Давид Гай – Формула мудрости (страница 36)

Сергей Алексеевич пошел по стопам учителя и дополнил, развил созданные им методы. В 1895 году он впервые выступил в Московском математическом обществе с докладом «О движении газа с образованием поверхностей разрыва». Четырьмя годами позже в том же математическом обществе он вновь предстал перед коллегами, сделав доклад «К вопросу о струях в несжимаемой жидкости». Иными словами, в Ялте Сергей Алексеевич в известной степени итожил длительные и серьезные размышления о струйной теории.

Не случайными они были еще и потому, что на рубеже столетий в московской школе механиков как раз и происходили поиски новой тематики, сулящие более широкие перспективы. Н. Е. Жуковский стал все больше заниматься задачами, связанными с техникой и прежде всего с теорией полета. Особое значение приобретали вопросы гидродинамики. Одна из попыток разгадать законы летания и исследовать силы, действующие на тело в полете, привела к теории струйных течений. Интересы Чаплыгина также были обращены к струйным течениям...

Сергей Алексеевич написал работу «О газовых струях», как он сам однажды выразился, в один присест. Домашние, в свою очередь, заметили, что он в Крыму сильно похудел. Возможно, из-за многочасового неустанного труда.

Математически убедительно Чаплыгин доказал: если скорость потока относительно находящегося в нем тела значительно уступает скорости звука, скажем, вдвое или больше, то воздух можно считать несжимаемой жидкостью. Сжимаемость его настолько мала, что практически ничтожной величиной можно пренебречь. А коли так, то все сводится к уравнениям движения жидкости, а они куда проще уравнений течения газа.

Чаплыгин сделал блестящий по глубине и логичности вывод. Если известно математическое решение задачи для движения несжимаемой жидкости, то решение подобной задачи для течения газа может быть написано в виде такого же ряда, все члены которого получат лишь некоторые поправочные коэффициенты. Таков общий метод, разработанный ученым.

В конце своей работы он показал приближенный метод, куда более простой в применении к частным задачам.

Исследование «О газовых струях» Чаплыгин представил для защиты в качестве докторской диссертации. А через несколько месяцев после возвращения из Крыма он принял участие в XI съезде русских естествоиспытателей и врачей. В секции математики и механики Сергей Алексеевич сделал доклад «О струевых течениях газов», вызвавший оживленную дискуссию. Выступавшие отмечали оригинальность идей яркого представителя московской школы теоретических механиков.

Работа Чаплыгина вышла затем отдельным изданием. 26 февраля 1903 года в Московском университете состоялась защита докторской диссертации. Официальными оппонентами выступили Н. Е. Жуковский и Б. К. Млодзеевский. Они были близкими друзьями, но в оценке чаплыгинской диссертации кое в чем разошлись. Жуковский говорил, насколько умело диссертант преодолел весьма серьезные математические трудности. Млодзеевский, положительно оценив представленную работу, тем не менее отметил недостаточность рассуждений по поводу разделения свойств течений в случае дозвуковых и сверхзвуковых скоростей.

Чаплыгину была присуждена ученая степень доктора прикладной математики. После защиты к нему подошел Климент Аркадьевич Тимирязев. Поздравляя Сергея Алексеевича, он сказал:

— Я не понимаю всех деталей вашего исследования, которое лежит далеко от моей специальности, но я вижу, что оно представляет вклад в науку исключительной глубины и ценности.

Много воды утекло с той поры, но сейчас, в 1940‑м, Сергею Алексеевичу казалось, будто все события произошли вчера. Бежали годы, текли десятилетия, как ни парадоксально, увеличивавшие интерес к «газовым струям». В исследовании, сделанном на заре двадцатого века, когда до первого полета братьев Райт продолжительностью пятьдесят девять секунд оставалось целых два года, ничего не устарело. Печать времени словно бы и не коснулась его. В определенном смысле неповторимый феномен.

«Работу «О газовых струях» постигла интересная судьба... — писал М. В. Келдыш. — Она осталась почти незамеченной. Ни сам Сергей Алексеевич, и никто другой не продолжили развитых в ней идей, и никто не придал работе исключительного значения. В то время исследование газовых течений со скоростями, приближающимися к скорости звука, не было актуально для техники. Аэродинамика долгие годы могла удовлетворяться изучением движения газа со сравнительно малыми скоростями, когда сжимаемость воздуха пренебрежимо мала. Только через тридцать лет... когда авиация начала подходить к скоростям полета, близким к звуковым, и вопросы изучения газовых потоков с большими скоростями стали актуальнейшими вопросами, было раскрыто все значение этой работы. Оказалось, что многочисленные попытки изучения газовых потоков, сделанные в то время, были основаны на методах, которые давали значительно меньшие результаты, нежели методы С. А. Чаплыгина, развитые еще в начале столетия.

Работа Чаплыгина стала в центре многочисленных исследований аэродинамиков».

И как тут не вспомнить выражение французов: auteur d’un seul livre — «автор одной книги». Переводя на язык науки — автор одного великого открытия, благодаря которому ученый остается в истории. К Чаплыгину выражение французов, казалось бы, не имеет отношения. Он выполнил немало блестящих исследований, заслуживших мировое признание. И все же... Судьба «Газовых струй» настолько необычна, работа эта сыграла такую роль в развитии авиации больших скоростей, что вольно или невольно произносишь, ничуть не умаляя заслуг Чаплыгина: auteur d’un seul livre.

Открылась она миру спустя много лет, по сути, в новую научно-техническую эру. Сергей Алексеевич с большим интересом познакомился с материалами Международного конгресса, созванного в октябре 1935 года Академией наук Италии. Конгресс был посвящен вопросам больших скоростей в авиации. В зале присутствовали видные западно-европейские ученые, среди них Прандтль, Карман, Тейлор, Феррари, Пистолези. Один за другим поднимались на кафедру докладчики, в каждом из выступлений рисовались заманчивые перспективы. Авиация пока еще только подошла к порогу скоростей, близких к пятистам километрам в час, а ученые обсуждали проблемы не только околозвуковых, но уже сверхзвуковых скоростей.

Под сводами зала часто звучала фамилия Чаплыгина. Выступавшие ссылались на него, цитировали его труд «О газовых струях», с уважением говорили о даре провидения русского математика.

— Чаплыгин сделал крупный вклад в разработку теории, учитывающей силы сопротивления тел, движущихся со скоростью, близкой к звуковой.

«Задача о движении газовых струй, блестяще решенная русским ученым, может многое дать для практического самолетостроения» — таков рефрен многих выступлений.

Высоко оценили труд Чаплыгина выдающиеся аэродинамики.

— У меня создалось впечатление, что не все возможные применения метода Чаплыгина в достаточной мере уже использованы, — высказал свое мнение профессор Карман. — В частности, он может быть, по-видимому, приложен к смешанным случаям движения, при которых скорости частично имеют значение выше скорости звука.

— Мы лишь недавно ознакомились с этой работой... — сожалел профессор Прандтль.

И вот теперь, в 1940 году, актуальные вопросы газовой динамики будут обсуждаться на заседаниях проблемной комиссии.

Сергей Алексеевич в своем основополагающем труде указал рубеж скорости, более чем вдвое уступающей звуковой, не говоря уже о сверхзвуковой. А скорости в авиации резко возросли. Потребовались иные методы решений дифференциальных уравнений газовой динамики. Этим весьма успешно занялся Сергей Алексеевич Христианович, будущий академик, привлеченный Чаплыгиным в коллектив аэродинамиков ЦАГИ. Мысливший смело и глубоко, блистательный математик-аналитик Христианович, несмотря на молодость, добился всеобщего признания. Ершистый, задиристый характер в ту пору только помогал ему справляться с проблемами невиданной сложности. На семинарах ТГ он дважды выступал на тему обтекания тел газом при больших дозвуковых скоростях. Затем он опубликовал свой труд и получил за него вторую премию на конкурсе имени Н. Е. Жуковского.

Христианович вывел новые уравнения движения газа, показал, как с их помощью можно рассматривать газовый поток вокруг крыла и симметрично-осевой поток около тела вращения, скажем, фюзеляжа. Следующий шаг молодого ученого, преемника идей Чаплыгина, — изучение перехода от дозвука к сверхзвуку. Здесь характер обтекания крыла резко менялся.

Трудно переоценить значение теоретических открытий Христиановича, подтвержденных экспериментально. Вскоре его назначили руководителем лаборатории больших скоростей ЦАГИ — эра реактивной авиации надвигалась.

Газовая динамика привлекала созвучностью практическим целям и других ученых — М. В. Келдыша, М. А. Лаврентьева, Л. Н. Сретенского, Л. И. Седова... Надо ли в этой связи лишний раз подчеркивать роль проблемной комиссии по газовой динамике! Вопросы, которые она поднимала и решала, вытекали из новейших теоретических и экспериментальных достижений, без которых авиация не могла развиваться. А тон в обсуждениях задавал Чаплыгин.

Проходит еще несколько лет. Интерес к чаплыгинскому труду не ослабевает; наоборот, подогревается появлением реактивных двигателей и ракетного оружия. Специальный американский журнал «Технические записки» публикует «Газовые струи» на английском языке.