Читать интересную книгу Русские инженеры - Лев Гумилевский

Попав в сферу влияния научных идей русского ученого, гидравлический таран начал жить заново. Без всяких дополнительных сооружений, без насосов, плотин и моторов тараны сейчас в наших колхозах подают из ложбин и овражков с текучей водой высоко наверх в коровники и конюшни живую струю.

Таковы теоретические и практические результаты решения одной из задач, изученных знаменитым ученым. За долгую свою жизнь Жуковский решил несколько сотен таких задач. И все эти задачи были труднейшими из предложенных мировой науке и технике практическими работниками самых разнообразных областей жизни.

Метод решения этих задач у Жуковского никогда не менялся. Он начинал с теоретического построения, основанного на глубоком понимании физической сущности явления, и, опираясь на свой разносторонний инженерный опыт, кончал практическим предложением.

Таким именно образом, например, подверг он дальнейшей разработке «Гидродинамическую теорию» Н. П. Петрова. В первой своей статье по этому вопросу, озаглавленной «О гидродинамической теории трения хорошо смазанных тел», Жуковский указывает на затруднения, с которыми приходится практикам встречаться, принимая теорию Петрова.

«В основу своей теории, — говорит Жуковский, — автор берет задачу о движении жидкого слоя между двумя вращающимися концентрическими поверхностями круглых 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?»[36]

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 угловою скоростью. Наконец в третьей статье, написанной совместно с А. С. Чаплыгиным — «О трении смазочного слоя между шипом и подшипником» — Жуковский и его первый ученик дают полное и окончательное решение интересующей их задачи.

Вопрос, поставленный Н. П. Петровым, был теоретически исчерпан в этих работах. Но этого мало. Для определения вязкости смазочных масел Н. П. Петров устроил весьма точный прибор, требующий, однако, продолжительных наблюдений и вычислений. Положив в основу тот же принцип течения масла в тонких трубках, Жуковский построил свой прибор, который позволяет делать наблюдения очень быстро и с достаточной точностью.

В разные периоды своей ученой деятельности Жуковский занимался и вопросом о прочности велосипедного колеса, и вопросом о наивыгоднейшем угле наклона аэроплана, и вопросом о рациональной форме корабля. С исчерпывающей полнотой, вплоть до демонстрации механических моделей, он отвечал и на вопрос, почему кошки при падении всегда падают на лапы, и на вопрос, почему из фабричных труб дым выходит клубами, и на тысячу других больших и малых вопросов. Он дал ясное объяснение явлений кровообращения в человеческом организме и явлений кавитации гребного винта. Он делал доклады о парении птиц, о движении прямолинейных вихрей, о сопротивлении воздуха при больших скоростях, о движении вагонов по рельсам, о снежных заносах, о ветряных мельницах, о качке кораблей и еще о множестве других разнообразных явлений, которые служили ему только поводом для теоретических построений огромного и широчайшего значения.

Самое большое практическое значение среди всего, что сделал Жуковский, получили его работы по вопросам авиации и воздухоплавания.

Этими работами, доставившими ему мировую славу, он воздвиг себе нерукотворный памятник и завоевал почетное имя «отца русской авиации».

Но мы должны все-таки указать, что из девяти томов сочинений Жуковского вопросам авиации посвящен только один.

Уже в раннюю пору своей научной работы Николай Егорович не сомневался в возможности осуществления динамического полета.

— Птицы летают, почему же человек не может летать? — говорил он.

Жуковский начал свою ученую деятельность как гидродинамик; он много занимался вопросами чистой математики, теоретической и прикладной механики, всегда отзываясь на запросы живой практики. Но время от времени он выступал с докладами и по вопросам воздухоплавания и авиации. После доклада «К теории летания», состоявшегося в 1890 году, и знаменитой работы «О парении птиц», вышедшей в 1892 году, появляется его статья «О наивыгоднейшем наклоне аэропланов».

В первой из этих работ Жуковский решает вопрос о происхождении силы тяги у тела, которое как бы внутренними силами перемещается в воздухе. Он доказывает, что сила тяги не может получиться, если не учитывать трения и если считать, что при таком движении происходит плавное обтекание тела, без образования срывов воздушных струй. Не решая окончательно вопроса о том, трению или срыву струй обязана своими образованиями сила тяги, Жуковский склоняется к мнению, что сила тяги возникает вследствие трения.

Рисунок Н. Е. Жуковского, доказывающий возможность совершения мертвой петли планером. Из работы «О парении птиц», 1892 год.

За несколько лет до того, как поднялся в воздух первый планер, Жуковский в статье «О парении птиц» дал объяснения тому, каким образом птицы могут парить в воздухе с неподвижно распростертыми крыльями, и теоретически доказал, что можно построить аппараты для искусственного парения — планеры, которые будут устойчивыми в воздухе и даже смогут совершать «мертвые петли». Много позже первую в мире мертвую петлю, возможность которой доказал Жуковский, осуществил русский летчик Нестеров.

Доказав в статье «О парении птиц» возможность создания устойчивых в воздухе летательных аппаратов, Жуковский в новой работе — «О наивыгоднейшем наклоне аэропланов» — решает задачу о нахождении наивыгоднейшего угла наклона, что имеет решающее значение при проектировании самолета. Таким образом, к тому времени, когда жизнь предъявила к теоретической авиации свои требования и когда состоялись первые полеты, Жуковский, внимательно следивший за всеми новостями в этом деле, оказался во всеоружии тех знаний, которые нужны были для создания теоретических основ авиации.

Как только были совершены первые робкие полеты на аппаратах тяжелее воздуха, тотчас же перед наукой стал вопрос, выдвинутый практической авиацией: откуда берется подъемная сила у крыла и, главное, каким теоретическим способом можно ее вычислить?

Насколько Жуковский был готов ответить на этот основной вопрос, видно из того, что уже в 1906 году он дал в своей работе «О присоединенных вихрях» и правильный ответ на вопрос и формулу, позволяющую произвести расчет сил, действующих на крыло.

Статья эта появилась в результате сделанного Жуковским замечательного открытия. Он открыл, что, кроме всех известных типов течений газа или жидкости, есть еще один тип, при котором образуется особенная сила, получившая название «сила Жуковского». Благодаря этому открытию стали понятными все явления, происходящие в воздухе близ летящего тела, была создана полная теория крыла моноплана, началось строительство современных самолетов, имеющих толстое крыло с острой задней кромкой, и авиация получила то развитие и то значение, которые теперь всем известны.

Жуковский показал, что механизм образования подъемной силы у хорошо обтекаемой «дужки», какою является крыло, не сводится к сопротивлению. Наличие подъемной силы обусловлено тут не сопротивлением, как у змея, а разностью скоростей под крылом и над крылом, или, как говорят, «циркуляцией» воздушных струй вокруг крыла.

Это открытие Жуковского и до сих пор остается предметом величавшего внимания аэродинамиков во всем мире.

А. А. Микулин, вспоминая о Н. Е. Жуковском в двадцатую годовщину его смерти, писал в заключение:

Листок из записной книжки первого русского военного летчика Нестерова. Схема «петли Нестерова» (мертвой петли), сделанной Нестеровым 27 августа (9 сентября) 1913 года. Автограф летчика.

«Имя Н. Е. Жуковского известно во всем мире. Помню, однажды в 1935 году мы приехали с комиссией осматривать лабораторию Кембриджского университета в Англии. В большой аэродинамической трубе гудел ветер, английские инженеры и профессора вели наблюдения за приборами и вели записи в протоколах. По окончании эксперимента мы спросили, что они изучают? С уважением к великому имени нам ответили: „Дужку Жуковского!“»[37]