Механика от античности до наших дней
Шрифт:
Жуковский считал, что причиной сопротивления тел, движущихся в жидкости, являются «убегающие» с поверхности тела вихри. Поэтому, когда в 1911—1913 гг. появилась теория Кармана — Прандтля, в которой определение сопротивления тел основывалось на рассмотрении вихревой картины, образующейся за обтекаемым телом, Жуковский посвятил ей свое сообщение, сделанное в 1913 г. в Отделении физических наук Общества любителей естествознания («Вихревая теория лобового сопротивления, данная проф. Карманом», 1914).
Особое значение придавал Жуковский изучению устойчивости самолета. Читая в Московском техническом училище лекции по теории авиации, Жуковский в 1912 г. касался вопросов статической продольной
Жуковский создал первые научно обоснованные и точные методы аэродинамического расчета самолетов. В 1910—1912 гг. он разработал теорию, в которой имелись основные элементы графоаналитических методов аэродинамического расчета самолета по кривым располагаемых и потребных тяг и мощности (теория глиссад). В 1915—1917 гг. Жуковский развил разработанные им методы аэродинамического расчета самолетов и ввел новые диаграммы, впоследствии получившие название сеток Жуковского.
В 1916—1917 гг. Жуковский и его ученики А.Н. Туполев (1888—1972) и А.И. Некрасов (1883—1957) значительно усовершенствовали указанный метод аэродинамического расчета и предложили ряд новых приемов расчета. В 1917 г. была опубликована работа Жуковского «Аэродинамический расчет аэропланов».
Жуковский исследовал также вопросы прочности самолета. В 1918 г. появилась его большая работа «Исследование устойчивости конструкции аэропланов», в которой рассматривалась «задача о прочности конструкции аэропланов в предположении, что лонжероны обременены равномерной нагрузкой, происходящей от силы давления воздуха на крылья аэроплана и от веса крыльев».
Впервые в России Жуковский положил начало теории бомбометания с аэропланов. В 1915 г. в статьях «Бомбометание с аэропланов», в «Лекциях по баллистике» и «Теории бомбометания с аэропланов» (последние две работы впервые опубликованы в Собрании сочинений, 1950) Жуковский разработал метод определения траектории и скорости бомбы, когда сопротивление воздуха пропорционально квадрату скорости, дал способ учета изменения плотности воздуха с высотой. В этих работах рассмотрены различные практические способы бомбометания и прицельные устройства.
Советский ученый в области аэро- и гидродинамики, основоположник современной газовой динамики. После смерти Жуковского стал научным руководителем ЦАГИ
Таким образом, Жуковский разрешил важнейшие вопросы в области аэродинамики и авиации, разработал теоретические основы авиационной техники. Н.Е. Жуковский воспитал поколение ученых, инженеров в различных областях механики. Именно Жуковскому принадлежит идея введения в высших учебных заведениях специальных курсов: «Теория притяжения», «Теория регулирования», «Теоретические основы воздухоплавания», на которых воспитывались кадры специалистов в соответствующих областях знаний. Особенно велики заслуги Жуковского в воспитании авиационных специалистов.
В 1909—1910 гг. в Московском техническом училище и в 1910—1911 гг. в Московском университете Жуковский ввел курс «Теоретические основы воздухоплавания». С 1913 г. Жуковский
В 1916 г. Жуковскому удалось организовать при Аэродинамической лаборатории Московского технического училища расчетно-испытательное бюро, в котором была сосредоточена экспериментально-теоретическая работа по созданию самолетов.
Если говорить о творчестве Н.Е. Жуковского во второй половине 90-х годов и в 900-е годы, то нельзя его отделить от деятельности С.А. Чаплыгина.
Сергей Алексеевич Чаплыгин родился 5 апреля 1869 г. в г. Раненбурге (теперь г. Чаплыгин) Рязанской губернии; учился на математическом отделении физико-математического факультета Московского университета. В университете он слушал лекции В.Я. Цингера, А.Г. Столетова, Н.Е. Жуковского и других выдающихся ученых. Под влиянием работ Жуковского по гидродинамике Чаплыгин, еще будучи студентом, написал статью «О движении тяжелых тел в несжимаемой жидкости». В 1890 г. Чаплыгин окончил университет и по ходатайству Жуковского был оставлен для подготовки к профессорскому званию.
Преподавательская деятельность Чаплыгина в высших учебных заведениях началась с 1894 г., когда он стал приват-доцентом Московского университета. В 1895— 1901 гг. он преподавал математику и механику в Межевом институте, в 1896—1906 гг. — механику в Московском техническом училище, а с 1901 г. являлся профессором механики Московских высших женских курсов, которыми заведовал в 1905—1918 гг. Первые научные работы С.А. Чаплыгина были посвящены гидромеханике. В 1893 г. он написал большой мемуар «О некоторых случаях движения твердого тела в жидкости», который был удостоен премии имени Брашмана. В 1897 г. появился второй мемуар под тем же названием — магистерская диссертация Чаплыгина. В отличие от Стеклова, решение которого носило чисто аналитический характер, Чаплыгин дал геометрическую интерпретацию движения твердого тела в жидкости. По этому поводу Жуковский писал, что Чаплыгин «в двух своих прекрасных работах показал, какой силой могут обладать остроумно поставленные геометрические методы исследования». В этих работах Чаплыгина сказалось влияние геометрического направления в решении механических задач, характерного для работ Жуковского.
Уже в начале своей научной деятельности Чаплыгин уделял основное внимание разработке общих методов классической механики. Целый ряд его работ, вышедших на самом рубеже XIX—XX вв., имеет своим предметом задачу о движении тела при наличии неинтегрируемых связей, другие были посвящены движению твердого тела вокруг неподвижной точки. В частности, в статье «О движении твердого тела вращения на горизонтальной плоскости» (1897) были впервые получены общие уравнения движения неголономных систем, служащие обобщением уравнения Лагранжа. Работы Чаплыгина по динамике неголономных систем были продолжены Г.К. Сусловым, П.В. Воронцом, Н.Е. Кочиным и др.
Особое место среди работ Чаплыгина занимают его исследования по механике жидкости и газа. Уже в 90-е годы Чаплыгин проявляет большой интерес к исследованиям струйных течений. В то время струйная теория являлась основой при изучении законов движения тел в жидкости. В 1890 г. Жуковский разработал общий метод решения задач о струйных течениях несжимаемой жидкости. В 1899 г. Чаплыгин, основываясь на исследованиях Жуковского, несколько иным способом решил задачу о струйном обтекании пластинки потоком несжимаемой жидкости («К вопросу о струях в несжимаемой жидкости»). Особенно привлекала Чаплыгина задача о струйном обтекании тел газом, которая, как он писал, была «едва затронута».