Лев Гумилевский - Чаплыгин

Исследователи, занимавшиеся этим вопросом, в том числе и такие ученые, как Дольфус и Гирн, обращали внимание только на силы трения самих машинных частей и не приходили к удовлетворительным результатам. Практики так и не получили от науки ответа на интересующий их вопрос о том, когда, где и какое смазочное вещество выгоднее всего употреблять.

Петров первым ответил на этот вопрос, приняв в расчет замечания практиков-инженеров, что для смазывания машин можно употреблять только такие жидкости, которые действием сил, сжимающих твердые тела, во время работы машин не вытесняются из промежутка, предназначенного для смазывающей жидкости.

Русский ученый сделал свои выводы из этого наблюдения.

«Если смазывающая жидкость должна обладать таким свойством, чтобы не вытесняться, — говорит он, — то это нельзя понимать иначе, как так, что во время движения смазывающий слой должен совершенно отделять одну металлическую поверхность от другой, не допуская их взаимного прикосновения. Если же жидкие слои, смазывающие два твердых тела, вполне отделяют их одно от другого, то непосредственно трения твердых тел уже, очевидно, не может быть… Следовательно, сила трения твердых, хорошо смазанных тел, отделенных друг от друга жидким слоем, вызывая движение этого слоя относительно твердых тел и движения внутри самого слоя, состоит из некоторой совокупности сил трения жидкого слоя с твердыми телами и сил трения, развивающихся внутри самого жидкого слоя».

Это была гениальная догадка.

«Как только явление рассматривается с этой точки зрения, — справедливо заключает творец теории, — так тотчас же вопрос о силе трения двух хорошо смазанных твердых тел сам собой переходит в область гидродинамики и, вместе с тем, обнаруживаются те физические свойства смазывающих жидкостей, которые могут оказывать влияние на силу трения твердых тел, смазанных этими жидкостями. Свойства эти, очевидно, суть: внутреннее трение смазывающей жидкости и ее внешнее трение с твердыми телами».

В 1882 году в статье «О трении в машинах», помещенной в «Инженерном журнале», Петров, став на эту совершенно новую точку зрения, теоретически вполне разрешал вопрос, над которым так долго и так безуспешно трудились виднейшие ученые.

Русский инженер показал прежде всего, что трение твердых тел при достаточной смазке подчиняется совершенно иным законам, чем трение несмазанных тел. Опираясь на эти законы, он установил, что сила трения хорошо смазанных машинных частей пропорциональна скорости их движения относительно друг друга, пропорциональна поверхности их соприкосновения, пропорциональна квадратному корню силы, их сдавливающей, и обратно пропорциональна толщине смазывающего слоя.

Жуковский и Чаплыгин не прошли мимо интереснейшей теории Петрова. Их ранние работы посвящены дальнейшей разработке «Гидродинамической теории» Н. П. Петрова. В первой статье по этому вопросу — «О гидродинамической теории трения хорошо смазанных тел» — Жуковский указывает на затруднения, с которыми приходится встречаться, опираясь на теорию профессора Н. П. Петрова.

«В основу своей теории, — говорит Жуковский, — автор берет задачу о движении жидкого слоя между двумя вращающимися концентрическими поверхностями других цилиндров, в предположении, что гидродинамическое давление вдоль всего слоя постоянно: во всех же приложениях он имеет дело с подшипниками, в которых упомянутый слой в некоторых местах находится под атмосферным давлением, так что по смыслу рассматриваемого движения жидкости давление вдоль всего слоя должно быть также равным атмосферному давлению. Откуда же берется сила, уравновешивающая давление шипа на подшипник?»

Отвечая на этот вопрос, Жуковский не только находит объяснение, но и дает формулу гидродинамического напора, поднимающего подшипник.

Во второй статье — «О движении вязкой жидкости, заключенной между двумя вращающимися эксцентрическими цилиндрическими поверхностями» Жуковский исследует вращение шипа в подшипнике в другом случае, когда оба они вращаются в противоположных направлениях с одинаковой угловой скоростью. Наконец, в третьей статье, написанной совместно с С. А. Чаплыгиным, — «О трении смазочного слоя между шипом и подшипником» Жуковский и его первый ученик дают полное и окончательное решение интересующей их задачи.

Для определения вязкости смазочных масел Н. П. Петров устроил весьма точный прибор, требующий, однако, продолжительных наблюдений и вычислений. Положив тот же принцип течения масла в тонких трубках в основу, Жуковский построил свой прибор, который позволяет делать наблюдения очень быстро, с достаточной точностью.

Весь вопрос, поднятый Н. П. Петровым, был исчерпан в этих работах. Справедливо писал академик А. Н. Крылов в «Открытом письме» С. А. Чаплыгину:

«Ваше исследование, произведенное в 1906 году совместно с Н. Е. Жуковским, „О трении смазочного слоя между шипами и подшипником“ получило в руках Митчеля практическое применение, и он заработал миллионы фунтов стерлингов на своих подшипниках!»

Бессребреничество русских ученых и изобретателей широко известно. В этом смысле и Жуковский и Чаплыгин были истинно русскими людьми. Так же мало заботились они и об охране своего первенства.

Когда Е. А. Болотов на одном из собраний Математического общества заговорил об «основной гипотезе Жуковского», Николай Егорович не замедлил внести поправку:

— Гипотеза принадлежит Сергею Алексеевичу Чаплыгину… — сказал он.

Но вслед за тем потребовал слова Чаплыгин.

— Николай Егорович сам еще в 1904 году пользовался этой гипотезой! В его работе «О разрезании вихревых шнуров» принятое для решения частной задачи о движении вихря в присутствии твердой стенки предположение сполна решает задачу об определении величины циркуляции скорости вокруг профиля крыла. Николай Егорович только не заметил этого по своей рассеянности!

— Не заметил, Сергей Алексеевич, не заметил… — без малейшего сожаления сказал Жуковский.

— Прекрасно, — прерывая спор, предложил Болотов, — будем говорить: основной постулат Жуковского и Чаплыгина!

С этим все и согласились.

Знаменитый постулат Чаплыгина немедленно использовали сами Чаплыгин и Жуковский для построения общей теории образования подъемной силы крыла. Сейчас же после зимних каникул в первых двух заседаниях Московского математического общества С. А. Чаплыгин делает доклады: «Об ударе потока на дугу круга», «К теории биплана и руля высоты», «К теории полета птиц и насекомых», «К теории поддерживающей силы изогнутых пластинок».