А тогда, в декабре 1903 года, после защиты диссертации, С.А. Чаплыгин был избран профессором Московского университета.
Профессура в Московском университете, Московском инженерном училище, преподавание в Московском высшем техническом училище и, наконец, преподавание механики на Московских высших женских курсах – это напряженная, обширная преподавательская работа, требовавшая от Сергея Алексеевича и большого времени, и большого расходования сил и энергии.
Высшие женские курсы были открыты в Москве в 1899 году. И первоначально они были малочисленными, с заведомо скромными и достаточно неопределенными задачами, направленными на приобщение женщин к достижениям науки того времени, для достижения общего культурного роста соотечественниц. Революционный настрой общества в 1905 году спровоцировал кардинальные перемены в целях и задачах нового высшего учебного заведения. Новым требованием нового времени стала необходимость организации на курсах массовой подготовки женщин – учёных, образованных специалистов, педагогов и научных работников.
И в конце 1905 г. кандидатура С.А. Чаплыгина была выдвинута профессорской коллегией курсов на должность своего руководителя и директора курсов.
В этот период в жизни и деятельности Сергея Алексеевича началась новая эра, открывшая в нем самом еще и неординарные организаторские, хозяйственные, управленческие способности, развитие которых, кстати, через десятилетия сослужили ему добрую службу, когда он возглавил такой гигант отечественной науки, как Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ).
У истоков отечественной авиации
В 1909/1910 гг. был основан научно-технический журнал «Вестник воздухоплавания», ставший впоследствии самым значительным и распространенным из числа русских авиационных журналов. Среди его постоянных корреспондентов были наиболее яркие и передовые деятели русской авиации, ее начального, так называемого, «героического» периода. Среди них – Н.Е. Жуковский, С.А. Чаплыгин, П.Н. Нестеров, А.Г. Уфимцев, Н.А. Рынин, Н.А. Морозов, В.А. Слюсарев и многие другие, чьи имена вошли в славную историю отечественной авиации и воздухоплавания.
«Приступая к изданию журнала, – пишет в своих воспоминаниях о другом нашем земляке редактор журнала Воробьев, – мы, в сущности, еще очень мало знали, кто и где в нашей стране работает над вопросами летания… И вот в процессе этих розысков я познакомился с большой и серьезной работой неизвестного мне дотоле автора – К. Циолковского: «Аэростат и аэроплан», печатавшейся в 1905–1908 годах в журнале «Воздухоплаватель», но почему-то прерванной на самом интересном месте…»
(Из истории научного наследия К.Э. Циолковского. Н.А. Варваров).
Статья К.Э. Циолковского была дописана и опубликована в новом журнале. И она, несомненно, привлекла внимание С.А. Чаплыгина.
Не вызывает сомнений, и тот факт, что С.А. Чаплыгин хорошо знал и об Александре Федоровиче Можайском, который занимался разработкой вопроса о летании на аппаратах тяжелее воздуха. Начал он с того, что стал летать на змее. Вероятно, он был одним из пионеров этого дела. Построил он змея, запряг в него тройку, велел ее гнать, как говорится, в три кнута, и сам поднимался на этом змее в воздух.
Один из более поздних знакомых А.Ф. Можайского вот так описывал это событие: «…Удачно или нет (он летал на змее), сказать не могу, но, во всяком случае, когда я его знал, он хромал и ходил, опираясь на здоровенную дубину, так что никто не решался его спросить, не было ли это результатом его полетов на змее».
Но это именно он – талантливый русский изобретатель Александр Федорович Можайский (1825–1890) первым в мире создал самолет в натуральную величину, способный поднять в воздух человека. Над решением этой сложной технической задачи до Можайского, как известно, работали люди многих поколений, как в России, так и в других странах, и шли они разными путями, но никому из них не удавалось довести дело до практического опыта с натурным самолетом.
Паровой аэроплан А.Ф. Можайского, 1876 г.
Только в XX столетии человеческий разум вышел победителем из этой продолжительной, упорной борьбы с непокорной стихией природы, подтверждая уверенность Николая Егоровича Жуковского, который еще в 80-х годах XIX столетия уверенно заявил: «Человек полетит, опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума».
Жуковский первым приступил к исследованиям по авиации, тогда еще отрасли чисто теоретической. Опираясь на опыты, он раскрыл миру тайну летающего тела, разъяснив все, что происходит с предметом в воздухе. В 1906 году ему удалось найти ответ на вопрос, мучивший человечество несколько тысячелетий – откуда берется подъемная сила у крыла, и как ее теоретически выразить. Но воспользоваться этим открытием люди не смогли бы еще долго, если бы рядом с «отцом русской авиации» не оказалось его лучшего ученика и сподвижника, блестящего математика Сергея Чаплыгина.
Александр Федорович Можайский
На одном из заседаний секции воздухоплавания, объяснив студентам, как возникает подъемная сила крыла, и, начертив на доске формулу, Николай Егорович с улыбкой сожаления добавил: «Воспользоваться этой теоремой нельзя, для этого нужны аэропланы, а ах пока практически не существует…».
Слушатели понимающе засмеялись, зааплодировали. Лишь Чаплыгин сидел в задумчивости. Слушая лекцию, как часто за ним замечалось, с полузакрытыми глазами, словно в полудреме, он неожиданно пришел к мысли, что формулу можно решить и без аэроплана, чисто аналитическим способом.
«Разность давления сверху и снизу крыла при его движении дает подъемную силу, – с жаром сказал Сергей, отведя профессора в сторону после доклада, – значит, увеличивая скорость частиц воздуха на верхней поверхности крыла и уменьшая ее в нижней, можно увеличить подъемную силу».
Это он выдвинул идею о так называемом добавочном циркулярном потоке частиц воздуха, стекающих с верхней поверхности у задней острой кромки крыла, которая дала возможность применить теорему Жуковского для задач практической авиации и легла в основу современной технической аэродинамики. И лишь после этого в России был построен первый летательный аппарат, который на международной выставке воздухоплавания в 1912 году получил золотую медаль.
«Теория и способ расчета этого механизма, который человечество искало с легендарных времен Икара, в значительной мере принадлежат Н.Е. Жуковскому и С.А. Чаплыгину. Работы Чаплыгина и Н.Е. Жуковского приобрели всемирную известность…». Имена Чаплыгина и Жуковского не замалчивают, да и трудно замолчать, когда вся 191 тысяча аэропланов, действовавших в (Первую) мировую войну, летали на крыльях, форма, профиль, теория и расчет которых были даны Чаплыгиным».
Труден был этот путь к победе. Даже самые основные законы воздушной стихии долго ещё оставались непонятными для людей, и много смелых попыток заканчивались смертью изобретателей. Крупнейшие ученые мира работали над вычислением законов движения тел в воздухе, создавая новую науку воздухоплавания. И основополагающими, фундаментальными стали работы знаменитых русских учёных Н.Е. Жуковского и С.А. Чаплыгина, вооруживших человечество наукой о движениях. Благодаря их многочисленным исследованиям были раскрыты многие законы воздушного океана. Благодаря их трудам русская авиация получила мощное развитие.
Несмотря на то, что Чаплыгин никогда не проектировал самолеты, его имя вошло в историю современной аэродинамики. Разработанная Чаплыгиным теория движения тел в потоке жидкости или газа дала возможность прогнозировать, как будет себя вести в воздухе летательный аппарат. Специалисты до сих пор оперируют выражениями «формулы Чаплыгина», «параболы Чаплыгина», «уравнение Чаплыгина», «постулат Чаплыгина-Жуковского».
Период человеческой истории, заключенный между 1920–1940 гг., отмечен бурным развитием авиации и воздухоплавания, совершенствованием силовых установок и оборудования, многочисленными рекордами скорости и высоты, дальними перелетами самолетов и дирижаблей. В этом коротком перечне авиационных устремлений полеты на максимальную дальность явились наиболее впечатляющими событиями, поэтому указанный двадцатилетний отрезок времени между двумя мировыми войнами принято называть «эпохой великих перелетов».
Сегодня можно спорить, когда именно данная деятельность достигла своего наивысшего напряжения и активности. Наиболее вероятно, это был конец 1920-х – начало 1930-х гг. Затем в массовости дальних воздушных передвижений наступил заметный спад по причине целого ряда обстоятельств.
Прежде всего, уровень развития техники 1920-х гг. оказался достаточным, чтобы утолить жажду достижения неизведанных ранее областей и совершить большинство мыслимых вариантов полетов. Отважные воздушные исследователи облетели весь мир, посетили неизведанные районы Азии и Африки, не один раз пересекли Атлантический океан, покорили Северный и Южный полюса.
Дальнейшее развитие событий показало, что время отважных одиночек закончилось. Отныне осуществление дальних полетов и достижение авиационных рекордов становились не просто соревнованием отважных мужчин с целью утверждения личного превосходства и доказательства наивысшего летного мастерства. Для получения действительно рекордных показателей потребовались на порядок увеличенные финансовые затраты, специально разработанные самолеты, значительные и многолетние усилия лучших конструкторов и инженеров.
На мировой сцене в полный рост начало проявляться межнациональное техническое соперничество, сопровождавшееся всеми присущими этому явлению моментами. Советский сверхдальний АНТ-25 появился именно в этот период, когда в необъявленное соревнование за завоевание рекорда дальности полета включились наиболее амбициозные и азартные нации и государства.
Многие уравнения Чаплыгина используются в расчетах и современными авиаконструкторами. Им разработаны важнейшие понятия и идеи, на основе которых развивается самолетостроение. С.А. Чаплыгин внес также огромный практический вклад в развитие отечественной авиации, руководил созданием крупнейших аэродинамических лабораторий Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ).