Само уравнение было получено Чаплыгиным «остроумным приемом» (Н.Е. Жуковский). Предположив, что воздух при дозвуковых скоростях является несжимаемой жидкостью, ученый сначала решил задачу для потока несжимаемой жидкости, а затем по аналогии – для газа. При этом он применил хорошо разработанные методы теории функций комплексного переменного.
Чаплыгин вообще «отличался удивительной способностью выдвигать и разрешать теоретически те задачи, которые еще не были сформулированы авиационной техникой, но оказывались ей необходимыми значительно позднее». Как редко кто другой из ученых, Сергей Алексеевич умел использовать математику для решения технических проблем авиации на 100 %.
Так, во время Первой мировой войны Чаплыгин развил теорию крыла Жуковского и в докладе «О давлении плоскопараллельного потока на преграждающие тела» (1910) предложил метод определения величины, направления и точки приложения равнодействующей сил давления потока воздуха на крыло. На Западе эти соотношения были получены позднее и названы «формулами Блязиуса».
Развивая теорию крыла до классического вида, Чаплыгин опубликовал две работы по теории решетчатого самолетного крыла, послужившие затем основой теории лопаточных машин, базой для расчета винтов и турбин. Ученый получил парадоксальные результаты: подъемная сила решетчатого крыла была больше, чем обычного со сплошной кромкой («Теория решетчатого крыла», 1914 г.). При этом разрезное крыло отличалось большей устойчивостью в полете. Для предотвращения срыва воздушного потока с крыла и для увеличения подъемной силы (в два и более раза) Чаплыгин предложил устанавливать предкрылки и закрылки, применяемые с тех пор на кромках крыльев всех самолетов. Разрезное крыло Чаплыгина стало основанием всех тормозных приспособлений, закрылков, щитков, предкрылков и других элементов механизированного крыла.
В работе «К общей теории крыла моноплана» Чаплыгин создал науку о профилях и предложил профили с высокими аэродинамическими свойствами и хорошими качествами при больших скоростях полета.
Решив ранее считавшуюся неразрешимой трехмерную задачу о крыле конечного размаха, математик развил теорию индуктивного сопротивления, ставшую позднее основой теории устойчивости и изучения полетных качеств самолета.
Для неустановившегося движения крыла – на взлете и посадке – Чаплыгин впервые получил формулы, без которых также не может обходиться практическая аэродинамика.
И хотя Чаплыгин опередил время многими своими теориями, фортуна была к нему благоприятна. Еще при жизни ученого все его формулы и открытия были востребованы наукой и техникой, стали фундаментом мирового авиастроения, а газовая динамика заняла свое место среди прочих классических наук.
ТЯЖЕЛАЯ АВИАЦИЯ СИКОРСКОГО
Русский и американский авиаконструктор, ученый, изобретатель, летчик-испытатель, философ, богослов; национальный герой России; главный инженер военно-морской авиации России, главный конструктор и управляющий воздухоплавательного отделения акционерного общества «Русско-Балтийский вагонный завод»; основатель и глава «Русской фирмы» – «Сикорский Авиэйшн Корпорейшн» и «Сикорский Эйркрафт Корпорейшн», промышленник; почетный доктор и почетный член многих научных и технических обществ Европы и США; член правления Общества русской культуры, глава Толстовского и Пушкинского обществ; кавалер ордена Святого Владимира 4-й степени, почетной медали Императорского Русского технического общества, Большой золотой медали Московской воздухоплавательной выставки 1912 г. и еще 80 различных почетных наград, призов и дипломов, Игорь Иванович Сикорский (1889–1972) является основателем отечественной авиационной промышленности, создателем первого в мире четырехмоторного самолета «Русский витязь» и пассажирского – «Илья Муромец» (Россия), а также трансатлантического гидроплана и серийного вертолета одновинтовой схемы (США).
Таланта И.И. Сикорского хватило на две страны – Россию и США. Вклад ученого, конструктора и летчика-испытателя в создание и развитие отечественного авиастроения трудно переоценить. В России Сикорский создал два с половиной десятка базовых моделей самолетов, два вертолета, трое аэросаней и один авиадвигатель; в эмиграции – около трех десятков типов самолетов и вертолетов, за что он получил в Штатах звание «вертолетчик № 1».
И.И. Сикорский
Остановимся на научно-конструкторских достижениях Сикорского, имеющих непосредственное отношение к России, хотя стоит упомянуть и о том, что косвенным путем авиаконструктор повлиял и «на становление вертолетостроения на своей родине. Успешное применение вертолета Сикорского в Корее, первый трансатлантический перелет заставили советских руководителей обратить внимание на винтокрылую технику» (В.Р. Михеев).
В России Сикорскому выпал не самый большой, но самый яркий отрезок его жизни, в том числе и творческой.
От матери, Марии Стефановны (в девичестве Темрюк-Черкасовой), Игорь узнал о проектах летательных аппаратов Л. да Винчи, а из романа Ж. Верна «Робур-завоеватель» – о гигантском воздушном корабле. Летательные аппараты стали мечтой подростка. От отца, доктора медицины, профессора Киевского университета им. Святого Владимира Ивана Алексеевича Сикорского, юноша перенял волю и упорство в достижении цели. Эти качества и сделали Игоря Ивановича первым «серийным» авиаконструктором человечества.
Начал свою конструкторскую деятельность двенадцатилетний Игорь с летающей модели вертолета (он тогда назывался геликоптер). Через 8 лет Сикорский собрал два первых в России вертолета, но не смог поднять их в воздух – у двигателей не хватило подъемной силы. Молодой конструктор охладел к винтокрылым созданиям и занялся самолетами.
Первые четыре модели бипланов (БиС-1, С-2, С-3, С-4) были экспериментальными, а вот пятая С-5, поднятая в воздух Сикорским весной 1911 г., стала образцовой. На ней пилот-конструктор установил четыре всероссийских рекорда, совершил показательные полеты, покатал пассажиров и на военных маневрах продемонстрировал превосходство над иностранными самолетами. Русское техническое общество наградило Сикорского Почетной медалью – «за полезные труды по воздухоплаванию и за самостоятельную разработку аэроплана своей системы, давшей прекрасные результаты».
Свои модели ученый совершенствовал в специально построенной аэродинамической лаборатории. На биплане С-6 Сикорский установил в 1914 г. мировой рекорд скорости в полете с двумя пассажирами – 111 км/ч, с пятью – 106 км/ч. В дальнейшем аэропланы Сикорского забрали все главные призы на состязаниях военных самолетов. Вариант этой модели – С-6А – заслужил в 1912 г. Большую золотую медаль Московской воздухоплавательной выставки.
23-летний Сикорский, назначенный главным инженером военно-морской авиации России, участвовал в создании этого рода войск. Одновременно на посту главного конструктора и управляющего «Русско-Балтийского вагонного завода» (РБВЗ) он создал несколько бипланов и монопланов, которые принесли России славу ведущей авиационной державы. (Надо заметить, что в это время Сикорский был «всего лишь» студентом Киевского политехнического института!)
В 1912–1913 гг. благодаря научным трудам и проектам Сикорского, его неустанной деятельности в качестве организатора хозяйства, пилота-испытателя, преподавателя на курсах авиаторов в России появились первые самолеты самого разного предназначения – гидросамолет, учебный, серийный, самолет монококовой конструкции, пилотажный и т. д. Несколько самолетов стали победителями международных конкурсов военных аэропланов. Самолетом-разведчиком С-10 оснастили морскую авиацию Балтийского флота.
Истинную же славу нашей стране принесли два детища Сикорского – первые в мире четырехмоторные самолеты «Русский витязь» и «Илья Муромец» (оба – 1913). Ученый досконально проработал концепцию воздушного судна «для России» – ее просторов и климата, для прокладывания путей к природным богатствам страны, «зарытым» на Севере и в Сибири, для установления морского пути в Северном Ледовитом океане.
Маститые авиационщики в один голос заявляли, что такая громадина просто не поднимется в воздух. Они ошиблись. Четырехтонный, выполненный из дерева С-9 «Гранд» (после доработки – «Русский витязь») взлетел с экипажем в несколько человек. Причем поломки в конструкции можно было ремонтировать прямо в воздухе!
«Вопреки всем… заключениям заграничных и отечественных специалистов, «Русский витязь”… не только оторвался от земли, но поднявшись на некоторую высоту и описав несколько больших кругов над полем, плавно спустился у своего ангара, при бурном ликовании собравшихся зрителей» (К. Финне).
Император Николай I соблаговолил осмотреть чудо техники, после чего пожаловал конструктору «золотые часы с репетицией».
