Лев Гумилевский - Создатели двигателей
Уже в раннюю пору своей научной работы Николай Егорович не сомневался в возможности осуществления тысячелетней мечты своего народа и всего человечества.
«Птицы летают, почему же человек не может летать?» — говорил он.
Правда, Жуковский начал свою деятельность как гидродинамик, он много занимался вопросами чистой математики, вопросами теоретической и прикладной механики, 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 1891 году, появляется его статья «О наивыгоднейшем наклоне аэропланов».
За одиннадцать лет до того, как поднялся в воздух самолет братьев Райт, Жуковский в статье «О парении птиц» дал объяснения тому, каким образом могут птицы 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.
К этому времени относится следующий эпизод, рассказанный нам старейшим русским летчиком Б. И. Россинским.
В том же Денисовском переулке, где он жил и гонял с товарищами голубей, квартировал в то время Жуковский. Почтенный профессор дважды в день гулял по улице со своей охотничьей собакой и неизменно останавливался посмотреть на летающих голубей. Ребята завели знакомство со взрослым бородатым человеком, оказавшимся таким же голубятником, как они сами, и он охотно объяснял им, как птицы летают и почему они изгибают края хвоста при повороте.
Ребята завели знакомство со взрослым бородатым человеком, оказавшимся таким же голубятником, как и они.
Случилось, что у одного из голубей ястреб вырвал клок перьев из хвоста. Для того чтобы хвост вырос ровненько, ребята выщипали у него и остальные перья. К их удивлению, голубь продолжал летать в стае. Естественно, что они обратились за разъяснениями к своему наставнику:
— Вот, голубь-то без хвоста, а кружит со всеми, как хвостатый. Почему это?
Жуковский с величайшим любопытством устремил взор на голубей и тотчас же отличил от остальных бесхвостого, который не делал плавных кругов, как остальные, а, пользуясь крыльями, поворачивался круто, почти под прямым углом. Профессор объяснил ребятам, как перекашиванием концов крыла птица осуществляет крен и поворот при полете. Таким образом, в Денисовском переулке ранней весной 1894 года был решен пионерами воздухоплавания один из самых важных вопросов самолетостроения.
К этим воспоминаниям своего раннего детства Б. И. Россинский присоединяет очень интересную догадку о том, что и мысль о возможности мертвой петли возникла у Жуковского при наблюдении за полетом знаменитых турманов, составляющих гордость всех голубятников.
Турманы принадлежат к замечательной породе домашних голубей, происходящих из Индии, где они культивировались в течение тысячелетий. Как показывает самое их название, турманы отличаются от всех других голубей своеобразным кувырканием на высоком и красивом лете. Это единственная птица в мире, способная совершать мертвые петли, и предположение старейшего русского летчика о том, что именно восхитительное кувыркание турманов побудило Жуковского к теоретическому обоснованию мертвой петли, весьма правдоподобно.
Путь, приводящий к открытию, к установлению закона, не всегда виден в творении ученого. Чаще всего он излагает лишь конечные результаты своей мысли и опыта, ограничиваясь строгим изложением доказательств, удаляя все подмостки, служившие ему для постройки здания, и не давая возможности заглянуть в свою творческую лабораторию.
Однако мы знаем, что в природе, в объективном, вне нас находящемся мире и в нас самих, все органически связано одно с другим, зависит друг от друга, обусловливается одно другим.
Жуковскому, закладывавшему теоретические основы таких совершенно новых наук, как аэромеханика или динамика полета, естественно, приходилось исходить прежде всего из опыта живой природы, которая и была его постоянным учителем.
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 основное значение при проектировании самолета.
Таким образом, к тому времени, когда первые полеты состоялись, Жуковский, внимательно следивший за всеми новостями в этом деле, оказался во всеоружии тех знаний, которые нужны были для создания теоретических основ авиации.
Первые самолеты летали с небольшой скоростью, невысоко, держались в воздухе недолго и едва-едва поднимали одного летчика с пассажиром.
Как только были совершены первые робкие полеты на аппаратах тяжелее воздуха, так тотчас же перед наукой стал вопрос, выдвинутый практической авиацией: откуда берется подъемная сила у крыла и, главное, каким теоретическим способом можно ее выразить?
Насколько Жуковский был подготовлен к ответу на этот основной вопрос, видно из того, что уже в 1906 году, через три года после первого полета братьев Райт, в своей работе «О присоединенных вихрях» он дает и правильный ответ на вопрос и формулу, позволяющую произвести точный расчет сил, действующих на крыло.
Статья эта появилась в результате сделанного Жуковским замечательного открытия. Он открыл, что, кроме всех известных типов воздушных течений или течений жидкости, есть еще один тип течения, при котором образуется особенная сила, получившая название «силы 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 ту силу и значение, которые теперь всем известны.
Жуковский показал, что механизм образования подъемной силы у крыла иной, чем у пластинки. Наличие подъемной силы обусловлено тут не сопротивлением, 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 величайшего внимания аэродинамиков во всем мире.
Ученик и ближайший сотрудник Жуковского академик Л. С. Лейбензон вспоминает, что впервые мысль о роли циркуляционных потоков при возникновении силы давления воздуха на находящиеся в нем крылообразные тела возникла у Жуковского осенью 1904 года, при наблюдении полетов воздушного змея. За этим наблюдением последовала догадка, проверке которой Жуковский посвятил два года. После многих опытов и размышлений, убедившись в правильности своего предположения, Жуковский и открыл тот закон, который получил во всем мире его имя.
Жуковский необычайно тонко чувствовал, каким грубым препятствием для движения творческой мысли является привычное мышление, как трудно даже изощренному уму прервать течение привычных представлений и дать место иным, неожиданным и новым. Оттого-то он и прибегал постоянно к опытам, отдавался созерцанию живой природы с ее поучительным непостоянством, с ее огромным запасом еще не раскрытых тайн, не обнаруженных возможностей.
Над зеленым лугом летали стрелы его арбалета с винтом, когда он занимался измерением и вычислением времени полета. По проселочным дорогам взад и вперед мчался его велосипед с большими крыльями, когда он изучал сопротивление воздуха. Живая природа открывала тайны аэродинамики этому пророку авиации, предсказавшему мертвую петлю за двадцать лет до того, как ее совершил Нестеров. В деревенском саду под яблонями чертил на песке свои формулы ученый, когда ему врачи во время болезни запретили работать, а родные заставляли подолгу гулять.
В этом же саду ставил Жуковский большой эмалированный таз с пробитой дыркой, исследуя формы вытекающей струи, когда, исполненный вдохновенного проникновения, он думал:
«Все дело тут в тех вихрях, которые срываются с краев отверстия: первоначально они имеют форму отверстия, а затем они стягиваются, деформируются и деформируют струю. Прибавляя к действию вихрей силу инерции движущихся частиц жидкости, можно получить все изменения струи. Вопрос этот вполне ясен…»
Тайны стихий прояснились исследователю, когда он непосредственно их созерцал. И ореховский пруд, окрашенный мельчайшими водорослями, мечтал Жуковский обратить в лабораторный прибор для гидродинамических опытов над обтеканием струи.
В причудливой струе, выбивающейся из отверстия эмалированного таза, гений угадывает бурную стихию Ниагары. Кувыркающиеся турманы предрекают ему мертвую петлю самолета. В картонной аэродинамической трубе Московского университета Жуковский испытывал свойства воздушных течений, угадывал законы ураганов и капризы снежных заносов.
