Такие крылья и стали применяться конструкторами.
После всех этих открытий Жуковского в авиации стали пользоваться исключительно течениями с циркуляцией, так как при прочих равных условиях подъемная сила, возникающая благодаря добавочному циркуляционному потоку, намного больше, чем подъемная сила, возникающая при срыве струй.
При малых углах атаки крыло самолета как раз и находится в воздушном потоке с циркуляцией.
После всех этих теоретических открытий оказалось возможным не только создать полную циркуляционную теорию крыла, но и чисто теоретическим путем рассчитать его подъемную силу.
Метод расчета, как мы увидим дальше, разработал первый ученик Жуковского — Сергей Алексеевич Чаплыгин.
Предоставив своим русским ученикам и иностранным последователям дальнейшую разработку теории крыла, Жуковский сам обратился к более частному случаю винтового пропеллера. Надо заметить, что лопасть винта также представляет собой крыло, с той разницей, что крыло при движении самолета перемещается только поступательно, в то время как лопасть винта совершает гораздо более сложное движение, одновременно вращаясь около оси винта и перемещаясь вместе с самолетом.
Фотографии одного исследователя, работавшего над корабельными гребными винтами, побудили Николая Егоровича заняться головоломной задачей о движении винта. Жуковский заметил, что на фотографиях работающих винтов видны светлые полоски, имеющие вид винтовых линий, сбегающих с концов лопастей. По мнению Жуковского, эти полоски указывали направление осей тех вихрей, которые сбегали с лопастей винта. Высказав эту гениальную догадку, он обратился к проверке своей Мигели и в результате в 1912 году опубликовал знаменитую «Вихревую теорию гребного винта».
Николай Егорович Жуковский
(1847–1921).
Вихревая теория позволила сразу же вывести формулы для расчета силы тяги винта и мощности двигателя, который необходим для его вращения. Оказалось также возможным теоретически указать наиболее выгодную форму винта. Такие винты получили в честь Н. Е. Жуковского название винтов «НЕЖ».
Вихревая теория гребного винта, конечно, может быть распространена и на крыло. Она рассматривает различные схемы вихрей, образующихся за лопастью, и изучает влияние этих вихрей на распределение скоростей в потоке. В ней рассматривается также сила лобового сопротивления, которая получается за счет образования определенного вида вихрей. Это последнее, так называемое индуктивное, сопротивление, сложенное с сопротивлением от трения и различных побочных вихре-образований, и дает то общее лобовое сопротивление, которое встречает движущееся в воздухе крыло.
Как истинный гений, Жуковский рассыпал вокруг себя идеи, не заботясь о том, кому они будут приписаны. За всю свою жизнь он не запатентовал ни одного своего изобретения, а когда однажды по настоянию своих учеников согласился было это сделать, то сам же лишил себя права на патент, не отменив опубликования изобретения до выдачи привилегии.
«Не отвлекаясь ничем преходящим, лишь в меру неизбежной необходимости отдавая дань потребностям жизни, он все свои гигантские силы посвящал научной работе. Его цельная натура была беззаветно посвящена этому труду», — говорит о нем С. А. Чаплыгин.
Жуковский родился 17 января 1847 года. Он был сыном инженера, одного из строителей Нижегородской шоссейной дороги, впоследствии скромно занимавшегося сельским хозяйством в своем имении, в деревне Орехово Владимирской губернии. Мальчик рос в доме исконно дворянском, хотя далеко не богатом. Все в этом доме делалось на французский лад; не только воспитание, но даже мысли и чувства здесь определялись манерами, перенятыми у французов.
Случилось, однако, так, что учителем старшего брата оказался не только хорошо воспитанный, но и прекрасно образованный человек, да к тому же еще пылкий фантазер. Это был студент А. X. Репман. Он нашел прилежного слушателя в младшем члене большого семейства и легко привил ему любовь к чтению фантастических романов и повестей о путешествиях, о необычайных приключениях на земле, под водой и за облаками.
И вот этот мир, населенный не столько учеными и исследователями, сколько пиратами и разбойниками, мир, где не церемонились поклонами и снимали скальпы с живых людей проворнее, чем хозяйка дома приподнимала крышку с суповой миски, этот мир заворожил мальчика и пробудил его к действию и размышлению.
В Московской 4-й гимназии, куда отвезли юного Жуковского, он был первые три года очень плохим математиком. Математику в 4-й гимназии преподавали Малинин и Буренин — авторы распространеннейших учебников в России. Арифметика не давалась мальчику не то по причине его рассеянности, не то из-за угнетающего действия тогдашней системы ее преподавания, основанной на бессмысленном заучивании правил.
Скорее всего, однако, по самому складу своего ума Жуковский мог воспринимать мир и понимать отношения в нем только геометрически, в виде предельно ясных образов, обнаженных геометрических отношений. Жуковский не любил цифр и расчетов в отвлеченном виде и у Малинина учился плохо. Но у Буренина, преподававшего геометрию, он вдруг оказался лучшим учеником, что, впрочем, суеверная мать Жуковского приписала исключительно благословению митрополита Филарета, к которому она однажды подвела мальчика.
Окончив курс в гимназии, Жуковский поступил на математический факультет Московского университета. Он охотно предпочел бы один из тогдашних политехникумов, но в университете читали лекции известные тогда ученые Давидов, Слуцкий, Цингер, и юноша примирился с судьбой, тем более, что уже с первого курса начал участвовать вместе со своими учителями в занятиях математического кружка. Из этого кружка впоследствии выросло знаменитое Московское математическое общество.
В те годы Жуковский вел жизнь, типичную для многих русских студентов. Он жил в комнатке, названной товарищами «шкафчиком», и когда причесывался, гребенкой задевал потолок. Он бегал по городу, давая уроки отсталым ученикам, и издавал литографским способом лекции, им самим аккуратно записанные и имевшие в его редакции большой успех. Уже в этой работе сказывалось характеризующее Жуковского стремление к ясности, к определенности.
В 1868 году университетский курс был закончен. Жуковского все еще тянуло в политехникум. Он тяготел к практической деятельности и мечтал стать инженером, как его приятель Щукин. Друзья вместе отправились в Петербург и поступили в институт путей сообщения. Но тут профессора занимались не выяснением руководящих научных идей, а простым изложением фактического материала, потребного для повседневной практики. Студентов учили считать и чертить, к чему Жуковский не имел ни охоты, ни способностей. Через год он провалился на экзамене по геодезии и решил, что инженера-практика из него никогда не выйдет, что не в этом дело его жизни. Он оставил институт и неприятный ему холодный Петербург.
Из-за болезненного состояния он должен был провести целый год в Орехове, а осенью 1870 года вернулся в Москву и стал преподавать физику в женской гимназии. Вскоре ему поручили преподавание математики в Московском высшем техническом училище, которого он уже не покидал до самого конца жизни.
Оторванному от университета молодому ученому не легко далась его первая научная работа — «Кинематика жидкого тела», которую он представил на соискание ученой степени магистра. Это был первый вклад Жуковского в гидродинамику. Отвлекаясь от вопросов взаимодействия физических тел и учитывая лишь их внешнюю форму, Жуковский рассматривал жидкость с чисто геометрической стороны, или, как говорят, «кинематически», и пришел к ряду ценнейших заключений.
«Существуют такие умы, которые могут с удовлетворением рассматривать чистые количества, представляющиеся глазу в виде символов, а разуму в форме, которую не может понять никто, кроме математиков, — говорит знаменитый английский ученый Джемс Максвелл. — Другие получают большее удовлетворение, следя за геометрическими формами, которые они чертят на бумаге или строят в пустом пространстве перед собой. Иные же не удовлетворяются до тех пор, пока не перенесутся в созданную ими обстановку всеми своими физическими силами. Для этих людей момент, энергия, масса не являются просто отвлеченным выражением результатов научного исследования. Эти слова имеют для них глубокое значение и волнуют их душу, как воспоминания детства»[38].