Крылья Родины

Нечто совершенно иное получается при несимметричном обтекании, когда, скажем, пластинка поставлена под некоторым углом к воздушному потоку. В этом случае сила воздействия воздуха, возникающая в результате разности давлений под пластинкой и над нею, будет направлена не по воздушному потоку, а под углом к нему. Возникает подъемная сила, направленная перпендикулярно к потоку, которая стремится отнести пластинку или вверх, или в сторону, в зависимости от положения пластинки.

Движение воздушных струй, встречающих на своем пути пластинку, стоящую под некоторым углом к потоку.

Обыкновенный детский бумажный змей и есть такая пластинка, которую хвост и бечева держат под некоторым углом к набегающему воздушному потоку. Змей поднимается при этом независимо от того, тянет ли его в воздухе за бечеву рука ребенка или, наоборот, на змей набегает ветер, а ребенок стоит неподвижно.

Известный тысячи лет и все-таки загадочный полет змея основывается, таким образом, на свойстве воздушного потока создавать подъемную силу при набегании его на плоскую пластину, поставленную наклонно к потоку. Угол, под которым наклонена пластина по отношению к набегающему на нее потоку, называют «углом атаки».

Вот, примерно, тот круг основных аэрогидродинамических знаний и представлений, какой имелся в мировой науке к началу нынешнего века, ознаменовавшемуся повсеместным строительством самолетов.

Первые самолеты, напоминавшие коробчатый змей, представляли собой слегка вогнутые поверхности, скрепленные стойками, между которыми помещались летчик и мотор с винтом, толкавшим самолет.

Эти самолеты летали с небольшой скоростью, невысоко, держались в воздухе недолго и едва-едва поднимали одного летчика с пассажиром.

В это время Николай Егорович Жуковский и сделал одно из замечательных в мировой науке открытий. Он показал, что механизм образования подъемной силы у хорошо обтекаемого крыла иной, чем при срыве потока. Наличие подъемной силы обусловлено тут не существованием аэродинамической тени за пластинкой, а разностью скоростей под крылом и над крылом, или, как говорят, «циркуляцией потока» вокруг крыла.

Это открытие, поставившее Жуковского на одно из первых мест в мировой науке, и до сих пор остается предметом величайшего внимания аэродинамиков во всем мире.

Творческая история Н. Е. Жуковского

Жуковский родился 17 января 1847 года. Он был сыном инженера, одного из строителей Нижегородской шоссейной дороги, впоследствии скромно занимавшегося сельским хозяйством в своем имении, в деревне Орехово, Владимирской губернии. Мальчик рос в доме исконно дворянском, но совсем не богатом.

Случилось так, что учителем старшего брата оказался не только хорошо воспитанный, но и прекрасно образованный человек, к тому же пылкий фантазер, студент А. X. Репман. Он нашел прилежного слушателя в младшем члене большого семейства и легко привил ему любовь к чтению фантастических романов и повестей о путешествиях и необычайных приключениях на земле, под водой и за облаками.

И вот этот мир приключений, населенный пиратами и разбойниками, мир, где снимали скальпы с живых людей проворнее, чем почтенная хозяйка дома приподнимала крышку с суповой миски, — этот мир заворожил мальчика и пробудил его ум к действию и размышлению.

Говорят, что в 4-й московской гимназии, куда отвезли юного Жуковского, он был первые три года посредственным учеником. Арифметика не давалась мальчику не то из-за рассеянности, не то из-за ничего не говорящих, голых цифр, за которыми не было никакого конкретного содержания.

Скорее всего, однако, по самому складу своего ума Жуковский мог воспринимать мир и понимать отношения в нем, когда они становятся предельно ясными, геометрически обнаженными.

Жуковский не любил цифр и расчетов в их отвлеченном виде, но у учителя, преподававшего геометрию, он оказался лучшим учеником.

Окончив курс гимназии, Жуковский поступил на математический факультет Московского университета, хотя предпочитал бы один из тогдашних политехникумов. Но в университете читали лекции Давыдов, Слудский, Цингер — известные ученые, и юноша нашел здесь свое место.

Уже с первого курса Жуковский стал принимать участие в занятиях математического кружка. Из него потом выросло знаменитое Московское математическое общество.

Жуковский в те годы был типичным русским студентом. Он жил в комнатке, названной товарищами «шкафчиком», и когда причесывался, гребенкой задевал потолок. Он бегал по городу, давая уроки, и издавал литографским способом лекции, им самим аккуратно записанные и имевшие в его редакции большой успех. Уже в этой работе сказывалось характеризующее Жуковского стремление к ясности, к геометрической определенности.

Геометрическую наглядность он вносил во все, чего касался, и отсутствие ее причиняло ему почти физическое страдание.

В 1868 году университетский курс был закончен. Жуковского все еще тянуло в политехникум. Он тяготел к практической деятельности, мечтал сделаться инженером и отправился в Петербург, где поступил в Институт путей сообщения. Но тут профессора занимались не разработкой руководящих научных идей, а простым изложением фактического материала, потребного для повседневной практики. Студентов учили считать и чертить, к чему у Жуковского никогда не лежала душа. Через год он провалился на экзамене по геодезии и понял, что инженера-практика из него не выйдет. Он оставил институт и уехал из Петербурга.

Из-за болезненного состояния он должен был провести целый год в Орехове, а осенью 1870 года вернулся в Москву и стал преподавать физику в женской гимназии. Вскоре ему поручили преподавание математики в Московском высшем техническом училище (МВТУ), которое он не покидал уже до конца жизни.

Оторванному от университета молодому ученому нелегко далась его первая научная работа «Кинематика жидкого тела», которую он представил на соискание ученой степени магистра. Но защитил он ее с блеском.

Это был первый вклад Жуковского в гидродинамику.

Любопытно отметить, что за разработку этой темы Николай Егорович взялся исключительно потому, что до него в этой сложной области не было той ясности и наглядности, к которым он всегда стремился.

Кинематикой жидкого тела он начал заниматься в Орехове — главным образом, чтобы самому себе составить ясное представление об этом деле.

Совет Московского высшего технического училища командировал молодого ученого за границу. Из этого путешествия Жуковский вернулся в Москву с твердо установившимися взглядами и на науку и на самого себя.

По возвращении из-за границы Жуковский был избран профессором по кафедре механики.

Сочинение «О прочности движения» принесло ему ученую степень доктора прикладной механики.

В 1888 году Жуковский занимает кафедру прикладной механики в Московском университете. Он становится деятельнейшим членом всех научных обществ, устраивается на постоянное жительство в Москве с матерью, братьями и сестрами.

Отныне история его жизни становится историей научных работ, историей докладов и сочинений, историей решения сложных задач, выдвигаемых запросами практики, историей теоретических построений, историей лабораторных экспериментов, историей русской аэродинамической школы.

Подобно многим другим великим работникам науки, Николай Егорович как-то очень мало интересовался всем тем, что с наукой не соприкасалось. К тому же он жил в большой, дружной семье, которая избавляла его от всяких житейских дел и забот, предоставляя ему полную возможность заниматься своим прямым делом.

Если гениальный Ломоносов, далеко обогнавший свое время, был не понят современниками и умер, не оставив после себя прямых учеников, то о Жуковском можно сказать, что он родился как раз во-время, для того чтобы первым в мире провозгласить «теоретические основы воздухоплавания», стать во главе созданной им школы русских аэродинамиков, воспитать первых русских авиационных инженеров, конструкторов и летчиков, стать в полном смысле слова «отцом русской авиации».