Чаплыгин - российский
ученый, один из основоположников аэродинамики, академик АН СССР (1929),
Герой Социалистического Труда (1941). Труды по теоретической механике,
гидро-, аэро- и газовой динамике. Совместно с Н. Е. Жуковским участвовал
в организации Центрального аэрогидродинамического института.
Сергей Алексеевич Чаплыгин родился 5 апреля 1869 года в Рязанской
губернии в городе Раненбурге. Отец будущего ученого, Алексей Тимофеевич,
служил продавцом в лавке, а мать, Анна Петровна, красивая, добрая
женщина, вела домашнее хозяйство. Родители жили дружно, но семейное
счастье продолжалось недолго. Когда Сереже было два года, отец умер от
холеры, свирепствовавшей тогда в тех местах. Через некоторое время, по
настоянию родителей, Анна Петровна вышла вторично замуж и переехала
вместе с сыном в Воронеж, где на кожевенной фабрике работал ее новый муж
Семен Николаевич Давыдов.
Сережа рос вдумчивым, не по летам серьезным мальчиком. Он рано научился
читать и считать, с удовольствием помогал матери по хозяйству. Отчим к
пасынку относился хорошо. Узнав о том, что мать хочет дать сыну
образование, он привел в дом знакомого семинариста, который взялся
подготовить Сережу к поступлению в гимназию, и мальчик выдержал
вступительные экзамены. Помогли выдающиеся способности и блестящая
память.
Давыдов оказался плохим семьянином и оставил Анну Петровну одну с пятью
детьми на руках. На старшего Сергея легли дополнительные заботы. После
занятий в гимназии он бежал домой помогать матери по хозяйству, а затем
отправлялся давать уроки. Сергей учился на отлично, все знали о его
необычайных способностях и приглашали заниматься со своими отстающими
детьми. Сергей учил сыновей зажиточных горожан математике, немецкому и
греческому языкам, латыни. В тринадцать лет он стал кормильцем семьи.
Окончив в 1886 году гимназию с золотой медалью, Сергей поступает на
физико-математический факультет Московского университета. Он прилежно
занимается, не пропускает ни одной лекции, хотя ему по-прежнему
приходится давать частные уроки, чтобы заработать себе на жизнь. Большую
часть денег он посылает матери в Воронеж. Сергей живет впроголодь, часто
у него нет даже трех копеек на конку, и на уроки из конца в конец Москвы
приходится добираться пешком, но он не жалуется, а настойчиво овладевает
науками. Лучше всего он, конечно, знал свои любимые предметы -
математику, физику, астрономию, механику. Их ему читали такие известные
ученые, как Б.К. Млодзеевский, А. Г. Столетов, Ф.А. Бредихин, Н. Е.
Жуковский. Поступая в университет, Сергей думал специализироваться по
чистой математике, но под влиянием лекций профессора Жуковского увлекся
механикой.
Николай Егорович Жуковский сразу обратил внимание на блестящие
способности Сергея Чаплыгина, с которым он встречался на лекциях. По
совету любимого профессора Чаплыгин начинает свой первый научный труд по
гидродинамике «О движении тяжелых тел в несжимаемой жидкости». Это
исследование, представленное в 1890 году Чаплыгиным в качестве дипломной
работы, было награждено университетом золотой медалью. По предложению
Жуковского Сергей Чаплыгин был оставлен в университете для подготовки к
профессорскому званию. Ему была назначена стипендия в размере пятидесяти
рублей в месяц. Так, первый научный труд Чаплыгина определил его
дальнейшую жизнь.
Работая над диссертацией, Чаплыгин одновременно начинает вести
преподавательскую работу. Вначале с 1893 года в качестве учителя физики
в одном из средних учебных заведений Москвы, а с 1894 года он становится
приват-доцентом Московского университета. Происходят изменения и в
личной жизни Сергея Алексеевича. Осенью 1894 года он женится на своей
квартирной хозяйке Екатерине Владимировне Арно. 3 августа 1897 года у
них родилась дочь Ольга.
Вторая научная работа молодого ученого «О некоторых случаях движения
твердого тела в жидкости», опубликованная в 1897 году, была защищена им
в следующем году в качестве магистерской диссертации. В ней он дал
геометрическую интерпретацию законов движения твердых тел в жидкости,
найденных ранее в аналитической форме некоторыми русскими и иностранными
исследователями. Жуковский оценил работу Чаплыгина как классическую.
Много внимания Сергей Алексеевич уделял работе со студентами. В разное
время он преподавал во многих московских высших учебных за ведениях:
университете, высшем техническом, инженерном и коммерческом училищах,
лесном и межевом институтах, на высших женских курсах, организатором и
директором которых он был в 1905-1918 годах. Им написаны учебники
«Механика системы» (1905-1907) и «Пропедевтический курс механики» (1915)
для втузов и естественных факультетов университетов.
Чаплыгин продолжает вести большую научную работу. Его интересует
движение твердых тел по шероховатой поверхности. В результате появляются
два исследования: «О движении тяжелого тела вращения на горизонтальной
плоскости» и «О некотором возможном обобщении теоремы площадей с
применением к задаче о катании шаров», за которые в 1900 году Сергей
Алексеевич Чаплыгин награждается Петербургской академией наук почетной
золотой медалью.
На рубеже веков Чаплыгин начинает заниматься струйными течениями в
несжимаемых, а затем и в сжимаемых жидкостях. В 1895 году он делает
доклад «О движении газа с образованием разрыва» на заседании Московского
математического общества, а в 1903 году защищает докторскую диссертацию
«О газовых струях», в которой был предложен метод исследований струйных
движений газа при любых дозвуковых скоростях. Коротко суть работы «О
газовых струях» в следующем. Когда тело движется в потоке воздуха, то
оно испытывает аэродинамическое сопротивление. Это сопротивление тем
больше, чем больше скорость перемещения. Чаплыгин показал, что для
скоростей движения, не превышающих 100 м/с, аэродинамическое
сопротивление пропорционально квадрату скорости. Если скорость
приближается к скорости звука (в воздухе она примерно равна 331 м/с), то
для нахождения величины лобового сопротивления необходимо решить еще
одно дифференциальное уравнение, которое теперь называется уравнением
Чаплыгина. Эффективность предложенного ученым способа расчета плоских
газовых потоков и сделала эту работу наиболее выдающимся исследованием
по газовой динамике за полвека ее развития. Эта работа стоит особняком в
творчестве ученого, и судьба ее необычна. Она долго оставалась непонятой
и не оцененной современниками. В то время, когда авиация делала свои
начальные шаги, ученый писал о движении со скоростями, близкими к
скорости звука. Кроме того, работа была написана кратко, сжато, и понять
ее было трудно. Но недаром говорят, что нет ничего более практичного,
чем хорошая теория. В 1935 году в Риме на конференции по большим
скоростям в авиации иностранные ученые познакомились с работой Чаплыгина
и назвали ее лучшим по точности, оригинальности и изяществу метода
исследованием в области газовой динамики. Через сорок лет после
появления работы Чаплыгина самолеты стали летать со скоростями, близкими
к скорости звука. Для инженеров, конструкторов и разработчиков
авиационной техники труд ученого стал настольным справочником.
Вскоре после защиты докторской диссертации Чаплыгин был избран
профессором Московского университета. В 1910 году ученый выступил на
заседании Московского математического общества с докладом, в котором
показал, как можно подсчитать циркуляцию при обтекании крыла потоком
воздуха. Таким образом, если Жуковский сделал первый фундаментальный шаг
в объяснении возникновения подъемной силы крыла самолета, то Чаплыгин
сделал второй фундаментальный шаг, показав, как можно вычислить реальную
подъемную силу крыла самолета.
В 1911 году в Московском университете произошли студенческие волнения.
Они были жестоко подавлены тогдашним министром просвещения Кассо. В знак
протеста против расправы над студентами из университета ушли все лучшие
профессора и преподаватели, в том числе и Чаплыгин. После Великой
Октябрьской социалистической революции Сергей Алексеевич вернулся в
университет. Было трудное время. Трамваи не ходили, и на занятия
профессора и студенты добирались пешком. Здание университета не
отапливалось, и в аудиториях все сидели в пальто и шапках. Но, несмотря
на эти трудности, жизнь университета шла своим обычным порядком.
Преподаватели в точно назначенное время входили в аудитории и начинали
занятия с немногочисленными тогда студентами.
Помимо преподавания в университете Сергей Алексеевич продолжает
заниматься исследовательской работой. С 1918 году он участвует в работе
Комиссии особых артиллерийских опытов при Главном артиллерийском
управлении и в работе Научно-экспериментального института путей
сообщения. Стране Советов нужны самолеты, ив 1918 году в Москве
организуется Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ).
Директором назначают Жуковского, который привлекает к работе Чаплыгина.
Николай Егорович поручает ему руководить филиалом ЦАГИ в Кучино под
Москвой. К сожалению, их сотрудничество в ЦАГИ продолжалось недолго. В
1921 году «отец русской авиации» умирает, и главным научным
руководителем и председателем коллегии ЦАГИ становится Чаплыгин.
Здание Аэрогидродинамического института еще не закончено, и Сергей
Алексеевич много времени проводит на стройке. Под его руководством
создаются различные лаборатории для испытаний, конструкторское бюро и
даже опытный завод, на котором можно было строить самолеты. Одновременно
он ведет большую научную работу. В это время им написаны исследования:
«К общей теории крыла моноплана» (1920), «Схематическая теория
разрезного крыла» (1921), «О влиянии плоскопараллельного потока воздуха
на движущееся в нем цилиндрическое крыло» (1926).
Еще в 1914 году Чаплыгин выполнил исследование «Теория решетчатого
крыла», которое также на десятилетия опередило свое время. В нем
Чаплыгин пришел к парадоксальному на первый взгляд выводу: крыло в виде
жалюзи обладает большей подъемной силой и более устойчиво в полете, чем
сплошное крыло такого же размера. Это был существенный вклад в теорию
крыла аэроплана. Кроме того, работа Чаплыгина имела также значение для
теории гидравлических машин. Президент Академии наук СССР М.В. Келдыш
так оценивал ее: «Теория решетчатого крыла», в которой заложены основы
теории обтекания решеток циркуляционным потоком, является базой для
расчета винтов, турбин и других гидравлических машин».
В работе «Схематическая теория разрезного крыла» (1921) он продолжает
размышлять над проблемой составного крыла и указывает, как можно
улучшить аэродинамические качества крыла, увеличить его подъемную силу.
Если крыло в форме дуги окружности разрезать на две части и раздвинуть
их надлежащим образом, то подъемная сила такого разрезного крыла будет
больше.
В 1931 году Чаплыгин вместе со своим учеником Н.С. Аржаниковым написал
работу «К теории открылка и закрылка», как бы завершающую эту тему. В
чем была ценность этих работ? Чем меньше скорость самолета, тем легче
ему совершить посадку, тем она безопаснее. Отсюда желание - летать с
большой скоростью, а садиться с малой. Но небольшая скорость - это малая
подъемная сила. При недостаточной же подъемной силе самолет может упасть
на землю и разбиться. Следовательно, надо увеличивать скорость, чтобы
самолет держался в воздухе- Получается замкнутый круг. Работы Чаплыгина
помогли разорвать этот круг. Крылья современных самолетов имеют
предкрылки и закрылки. Выпуская их, летчик увеличивает подъемную силу на
20, 50 и более процентов, что позволяет ему садиться на полосу с меньшей
скоростью.
Интересно, что эта работа делалась тогда, когда ни один самолет не имел
составных крыльев. В них не было необходимости, так как посадочные
скорости были невелики. С ростом скорости полета стала расти и
посадочная скорость. Теперь все современные самолеты имеют крылья с
управляемыми закрылками и щитками, которые позволяют, не уменьшая
скорости полета, уменьшать посадочную скорость самолета. Сергей
Алексеевич в своих трудах, как всегда, шел впереди современной ему
техники. Решетчатые крылья сегодня установлены на космическом корабле
«Союз» (это элемент аварийного спасения кабины с космонавтами), на судах
с подводными крыльями, на морских кораблях для стабилизации их во время
качки. Теперь составные и решетчатые крылья - это обычный элемент многих
транспортных систем.
Научная деятельность Чаплыгина выдвинула его на одно из первых мест
среди ученых Советского Союза, и в 1926 году он был избран
членом-корреспондентом Академии наук СССР, а 12 января 1929 года
-академиком. Огромная административная работа, которую вел Чаплыгин как
директор-начальник ЦАГИ, отнимала много сил, и в 1931 году ученый
попросил освободить его от занимаемой должности по состоянию здоровья.
Просьба была удовлетворена, но работу в ЦАГИ Чаплыгин продолжал до
последних дней жизни. Он был начальником общетеоретической группы ЦАГИ,
а с 1940 года возглавлял аэродинамическую лабораторию, которая теперь
носит его имя. В любую погоду, несмотря на старческие недомогания, в
положенное время он приходил в лабораторию, показывая своим молодым
коллегам пример истинного служения науке. Сотрудники отмечали его
справедливость, строгость и доброту.
В 1933 году Чаплыгин был награжден орденом Ленина, а в феврале 1941 года
ему было присвоено высокое звание Героя Социалистического Труда. Когда
началась война, Сергею Алексеевичу предложили уехать из Москвы, но он
отказался. В октябре 1941 года фронт близко подошел к столице. Было
принято решение перебазировать ЦАГИ на восток. Вместе с институтом в
Новосибирск уехал и Чаплыгин. На новом месте он возглавил работу по
созданию филиала ЦАГИ. Каждый день на строительной площадке можно было
видеть престарелого ученого, отдающего четкие и ясные распоряжения.
Сергей Алексеевич умер в Новосибирске 8 октября 1942 года, не дожив до
Победы, в которую свято верил и для которой самозабвенно трудился.
Последние написанные им слова были: «Пока есть еще силы, надо
бороться... надо работать». Именем Чаплыгина названы улицы в Москве и
Новосибирске, кратер на обратной стороне Луны. На территории ЦАГИ ему
установлен памятник. Академия наук присуждает премию им. С.А. Чаплыгина
«За лучшую оригинальную работу по теоретическим исследованиям в области
механики». |