Николай Егорович Жуковский и его вклад в науку
Так сложилось, что проблемами статики Николай Егорович Жуковский практически не занимался: гораздо больше его интересовало изучение явлений механического движения. При этом исследования ученого представляли собой гармоничное сочетание теории и практической реализации. Тщательный теоретический анализ, серьезное экспериментальное изучение и инженерное решение — вот путь, по которому происходили все его открытия.
Случилось так и при открытии гидравлического удара, которое было напрямую связано с проблемой водоснабжения Москвы и других крупных городов России.
В конце XIX века во многих населенных пунктах по загадочным обстоятельствам стали частыми разрывы магистральных труб в водопроводной сети. Причину данного опасного явления, нарушавшего нормальное водоснабжение городов, искали лучшие инженеры, однако безрезультатно.
Эту проблему попытался решить и Жуковский. В результате Николай Егорович построил большую экспериментальную сеть водопроводных труб различных диаметров и установил, что главная причина разрывов — внезапное повышение давления. Открытое явление было названо гидравлическим ударом. В ходе дальнейших опытов было обнаружено, что гидравлический удар возникает в результате резкого открытия или закрытия кранов, контролирующих течение воды.
Полученный практический материал вскоре был использован для создания теории гидравлического удара, которая позволяла предотвращать аварии и давала возможность определять места повреждения водопровода по показаниям приборов, находящихся на водонапорной станции. Для этого искусственно создавали слабый гидравлический удар, а затем измеряли время его отражения от места аварии до станции. Эти блестящие исследования были переведены на ряд иностранных языков, а теория гидравлического удара до сих пор имеет огромное значение для самых различных отраслей техники и народного хозяйства. Более того, попутно Жуковский нашел способ определения запасов воды в источниках, что в настоящее время широко применяется в нефтяной промышленности.
Однако уже с 1889 года все больше места в трудах и мыслях ученого занимают исследования авиационных проблем. Именно на его открытиях в этой области строится современная авиация. Еще на заре научной деятельности Николай Жуковский проявлял огромный интерес к полетам, поскольку полетать мечтал с раннего детства. Первые опыты с летательными аппаратами в глазах других выглядели чудачествами.
Жуковский соорудил крылья из бамбуковых палок, обтянутых шелком, и, надев их на себя, съезжал с разгона на велосипеде с крутой горы.
Так он наблюдал за изменением встречного сопротивления и влиянием подъемной силы крыльев на устойчивость велосипеда. Первый в мире полет на моторном самолете, осуществленный морским офицером А. Ф. Можайским, только подогрел интерес к полетам и убедил ученого, что его заветная мечта реально осуществима.
В 1891 году на заседаниях Московского математического общества Жуковский прочитал доклад «О парении птиц», в котором говорилось об основах динамики полета самолета, давался критический анализ всех известных работ в этой области и впервые были рассмотрены принципы расчета траекторий полетов птиц и самолетов. В его работе присутствовало теоретическое обоснование осуществления сложных движений самолета в воздухе, в том числе и так называемой мертвой петли, что было доказано на практике в 1913 году родоначальником высшего пилотажа П. Н. Нестеровым.
Началом великих открытий в области аэродинамики можно считать 1902 год, когда Жуковский построил при Императорском Московском университете аэродинамическую трубу.
А спустя два года он создал целый аэродинамический институт в Кучино, где родились его главные теории и практические решения.
За короткий период были спроектированы, построены и испытаны винты самых разнообразных форм, в том числе реактивный, который спустя 40 лет рекламировался как «последнее достижение» американской техники.
Зимой 1905 года снова на заседании Математического общества Жуковский прочитал доклад «О присоединенных вихрях», в котором доказал теорему о подъемной силе крыла. Примечательно, что в настоящее время в основе аэродинамического расчета всех летательных аппаратов лежит именно эта теорема.
Идеи Жуковского можно считать переломными в аэродинамике, так как именно они доказали ошибочность ударной теории Ньютона, которая утверждала невозможность создания летательных аппаратов тяжелее воздуха.
Исследования русского ученого далеко опередили научный уровень зарубежных коллег, однако многие его взгляды подвергались необоснованной критике.
Создание вихревой теории воздушного винта — еще одна заслуга Жуковского. Она свела к единым формулам все типы винтов и позволила еще на заре аэромеханики строить винты со значительно лучшими характеристиками, нежели иностранные. В трудах ученого заложены основы теории несущего винта летательного аппарата, способного вертикально подниматься и садиться и неподвижно висеть в воздухе, то есть современного вертолета.
Уже тогда Жуковский предполагал его возможное использование — спасать утопающих и унесенных на льдине, устанавливать связь с высокогорными экспедициями, сеять рис в плавнях, тушить лесные пожары, опрыскивать вредителей на полях, проводить оборонительные операции.
В XX веке многие ученые и инженеры передовых стран мира работали в данной области, однако только вклад Жуковского оказался настолько значительным.
Краткая биография
Николай Егорович Жуковский родился 5 (17) января 1847 года в деревне Орехово под Владимиром в семье инженера. Первое образование получил дома, затем учился в гимназии. Поступил в Императорский Московский университет на физико-математический факультет, а после пытался попасть в Санкт-Петербургский институт путей сообщения, но неуспешно. Работал над диссертацией и преподавал. В 1874-м был утвержден доцентом кафедры аналитической механики Императорского Московского технического училища, через два года защитил диссертацию, после чего получил ученую степень магистра прикладной математики. В 1881 году Жуковский сделал доклад в Московском политехническом обществе по вопросам воздухоплавания, а годом позже защитил диссертацию «О прочности движения» на степень доктора прикладной математики. В 1887-м занял должность профессора на той же кафедре технического училища, с которым был связан всю оставшуюся жизнь. С 1894 года — член-корреспондент Санкт-Петербургской академии наук. 21 февраля 1898 года на собрании в Политехническом обществе озвучил доклад о явлениях гидравлического удара. С 1920-го — ректор Института инженеров Красного воздушного флота, получившего через два года его имя (ныне — Военно-воздушная академия имени Жуковского). Скончался 17 марта 1921 года.
