Лев Гумилевский - Чаплыгин

Председателем секции воздухоплавания, впервые организованной на съездах русских естествоиспытателей и врачей, был избран Жуковский, открывший работу секции 31 декабря. Вопросы воздухоплавания на этом съезде оказались в центре внимания и участников съезда, и гостей, и представителей печати. Интерес этот легко объясним: техника вплотную подошла к полному разрешению задачи о механическом полете на аппаратах «тяжелее воздуха». Очередь была за наукой. От ученых ждали теоретических обоснований технического чуда не из простого любопытства: без теории не мыслился технический прогресс в завоевании воздушного океана.

Интерес к вопросам воздухоплавания в значительной мере был поднят выставкой, устроенной студентами на съезде.

Студенческий воздухоплавательный кружок Московского высшего технического училища начал работать с осени 1909 года в виде двух основных комиссий — теоретической и практической. Председателем практической комиссии был избран Б. И. Российский, но работа его в кружке продолжалась недолго. Возвратившись из Франции, где он учился летать, Российский оказал своим бывшим товарищам большую услугу, дав им возможность познакомиться с самолетом и снять с него чертежи.

Жаждавшая непосредственной деятельности молодежь испробовала свои силы, построив планер. Честь первого полета на планере студенты предоставили Андрею Николаевичу Туполеву. В постройке планера он принимал живейшее участие, и всем казалось тогда само собой разумеющимся, что тот, кто может строить летательные машины, может и управлять ими.

Зимой планер из училища переправили через Яузу и подняли его на косогор в Лефортовском парке. Туполев шел за планером, держась руками за два бруска. Студенты потащили планер за веревку. Планеристу пришлось некоторое время бежать, держась за бруски. Нельзя сказать, чтобы у него была большая уверенность в том, что планер взлетит. Но он взлетел, земля ушла из-под ног Туполева, и несколько секунд он продержался в воздухе, поднявшись примерно метров на пять, после чего благополучно опустился.

Испробовав свои силы с планером, кружок решил взяться за строительство самолета. Но на постройку самолета нужны были средства. Сергей Алексеевич предложил им устроить воздухоплавательную выставку по случаю XII съезда естествоиспытателей и врачей.

Предложение встретили с восторгом и начали готовиться.

В декабре выставка открылась и имела большой успех. В скромном вестибюле филологического корпуса Московского университета висел планер Ю. А. Меллера — спортсмена и владельца велосипедного завода «Дукс», первым в России начавшего вскоре постройку самолетов: В чертежной математического корпуса красовался планер Лилиенталя, подаренный им Жуковскому. На столах были расставлены модели аппаратов Райт и Вуазена, изготовленные кружковцами.

Члены кружка принимали живейшее участие в заседаниях съезда и в деятельности, секции воздухоплавания. Здесь они познакомились с работами кучинской лаборатории и с лабораторией университета. Доклады, читавшиеся на заседаниях секции, сводились к тому, что в области аэродинамики невозможно идти вперед без хорошо поставленных и точных экспериментальных исследований.

Первый, естественно возникавший у всех вопрос был о том, каким образом образуется подъемная сила, действующая на крыло летящего самолета. Никакого теоретического объяснения этому не было.

Представляя жадным слушателям картину общего состояния аэродинамики в данный момент, Николай Егорович остановился на главном вопросе: откуда берется подъемная сила у аэроплана и как теоретически ее можно выразить?

— Два обстоятельства чрезвычайно упростили решение этой трудной задачи, — говорит он. — Во-первых, в своей докторской диссертации Чаплыгин доказал, что при скоростях течения, значительно меньших скорости звука, можно пренебречь сжимаемостью воздуха и заменить задачу об обтекании крыла газом задачею об обтекании крыла жидкостью. Переход от задачи аэродинамики к задаче гидродинамики чрезвычайно упрощал вопрос: вместо очень сложных уравнений, определяющих течение газа, он позволял применять гораздо более простые уравнения движения жидкости. Во-вторых, ни в одном исследовании сил, действующих на погруженное в поток жидкости тело, не говорилось, что происходит позади обтекаемого тела в сопровождающей его кильватерной струе. Для длинного крыла, поставленного под очень малым углом атаки, кильватерная зона, как показали наблюдения, оказывалась чрезвычайно узкой. Можно считать, что крылообразное тело обтекается потоком плавно, без образования за телом срыва струй и кильватерной зоны с очень неправильным течением жидкости.

В классическом мемуаре «О присоединенных вихрях» Жуковский выяснил обстоятельства, при которых получается подъемная сила, или, как иногда говорили, «сила Жуковского», действующая на обтекаемое тело, и нашел для нее простое и законченное выражение: поддерживающая сила плоскопараллельного потока несжимаемой жидкости для погруженного в поток контура равна произведению плотности жидкости на циркуляцию вокруг контура и на скорость потока на бесконечности.

Выясняя перед собравшимися в аудитории слушателями и гостями физические причины происхождения поддерживающей или подъемной силы, Николай Егорович подошел с мелом в руке к доске.

— Для простоты предположим, что контур представляет собой некоторую окружность и что вокруг этой окружности существует циркуляционное течение жидкости по часовой стрелке с постоянною скоростью: тогда циркуляция будет равна скорости этого течения, умноженной на длину окружности. Предположим теперь, что на эту же окружность набегает из бесконечности поток жидкости, текущей слева направо. Очевидно, вдоль верхней полуокружности оба течения будут направлены в одну сторону, и потому их скорости будут складываться. Вдоль же нижней полуокружности оба течения будут направлены в прямо противоположные стороны, и потому их скорости будут вычитаться… В результате скорость движения жидкости вдоль верхней полуокружности будет больше скорости движения жидкости вдоль нижней полуокружности.

Заканчивая одновременно чертеж, Николай Егорович напомнил:

— Так как из механики всем известно, что давление жидкости там больше, где скорость жидкости меньше, то отсюда ясно, что давление жидкости на верхнюю полуокружность будет меньше давления жидкости на нижнюю полуокружность, иначе говоря, на окружность будет действовать сила, направленная снизу вверх, которая и называется поддерживающей, или подъемной, силою!

Жуковский часто повторял, что «математическая истина может быть объяснена каждому», но при этом подчеркивал — «желающему ее понять», и потому никогда не позволял себе нисходить до вульгаризации, до замены точных математических терминов разговорным жаргоном, всеобъемлющим просторечием.