НИКОЛАЙ ЖУКОВСКИЙ

Николай Егорович Жуковский родился в январе 1847 г. в деревне Орехово Владимирской губернии в семье управляющего. В 1868 г. он окончил физико-математический факультет Московского университета и поступил в Петербургский институт инженеров путей сообщения. Однако в 1869 г., получив несколько неудовлетворительных оценок, он должен был уйти из института. Инженером он так и не стал. В 1871 г. Жуковского избрали преподавателем математики в Московском высшем техническом училище, а в сентябре 1874 г. он был утвержден доцентом кафедры аналитической механики. С этого времени началась его долгая научно-педагогическая деятельность. Творческий талант Жуковского, вообще говоря, проявился достаточно поздно. Степень доктора он получил в 1882 г., представив комиссии недавно опубликованную работу «О прочности движения». В 1886 г. он стал экстраординарным профессором Московского университета по кафедре механики, а с 1887 г. параллельно занимал должность штатного профессора по кафедре аналитической механики в Высшем техническом училище (МВТУ).

Теоретическая (аналитическая) механика – это наука о законах движения материальных тел. Она подразделяется на механику твердого тела, гидромеханику (механику жидкостей) и аэромеханику (механику газов). Жуковский оставил свой след во всех этих областях. Он не только писал сложные математические работы, но всегда очень живо интересовался насущными техническими проблемами. Им было разрешено несколько сложных инженерных задач. В этой связи прежде всего следует отметить его исследования о гидравлическом ударе в водопроводных трубах. Проблема эта в свое время наделала много неприятностей инженерам-гидравликам, и удачное разрешение ее принесло Жуковскому громкую славу. Во второй половине 1890-х гг. для снабжения Москвы водой был построен Рублевский водопровод. Но сразу после его пуска начались аварии магистральных труб. Причина прорывов оставалась непонятной. Инженерам пришлось обратиться за помощью к ученым. Внимательно изучив систему нового водопровода, Жуковский определил, что аварии вызываются неизвестным еще тогда в гидравлике явлением, которое было названо гидравлическим ударом. В 1898 г. он выпустил работу «О гидравлическом ударе в водопроводных трубах», переведенную вскоре на основные европейские языки. Выведенные в ней формулы с тех пор неизменно используются при расчете любого водопровода.

Несмотря на огромный вклад Жуковского в гидромеханику, его имя в первую очередь связывают все же с аэродинамикой. И это не случайно. К изучению движения тел в воздушной среде Жуковский приступил еще в 1889 г., когда устроил при своем кабинете прикладной механики в Московском университете небольшую аэродинамическую лабораторию. В 1902 г. он построил аэродинамическую трубу закрытого типа, в которой провел множество интересных экспериментов. В 1905 г. аэродинамическая труба диаметром 1,2 м и со скоростью обдува до 30 м/с была построена и в Техническом училище. Проделав множество разнообразных опытов, Жуковский смог перейти к созданию общей аэродинамической теории. Потребность в ней очень остро ощущалась тогда во всем мире. Первые летательные аппараты тяжелее воздуха, появившиеся в конце XIX в., строились инженерами и механиками, что называется «на глазок», без всякой оглядки на теорию. О силах, оказывающих влияние на летательный аппарат, делали заключения не из уравнений и математических формул, а исключительно из опыта. Сплошь и рядом это приводило к ошибкам и авариям, ведь любой летательный аппарат тяжелее воздуха находится под воздействием сложного комплекса сил, каждая из которых должна быть учтена при его проектировании. Если рассматривать самый простой случай – равномерный прямолинейный полет аэроплана – то на него будут действовать четыре основные силы: подъемная сила крыльев, сила лобового сопротивления воздуха, сила тяги воздушного винта и сила тяжести. В то время, когда Жуковский заинтересовался проблемами авиации, из этих сил в достаточной мере изученной была только одна – сила тяжести. В отношении трех остальных, источником которых была воздушная среда, царил полнейший разнобой мнений. И именно Жуковскому мировая наука обязана тем, что в первое десятилетие ХХ в. авиаконструкторы получили в свое распоряжение точную и строгую аэродинамическую теорию.

В 1891 г. Жуковский выпустил первую работу по аэродинамике «О парении птиц», где был описан механизм парения с набором высоты. Затем в статье «О крылатых пропеллерах» (1898) он рассмотрел общие вопросы тяги винта. Но самые важные открытия были сделаны Жуковским уже в начале ХХ в. В 1906 г. появился его фундаментальный труд «О присоединенных вихрях». Здесь был объяснен принцип образования подъемной силы крыла, той силы, которая удерживает аэроплан в воздухе. Только после этого у авиаконструкторов появилась возможность на строго научной, то есть математической, основе рассчитывать форму и профиль крыла. Здесь же была выведена теорема (во всех странах она теперь называется теоремой Жуковского), позволяющая определить величину этой силы. В 1911 г. Жуковский нашел простой способ определения центра давления равнодействующей всех сил на крыло. Это позволило ему предложить наиболее выгодные формы профиля крыла. В 1910–1912 гг. Жуковский прочел в МВТУ курс лекций «Теоретические основы воздухоплавания». В 1911 г. он выпустил одноименный учебник – первый учебник по аэродинамике. Книга эта была переведена на основные иностранные языки и получила мировое признание. В 1912–1918 гг. Жуковский опубликовал четыре статьи под общим названием «Вихревая теория гребного винта», в которых подробно разобрал способы расчета подъемной силы винта данного профиля и лобовое сопротивление, испытываемое каждым элементом лопастей. В результате он смог рассчитать форму винта, обладающего наивысшей тягой. Все эти расчеты в дальнейшем использовались авиаконструкторами при проектировании пропеллеров. Таким образом, Жуковским были изучены все три основные аэродинамические силы, действующие на летательный аппарат, и заложены надежные основы аэродинамического расчета самолета. Свои выводы Жуковский обобщил в работах «Аэродинамический расчет аэропланов» (1917) и «Исследование устойчивости конструкции аэропланов» (1918).

Жуковского с полным основанием можно назвать основоположником русской авиации, разрешившим немало конкретных технических и организационных проблем. Много сил он отдал подготовке инженеров-авиаконструкторов и летчиков. В 1918 г. решением советского правительства был образован Центральный авиационный гидродинамический институт – ЦАГИ. Костяк его составили ученики Жуковского, а сам он стал первым председателем научной коллегии этого института. Основанные в годы Первой мировой войны при МВТУ курсы для военных летчиков были реорганизованы в 1920 г. в Институт инженеров Красного Воздушного флота, первым ректором которого тоже стал Жуковский (в 1922 г. институт был преобразован в Академию воздушного флота им. Жуковского). Умер Жуковский в марте 1921 г.

АНДРЕЙ ТУПОЛЕВ

Андрей Николаевич Туполев родился в ноябре 1888 г. на хуторе Пустомазово Тверской губернии в семье небогатого нотариуса. С 1908 г. он начал обучаться на механическом факультете Московского высшего технического училища. Тут на первом курсе произошло его знакомство с Жуковским, во многом определившее дальнейшую судьбу будущего авиаконструктора. В 1911 г. Туполева в числе 39 студентов, обвиненных в политической неблагонадежности, отчислили из МВТУ. Он вернулся в училище только через три года. С тех пор его связь с авиацией больше не прерывалась.