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.