У истоков аэронавтики

Но самым главным среди всего, что сделал Жуковский, были его исследования об авиации. Он разработал теоретические основы авиации и способы расчета самолетов – и это в те времена, когда строители первых самолетов твердили, что «самолет не машина, его рассчитать нельзя», и больше всего надеялись на опыт, практику и свою интуицию!

Директор аэронавтической школы в Лозанне Рикардо Броцци, например, писал: «Аэродинамика, бесспорно, есть наука вполне эмпирическая. Все заслуживающие доверия законы являются и должны быть указаниями действительного опыта. Нет ничего более опасного, как применять здесь математический аппарат!»

Эти наивные строчки были напечатаны в труде Броцци в том самом 1916 г., когда на французском языке появилась работа Жуковского «Теоретические основы воздухоплавания», решительно опровергающая утверждения директора аэронавтической школы. Но Жуковский слишком широко шагал впереди своего времени.

Брошенный клочок бумаги падает, козыряя, и ложится совсем не там и не так, как можно было бы ожидать. Орел и ястреб парят в воздухе, не двигая крыльями, но не падают. Все явления, происходящие под влиянием сил, возникающих при движении тела в воздухе, долгое время оставались непонятными и необъяснимыми. Проникнуть в тайну законов, управляющих ими, казалось невозможным. То же можно сказать и о явлениях, связанных с движением жидкостей, вызванным воздействием каких-нибудь сил.

До недавнего времени точных законов аэродинамики и гидродинамики, определяющих поведение воздуха и жидкостей в связи с действующими на них силами, человечество не знало. Поэтому в течение тысячелетий, несмотря на множество безумных и наивных попыток, человек не поднялся в воздух, как птица, но сделал это тогда, когда удалось разрешить основные вопросы аэродинамики.

В разрешении водных и воздушных загадок Жуковскому принадлежит одно из первых мест в науке, наряду с Бернулли, Гельмгольцем, Эйлером, Кирхгофом и Томсоном. Этот человек словно похищал у стихий природы одну тайну за другой и ставил их на службу человечеству.

Потому-то так подробно и рассказана история решения задачи о гидравлическом ударе, что она вполне определяет особый, неповторимый характер научных работ Жуковского. Все они были именно научным разрешением вопросов, выдвигаемых практикой, но суть у Жуковского оказывалась каждый раз в том, что творческие заключения его, вызванные частным случаем, можно было широко применять и в ряде других случаев. Его открытия не скользили только по поверхности явлений, но вскрывали глубокие, основные законы, управляющие ими.

Ученики, инженеры и техники всех специальностей называли Жуковского «сверхинженером»: его помощи просили в наитруднейших случаях. А сверхинженер Жуковский, в свою очередь, страстно любил решать головоломные задачи, выдвигаемые практикой. Пусть над ними бесплодно бились специалисты, ища разрешения опытным путем, сверхинженер решал по-своему – теоретически – и с тем большим успехом, что владел завидным даром выделять важнейшие стороны вопроса и находить простейший метод решения.

Явление, к которому он подходил как исследователь, он представлял в точных, почти осязаемых, геометрических образах и формах. Часто он вычерчивал на бумаге эти геометрические формы, чтобы придать им отчетливость и наглядность. «Математическая истина, – говорил он, – только тогда должна считаться вполне обработанной, когда она может быть объяснена каждому из публики, желающему ее усвоить. Я думаю, что если возможно приближение к этому идеалу, то только со стороны геометрического толкования или моделирования... Геометр всегда будет являться художником, создающим окончательный образ построенного здания».

Когда он брался за популярное изложение своих открытий, он обходился без формул и все же умел сделать свою мысль совершенно ясной.

Всю свою жизнь Жуковский шел в своем творчестве от живого созерцания, через геометрическое представление к отвлеченному мышлению и отсюда – к практическим результатам. Он, несомненно, обладал крупным поэтическим дарованием, талантом мышления в образах. Но мышление это было особого рода. Оно не задерживалось на внешней живописности вещей – оно стремилось открыть основное в их формах, искало общие законы, ими управляющие, и власти над вещами.

Он рассказывал, что решения многих крупнейших и красивейших в математическом смысле задач приходили к нему не за письменным столом в московском кабинете, а в глуши Владимирской губернии, на лугу, в поле, в лесу, под ясным голубым небом. Над зеленым лугом летали стрелы его арбалета с винтом, когда он занимался измерением и вычислением времени полета. По проселочным дорогам взад и вперед мелькал его велосипед с большими крыльями, когда он изучал сопротивление воздуха.

Живая природа открывала тайны аэродинамики этому пророку авиации, предсказавшему «мертвую петлю» за двадцать лет до того, как ее впервые совершил Нестеров, и за десять лет до появления первого аэроплана братьев Райт. Всю свою долгую жизнь, неизменно, каждое лето он приезжал сюда и здесь решал отвлеченнейшие задачи, вроде задачи о механической модели маятника Гесса, не удававшейся ему так долго в Москве.
Путь в большую науку

Творческая биография профессора Жуковского начинается, однако, не с маятника Гесса и не с аварий водопроводных труб. Она начинается гораздо раньше.

Николай Егорович Жуковский родился 17 января 1847 г. в селе Орехово вблизи Владимира в семье военного инженера. Воспитанием детей в семье занималась мать, женщина властная и хорошо образованная. Она учила детей грамоте, музыке, рисованию и правилам хорошего тона. Николай с ранних лет учился с интересом и легко.

Мальчик был не только вымуштрован, не только отлично умел войти и выйти, поклониться и ответить как надо, – нет, живой ум его, преисполненный любопытства, рвался к знанию и опыту, к проникновению в жизнь природы.

К моменту поступления в гимназию он много читал, знал французский и немецкий языки. Влияние отца на общее воспитание ребенка сказалось в выработке в нем инженерного направления ума, технической интуиции и любви к природе.

В 1858 – 64 гг. Жуковский учился в московской гимназии, где очень быстро проявились его математические способности. Математику в этой гимназии преподавали авторы самых распространенных в России учебников — Малинин и Буренин. В первых трех классах у Малинина Жуковский учился плохо, он не любил цифр и расчетов в их голом, отвлеченном виде. Но у Буренина, преподававшего геометрию, он вдруг оказался лучшим учеником.

Очевидно, по самому складу своего ума ребенок мог отчетливее всего видеть мир и понимать отношения в нем геометрически, когда понимание было предельно ясным, зримым. Правда, Анна Николаевна, мать Жуковского, осталась в убеждении, что неожиданными успехами сын ее обязан благословению митрополита Филарета, к которому привела она своего мальчика.

Окончив гимназию, он мечтал о профессии инженера-путейца и хотел учиться, как и его отец, в Петербургском институте инженеров путей сообщения. Однако материальное положение семьи не позволило осуществить это желание, и Жуковский был вынужден поступить на физико-математическое отделение Московского университета.

Интересно сегодня читать письмо мальчика Жуковского, написанное матери еще в гимназии: «Милая мамаша! Ужасно опечалило меня письмо Ваше, в котором Вы пишите, что не будете в силах отдать меня в Петербург, в инженерный корпус, потому что идти в университет, да еще на математический факультет, я не вижу никакой дороги. А время уже подумать, и серьезно, о самом себе, – я уже не ребенок… Оканчивая университет, нет другой цели, как сделаться великим человеком, а это так трудно: кандидатов на имя великого так много…» Как он был скромен и не склонен преувеличивать свои способности!

В университете читали лекции Давидов, Слудский, Цингер – известные ученые, и юноша примирился со своей судьбой, тем более что уже с первого года пребывания в университете Жуковский участвовал вместе со своими учителями в занятиях математического кружка, из которого потом выросло Московское математическое общество.

Окончив университет, Н. Е. Жуковский решил осуществить свою давнюю мечту. Он уезжает в Петербург и поступает в Институт инженеров путей сообщения. Однако житейские трудности и неудовлетворенность характером обучения в этом институте привели к тому, что уже через год, провалившись на экзамене по геодезии, Жуковский оставил это учебное заведение.

Врачи констатировали крайнее переутомление и запретили ему всякий умственный труд. Следуя предписаниям врачей, Жуковский в 1869 г. уезжает домой в Орехово, где, спокойно и тщательно обдумав свое положение, решает стать ученым-исследователем и готовится к магистерским экзаменам.

С этого момента начался путь Н. Е. Жуковского в науке – механике, где он достиг величайших высот, став одним из самых известных в мире русских ученых. В 1876 г. Жуковский защитил магистерскую и в 1882 г. докторскую диссертации. Советом высшего технического училища (МВТУ) он был избран профессором по кафедре механики и начал преподавать математику.

В 1887 г. он возглавил здесь кафедру механики. Вся дальнейшая жизнь Николая Егоровича связана с этим учебным заведением. Здесь он, будучи талантливым педагогом, воспитал целую плеяду учеников, принесших нашей науке множество блестящих результатов. Здесь же им были созданы исследовательские лаборатории для решения задач аэромеханики, ставшие прообразом крупнейших в нашей стране научно-исследовательских институтов. В 1888 г. Жуковский занял кафедру прикладной механики в университете. Он становится деятельнейшим членом всех научных обществ в Москве, где он уже устроился на жительство.