Формула мудрости

ПОСТУЛАТ УЧИТЕЛЯ — УЧЕНИКА

В конце декабря 1909 года в Москве открылся XII съезд естествоиспытателей и врачей.

Все выглядело привычно торжественно, волнующе, начиная с первых минут, приличествовало событию, которого с нетерпением ждали сотни ученых всей России. Местом встреч вновь стало Благородное собрание в Охотном ряду. Извозчики с шиком подвозили к подъезду делегатов, укрывавшихся меховой полстью, прятавших носы в воротники — стояли сильные морозы. Расчесав бороды и усы у зеркала, поправив мундиры и сюртуки, делегаты отыскивали затем знакомых, радостно пожимали руки, поздравляли с праздником и поднимались по лестницам, устланным мягкими коврами.

Чаплыгина впервые избрали членом распорядительного комитета.

— Сергей Алексеевич, вам надлежит быть в президиуме...

— Сергей Алексеевич, не откажите в любезности вместе с Николаем Егоровичем показать гостям воздухоплавательную выставку...

Заботы, хлопоты, с ним советуются, с его мнением считаются: ведь он — один из устроителей съезда.

28 декабря — это был первый день съезда — заседание началось речью председателя распорядительного комитета профессора Д. Н. Анучина, после чего с докладом «Естествознание и мозг» выступил нобелевский лауреат Иван Петрович Павлов. Ему долго аплодировали.

Затем началась работа секций. Она сопровождалась осмотром специально подготовленных выставок. Особый интерес вызвали доклады организованной впервые секции воздухоплавания, показ планеров и моделей летательных аппаратов, устроенный на третьем этаже университетского здания. Чаплыгин бывал на всех заседаниях новой секции, проходивших в оживленных дискуссиях.

З1 декабря заседание открыл Жуковский. Он сделал сообщение «Грузоподъемность летательных машин и вихревая теория гребного винта». Тогда же было принято предложение создать комиссию для выработки воздухоплавательной терминологии. Предварительно решили: можно принять те из иностранных слов, которые уже вошли в обиход воздухоплавания, и те русские старые и новые термины, которые достаточно удачно выражают соответствующие понятия.

1 января — новое заседание секции. На нем, в частности, речь шла о конструкции моноплана Ф. Ф. Терещенко. Чаплыгин с немалым любопытством слушал пояснения его создателя, строго говоря, не очень технически точные, но проникнутые энтузиазмом и верой в будущее полетов на крыльях.

В кулуарах Сергей Алексеевич узнал: Федор Федорович Терещенко, богатый киевский сахарозаводчик, увлекся воздухоплаванием, стал вкладывать деньги в заинтересовавшее его дело. Он построил аэроплан, весьма напоминавший «Блерио‑XI». Очевидно, толчком к его созданию послужил знаменитый перелет через Ла‑Манш этого самолета, пилотируемого французским конструктором и летчиком Луи Блерио. Киевский заводчик также издал комплект чертежей своего моноплана. Чертежи демонстрировались на экране во время заседания секции.

На следующий день Жуковский познакомил аудиторию с современным состоянием аэродинамики в связи с воздухоплаванием. Выступили командир Санкт-Петербургского воздухоплавательного парка генерал А. М. Кованько — «О воздушных флотах» и академик М. А. Рыкачев — «Результаты подъемов шаров-зондов в России». 3, 4 и 5 января заседания продолжались.

Особенно насыщенным выдалось для Чаплыгина 5 января. Утром Сергей Алексеевич выступал в своей математической секции, а днем присутствовал на состязаниях моделей летательных аппаратов. Проходили они в зале Технического училища. Жюри возглавлял Николай Егорович.

Победителями стали С. С. Неждановский — по планерам и В. И. Рерберг — по аэропланам.

В памяти многих русских ученых эти декабрьские и январские дни запечатлелись как дни эмоционального и интеллектуального подъема. Съезд удался на славу, огромная работа была проделана не зря. Что касается Чаплыгина, то в его биографии съезд отразился особенно глубоко и значительно. И суть не в высоком представительстве, доверенном коллегами Сергею Алексеевичу, и не в хлопотных обязанностях, с блеском им выполненных. Суть в его научном вкладе в фундамент новой науки — аэродинамики.

Науки, как известно, не возникают вдруг, без связи с предшествующим временем. Обратимся поэтому к истории, далекой и близкой, и проследим хотя бы бегло, в общих, так сказать, чертах движение научной мысли к теоретическим основам современной аэродинамики.

...Подъемная сила крыла. Научная проблема, приобретшая необычайную актуальность именно тогда, в начале нашего века, но истоки ее теряются в туманной дали иных времен. Представим себе невозможное: что-то вроде научной конференции или модного нынче «круглого стола» с участием ученых-естествоиспытателей, пытавшихся понять и объяснить природу подъемной силы — той самой силы, без которой невозможен полет тела тяжелее воздуха, например птицы.

Первое слово дадим Леонардо да Винчи (1452—1519), великому итальянцу, внесшему немалый вклад в развитие механики. Вероятно, он сказал бы следующее:

— Я давно стремлюсь разрешить загадку полета птиц. Предполагаю, что птицу поддерживают быстрые удары крыльев. Под их действием воздух уплотняется. Таким образом, все дело в сжимаемости воздуха.

Исаак Ньютон (1643—1727) высказался бы, несомненно, в духе той механики, основы которой заложил именно он и он же сформулировал ее главные законы:

— Воздух состоит из несвязанных между собой частичек. Перемещаясь в потоке, набегающем на какое-либо препятствие, частички ударяются о него и тем самым отдают ему свое количество движения.

Леонард Эйлер, академик Петербургской академии наук, автор свыше восьмисот работ по самым различным отраслям знаний — от математического анализа до теории музыки, хорошо знавший труды Ньютона и опиравшийся на них в своих исследованиях по механике, думал, однако, иначе.

— Я полагаю, — заметил бы он, — что жидкость или газ следует характеризовать как непрерывную, легко изменяемую материю. Подходя к препятствию, струйки не ударяются о него, а плавно обтекают и смыкаются на задней стороне.

Коллега Эйлера, другой академик Петербургской академии наук Даниил Бернулли (1700—1782), который специально исследовал механику жидких и газообразных тел и вывел уравнение, связавшее скорость и давление в потоке идеальной несжимаемой жидкости при установившемся течении, скорее всего поддержал бы Эйлера.

Герман Гельмгольц (1821—1894), физик, физиолог и психолог, основоположник теории вихревого движения жидкости, и физик Густав Кирхгоф (1824—1887) в своих выступлениях сослались бы на разработанную ими струйную теорию и рассказали бы о таком опыте:

— Плоскую пластинку поставим под углом к набегающему потоку. Приближаясь к пластинке, струйки отклоняются от своего первоначального направления, вблизи пластинки расходятся к ее краям и плавно обтекают ее переднюю сторону. За пластинкой, по нашей теории, движение предполагается разрывным. Струйки срываются с кромок пластинки и текут дальше, постепенно приближаясь к своему изначальному направлению перед пластинкой. Поверхности разрыва создают за пластинкой застойную зону...

Итак, перед нами разные схемы обтекания тел потоками воздуха или жидкости, частью умозрительные, частью основанные на опыте, однако не на столько, чтобы быть верными во всех случаях. Скажем, теория Эйлера не учитывала силы трения, а струйная теория оказалась неприемлемой в случае хорошо обтекаемого или, как говорили ученые, удобообтекаемого тела: тогда срыва струй не происходит, и они текут плавно.

Вообще аэрогидродинамика развивалась до начала ХХ века крайне медленно. Собственно, началась она как серьезная наука с исследований Эйлера и Бернулли. Эйлер вывел общие уравнения, описывающие движение жидкостей и газов, исследовал многие вопросы сопротивления жидкостей применительно к кораблестроению и созданию гидравлических машин. Бернулли, которому, по общему признанию, принадлежит честь изобретения самого термина «гидродинамика», доказал, что по мере нарастания скорости потока давление в нем понижается, а при уменьшении скорости, наоборот, повышается (это соотношение между давлением в жидкости и ее кинетической энергией выражено уже упоминавшимся здесь уравнением, теперь оно фигурирует в научной литературе и учебниках как уравнение Бернулли). Оно справедливо и для безвихревого, и для вихревого движения, но во втором случае только для отдельных струек, которые составляют поток.

Долгое время аэрогидродинамика обобщала факты, добытые в гидравлике, теории сопротивления среды движущемуся судну и отчасти в баллистике — науке о движении артиллерийских снарядов.

Случалось, что теория, как бы замкнувшись в своем развитии на саму себя, приходила к выводам, не обещавшим практике никакой перспективы. Так, один из ученых, используя формулы струйной теории, доказывал: летать на аппарате тяжелее воздуха... вообще невозможно. Его расчеты неумолимо утверждали: подъемная сила меньше веса аппарата в три-четыре раза.

Мнение на этот счет русского механика и математика Н. Е. Жуковского было куда более оптимистичным, а после успешно совершенных полетов немецкого инженера Отто Лилиенталя на планере собственной конструкции оно превратилось в непоколебимое убеждение. Воздухоплавание, можно сказать, стало для него и страстью, и новой областью приложения интеллектуальной энергии. Жуковский с самого начала понимал, что без серьезной теоретической и экспериментальной основы все попытки путем «проб и ошибок» решать задачу полета человека на аппаратах тяжелее воздуха обречены. Во всяком случае к быстрому успеху не приведут.

Вполне естественно, что перед Жуковским сразу же возник вопрос: откуда берется подъемная сила? Впервые он прозвучал в 1890 году в докладе, прочитанном Николаем Егоровичем на VIII съезде русских естествоиспытателей и врачей. С тех пор ученый неустанно об этом думал. Поэтому когда говорят и пишут, будто ответ на вопрос вопросов теории аэропланов Жуковский нашел как бы нечаянно, благодаря счастливому озарению, то это не следует понимать буквально, хотя, конечно, господин Случай сыграл здесь свою привычную роль.

...Ветреным октябрьским днем 1904 года в поле недалеко от станции Кучино Московско-Нижегородской железной дороги Николай Егорович наблюдал за полетами коробчатых змеев. В Кучино только что был создан аэродинамический институт; запуск змеев, построенных талантливым инженером и изобретателем Сергеем Сергеевичем Неждановским, входил в программу эксперимента. Так вот, в тот ветреный день Николая Егоровича осенила догадка[2]. Он как бы в натуре увидел физическую картину рождения подъемной силы. Ему представилось, что тело, находящееся в воздушном потоке, обтекают два течения. Одно — прямолинейное, по скорости и направлению совпадающее с потоком, другое — круговое, циркуляционное, то есть обтекающее тело вкруговую. Причем не просто круговое, а содержащие вихри и образуемое вихрями. В нем-то, в этом круговращении, все дело!

Обдумывая счастливую догадку, Николай Егорович поставил, как мы бы теперь сказали, мысленный эксперимент. Если циркуляционный поток вокруг тела представляет собой движение, вызванное вихрем, то можно, стало быть, в дальнейших построениях вообще обойтись без тела, заменив его этим вихрем (Николай Егорович назвал такие вихри присоединенными).

Модель процесса, созданная воображением ученого, как и всякая модель, упрощала, разумеется, реальную картину, зато она обладала геометрической наглядностью и позволяла найти для нее математическое решение, которое и подводило к разгадке природы подъемной силы. Она — в наложении циркуляции на поступательное движение (обтекание) воздуха, в результате чего образуется разность давлений под вихрем и над вихрем (надо все время помнить, что в этой модели обтекаемое тело заменено вихрем!). Над вихрем, где скорости складываются, воздушный поток ускоряется, а давление, согласно закону (уравнению) Бернулли, становится меньше; под вихрем картина обратная.

Природу сил, рожденных циркуляцией, точнее говоря, циркуляционным вихревым потоком, пытались понять и объяснить и до Жуковского. Еще в середине века профессор Берлинского университета Г. Магнус изучал явление, которое было замечено артиллеристами: даже в безветренную погоду пушечные ядра почему-то непременно отклонялись от плоскости стрельбы, будто их сбивала с курса какая-то неведомая сила. Магнус установил, что да, отклоняются пушечные ядра не случайно: в полете на них действует поперечная сила, возникающая тогда, когда на их окружную (угловую) скорость собственного вращения накладывается скорость воздушного потока. Соотечественник Магнуса, разносторонний исследователь, типичный представитель племени естествоиспытателей Г. Гельмгольц специально изучал вихревое движение и, по сути дела, заложил основы его теории. Он ввел, в частности, понятие вихревого шнура, а также самого вихря в связи с циркуляцией. Английский математик и физик, нобелевский лауреат Джон Стретт, известный в истории науки под именем лорда Рэлея, интересовался полетом теннисного мяча. И вот к какому выводу он пришел: мяч описывает криволинейную траекторию потому, что на него действует боковая сила, вызванная сложением вращательного движения с поступательным. Рэлей обобщил свои наблюдения и придал им вид закономерности: «магнусова сила» действует на любой вращающийся цилиндр, а возникает эта сила опять-таки благодаря циркуляции. Наконец, в 1894 году гипотезу о подъемной силе крыла за счет добавочного вихревого движения воздуха высказал Ланчестер, но его гипотеза, не подкрепленная математическим истолкованием, осталась практически незамеченной.

Связать воедино механизм возникновения циркуляции вокруг вращающихся и невращающихся тел (скажем, цилиндр и крыло) и механизм возникновения подъемной силы первым смог именно Николай Егорович Жуковский. Не лишне будет заметить, что это удалось ему в значительной степени потому, что он был одновременно ученым-теоретиком, превосходно знавшим механику, и ученым с инженерным складом ума.

Почти два года потребовалось ему, чтобы теоретически доказать правильность своего предположения, толчок которому дали наблюдения в Кучино. Он без конца повторял опыты — уже не со змеями, а с падающими пластинками. Николай Егорович знал об опыте француза Муйара, заключавшемся в следующем. Продолговатый прямоугольник из картона, которому сообщено начальное вращение, во время падения будет сохранять вращение в заданную сторону и перемещаться в горизонтальном направлении, то есть планировать. С другой стороны, известно: планирование под некоторым углом требует наличия подъемной силы. Следовательно, вращающаяся пластинка развивает подъемную силу.

Кроме повторения опытов с падающими пластинками, Жуковский провел опыты в аэродинамической трубе, подтвердившие его предположение: при обходе потоком контура пластинки должна быть получена циркуляция скорости, равная интенсивности охватываемых вихрей.

С огромным вниманием и интересом Чаплыгин познакомился с теоремой своего учителя о подъемной силе крыла и ее доказательствами. Первоначально он узнал об этом из доклада «О присоединенных вихрях», прочитанного Жуковским 15 ноября 1905 года в Математическом обществе. Годом позже он мог сделать это, что называется, «с карандашом в руках», поскольку под таким же названием работа была опубликована в «Трудах Отделения физических наук Общества любителей естествознания». (Кстати, в том же 1906 году Жуковский написал близкую по теме работе «О присоединенных вихрях» статью «О падении в воздухе продолговатых легких тел, вращающихся около своей продольной оси», которая тогда осталась неопубликованной. Читатели данной книги могут, оттолкнувшись от названия статьи, заняться такими опытами. Отрежьте узкую и продолговатую полоску бумаги и дайте ей свободно падать на пол. Вы увидите, что, падая, она будет быстро вращаться вокруг мгновенно возникающих продольных осей — вот вам наглядная модель вихревого движения, позволившая Жуковскому в его рассуждениях заменить тело вихрем.)

В «Присоединенных вихрях» Николай Егорович не только излагал теорему и приводил ее доказательства. Что самое важное и ценное, — в этой работе предлагалась чрезвычайно простая, понятная и удобная формула расчета подъемной силы. Она включала в себя три сомножителя: плотность воздушного потока, его скорость и величину циркуляции (академик Л. С. Лейбензон называет ее циркуляцией скорости).

Правда, если с двумя величинами из трех с самого начала было все ясно и они легко поддавались измерению, то с третьей величиной дело обстояло иначе. Упрощенно говоря, было трудно сказать что-либо определенное о причинах и характере циркуляции и в связи с этим о том, как распределяются скорости потока по контуру тела (крыла).

Николай Егорович нередко приходил к Чаплыгину в его квартиру на Пречистенке. Одна из последних встреч накануне очередного двенадцатого съезда русских естествоиспытателей и врачей произошла осенью 1909 года. Когда Жуковский вошел, Сергей Алексеевич сидел за столом и что-то писал, низко склонив над листом крупную, рельефную голову. Это была характерная для него рабочая поза, объяснявшаяся тем, что серые с голубизной глаза его были разные: один близорукий, другой дальнозоркий. Отрываясь от работы, он встречал собеседника удивительным взглядом: один глаз был больше и ярче другого, лицо некоторое время сохраняло выражение полной отрешенности...

Начали они беседу, сидя лицом к лицу, а закончили, как бывало не раз, отвернувшись друг от друга. Нет, конечно: никакого даже намека на ссору или размолвку. Просто они оба увлекались, начинали пальцами писать формулы в воздухе и в поисках свободного места на воображаемой доске крутились на стульях.

Сергей Алексеевич запомнил эту встречу. Вероятно, она оставила след в памяти потому, что именно тогда состоялся серьезный разговор о сформулированной Жуковским теореме подъемной силы, привлекший внимание Чаплыгина к нерешенной задаче количественного определения величины циркуляции. Разговор, который закончился откровенным признанием Николая Егоровича.

— Как вычислить величину циркуляции, я, к сожалению, не знаю...

После такого длинного отступления нам следует вернуться на съезд русских естествоиспытателей и врачей, на то заседание секции воздухоплавания 2 января 1910 года, на котором Жуковский докладывал о тогдашнем состоянии аэродинамики (полное название доклада такое: «Современное состояние аэродинамики в связи с воздухоплаванием»).

Как всегда, Жуковского слушали с неослабным вниманием, Чаплыгин — тоже: ведь Николай Егорович говорил о том, что с некоторых пор овладело помыслами и его самого, то есть о природе подъемной силы крыла, других теоретических вопросах, возникших в связи с развитием воздухоплавания («воздухоплавание» — термин традиционный; на заседании секции речь шла о летательных машинах тяжелее воздуха). Говорил, подводя итоги сделанному и намечая программу дальнейших исследований.

Чаплыгин сидел, по обыкновению наклонив голову и смежив веки. Казалось, он дремал. На самом же деле мозг его трудился с полной нагрузкой. Сергей Алексеевич не умел просто слушать, то есть пассивно воспринимать информацию, если она касалась предметов, близких его собственным научным исканиям. Услышанное он тут же пропускал через свой «аналитический аппарат», подвергал своеобразной проверке на точность и «прочность». Потому-то мимо его внимания не могла проскользнуть ни одна ошибка или просто неточность, будь то неверный знак в формуле или даже самый малозаметный изъян в чьих-либо логических построениях. Сергей Алексеевич, будто очнувшись, открывал глаза и негромко указывал коллеге на погрешность. Не ускользали от его внимания и те затруднения, с которыми обычно сталкивается ученый, когда в теории не все до конца ясно.

Вот и сейчас он, думая над словами учителя, вновь и вновь мысленно строил профили крыльев с набегающими на них потоками. Что-то мучило его, не давало покоя.

Как поток обтекает крыло в случае определенной физической идеализации, а именно для модели течения идеальной жидкости? На поверхности крыла поток разделяется на два «рукава», один уходит вверх и обтекает переднюю закругленную часть, другой уходит вниз и обтекает нижнюю часть, имеющую острую заднюю кромку. Затем над крылом они соединяются и текут в одном направлении. Как известно из гидродинамики, при обтекании острой задней кромки скорость потока становится бесконечной. Но это физически невозможно! Значит, поток не может обтекать заднюю кромку, а должен плавно сходить с нее. Да, не обтекать, а именно сходить. Тогда циркуляция должна иметь такую величину, чтобы обеспечить плавный сход потока с задней кромки.

Доклад окончился. Как свидетельствуют источники, здесь, на съезде, Чаплыгин поделился с Жуковским своими соображениями о том, как можно определить величину циркуляции. Беседа протекала, возможно, в таком духе.

— Мне кажется, величина циркуляции выводится аналитически, — сказал Чаплыгин. — Тогда все трудности можно обойти.

— Каким образом?

— Для этого надо принять положение: при обтекании крыла с острой задней кромкой именно она является линией схода потока с верхней и нижней поверхности крыла.

— Чрезвычайно любопытная мысль, — после некоторого раздумья произнес Жуковский. — Ведь этому есть и физическое объяснение.

— Совершенно справедливо. На контуре профиля крыла не может быть точек с бесконечно большой скоростью. И если устранить обтекание задней кромки, поместив на ней точку плавного схода потока...

— То это и даст способ расчета циркуляции, — взволнованно закончил Жуковский мысль Сергея Алексеевича. — Если мы примем ваше положение, то в самом деле сможем определить величину циркуляции чисто аналитически!

— Разумеется, — подтвердил Чаплыгин. — И по вашей формуле рассчитать подъемную силу.

Так в аэродинамике появился «постулат Жуковского — Чаплыгина». Он затем обрел мировую известность, его признали, на него стали ссылаться ученые, занимающиеся теорией крыла. Но почему «Жуковского — Чаплыгина»? Николай Егорович детально объяснил явление циркуляции; Сергей Алексеевич понял, как это явление проанализировать математически.

Примечательно именно то, что Жуковский и Чаплыгин подошли к проблеме с разных сторон: учитель — с позиций физики, геометрии, ученик — чисто аналитически. Чаплыгин отдал дань глубине прозрения учителя, так отозвавшись о его формуле подъемной силы: «Замечательный по своему изяществу и простоте закон...» Жуковский исключительно высоко оценил открытие Сергея Алексеевича, нашедшего способ определения величины циркуляции.

Но самое любопытное во всем этом, что оба ученых, по сути, сформулировали закон природы, теперь всем очевидный. Впервые по-настоящему оценить этот закон стало возможным в тридцатые годы нашего столетия, когда высоко поднялся уровень исследований по теории крыла. Вновь повторим: при обтекании профиля крыла воздухом на поверхности крыла не может быть точек с бесконечной скоростью.

ОПИРАЯСЬ НА СИЛУ РАЗУМА

В самом начале весны 1910 года организуется Московское общество воздухоплавания.

Накануне учредительного собрания Николай Егорович обратился к Чаплыгину с просьбой принять участие в работе общества. Он рассказал о его программе. Общество имеет целью содействовать развитию русского воздухоплавания во всех его формах и применениях, преимущественно научно-технических, военных и спортивных. Оно будет иметь свой печатный бюллетень. Ходынское поле отдается для организации полетов.

Сергей Алексеевич согласился. Он знал: коли за дело берется человек такой неуемной энергии и огромной работоспособности, у нового дела обязательно появятся крылья. Ведь еще на заре авиации Николай Егорович предсказал огромное будущее летательным аппаратам тяжелее воздуха и многое уже сделал для приближения заманчиво-прекрасной поры, когда полеты их станут обыденными. Какой истовой верой, каким вызовом природе прозвучали его слова, сказанные в 1898 году в Киеве на съезде естествоиспытателей и врачей!

— Глядя на летающие вокруг нас существа: на стрижей и ласточек, которые со своим ничтожным запасом энергии носятся в продолжение нескольких часов в воздухе с быстротой, достигающей пятидесяти метров в секунду, и могут перелетать целые моря; на орлов, ястребов, которые описывают в синем небе свои красивые круги с неподвижно распростертыми крыльями; на неуклюжую летучую мышь, которая, не стесняясь ветром, бесшумно переносится во всевозможных направлениях, — мы невольно задаемся вопросом: неужели для нас нет возможности подражать этим существам? Правда, человек не имеет крыльев и по отношению веса своего тела к весу мускулов он в семьдесят два раза слабее птицы; правда, он почти в восемьсот раз тяжелее воздуха, тогда как птица тяжелее воздуха только в двести раз. Но я думаю, что он полетит, опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума.

Спустя четыре года после памятного выступления в Киеве Николай Егорович пригласил его, Чаплыгина, познакомиться с многообещающей аэродинамической трубой, созданной в Московском университете. Была она длиной семь метров, с закрытой рабочей частью и электрическим приводом. В трубе имелся простой вентилятор, гнавший воздух. Свершилась мечта учителя — экспериментально подтвердить теоретические объяснения действия аэродинамических сил.

А еще через два года в Кучино под Москвой появился первый в Европе аэродинамический институт. Чаплыгин хорошо знал историю его возникновения, неоднократно бывал в деревянном строении с приметной пятиэтажной башней, на крыше которой стоял ветродвигатель, спроектированный Жуковским. А началось все с предложения ученика Николая Егоровича Д. Рябушинского, сына известного богача, дать значительные средства для постройки аэроплана — реакция на первые полеты братьев Райт.

— Немедленная постройка аэроплана невозможна, — ответил Жуковский. — Нужны предварительные опыты, расчеты: выбрать биплан или моноплан, многое неясно с мотором...

— Начнем строить — многое прояснится, — возражал нетерпеливый ученик. — Неужто мы отстанем от американцев?

Жуковский постарался убедить Рябушинского: без научных знаний браться за такое дело — значит вести его вслепую. А деньги как раз и следует вложить в развитие научной базы. Так в Кучино появилось здание лаборатории. Новую аэродинамическую трубу нельзя было и сравнивать с университетской. Шутка ли, длина кучинской — 14,5 метра, диаметр 1,2 метра. Лаборатория оснастилась многими приборами.

Активными помощниками Жуковского стали Л. Лейбензон и С. Неждановский. Сергей Сергеевич Неждановский проектировал деревянные воздушные винты и испытывал их. Однажды лопнувшая лопасть винта, пронесшись над головой Николая Егоровича, едва не стоила ему жизни. Талантливый инженер Неждановский проводил в Кучино опыты с коробчатыми змеями, определял силу тяги при различных скоростях ветра. Во время наблюдения за ними Жуковского, как вы помните, и осенила мысль о присоединенных вихрях.

Николай Егорович приступил к созданию аэроплана с двигателем «Антуанетт», выписанным из Франции. Он решил построить собственный мотор оригинальной конструкции, действующий от нагретого воздуха. Неудачно поставленные опыты побудили Жуковского оставить эту идею.

А потом начались разногласия с Рябушинским, который стал диктовать свои условия, и Жуковский покинул Кучино.

Небезынтересно отметить, что когда Рябушинский предоставил средства на строительство аэродинамической лаборатории в Кучино, ему шел двадцать второй год. Сам он активно работал в лаборатории, изучая новые по тому времени проблемы, в частности ламинарные (без перемешивания) и турбулентные (бурные, беспорядочные) потоки. Оказавшись во Франции, он продолжал трудиться на поприще авиационной науки и техники. Герман Смирнов в книге «Рожденные вихрем» пишет: «Рябушинскому, между прочим, принадлежит изобретение анемометра с нагретой проволочкой и реактивного ружья типа «базука».

Оба изобретения были сделаны еще в России.

Кучинская лаборатория вобрала в себя немало талантливых людей. Всех их объединяла любовь к авиации, каждый хотел сделать как можно больше на избранном поприще.

Сергей Алексеевич давно подметил особое пристрастие Жуковского к молодежи. Они удивительно подходили друг к другу — маститый профессор и молодые люди, а все потому, что у маститого профессора билось в груди такое же горячее, неуемное сердце, как и у этих молодых людей, страстно увлеченных наукой.

Осенью 1909 года Жуковский организовал при Техническом училище студенческий научный воздухоплавательный кружок. Питомцы Николая Егоровича вели теоретические и экспериментальные исследования. С особенным желанием кружковцы проектировали и изготовляли аэродинамические трубы, планеры, с удовольствием летали на аппаратах из дерева и полотна, сделанных своими руками, хотя это было вовсе не безопасно. Не существовали тогда нормы прочности, крайне скудными были данные о крыльях. Все делалось на глазок, по принципу «полетаем, а там посмотрим». И летали — с высокого берега Яузы, где стояло здание училища, через реку в Лефортовский парк. Среди студентов, первыми освоивших планер, выделялся невысокий крепыш с челкой, сползавшей на лоб, и жиденькими юношескими усами — Андрей Туполев. На собраниях кружка, в мастерской, где строился планер, на берегу Яузы то и дело слышался его задиристый голос.

Туполев перелетел через реку. И хотя планер помялся при посадке, поведение его в воздухе подтвердило расчеты кружковцев.

В Техническом училище Жуковский претворял в жизнь многое из задуманного ранее. Аэродинамическая лаборатория училища выглядела, пожалуй, лучшей в России. В ней были новейшие по тем временам измерительные приборы, сделанные энтузиастами модели самолетов... За неполных два года кружковцы провели около двадцати научных исследований по аэродинамике крыльев и воздушных винтов.

А в 1909 году Николай Егорович начал читать в училище новый курс — теоретические основы воздухоплавания. Его лекции обобщали накопленные знания по теории воздухоплавания.

Среди слушавших лекции и работавших в кружке оказались весьма способные молодые люди, как о них отзывался сам Николай Егорович. С большинством из них судьба сведет Чаплыгина в послереволюционные годы. А. Н. Туполев, Б. С. Стечкин, Б. Н. Юрьев, В. П. Ветчинкин, А. А. Архангельский, К. А. Ушаков, Г. М. Мусинянц, Г. Х. Сабинин станут выдающимися деятелями отечественной авиации. А тогда они были просто студентами — шумными, беспокойными, жадными до всего нового, что с лихвой предоставляло им молодое воздухоплавание.

Из воспоминаний Г. Х. Сабинина: «Весной, придя в училище, я застал интересную картину. Студенты кружка организовали воздухоплавательную выставку в стенах Технического училища. Работа кипела. Строились модели самолетов, привозились экспонаты из кабинета механики Московского университета, которые терпеливо собирал... Николай Егорович, — разные летающие игрушки, бабочки, воздушные змеи с парашютами, китайские змеи в виде летающих драконов и, наконец, знаменитый планер Лилиенталя, подаренный им Николаю Егоровичу.

Выставка имела в Москве огромный успех. Гвоздем ее было поднятие в воздух настоящего аэростата, стартовавшего во дворе Технического училища».

Выставка была платная, чистая прибыль составила две тысячи рублей. Средства пошли на нужды студенческого кружка.

ПЕРВЫЕ ГЕРОИ, ПЕРВЫЕ ЖЕРТВЫ

А события, связанные с молодым воздухоплаванием, будоражили воображение.

Во введении к четырехтомному специальному изданию «Воздухоплавание», увидевшему свет в Петербурге, Чаплыгин прочитал: «Успехи современного воздухоплавания, растущие с головокружительной быстротой, неопровержимо свидетельствуют, что окончательная победа человечества над единственной непокоренной еще стихией — воздухом является лишь вопросом времени».

Чаплыгин вполне разделял этот оптимизм.

В год окончания Чаплыгиным университета умер Александр Федорович Можайский — один из пионеров отечественной авиации. На фотографии — морской офицер в мундире с эполетами. Пушистые, по тогдашней моде, бакенбарды и усы придают строгому лицу некоторый оттенок сановитости. Можно ли представить, не зная его имени, что со старого, более чем столетней давности снимка смотрит человек, на чью долю выпало немало превратностей судьбы, талантливый изобретатель, создавший самолет в натуральную величину, способный поднять в воздух человека.

В общей сложности более двадцати лет Можайский изучал полет птиц, их крылья, проводил различные аэродинамические опыты, строил летающие модели с воздушными винтами, вращаемыми часовой пружиной или резиновым шнуром. И вот пришла пора строить свой летательный аппарат. В 1881 году Александр Федорович подал докладную записку с ходатайством об отпуске ему пяти тысяч рублей. Царь отклонил просьбу. Изобретатель начал постройку на собственные средства, получив «привилегию» на свой «воздухолетательный снаряд» — первую в России. Летом следующего года военное ведомство отвело Можайскому участок земли в Красном селе под Петербургом.

Чаплыгину приходилось слышать фамилию Можайского. О нем говорилось в пухлом томе «Воздухоплавание за 100 лет», изданном в 1884 году и позднее прочитанном Сергеем Алексеевичем.

С пристальным вниманием он ознакомился с письмом некоего Н. Н. Мясоедова, опубликованным в октябре 1910 года в газете «Новое время». Автор письма вспоминал: «...Я часто, благодаря любезности г. Можайского, посещал постройку и получал лично от него разъяснения. Моноплан строился в загородке из досок без крыши. Дождь часто поливал и портил машину. Моноплан представлял собой лодку с деревянными ребрами, обтянутыми материей. К бортам лодки прикреплены были прямоугольные крылья, слегка выгнутые, выпуклостью вверх. Все обтянуто тонкой шелковой желтой материей, пропитанной лаком. Переплеты крыльев деревянные (сосновые). Все эти бруски выделаны в виде углового железа. Аппарат стоял на подставках с колесами. Крылья приходились приблизительно на сажень (с небольшим) от земли. В лодке две мачты. Крылья удерживались проволочными веревками, натянутыми к мачтам и к подставкам. Двигателей два, расположены в передней части лодки... Устройство этих двигателей и составляло секрет г. Можайского. Винтов было три, о четырех лопастях каждый, два в прорезах крыльев, против большого двигателя, третий на носу лодки, на валу от меньшего двигателя. Рамки винтов деревянные, обшитые тонкими дощечками. Шов проволочный. Винты покрыты серым лаком. Рулей два — вертикальный и горизонтальный, прикреплены к корме и приводились в движение проволочными канатами и лебедками, помещенными около кормы.

Работы шли очень медленно по случаю безденежья, чего г. Можайский и не скрывал. Никто и не интересовался его работами и помощи ниоткуда не было».

Во время испытаний самолет Можайского при попытке оторваться от земли и взлететь накренился на бок и поломал крыло. Об этом свидетельствовали некоторые очевидцы. К сожалению, Чаплыгину не были известны подробности.

Не известны они, увы, по сей день и нам, и вряд ли можно рассчитывать приоткрыть завесу над фактом исторического значения. Но суть от этого не меняется: в России был построен первый самолет.

Сам же Александр Федорович Можайский после смерти оказался полузабытым. И только воздухоплавательный бум первого десятилетия двадцатого века вернул содеянному им изначальный смысл.

В Германии авиацией с большим энтузиазмом занимался Отто Лилиенталь, развивая простую, как думал он, идею: прежде чем строить воздухоплавательный аппарат, надо научиться летать. Парадоксальная мысль оказалась, однако, весьма плодотворной. Мальчик из Померании пробовал летать при помощи примитивных крыльев. Потом, учась в Берлине, начал опыты с орнитоптером оригинальной конструкции. Профессор математики посоветовал ему не затрачивать на эксперименты более чем скромные средства. «Наукой доказано, говорил профессор, — что проблема механического полета неосуществима».

К счастью, Лилиенталь не следовал этому совету. Он продолжал усовершенствовать крылья.

В Германии, как ни странно, Лилиенталь менее всего возбудил интерес к своим опытам. Зато в других странах... В России Е. Федоров переводил его книги, М. Поморцев популяризировал его опыты, а Жуковский осенью 1895 года специально приехал к отважному немцу и наблюдал за его полетами. Как оказалось, они встретились в первый и последний раз. Лилиенталь начал осваивать куда более сложный аппарат, у которого хвостовая поверхность могла менять угол наклона, то есть действовала как руль высоты. 9 августа 1896 года, взлетев, аппарат опрокинулся. Лилиенталь упал с высоты шестнадцать метров. На следующий день он скончался.

Николай Егорович глубоко переживал эту гибель и откликнулся на нее взволнованной речью в отделении физических наук Общества любителей естествознания. Чаплыгин присутствовал на том заседании и запомнил слова Жуковского: «Первое тяжелое впечатление пройдет, и у любителей воздухоплавания останется в памяти, что был «летающий человек», который в продолжение трех лет совершил множество полетов. Они вспомнят, что полеты этого летающего человека были продуманы теоретически, проверены на практике... И снова неугомонная надежда ...проснется в людях, и снова начнут совершаться эксперименты Лилиенталя и будет совершенствоваться его способ летания».

В Америке воздухоплаванием всерьез заинтересовался талантливый железнодорожный инженер Октав Чэнют. Как и положено деловому американцу, он вначале совершил ознакомительную поездку в Европу, досконально изучил существо проблемы. Выводу, к которому он пришел, нельзя отказать в дальновидности. Устойчивость аппаратов — вот что главное, утверждал Чэнют.

В год гибели Лилиенталя ассистенты американца испробовали четыре различных типа планеров. Это были бипланы, у одного хвост состоял из шестиугольной горизонтальной и вертикальной поверхностей.

Учениками Чэнюта стали владельцы велосипедной фабрики в Дайтоне братья Райт. В 1900 году они начали свои опыты, начали осторожно, медленно, шаг за шагом, справедливо памятуя, что самолет — не велосипед. Через три года братья вступили во вторую фазу опытов. Они поставили на планер газолиновый двигатель в восемь лошадиных сил. По их расчетам этой мощности должно было хватить для поддерживания аппарата весом в триста килограммов. Но, сделав более точные расчеты, они поставили другой, вдвое более мощный двигатель.

Первый взлет был совершен в декабре 1903 года. Вес аппарата равнялся тремстам пятидесяти пяти килограммам, а двигателя вместе с радиатором — 62,7 килограмма. Двигатель приводил во вращение два деревянных винта.

Четыре полета производились без зрителей, в глубокой тайне. Может быть, поэтому слухи о них в Европе и восприняли с изрядной долей скепсиса. В последнем полете аппарат братьев Райт продержался в воздухе пятьдесят девять секунд, покрыв против ветра расстояние двести шестьдесят метров.

Эксперименты американцев привлекли внимание французов. Аэропланы стали совершенствоваться. Имена капитана Фербера, Сантос-Дюмона, Блерио, Фармана не сходили с газетных страниц. С конца 1908 года зарождающаяся авиация вступила в новый период. Во Францию прибыл Вильбур Райт и начал развивать лихорадочную деятельность. Полеты, полеты... Однажды за час тридцать одну минуту он пролетел шестьдесят шесть с половиной километров. Сто километров он преодолел за час пятьдесят пять минут, поднявшись на высоту сто десять метров. За полет 31 декабря 1908 года Райт получил приз в двадцать тысяч франков. Пилот продержался в воздухе два часа двадцать минут, покрыв расстояние почти в сто двадцать пять километров!

Летал Вильбур Райт на биплане, поверхности которого имели размах 12,5 метра и хорду 1,8 метра. Биплан был снабжен двойным рулем направления, двойным рулем высоты и двигателем двадцать пять лошадиных сил.

Успехи Райта стали чем-то вроде катализатора для всех, кто увлекся идеей создания летательных аппаратов тяжелее воздуха. Интерес к ним усиленно подогревала пресса.

25 июля 1909 года француз Блерио совершил исторический перелет через Ла-Манш. Об этом достижении заговорил весь мир.

А что же русские авиаторы? В конце 1909 года началась летная деятельность Михаила Ефимова. Затем экзамен на звание пилота сдал Сергей Уточкин. Начались их публичные полеты во многих городах России.

Один из таких полетов Чаплыгин с женой и дочерью наблюдали в самом конце августа 1910 года.

Уточкин впервые приехал в Москву, народ валом валил на ипподром, где демонстрировались полеты. Место подъема и спуска обозначалось двумя белыми лентами. Расстояние между лентами было не более десяти саженей.

Вот Уточкин в шлеме и ботинках с крагами занял пилотское место в «Фармане» и сделал два круга над Ипподромом. Затем приземлился между лентами, вызвав бурю аплодисментов. После этого последовало еще шесть взлетов и посадок, катание пассажирки — элегантной дамы в вуали и, наконец, гвоздь программы — фигурные полеты. Сергей Алексеевич, по обыкновению скрывая восхищение, следил, как Уточкин набрал высоту, сделал круг, перелетел через трибуны и вновь появился над скаковыми дорожками. Далее все шло по нарастающей, Уточкин делал «нырки», падал камнем вниз и у земли плавно уходил в небо.

Финал потряс публику. Забравшись гораздо выше башен трибун, Уточкин резко бросил аэроплан вниз и, когда до земли оставалось «всего ничего», выключил мотор и мягко спланировал к земле. Ему бешено аплодировали.

Москва долго находилась под впечатлением смелых полетов. Помнил их и Чаплыгин.

Осень 1910‑го оказалась урожайной на события в русской авиации. В сентябре в Петербурге состоялся первый всероссийский праздник воздухоплавания. В нем участвовали пять профессиональных летчиков и шесть военных авиаторов-любителей. Во время праздника были достигнуты высокие результаты: продолжительность полета — два часа двадцать четыре минуты и тридцать шесть секунд; высота — тысяча двести метров; скорость — девяносто шесть километров в час; грузоподъемность — двести шестнадцать килограммов. Большинство призов взял Михаил Ефимов.

Блестяще летали военные. Поручик Руднев провел аэроплан над центром города. Фотографии его аэроплана над куполом Исаакиевского собора обошли русские газеты и журналы. Лейтенант Пиотровский доставил пассажира в Кронштадт.

В сентябре энтузиасты создали первую в стране передвижную выставку воздухоплавания для городов Европейской и Азиатской России.

Уже упоминавшийся Руднев в октябре перелетел с пассажиром на борту из Петербурга в Гатчину. Шестьдесят один километр он преодолел за пятьдесят шесть минут.

В ноябре главное инженерное управление рассмотрело проект самолета Петра Нестерова. Самолет представлял собой моноплан с двумя стабилизаторами, расположенными спереди и сзади аппарата, и с двумя рулями высоты.

Одна из самых ярких фигур зарождения русской авиации — инженер Яков Гаккель. Он строил самолеты в организованной им мастерской на личные средства. Всего он создал девять машин, семь из которых летали, причем отдельные из них показывали выдающиеся результаты. Осенью 1910‑го он активно работал над усовершенствованием своего самолета.

Радостные события, вселявшие уверенность и надежду, омрачились печальным фактом. 24 сентября погиб капитан Лев Мациевич — первая жертва русской авиации. На высоте около четырехсот метров лопнула одна из стальных проволок его аэроплана и запуталась за винт. Аэроплан опрокинулся, и авиатор выпал из него. Похороны его собрали тысячи и тысячи людей.

Всего же по сообщениям газет в 1910 году погибло двадцать семь авиаторов разных национальностей, множество получили увечья.

Несмотря на растущий энтузиазм в отношении воздухоплавания, царское правительство относилось к нему с опаской. В том числе и по политическим мотивам. Так, депутат Государственной думы Марков 2‑й заявил: надо вначале обучить летать полицию, прежде чем разрешить полеты обывателям. А петербургский градоначальник особым отношением предписывал установить наблюдение за тем, чтобы авиаторы не выбрасывали во время полетов печатных произведений.

И все-таки ничто не могло помешать уверенному развитию авиации.

ПОЭМА ФОРМУЛ

В ноябре 1910 года Чаплыгин сделал сообщение на заседании научно-технического комитета Московского общества воздухоплавания. Сообщение, застенографированное студентами В. Ветчинкиным и М. Адамчиком, называлось «Результаты теоретических исследований о движении аэропланов».

Сергей Алексеевич начал его следующими словами:

— В настоящее время накопилось очень много опытных данных, позволяющих строить превосходные летательные аппараты, на которых совершают большие путешествия. Поэтому своевременно подумать о том, чтобы попытаться теоретически обосновать опытные данные. Как и в большинстве теоретических изысканий, идущих рядом с фактами, здесь могут быть отмечены направления последующих опытов, от которых возможно ожидать дальнейшего развития аэропланных форм...

Как всегда, четко и ясно сформулирована мысль. Она полно характеризует меняющиеся научные интересы Чаплыгина. Они, эти интересы, все больше и больше сосредоточиваются на проблемах воздухоплавания.

Далее Чаплыгин перешел к изложению теории подъемной силы, заметив, что «долгое время ее искали не там, где она заключается». Верный путь указал Жуковский.

Сергей Алексеевич объяснил собравшимся смысл «циркуляции скорости», рассказал о способе определения этой циркуляции. И закончил неожиданным выводом: подъемная сила зависит исключительно от «стрелки» дуги крыла и совершенно не зависит от ширины крыла! Если взять несколько дуг с одной и той же «стрелкой», но разных радиусов, то для всех них подъемная сила будет одинакова.

В аэродинамической лаборатории Московского университета были поставлены специальные опыты по проверке этого показавшегося многим парадоксального вывода. Жуковский писал: «В университете П. П. Соколов делает теперь вместе со мной опыты с пластинками разных хорд, но с одинаковой стрелкой, и получаются результаты, вполне подтверждающие теорему С. А. Чаплыгина».

Ну а какие же крылья выгодны? Братья Райт установили: сильно изогнутые профили малоэффективны. Сергей Алексеевич был согласен с этим. «Если углубление будет очень значительно, — писал он, — то трение будет оказывать несколько больший эффект... Вероятно, есть средний размер, являющийся наиболее выгодным». По мнению Чаплыгина, наиболее выгодная форма крыла соответствует сравнительно короткой дуге. Иначе говоря, с точки зрения достижения подъемной силы длинные узкие крылья эффективнее коротких и широких.

Здесь хочется сделать отступление. В примечании к публикации этого своего сообщения Чаплыгин указывал: «Когда печаталась моя работа по этому вопросу, Н. Е. Жуковский указал мне, что еще в 1902 году приват-доцент Кутта... разрешил эту задачу». В самом деле немецкий математик М. Кутта внес свой вклад в изучение проблемы подъемной силы. Об этом стало известно из небольшой заметки, опубликованной немецким ученым в самом начале двадцатого века. Заметка касалась объяснения факта, согласно которому криволинейный профиль создает подъемную силу даже при нулевом угле атаки.

На этом основании в книгах и учебниках западных и ряда советских авторов говорится о «теореме Кутта — Жуковского». Немецкий ученый упоминается и в связи с работами Чаплыгина по теории крыла. Таким образом, речь идет о приоритете. Вопросы приоритета сложные, не решаемые однозначно. Часто открытия, изобретения делаются почти одновременно учеными разных стран, притом абсолютно независимо друг от друга. Отсюда споры о том, кто был первым, кого упоминать в литературе и т. д.

Кому же можно и должно приписывать главную заслугу в том или ином открытии? Обратимся к высказыванию Д. И. Менделеева. Он считает: первооткрывателем Закона природы нужно назвать того, кто прежде других его ясно сознавал, а не смутно предчувствовал, кто себя и других убедил в существовании этого закона рядом фактов и умозаключений.

В отношении закона образования подъемной силы бесспорна заслуга Н. Е. Жуковского. Бесспорны и достижения С. А. Чаплыгина.

Нисколько не умаляя заслуг Кутта, поставим имена русских ученых впереди...

Зимой на заседаниях Московского математического общества Сергей Алексеевич делает доклады: «Об ударе потока на дугу крыла», «К теории биплана и руля высоты», «К теории полета птиц и насекомых», «К теории поддерживающей силы изогнутых пластинок».

Тогда же он пишет мемуар: «О давлении плоскопараллельного потока на преграждающие тела». Гипотеза, высказанная им сразу же после доклада Николая Егоровича, обретает облик формул. Еще яснее становятся составляющие подъемной силы крыла. А сами формулы... Они и теперь используются для определения величины, направления и линии действия подъемной силы.

Мемуар можно без натяжки назвать математическим шедевром, своеобразной поэмой формул, настолько все в нем совершенно и гармонично. Чаплыгин с блеском применил в качестве метода исследования теорию функций комплексного переменного. Эта работа, лаконичная и емкая, как все, что выходило из-под пера ученого, чрезвычайно богата идеями. Она, по сути, заложила основы современной теории крыла.

Две формулы, выведенные Чаплыгиным, в иностранной литературе нередко называются формулами Блявиуса. Ради исторической справедливости следует отметить: Сергей Алексеевич вывел их одновременно, но независимо от Блязиуса.

— Одним из существенных вопросов в теории аэроплана является вопрос о давлении воздуха на крыло, — говорил автор мемуара коллегам на февральском заседании Московского математического общества. — Решить эту задачу во всей сложности представляется делом весьма трудным и едва ли посильным современному анализу. А потому представляется не лишенным интереса хотя приблизительно выяснить источники возникновения давления на поддерживающие планы и оценить при этом связь между углами их наклона к направлению движения и подъемною силою.

То, что Чаплыгин скромно назвал «не лишенным интереса», на деле оказалось чрезвычайно полезным и нужным молодому самолетостроению. Рассмотрев слагающие сил давления на крылья различных профилей, он убедился в том, что профили должны иметь округленную переднюю и острую заднюю кромки, чисто теоретически нашел ставшие потом знаменитыми профили типа инверсии параболы и тем же путем получил для каждого профиля величину подъемной силы.

Продувки в аэродинамических трубах (в частности, в аэродинамической трубе Технического училища) показали, что теоретические положения, сформулированные Жуковским и Чаплыгиным, полностью согласуются с экспериментальными данными. А через несколько лет выяснилось, что профили, найденные с помощью формул, обладают хорошими аэродинамическими качествами, их с успехом применили на самолетах.

Крыловые профили, в том числе типа инверсии параболы, одновременно получил и Жуковский, но получил по-своему. Это послужило толчком к дальнейшим разработкам учеными так называемых «теоретических профилей», то есть выведенных теоретическим путем. Немало преуспел в этом направлении сам Чаплыгин.

Знал ли он цену своему исследованию, видел ли его огромное значение? Существует точка зрения: гений, осознающий себя гением, уже не гений... Обойдемся без крайностей в формулировках, скажем проще: чувствовал он, что совершил, или нет? Сергей Алексеевич, по натуре неоткрытый, не оставил об этом никаких свидетельств, да и не мог оставить. Тогда он был бы другим человеком. Вообще из его уст никогда не выходили слова о себе самом, своей жизни, своем творчестве. Скромность, абсолютное отсутствие тщеславия исчерпывающе полно характеризуют его.

Думая о знаменитом мемуаре ученого, который отделяют от нас уже почти семьдесят пять лет, вспоминаешь слова Даниила Данина: «Научные революции не знают восстаний. О них не возвещают праведные выстрелы. Профессора не прерывают лекций на полуслове. Студенты не бросаются на улицу. Министры не бегут из своих резиденций. На биржах не водворяется паника. Влюбленные не отменяют свиданий. Заведенным чередом продолжается жизнь. И кажется: все тот же век на дворе. И только где-то в тишине лабораторий становится слышен скрип колеса истории, скачком ускорившего свое вращение. И пока только там догадываются: «Нет, наступают новые времена!»

Чаплыгин не устраивал научной революции. Но его гипотеза в раскрытии вековечной тайны полета и создании основ аэродинамики вместе с теоремой Жуковского сыграла решающую роль.

Для подтверждения этого сошлюсь на слова академика С. А. Христиановича:

«История открытия законов полета — одна из наиболее драматичных в науке. Люди веками наблюдали полет птиц, но до начала нашего века все еще оставалось неясным, почему птицы при небольших силах и малых запасах энергии могут совершать длительные перелеты с очень большими скоростями». И далее: «Самое... замечательное в этой работе[3] — утверждение, что если профиль крыла имеет скругленную переднюю и острую заднюю кромки, то при его равномерном движении в жидкости устанавливается циркуляционное течение с непрерывно сходящим потоком у острой кромки. При этом возникает подъемная сила, пропорциональная углу атаки. Дальнейшие опыты показали, как устанавливается такое обтекание, и сделали гипотезу С. А. Чаплыгина почти совершенно очевидной. Таким образом была открыта основная особенность формы крыла!»

Впрочем, мемуар Чаплыгина заканчивался вопросами, которые составили программу последующих экспериментальных и теоретических исследований.

«Скажем несколько слов о том, в каком соотношении изложенная теория стоит, по нашему мнению, к явлениям, имеющим место при реальных условиях, — заканчивает мемуар Чаплыгин. — Первое существенное осложнение вносит трение воздуха о крылья. Эта причина служит источником задерживающей силы, направленной противоположно скорости движения, и нашей теорией совершенно не захватывается... Другое важное обстоятельство, на которое необходимо обратить внимание, — это несколько иной характер потока, устремляющегося на аэроплан, чем предположено в нашей работе. Так как крыло имеет конечную длину, то окружающий воздух не может двигаться плоскопараллельным потоком; его движение за пределами крыльев будет существенно отличаться от разобранного нами. Я полагаю, что на оконечность каждого крыла будет опираться сопутствующий ему вихрь, образующийся благодаря разности скоростей на нижней и верхней поверхностях крыльев».

Чаплыгин в последующих работах стремится развить заданный самим же вопрос. Его интересует учет влияния концов крыла, то есть решение задачи о силах, действующих на крыло в условиях не плоскопараллельного, а трехмерного потока. В разговоре со студентом В. Ветчинкиным, который всегда с великим старанием записывал лекции горячо любимого Николая Егоровича Жуковского, а также и самого Чаплыгина, Сергей Алексеевич заметил:

— Решение задачи о крыле конечного размаха представляет, по всей видимости, непреодолимые математические трудности, но я ясно представляю себе физическую картину вихрей, стекающих с концов крыла...

Сергей Алексеевич решил все-таки побороть «непреодолимые трудности».

Уже упоминалось его сообщение на заседании Московского общества воздухоплавания, датированное ноябрем 1910 года. Тогда он впервые дал представление о крыле конечного размаха, нарисовал картину вихрей, стекающих с концов крыла, сделал анализ природы поддерживающей силы. Это было начало. Осенью 1913 года он доложил о первых итогах своих исследований. Ему удалось приближенно решить задачу, связанную с крылом конечного размаха, получить формулы для подъемной силы и так называемого индуктивного сопротивления — силы, действующей против набегающего на крыло потока воздуха.

Об этом он говорил в Московском обществе воздухоплавания и на III Всероссийском съезде воздухоплавания, избравшем его почетным членом.

Эти работы заинтересовали Жуковского, однако продувки крыла конечного размаха в аэродинамической трубе Московского университета не подтвердили теоретических выкладок Чаплыгина. Оказалось, что силы, воздействующие на крыло в плоскопараллельном и трехмерном потоках, практически одинаковые. Не были обнаружены вихревые жгуты, которые, по предсказанию Чаплыгина, точнее, его расчетов, должны сходить с концов крыла.

И к разработке теории крыла конечного размаха Чаплыгин больше не возвращался. А между тем, как показало развитие событий, направление было выбрано Чаплыгиным верное и перспективное.

Прежде всего отметим, что тот же Ветчинкин довольно успешно применил, например, некоторые чаплыгинские данные по индуктивному сопротивлению в своем дипломном проекте при расчете устойчивости самолета, принимая во внимание действие сбегающих с крыла вихрей на хвостовое оперение. Известна также докладная записка, отправленная в мае 1916 года на имя помощника начальника управления Военно-воздушного флота по технической части за подписью Н. Е. Жуковского, Г. Лукьянова и В. Ветчинкина. В разделе, касающемся увеличения скорости и грузоподъемности аэропланов, авторы приводят результаты Чаплыгина по теории крыла конечного размаха, которые предполагают положить в основу экспериментальных исследований.

Наконец самое главное: теория крыла конечного размаха была все-таки создана. Ее разработал профессор Геттингенского университета Людвиг Прандтль со своими учениками. Он выявил два важных для практики фактора: зависимость аэродинамического качества крыла от его удлинения и наличие так называемого скоса потока за крылом.

Почему же исследования по теории крыла конечного размаха, столь удачно начатые Чаплыгиным, более не продолжались? Мог ли их провести Жуковский? У самого Чаплыгина, кстати говоря, не возникало и тени сомнения в чистоте эксперимента. А между тем выяснилось, что именно в техническом несовершенстве аэродинамической трубы и крылась разгадка. Зазоры у стенок приводили к погрешностям в измерениях. Ни Жуковский, ни Чаплыгин не знали этого. Что касается Николая Егоровича, то он в ту пору занимался многими вопросами, в частности вихревой теорией винта. Она казалась ему более ясной и изученной, в ней он видел больше возможностей практического использования. А вскоре началась первая мировая война, Жуковский занялся деятельностью, связанной с повышением боевой эффективности русских самолетов. Чисто теоретические вопросы отошли на второй план.

Нисколько не умаляя заслуг выдающегося ученого Прандтля, отметим ради справедливости: основные положения теории крыла конечного размаха созданы Чаплыгиным. К сожалению, о них западные исследователи не были хорошо осведомлены: скорее всего помешала этому начавшаяся вскоре мировая война, прервавшая международные научные связи. Да и, кроме того, в России доклады ученых, особенно в области авиации, широко не публиковались и зачастую оставались в виде сообщений и официальных записок в архивах разного рода комиссий и обществ.

Работы же Прандтля по крылу конечного размаха оформились в печати в 1918—1921 годах.

...И еще одна чаплыгинская работа тех лет привлекает внимание — «Теория решетчатого крыла», увидевшая свет в 1914 году. Возможно, считает ученый, аэроплан с решетчатыми крыльями будет более устойчив в полете. А если в крыле самолета сделать сквозную прорезь (щель), то подъемная сила значительно увеличится, правда, при определенных условиях, а именно при больших углах атаки. Тогда под действием разности давления на нижней и верхней поверхностях крыла воздух устремляется через щель из области под крылом в область над крылом, что и приведет, по мнению ученого, к возрастанию подъемной силы.

Такие крылья получили в дальнейшем название щелевых, или разрезных.

Прошли десятилетия, были поставлены тысячи экспериментов, построены сотни моделей разрезных крыльев, и выяснилось, что они уступают обыкновенным крыльям по прочности. В современном самолетостроении к разрезанию крыла не прибегают, а используют с той же целью предкрылки или щелевые закрылки. Таким образом, можно с полным основанием считать, что работа Чаплыгина «Теория решетчатого крыла» положила начало глубоким многолетним исследованиям крыльев летательных аппаратов, причем эти исследования вел и сам Чаплыгин (о чем говорит работа 1921 года «Схематическая теория разрезного крыла аэроплана»), и многие другие ученые. Одним словом, Чаплыгин — родоначальник теоретических исследований по механизации крыла.

Чаплыгинская теория решетчатого крыла была взята на вооружение турбостроителями, ведь колеса турбин представляют собой, по сути дела, специфические решетчатые конструкции.

В последующие пять лет Сергей Алексеевич не опубликовал ни одной научной статьи, не выступил ни с одним докладом. Творческий кризис? Вовсе нет. Как-то даже странно сопрягать понятие кризиса с обликом ученого, которому посильны любые, самые запутанные задачи, требующие применения математического аппарата. Почему же ни одна из них не отразилась в течение пятилетия в законченную строгую научную работу? Между тем предыдущие годы оказались щедрыми на достижения...

Для Чаплыгина самое верное и строгое мерило ценности исследования — его ясность, точность и новизна. Неясное, подвергаемое сомнению, не несущее, на его взгляд, открытия он безжалостно отбрасывал. Наброски, наметки, а то и готовые разработки не превращались в статьи и доклады. Плюс к этому его органическая нелюбовь к литературному оформлению своих работ. Если бы не его ученики, многие выполненные им исследования остались бы в черновиках.

Чрезвычайная строгость к своему научному поиску определяла сущность Чаплыгина.

«Эта работа не дает ничего принципиально нового». «Эта работа нуждается в документальной проверке», — отвечал он тем, кто недоумевал по поводу того, что Сергей Алексеевич не публикует, казалось, безусловно оригинальных и глубоких статей.

Вопросы личного приоритета его не волновали. Здесь он полностью сходился с Жуковским. Щедро раздаривая идеи, он не заботился о сохранении их авторства. Они равно принадлежат науке, а значит, человеку, считал он. Суета вокруг приоритета была ему совершенно чужда.

Шла мировая война, сводки с фронтов мало утешали. В войне участвовала и авиация — «пятый род войск». Жуковский помог организовать в Техническом училище четырехмесячные курсы для военных летчиков. Пилоты изучали теоретические основы авиации. Николай Егорович занялся проблемами бомбометания с аэропланов. Летом 1916 года он организовал авиационное расчетно-испытательное бюро. Вместе с учениками вел расчеты конструкций существующих типов самолетов, аэродинамические исследования новых авиационных бомб. Сергей Алексеевич видел его реже, чем обычно.

Февральскую революцию 1917‑го Сергей Алексеевич встретил, как и вся передовая часть русского общества, надеждами. Вместе с другими профессорами он вернулся к преподаванию в Московском университете. Нескончаемые митинги, собрания; люди с флагами и красными бантами, прекраснодушные речи — и быстро охладившая разгоряченные умы суровая действительность в лице Керенского, провозгласившего: «Война до победного конца!»

Буржуазно-демократическая революция 1917 года, которая не только не разрешила, но даже углубила и обострила экономические, социальные и политические противоречия в стране (а к ним надо прибавить тяжелые последствия крайне непопулярной среди трудящихся масс войны) , оказалась лишь этапом на пути к революции пролетарской, социалистической.

Когда она свершилась, Чаплыгин сразу принял сторону Советской власти.

Первые бурные дни внесли немало перемен в его судьбу. Вновь цитирую В. В. Голубева: «Если раньше его (Чаплыгина. — Д. Г.) административная, общественная деятельность и его исследовательская научная работа шли совершенно различными, не связанными друг с другом, даже расходящимися путями, то теперь они получили единую точку приложения. Изменившиеся общественные и экономические отношения потребовали от него участия в общей сознательной работе именно как ученого, по своей непосредственной, прямой специальности. И С. А. Чаплыгин после революции с головой уходит в научную и научно-организационную работу».

Заострим внимание читателей на этой мысли и постараемся вскоре рассеять их возможное недоумение. До сей поры говорилось исключительно о научных занятиях Сергея Алексеевича. Административные, общественные обязанности? Вяжутся ли они с обликом сугубого теоретика, погруженного в формулы? И какая, собственно, административная, общественная деятельность имеется в виду?