал предложения талантливого русского конструктора А. Ф. Можайского. При рассмотрении проекта его самолета в Техническом управлении Военного министерства в 1877 г. Д. И. Менделеев писал: «...Можайский в основание своего проекта принял положения, признаваемые ныне за наиболее верные и способные повести к благоприятным результатам».
В тяжелых условиях царского времени Н. Е, Жуковский находит пути для привлечения большой массы людей к решению научных и технических задач, стоящих перед страной. Он читает лекции и доклады в различных научных п технических обществах Москвы, выступает с публичными лекциями в воскресных чтениях Политехнического музея, выезжает с докладами в Петербург, Киев, Одессу, Нижний Новгород, Тифлис и другие города.
Широкие контакты Н. Е. Жуковского с заводскими инженерами проходили на собраниях Политехнического общества при Московском высшем техническом училище. Здесь п в личной переписке Жуковский давал необходимые советы и разъяснения инженерам и изобретателям. Наиболее обширными стали связи Николая Егоровича с инженерами после 1909 г. через Общество содействия успехам опытных наук и их практических применений имени X. С. Леденцова. Это общество, одним из членов-учредителей которого был Н. Е. Жуковский, объединило передовых ученых России — Д. Н. Анучина, В. И. Вернадского, П. Н. Лебедева, И. П. Павлова, К. А. Тимирязева, Н. А. Умова, С. А. Чаплыгина и многих других.
Общество им. Леденцова оказало весьма существенную помощь в организации многих русских научных учреждений: академику
И. П. Павлову — в устройстве его основной лаборатории функций мозга; физику П. Н. Лебедеву — з создании новой физической лаборатории; академику В. И. Вернадскому— в исследовании радиоактивных элементов.
Значительная помощь была оказана и аэродинамическим лабораториям; это позволило существенно пополнить оборудование лаборатории .Московского университета, создать основные установки в лаборатории Московского высшего технического училища и выполнить ряд серьезных научных исследований.
Особенно широкой была деятельность экспертной комиссии по воздухоплаванию, руководимой Жуковским. За время с 1909 по 1918 гг. было рассмотрено более тысячи различных предложений в области авиации.
Простой перечень общести, членом которых был избран Н. Е. Жуковский, показывает, как широки и многогранны были его научные и технические связи.
К 40-летию научной деятельности Н. Е. Жуковского почти все университеты и высшие технические школы России избрали его своим почетным членом.
Нельзя не остановиться на связях II. Е. Жуковского с летчиками и том большом внимании, которое он уделял летному эксперименту.
На открытии Московского общества воздухоплавания 25 апреля 1910 г. Н. Е. Жуковский очень теплыми словами отмечает успехи полетов русских летчиков, организует в Москве демонстрационные полеты АЛ. Н. Ефимова и С. И. Уточкина.
Николай Егорович знал и высоко ценил летчика П. Н. Нестерова, с ним вместе проводил 18 мая 1914 г. лекцию о «мертвых петлях» в Москве в Политехническом музее. Разбирая во второй статье «Динамика полета» основные виды фигурных полетов уже после гибели Нестерова, Николай Егорович пишет: «Значение этих полетов важно тем, что делает летчика, их изучившего, полным хозяином движения аэроплана в воздухе, что весьма важно для воздушной борьбы...».
Николай Егорович организует для летчиков Московской школы авиации теоретические курсы, читает им специальный курс «Динамика аэропланов в элементарном изложении».
Свыше 200 летчиков прослушали теоретические курсы авиации Н. Е. Жуковского. Многие из них стали выдающимися летчиками и авиационными инженерами, активно участвовавшими в боевых операциях Красной Армии на фронтах Гражданской войны, а впоследствии работавшими в ЦАГИ, Военно-воздушной инженерной академии и других научио-нсследовательских организациях.
Н. Е. Жуковский пользовался заслуженной любовью и авторитетом у летчиков. В июле 1918 г. он был избран делегатом на Первый советский авиационный съезд (2-й Всероссийский). Съезд в своей резолюции поручил Николаю Егоровичу организовать центр авиационной науки и две «испытательные станции» —по моторам и самолетам.
Николай Егорович придавал большое значение летному эксперименту. 30 сентября 1919 г. на заседании Коллегии ЦАГИ по предложению Н. Е. Жуковского была избрана Коллегия летного отдела ЦАГИ. 12 января 1920 г. отдел был утвержден НТО ВСНХ. Под разными названиями этот отдел 20 лет входил органически в состав ЦАГИ, а затем выделился в самостоятельный научно-исследовательский институт.
Вершиной научно-организационной деятельности Н. Е. Жуковского было создание Центрального аэро-гидродинамического института.
ЦАГИ был организован в 1918 г.. по указанию Владимира Ильича Ленина, увидевшего в предложении II. Е. Жуковского о создании Института основу будущего развития авиационной науки и техники в России. Впервые в истории не только отечественной, но и мировой науки Н. Е. Жуковским вместе с его помощниками и учениками был организован научно-исследовательский институт, который должен был сочетать фундаментальный научный поиск, разработку рекомендаций для конструкторских организаций, конкретное проектирование и постройку самолетов.
Потребовались многие годы самоотверженного упорного труда, чтобы создать минимально необходимую экспериментальную и производственную базу, сформировать научный коллектив и отработать методологию взаимодействия научного исследования с практикой конструирования самолетов и другой новой техники. Благодаря деятельному участию 'Помощников Н. Е. Жуковского С. А. Чаплыгина, А. Н. Туполева, его учеников, а в дальнейшем целого поколения его последователей со временем ЦАГИ — Институт имени профессора Н. Е. Жуковского, занял то ведущее положение в науке и техническом прогрессе, о котором мечтал его основатель.
В 30—40-х годах и позже на базе отделов и лабораторий ЦАГИ возникали многие новые научно-исследовательские институты, все более значительным становился вклад в авиационную науку ученых университетов, вузов и других научных институтов, неизмеримо шире становился фронт отечественной авиационной науки, а вместе с этим распространялись и замечательные традиции научной школы Н. Е. Жуковского.
Обобщая и резюмируя эту удивительно разностороннюю, богатую основополагающими результатами научную и общественную деятельность, мы с полным основанием можем сказать, что Н. Е. Жуковский многолетними трудами заложил фундамент аэродинамики как науки.
2—Ученые записки № I 17
Многие наши выдающиеся ученые и конструкторы самолетов, вертолетов и двигателей сформировались работая непосредственно иод руководством Николая Егоровича или в созданном им Институте.
Развитие отечественной авиации основывается на неуклонном следовании методу Н. Е. Жуковского — авиаконструкторы самым тесным образом взаимодействуют с научными учреждениями, а последние, в свою очередь, многими своими результатами обязаны содружеству с практикой конструирования.
Николай Егорович Жуковский — наш соотечественник, ученый-механик и выдающийся инженер, своей научно-организаторской деятельностью, школой учеников и продолжателей, основанными им научными учреждениями создал важные условия для развития авиации в нашей стране.
Отмечая в сбязи с 50-летием научной деятельности Н. Е. Жуковского его исключительные заслуги, в постановлении Совета народных комиссаров от 3 декабря 1920 г. Владимир Ильич Ленин назвал его «отцом русской авиации».
/ . //. СВИЩИ И
