П.Д.Дузь "История воздухоплавания и авиации в России"
Н.Е.ЖУКОВСКИЙ.
Русские ученые во главе с Н. Е. Жуковским и С. А. Чаплыгиным в области аэродинамики занимали ведущие позиции. Благодаря открытой Жуковским тайне подъемной силы крыла самолета аэродинамика стала наукой. Однако несмотря на выдающиеся открытия уровень этой молодой науки отставал от требований, предъявляемых к ней бурным развитием авиационной техники. Ученик Жуковского профессор В. В. Голубев так сформулировал эту мысль: "К моменту постройки первых самолетов, на которых были совершены удачные полеты, теоретическая механика не могла дать почти ничего для проектирования и расчета самолетов; от общих теорем вихрей, теорий струй, теории движения идеальной и вязкой жидкости до их технических приложений в то время лежала целая пропасть, почти ничем не заполненная" 1. Еще накануне войны Н. Е. Жуковский, опираясь на свою вихревую теорию, разработал наиболее рациональные профили крыла самолета и предложил винт с большим коэффициентом полезного действия.
Успехи отечественных военных воздушных сил в период первой мировой войны во многом зависели от результатов научно-исследовательской работы. Нужды авиации вызвали к жизни крупные научные открытия.
Однако все попытки Жуковского добиться от военного ведомства средств для организации научно-исследовательского института и опытного завода остались безрезультатными. По этому поводу В. П. Ветчинкин замечал-"Мы учились, как надо строить самолеты, но строить их не могли, хотя и проделали огромную по объему и размаху работу"2. Известно, что еще в 1909 г. по инициативе профессоров Жуковского и Боклевского Совет министров под председательством Столыпина рассматривал предложение об организации авиационного института. Совет министров нашел, что устройство в настоящее время обширных вспомогательных учреждений для производства наряду с преподаванием теоретического курса опытов по аэронавтике в крупном масштабе являлось бы преждевременным. Николай II поддержал это-решен ие.
Казалось бы, в условиях войны государство должно было исправить положение, поставить авиационную науку на службу интересам обороноспособности страны. Однако министры царского правительства и теперь проявили свою близорукость и беспомощность.
Попытка привлечь крупных капиталистов к делу научных исследований также не имела успеха. Если не считать 40 тыс. руб. в год, данных Рябушинским на институт в Кучино, 20 тыс. руб., пожертвованных Петербургскому политехническому институту известным торговцем оружием Б. Захаровым, 450 руб., ежегодно получаемых Н. Е. Жуковским от государства на свою аэродинамическую лабораторию, то больше никакой помощи для научных изысканий в области авиации и воздухоплавания не было.
В условиях войны правительству требовалось закрепить за аэродинамическими лабораториями специалистов, оказать им материальную поддержку, субсидировать опытные и научно-исследовательские работы. Однако ничего этого сделано не было. Талантливые авиационные исследователи, ученики Н. Е. Жуковского Б. Н. Юрьев, В. В. Голубев, Г. X. Сабинин и другие были мобилизованы в армию, разбросаны по фронтам, где использовались не по специальности. Академик Б. Н. Юрьев писал: "Война с первых же дней указала на огромное значение авиации, и царское правительство вынуждено было начать организацию авиационной науки. Однако делалось это очень плохо, денег на науку по-прежнему не давали, людей вернуть с фронтов также не удалось".1 Достойно удивления, что в этих условиях русские ученые сумели добиться серьезных успехов в развитии авиационной науки.
Центром авиационной мысли в России в годы первой мировой войны было Московское высшее технические училище, где работали Н. Е. Жуковский и С. А. Чаплыгин.
Научная деятельность Н. Е. Жуковского была направлена на разрешение вопросов, которые поставила авиационная техник перед наукой. В аэродинамической лаборатории МВТУ Жукс-i ский .;;,-.- - .... ,".,,. ,. .. )детс: строившегося Ижорским заводом. Николай Егорович сделал полный аэродинамический расчет и дал заключение на постройку двухмоторного самолета В. А. Слесарева.
Под руководством Жуковского велись работы по созданию авиабомб большого калибра, были осуществлены многие научные открытия в области динамики полета, устойчивости, методов расчета на прочность самолетов, а также дальнейшая разработка теории воздушного винта и пр. Накопленный в аэродинамических лабораториях опыт позволил Н. Е. Жуковскому оказать неоценимую услугу русской армии, ее военно-воздушному флоту. Н. Е. Жуковский создал новую науку - аэробаллистику. В 1916 г. он опубликовал работу "Бомбометание с аэропланов", в которой научно объяснил полет авиабомбы и указал возможные типы бомбардировочных прицелов. Данные этой теории были включены в курс лекций, читаемых слушателям летной школы. Это был первый курс "Бомбометание с самолетов" с добавлением теории прицельного бомбометания.
Николай Егорович работал над проблемами высшей математики, и сталкивавшиеся с ним ученые были поражены его способностью писать математические формулы с той же легкостью, как обыкновенное письмо. С таким же успехом он работал над проблемами баллистики, теоретической и строительной механики, астрономии, гидродинамики и, наконец, аэродинамики. В области теоретической механики, включая астрономические и математические задачи, он оставил после себя 40 печатных работ, в области прикладной механики - 23, гидравлики и гидродинамики - 40, аэродинамики - 22, воздухоплавания - 21 и т. д. 1 Ученый говорил о себе: "Для меня главный жизненный интерес сосредоточен на излюбленной мною науке - механике".
Открытия Н. Е. Жуковского были продиктованы практическими потребностями; говоря словами академика С. А. Чаплыгина, "он был лучшим соединением науки и техники, он был почти университетом". Эта замечательная черта - умение соединять теорию с практикой - характеризовала его с самого начала научной деятельности. Всю жизнь он собирал различные типы летающих моделей, тщательно изучал их в процессе совершенствования и развития, проектировал и с помощью ближайших учеников строил первые аэродинамические трубы и другие приборы аэродинамической лаборатории в Московском университете. Московском высшем техническом училище и Кучинском аэродинамическом институте, разрабатывал и строил модель самолета коробчатой схемы, турбокотел, намереваясь использовать его для самолета.
"...Стремление Н. Е. к инженерной практической деятельности и его любовь к природе, - говорил В. В. Голубев, - привели в конце концов к тому, что в его руках механика стала естественной наукой, наукой о реальных движениях, которые мы наблюдаем в природе и технике, а сам Н. Е. в своем научном творчестве стал не абстрактным, кабинетным теоретиком, а естествоиспытателем и инженером"1. И совсем не случайно, что изобретатели, как правило, старались консультироваться именно у Жуковского. Н. Е. Жуковский аккумулировал в себе весь опыт предшествующих поколений механиков. Благодаря его огромным знаниям и научной интуиции была создана новая наука - техническая аэромеханика, получившая быстрое развитие в России.
В речи на сорокалетнем юбилее своей педагогической и научной деятельности Николай Егорович сказал: "Я научился сближению научного исследования с наблюдаемой действительностью". Это сближение науки с практикой позволило ему впервые широко ввести в аэромеханику экспериментальный метод исследования. С. А. Чаплыгин считал, что это "одна из крупных заслуг Жуковского". Позже, возвращаясь к этой мысли, Чаплыгин писал:
"Жуковский сочетал в себе исключительные математические способности и колоссальное инженерное чутье" 2.
В основе замечательных открытий русского ученого лежало огромное количество экспериментальных работ. Он полностью унаследовал лучшие методы великого русского математика П. Л. Чебышева, основоположника теории механизмов и машин. В совершенстве владея математическим методом, Николай Егорович подчеркивал, "что математическая истина только тогда должна считаться вполне отработанной, когда она может быть объяснена каждому из публики, желающему ее усвоить".
Будучи горячим патриотом, Н. Е. Жуковский во время войны, несмотря на преклонный возраст, отдавал все свои знания и силы делу развития отечественной авиации. Вспоминая об этом периоде, один из его учеников Л. С. Лейбензон писал: "В связи с наступившей войной у Николая Егоровича возникла большая работа по научно-технической помощи армии и в особенности авиации" 3.
Заниматься теорией авиации было для Жуковского потребностью, дополненной благородным желанием сохранить жизнь многих русских авиаторов, летавших на несовершенных самолетах. Причинами большинства катастроф были плохая конструкция самолетов и ошибки пилотирования. Ученый занялся разрешением этих вопросов. К началу войны у него уже сложилась теория полета самолета, были установлены основные требования к его пилотированию в горизонтальном полете, при снижении, условия продольной устойчивости и пр. Эти данные, имевшие сами по себе
Гюльшиг значение для авиационной науки, Николай Егорович карался сделать достоянием всего летного состава. Он прочитал слушателям офицерских школ летчиков в Москве и Петрограде специальный курс лекций по устойчивости самолетов. В 1915- 1916 гг. Жуковский читал курс "Динамика полета" в Московской школе летчиков. Аккуратно застенографированная В. П. Ветчин-киным первая часть курса была издана под названием "Динамика аэроплана в элементарном изложении". Так родилась новая отрасль авиационной науки - динамика полета. Именно в ней больше всего нуждались тогда летчики, конструкторы и инженеры, строившие самолеты. Н. Е. Жуковский прозорливо подметил в этой работе, что "увеличение скорости полета аэроплана делает размахи его колебаний менее значительными".1 Дальнейший рост скоростей полета полностью подтвердил этот вывод. Академик С. А. Христианович заметил по поводу этого труда, что "по сравнению с тем, чем мы пользуемся сейчас, там отсутствует, пожалуй, только учет влияния скоса потока у оперения"
В разгар войны Н. Е. Жуковский опубликовал вторую часть книги "Динамика аэроплана в элементарном изложении". Эта работа также увидела свет благодаря В. П. Ветчинкину, который по записям восстановил лекции Николая Егоровича, позже вошедшие в его собрание сочинений под названием "Элементарная теория устойчивости аэропланов". В этом труде ученый исследует законы тяги винта. Он устанавливает графики полета самолета с работающим винтом, в основе которых было сложение "силы тяги винта с силой сопротивления воздуха и в поворачивании кривой Лилиенталя так, чтобы противодействующая этих двух сил пошла по вертикальному направлению". Благодаря разработанным Н. Е. Жуковским методам стало возможным легко определять скорость полета и силу тяги винта, наивыгоднейший угол атаки, "при котором аэроплан данного веса может летать горизонтально при наименьшей силе тяги винта". Было дано понятие экономического угла атаки, "при котором аэроплан данного веса может летать горизонтально, затрачивая наименьшую работу".
Зарубежные ученые, заимствовав разработанный Жуковским метод аэродинамического расчета самолета - "метод тяг и мощностей", дали ему название "кривых Пено", в то время как они по праву должны называться "кривыми Жуковского". Этот метод Николай Егорович непрерывно совершенствовал. Во второй части "Динамики аэроплана в элементарном изложении" выясняются законы поперечной устойчивости самолета, разобрано значение поперечного V крыла, дается анализ проблем, выдвинутых перед аэродинамикой высшим пилотажем, подробно разбирается вопрос о скольжении на крыло, вираже и "мертвых петлях".
В 1917 г. Николай Егорович подготовил к печати работу "Исследование устойчивости конструкции аэропланов". Этим трудом была завершена огромная работа по созданию стройной теории динамики полета.
Много времени и сил отдал Жуковский во время войны созданию воздушного винта с большим коэффициентом полезного действия. Эффективно преобразовать энергию двигателя в энергию тяги можно только при наличии правильно рассчитанного винта. Начиная с теоретических работ С. К. Джевецкого и Н. Е. Жуковского по теории винта, опубликованных еще в конце прошлого столетия, русские ученые шли в этой области впереди западноевропейских деятелей авиационной науки. В стенах Кучинского института и аэродинамической лаборатории Московского высшего технического училища Жуковский создал новую гидродинамическую теорию винта. В докладе на XII съезде естествоиспытателей и врачей в 1909 г. ученый коснулся некоторых положений этой теории. Позднее он опубликовал первую статью под названием "Вихревая теория гребного винта" 1, где впервые показал, что работа винта связана с образующимися за ним вихрями. Другими словами, Николай Егорович распространил на воздушный винт, на его практические расчеты по элементам, свою теорию, изложенную в работе "О присоединительных вихрях".
В 1914-1915 гг. Н. Е. Жуковский опубликовал вторую и третью части "Вихревой теории гребного винта". Последняя часть этого исследования была издана позднее литографским способом в трудах Авиационного расчетно-испытательного бюро и завершила большой труд по созданию стройной научной теории гребного винта. Эта теория охватывает все случаи работы винтов и все ее разновидности. Жуковский вывел единые формулы и теоремы для воздушных и несущих винтов-вентиляторов и винтов - ветряных двигателей. Его теория лежит в основе построения современных осевых вентиляторов и компрессоров. С. А. Чаплыгин говорил: "Своей работой "Вихревая теория гребного винта" Николай Егорович дал решение задачи, не поддававшейся исследованию целое столетие, несмотря на усилия теоретиков и экспериментаторов всех стран. Он намного опередил иностранных ученых, которые ко времени появления его заключительной четвертой части работы (1918 г.) еще спорили о самой постановке задачи"
Теоретические открытия русского ученого позволили создать винт НЕЖ, который в период войны был принят для русской авиации. После испытаний в лаборатории Эйфеля его стали строить в союзных России странах. До сих пор на основе теории Н. Е. Жуковского проектируются и выпускаются воздушные винты для самолетов. Его ученики Б. Н. Юрьев и В. П. Ветчинкин развили теорию винта и сделали ее доступной инженерной практике. В. П. Ветчинкин усовершенствовал воздушный винт, созданный Жуковским, и разработал теорию винта с переменной циркуляцией. В результате был создан вариационный винт с высоким коэффициентом полезного действия и учетом прочности лопасти. Б. Н. Юрьев и Г. X. Сабинин, работая над вертолетом своей системы, установили наличие осевого потока воздуха, создаваемого воздушным винтом 1. Н. Е. Жуковский включил это открытие в свой учебник под названием "Теория Сабинина и Юрьева".
Еще в 1898 г. профессор Н. Е. Жуковский разобрал задачу о движении тела под влиянием реактивной силы. Он приложил вычисления величины реактивной тяги и к жидкостно-реактивным двигателям. Позднее ученый снова вернулся к проблеме реактивного двигателя. Эта работа была проделана для комиссии особых артиллерийских опытов и носила название "Движение волны со скоростью, большей скорости звука". Жуковским были определены условия сопротивления телу, движущемуся со сверхзвуковыми скоростями, впервые введены термины "волна сгущения" и "волна разрежения". Профессор провел капитальные исследования по газовой динамике и опубликовал следующие работы: "Истечение воздуха под большим напором", "О трении газов", "Движение воздуха в трубе с большими скоростями", "Аналогия между движением жидкости в открытом канале и газов в трубе" и др. В этом вопросе, представляющем будущее авиационной техники. ученый далеко заглянул вперед.
Для глубокого изучения теории индуктивного сопротивления, открытой Н. Е. Жуковским, и ее опытной проверки в России не было условий. Имевшиеся аэродинамические трубы обладали незначительной скоростью потока и малым сечением. Попытка С. А. Чаплыгина проверить эту теорию в аэродинамической трубе оказалась неудачной. Для дальнейших успехов авиационной науки ; требовалось совершенное лабораторное оборудование, а следовательно, крупные капитальные затраты. С великим трудом Жуковскому удалось получить от военного ведомства небольшие средства. Ученый нашел способы усовершенствовать аэродинамическую трубу. Он применил новые приборы, электрические схемы, установил вентиляторы своей системы. В результате при том же электродвигателе скорости потока в трубе увеличились в два раза. Свои выводы по этому вопросу Н. Е. Жуковский опубликовал в "Трудах расчетного бюро" под названием "Насадки и диффузоры аэродинамических труб".
В процессе экспериментов, преследовавших цель построить новую аэродинамическую трубу, было изготовлено несколько небольших моделей труб. В результате этих исследовании было выработано понятие "качества трубы". Этот термин предложил Николай Егорович. А. Н. Туполеву удалось показать, что "качество" аэродинамических труб может дойти до 5-6 и более. Усилиями Жуковского и его последователей была спроектирована и построена круглая труба диаметром 1,5 м, установленная в коридоре МВТУ. Одновременно они создали еще более мощную аэродинамическую трубу, имеющую рабочее сечение диаметром 3 м. Не имея средств на постройку специальной лаборатории, Жуковский вынужден был смонтировать ее прямо во дворе МВТУ. В то время это была крупнейшая в мире труба, про которую Б. Н. Юрьев писал: "...Так ей и не пришлось начать работать; российская промышленность не могла изготовить для нее мотора, и труба была осуждена на бездействие" 1.
Во время первой мировой войны Николай Егорович продолжал читать курс лекций студентам аэромеханической специальности МВТУ и студентам Московского государственного университета. Еще ранее на основе прочитанных лекций, которые стенографировались В. П. Ветчинкиным, был создан первый систематический курс "Теоретические основы воздухоплавания"2. В предисловии к нему Жуковский писал, что он старался "связать богатый опытный материал, накопленный аэродинамическими лабораториями, с теоретическим исследованием рассматриваемых задач с помощью основных уравнений гидромеханики и теории вязкости жидкости". В 1916 г. этот курс был переведен С. К. Джевецким на французский язык и издан в Париже. В то время это был единственный учебник в области теории авиации, по которому училось старшее поколение авиаторов. К сожалению, открытия русских ученых долгое время оставались неизвестными за границей. В. П. Вет-чинкин писал: "Благодаря трудам Н. Е. Жуковского и С. А. Чаплыгина по теории крыльев и винтов русская аэродинамическая наука вышла на первое место в мире. Но о достижениях русских ученых за границей почти не знали, ссылаясь лишь на те работы, которые были изданы за границей, а результаты, опубликованные в России, открывали заново несколько лет спустя. Болея душой за этот печальный факт, Н. Е. Жуковский в своей речи на съезде в Тифлисе предлагает переводить работы русских ученых на один из иностранных языков"
Но еще более печальным было то, что многие научные открытия русских ученых не находили себе применения в России. Когда в разгар'войны на фронте появились немецкие свободнонесущие монопланы с толстым профилем крыла, заслуга этого новшества приписывалась немецкому ученому Прандтлю и конструктору Юнкерсу. Между тем теоретическое обоснование крыльев толстого профиля впервые было сделано Н. Е. Жуковским и С. А. Чаплыгиным. Появление в Германии таких крыльев не было случайным явлением. Немцы внимательно следили за успехами русской науки. Накануне войны на немецкий язык была переведена работа Н. Е. Жуковского "О поддерживающих планах аэроплана" 1. По словам академика Лейбензона, в ней Жуковским высказано положение, на котором основана вся современная аэродинамика, получившее за границей название "постулата Жуковского". В 1913 г. была опубликована работа Н. Е. Жуковского "О поддерживающих планах типа Антуанетт", в которой обоснована идея толстого профиля крыла. Можно предполагать, что немецкие исследователи и конструкторы были знакомы с этим трудом, когда проектировали самолеты со свободнонесущими крыльями.
Одной из иллюстраций научной и инженерной деятельности Н. Е. Жуковского во время войны является его работа на посту председателя отдела изобретений Московского военно-промышленного комитета. Через его руки прошло множество изобретений, на которые он аккуратно давал ответы и заключения.
При аэродинамической лаборатории Московского высшего технического училища было создано расчетно-испытательное бюро, приступившее к работе 1 июля 1916 г. Его научной деятельностью руководил Н. Е. Жуковский. К исследованиям были привлечены его талантливые ученики В. П. Ветчинкин, А. Н. Туполев, В. С. Кулебакин, Б. С. Стечкин, А. А. Архангельский, Г. М. Му-синянц, К. А. Ушаков, А. А. Микулин и другие. Основные работы велись по созданию методов аэродинамического расчета и расчета самолета на прочность. По этим вопросам было опубликовано семь литографированных выпусков трудов и сделана масса проверочных расчетов.
Отделом аэродинамического расчета руководил А. Н. Туполев. Если динамика полета отвечала на вопросы, как правильно пилотировать самолет, какие силы действуют на него в полете, какие правила необходимо соблюдать при выполнении фигур высшего пилотажа, то аэродинамический расчет должен был ответить на вопрос, какие летные данные получит тот или иной самолет в зависимости от выбранного профиля крыла, мощности двигателя, формы фюзеляжа, органов оперения, стоек, расчалок и пр. Именно в таких расчетах больше всего нуждались инженеры, строившие самолеты. Какими будут скорость, скороподъемность, высота, посадочная скорость для данного типа машины-это самые Жгучие вопросы для каждого авиаконструктора.
Русским ученым принадлежит заслуга создания собственного Метода полного аэродинамического расчета самолета. В его основу иринимались данные,' полученные в результате испытания отдельных частей самолета в ^нродпнамическои трубе. Практически продувка крыльев самолетов делалась в 1/6 и 1/8, а фюзеляжа -в 1/5 натуральной величины. Николай Егорович мечтал об испы таниях моделей самолетов хотя бы в 1/2 натуральной величины Он писал в 1917 г.: "Когда будет закончена и пущена в ход боль шая аэродинамическая труба Высшего московского технического училища, диаметр которой равен 3 м, явится возможность испытать модель аппарата в достаточно большом масштабе (1/2 нату ральной величины) и построить полярную кривую Лилиенталя непосредственно из опыта над целой моделью..."1. Однако в цар ской России мечтам Жуковского не суждено было осуществиться,
Отсутствие крупных аэродинамических труб, должной экспе риментальной базы чрезвычайно осложняло составление аэро динамического расчета, в частности решение задачи устойчи вости. Наука в этом вопросе не могла еще оказать надежной поддержки авиаконструкторам. Продольная устойчивость строив шихся самолетов не была отработана. Только практические по леты давали возможность выяснить ее. Даже передовые авиа конструкторы того времени допускали грубые ошибки в центровке самолета. Можно сослаться на пример моноплана конструкции И. И. Сикорского с двигателем "Гном" мощностью 100 л. с., уча ствовавшего на военном конкурсе самолетов в 1913 г. По условиям конкурса самолет должен был сделать планирующий спуск с высоты 1000 м. Выполнение этого маневра едва не окончилось катастрофой. Аппарат пилотировался летчиком-испытателем Г. В. Янковским, рядом с ним находился старший механик Савельев. Когда убрали газ и-пошли на спуск, то машина вследствие неправильной центровки начала валиться на нос. Экипажу грозила гибель. Опасность была предотвращена находчивостью Савельева, который быстро вылез из кабины и лег на хвост самолета. Благодаря такому искусственному противовесу летчику удалось благополучно опустить аппарат на землю подальше от места, где расположилась конкурсная комиссия.
Во время войны число строящихся самолетов возрастало. Русская наука спешила протянуть руку помощи самолетостроителям. Испытание моделей крыльев и фюзеляжа пришлось делать раздельно в плоской и круглой аэродинамических трубах, принадлежавших МВТУ. После получения опытных данных продувок производился полный аэродинамический расчет самолета, который состоял из следующих основных разделов или частей:
1) определение угла заклинения винта; 2) построение поляры Лилиенталя; 3) построение сетки необходимой тяги винта при различных режимах полета; 4) построение сетки полезных мощностей для различных режимов; 5) построение сетки мощностей, исправленных на к. п. д. винта; 6) построение баланса мощностей в зависимости от режима полета при полной мощности мотора; 7) определение высоты потолка самолета; 8) построение барограммы подъема самолета.
В процессе проектирования неясным оставался вопрос об ожидаемых горизонтальных и вертикальных скоростях. Николай Егорович разработал метод тяг и мощностей, который и поныне почти без изменений применяется при аэродинамических расчетах самолета, построил диаграмму потребных тяг, до сих пор называемую "сеткой Жуковского". С помощью простейших приемов стало возможным определение максимальных скоростей полета, вычисление практического потолка самолета и его скороподъемности, выяснение наиболее выгодных режимов полета, т. е. наивыгоднейших угла атаки и скорости полета. Теоретически было установлено условие продольной устойчивости. Инженеры получили указания, как проектировать самолет, был найден метод определения центра его тяжести.
По многим из названных вопросов Н. Е. Жуковский опередил западноевропейских ученых, которые широко пользовались плодами его труда.
Конечно, современная наука, опираясь на важнейшие экспериментальные данные аэродинамических лабораторий, далеко продвинулась вперед в определении летных характеристик. Однако остается неоспоримым факт, что и теперь, через десятки лет, основные методы аэродинамического расчета самолета, разработанные Н. Е. Жуковским, не потеряли своего значения.
В рассматриваемый период самолетостроение еще не опиралось на стройную науку о прочности самолета. Теперь каждый студент самолетостроительного факультета изучает специальный курс "Расчет самолета на прочность". В то время никаких учебников и пособий по этому важнейшему разделу самолетостроения не было. В конструкторских бюро при расчетах прочности летательных аппаратов приходилось пользоваться курсами статики сооружений и теории упругости. Запас прочности для первых самолетов, строившихся в России, определялся примитивными способами и был для крыльев-трехкратным и для хвоста-двукратным.
По словам А. Ф. Половцева из докладной записки Особому совещанию по обороне государства, прочность самолетов определялась следующим образом: "аппарат, положенный вверх колесами, нагружается мешками с песком, дважды превышающим вес испытываемой машины. Если таковая выдерживает, то признается прочной"1.
Во время войны в условиях спешки и погони за увеличением числа выпускаемых машин вопросам прочности их постройки не Уделялось должного внимания. В ряде случаев конструкторы, стремясь улучшить летные качества самолетов при наличии маломощных двигателей, становились на пути снижения необходимого запаса прочности. Уже отмечалась недостаточная прочность тяжелых многомоторных кораблей типа "Илья Муромец". Подавляющее число самолетов периода первой мировой войны допускало только дву- и трехкратную перегрузку. Для истребителей она составляла 6-7. Нагрузка на 1 м2 крыла составляла около 59 кг. Недостаток внимания к вопросам прочности оплачивался дорогой ценой. Нередки были случаи, когда в полете складывались крылья самолета, отваливались хвост или нижняя плоскость биплана, а однажды даже установка двигателя. Большинство таких аварий оканчивалось гибелью пилотов.
Летная практика настоятельно требовала развивать науку о прочности самолета. Отделом по расчету самолетов на прочность в расчетно-испытательном бюро при аэродинамической лаборатории МВТУ руководил В. П. Ветчинкин. Н. Е. Жуковский вместе со своими учениками немало сил затратил на создание метода расчета. Николай Егорович был убежден, что приближается время, "когда аэропланы и дирижабли будут строиться с таким же верным расчетом, с каким теперь строят пароходы и автомобили". Стремясь приблизить это время, Жуковский обосновал метод расчета лонжеронов крыла в условиях сжимаемых и изгибающих нагрузок. В. П. Ветчинкин в то же время решил задачу учета предварительной затяжки расчалочных тросов1. Ему же удалось найти способ расчета лопастей винта на прочность, сконструировав для этой цели маятниковый динамометр. Этими и рядом других работ русских ученых были заложены основы науки о прочности самолета. Разработанные ими методы долгое время применялись для расчета всех самолетов и лишь много лет спустя были заменены более совершенными.
На базе сделанных научных открытий Н. Е. Жуковский совместно с В. П. Ветчинкиным, А. Н. Туполевым и другими своими учениками организовали огромную практическую работу по расчету основных типов самолетов, состоявших на вооружении русской армии. Она оказала плодотворное влияние на повышение прочности и улучшение качества выпускаемых военных самолетов. Успехи, достигнутые в создании методов аэродинамического расчета и расчета самолета на прочность, позволили Н. Е. Жуковскому авторитетно решать многие комплексные проблемы оценки качества строившихся самолетов. В архиве сохранились многочисленные заключения расчетно-испытательного бюро, выполненные в порядке экспертизы по заданиям военного ведомства при решении возникающих спорных вопросов. Например, еще в процессе постройки опытного двухмоторного самолета В. А. Слеса-рева в аэродинамической лаборатории велись серьезные исследования "воздушного сопротивления корпуса аэроплана". В 1914 г. В. А. Слесарев опубликовал статью, в которой писал: "По возможности должно избегать выступов на аэропланах, а также и на дирижабле. Если таковые надо поставить, то делать их по возможности более выгодной формы и помещать их в таких местах, где сопротивление будет наименьшим"
В середине 1915 г. самолет был собран и подготовлен к испытаниям. Предварительные испытания показали необходимость небольших доделок машины. Однако противники тяжелых воздушных кораблей добились того, что военное ведомство приостановило финансирование опытных работ до получения эксперизы от авторитетных специалистов. Генерал-инспектор инженерных войск, великий князь Александр Михайлович обратился с письмом к Н. Е. Жуковскому, как к "мировому специалисту по аэродинамике". Жуковский при участии инженера-механика В. П. Вет-чинкина и лаборанта Г. И. Лукьянова, опираясь на созданный им научный метод, сделал первый в истории авиации полный аэродинамический расчет многомоторного самолета. В составленном по этому поводу протоколе он категорически подчеркнул, что "даже при принятых наихудших предположениях относительно свойств аэроплана и винтомоторной группы возможен полет аэроплана Слесарева, несущего полную нагрузку в 6,5 т со скоростью более 100 км/ч"2. Это смелое заявление находилось в полном противоречии с мнением известного английского ученого Ланчестера, который накануне войны в работе "О предельных размерах самолета" 3 считал невыгодным увеличивать эти размеры.
Русские ученые и конструкторы, работая под руководством Н. Е. Жуковского, на практике доказали ошибочность распространенной в европейских странах "теории". Успехи многомоторных кораблей типа "Илья Муромец" были блестящим подтверждением теоретических выводов Н. Е. Жуковского.
Ученики и сотрудники выдающегося ученого А. Н. Туполев, Б. Н. Юрьев, Б. С. Стечкин, В. П. Ветчинкин, А. А. Микулин, К. А. Ушаков, Г. М. Мусинянц и другие, выполняя задания военного ведомства, в то же время систематически публиковали в трудах авиационного расчетно-испытательного бюро научные статьи и расчеты, сделанные в процессе проверки самолетов различных систем. В общей сложности по вопросам аэродинамического расчета и прочности было отпечатано около 50 литографированных выпусков.
Оправдало свое назначение и организованное Н. Е. Жуковским изучение авиационной специальности при механическом факультете МВТУ. Позже оно способствовало созданию самостоятельного аэромеханического факультета, а затем на его базе - Московского авиационного института (МАИ). Первыми выпускниками., получившими эту специальность, были А. Н. Tyno.'n'ii, Б. Н. Юрьев, Б. С. Стечкин, В. М. Петляков, Н. И. Iln.iiio, А. А. Архангельский, А. И. Путилов и другие.
Б. Н. Юрьев говорил о Н. Е. Жуковском: "Он подготовил ii.in руководящие научные кадры в области авиации. Он создал теории, которыми мы руководствуемся при расчете летательных аппаратов. Он создал целый ряд учреждений, где ведется научная работа в области авиации. Он действительно был отцом русской авиации".
HTTP://ATTEND.TO/COMMI
