Лучший ученик профессора Жуковского — академик Чаплыгин

Лучший ученик профессора Жуковского — академик Чаплыгин
Ровно век назад, в 1921 году, Сергей Чаплыгин был назначен главным научным руководителем и председателем коллегии ЦАГИ. Он стал преемником основателя знаменитого института, своего учителя Н. Е. Жуковского, после его смерти.

Сергей Муравьёв

Символично, что улицы, названные в их честь, находятся рядом друг с другом, проложены параллельно в старой части подмосковного города Жуковского, в котором я живу. На улице Чаплыгина нет высотных зданий. На одной ее стороне находятся симпатичные 2 — х этажные каменные дома, утопающие в палисадниках, на другой – разбиты садовые участки с деревянными строениями. Просто удивительно, как они могли сохраниться в наше время. И в новом генплане удержались на своем месте!
По неширокой дороге достаточно нечасто проскакивают автомобили. Можно идти по проезжей части не рискуя стать помехой транспорту.
Спрашиваю подростка, идущего навстречу: «А что ты знаешь о Чаплыгине?»
«Это знаменитый ученый!» — уверенно отвечает.
Однако это все, что он знает.
Сказать – маловато, ничего не сказать…

Начало славных дел

17 декабря 1903 года братья Уи́лбер и О́рвилл Райт первыми в мире поднимаются в небо на самолёте, полёт которого длится 12 секунд и он преодолевает расстояние 36, 5 метров.
За 10 лет до их воздушного старта, 15 декабря 1893 года, молодой русский учёный Сергей Чаплыгин награждается премией имени Н. Д. Брашмана, учреждённой физико-математическим факультетом Московского университета, за представленное сочинение на тему «О движении твёрдого тела в несжимаемой жидкости». Этот труд Чаплыгина стал
прологом для будущей науки о пилотируемой авиации. В среднесрочной перспективе, использование и развитие разработанных Чаплыгиным методов, позволило в конце 30-х – начале 40-х годов прошлого века решить очень сложные задачи аэродинамики крыла и других элементов самолёта при больших дозвуковых скоростях.
По оценке авторитетных авиастроителей можно обоснованно утверждать: на формах самолётных крыльев и их профилей, на формах фюзеляжа и оперения самых современных лайнеров — в каждом из них есть идеи, решения, отголоски изобретений Сергея Алексеевича Чаплыгина.
Во многом благодаря именно его творческой деятельности стала реалией мудрое пророчество Н. Е. Жуковского: «Человек полетит, опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума».
Сергей Чаплыгин родился 5 апреля (24 марта по старому стилю) 1869 года в городе Раненбурге, ныне город Чаплыгин Рязанской области. Отец будущего ученого служил продавцом в лавке. После его ранней кончины в 1871 году мать с тремя детьми переехала в Воронеж. Окончив в 1886 году Воронежскую гимназию с золотой медалью, Сергей поступил на физико-математический факультет Московского университета.
Во время учебы Чаплыгин создает свой первый научный труд по гидродинамике «О движении тяжелых тел в несжимаемой жидкости». Это исследование было представлено
в 1980 году Чаплыгиным в качестве дипломной работы. После ее успешной защиты, по рекомендации Николая Егоровича Жуковского, Сергей Чаплыгин был оставлен в университете для подготовки к профессорскому званию.
В 1894 году он становится приват-доцентом Московского университета.
Первые труды молодого ученого, созданные под влиянием профессора Жуковского, относятся к области гидромеханики. В них Чаплыгин сформулировал геометрическую интерпретацию законов движения твердых тел в жидкости, открытых в ряде исследований отечественных и иностранных ученых.
В 1898 году защитил магистерскую диссертацию с научной работой «О некоторых случаях движения твердого тела в жидкости».
С 1893 года Сергей Алексеевич преподавал физику в женских средних учебных заведениях, в Московском высшем техническом училище и Московском инженерном училище.
С 1901 года — профессор механики на Московских высших женских курсах, а с 1903 года – профессор Московского университета по кафедре прикладной математики. В этом же году
защитил докторскую диссертацию «О газовых струях», в которой был предложен метод исследований струйных движений газа при любых дозвуковых скоростях. Эта работа положила начало новой отрасли механики – газовой динамике, сыгравшей в дальнейшем огромную позитивную роль в развитии авиации.
В 1905 – 1918 годах – директор Московских высших женских курсов.
***
Тандем Жуковского и Чаплыгина оказал мощное влияние на развитие авиации – именно они помогли конструкторам в решении задачи о силах, действующих на обтекаемое крыло самолёта.
Николай Егорович ещё в 1906 году доказал теорему, содержащую формулу подъёмной силы, однако через четыре года учитель и ученик независимо друг от друга дополнили
теорему Жуковского, сформулировав постулат Жуковского – Чаплыгина, который дал полное решение задачи о силах, воздействующих на крыло. Это стало настоящим
прорывом – именно с тех пор самолёты больше не строились «на глазок», — у авиаконструкторов появился точный инструментарий для проектирования крыла. Это позитивно повлияло и на скорость и на безопасность воздушного транспорта.
***
В 1905 – 1907 годах Чаплыгиным написаны университетский курс «Механика системы», а также сокращённый курс «Пропедевтическая механика» — для технических вузов и естественных факультетов университетов.
***
Специалистам хорошо известен крупный вклад Чаплыгина в теорию смазки.
В 1906 году он опубликовал совместную с Н. Е. Жуковским работу «О трении смазочного слоя между шипом и подшипником», которая имеет весьма значительную практическую
ценность, инициировала множество теоретических и экспериментальных исследований в этой области.
***
В 1910 году Чаплыгин выступил на заседании Московского математического общества с докладом, в котором показал, как можно подсчитать циркуляцию при обтекании крыла потоком воздуха. Эта работа имела огромное практическое значение для только что начавшей зарождаться авиации. В этот же период времени Чаплыгиным написаны учебники «Механика системы» и «Пропедевтический курс механики».
В 1911 году Чаплыгин покинул Московский университет вместе с большой группой профессоров, в знак протеста против негативных деяний министра просвещения Кассо.
В 1914 году выполнил исследование «теория решетчатого крыла». В нем Чаплыгин определил, что крыло в виде жалюзи обладает большей подъемной силой и более устойчиво в полете, чем сплошное крыло такого же размера. В этой фундаментальной работе Сергей Алексеевич заложил основы теории обтекания решеток циркуляционным потоком, ставшей базой для расчета винтов, турбин и других гидравлических машин.

Новая жизнь

Сергей Чаплыгин, после Октябрьской революции 1917 года, остался в стране и посвятил всю свою дальнейшую жизнь развитию советской науки. Во время Гражданской войны он работал в Комиссии по артиллерийским опытам при Главном артиллерийском управлении РККА и в научно- экспериментальном институте путей сообщения. В 1917 – 1922 годах вновь был профессором Московского университета, но оставил его для концентрации на научной работе.
В конце 1918 года Николай Жуковский привлек Чаплыгина к организации Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ), в штате которого Сергей Алексеевич трудился одним из его ведущих научных сотрудников и ключевых руководителей до конца жизни.
В это время им были написаны работы: «К общей теории крыла моноплана» (1920 г), «Схематическая теория разрезного крыла» (1921 г), «О влиянии плоскопараллельного потока
воздуха на движущееся в нем цилиндрическое крыло» (1926 г), «К теории открылка и закрылка» (1931 г) и другие.
***
Чаплыгина очень ценят и математики.
В 1919 году Сергей Алексеевич предложил метод приближённого интегрирования дифференциальных уравнений и доказал теорему о неравенствах, которой было
присвоено его имя.
Эти исследования признаны в научном сообществе выдающимися достижениями в математике.
***
Но всё же самый значительный вклад в мировую науку русского учёного Сергея Алексеевича Чаплыгина — новая отрасль механики, газовая динамика. «Газ Чаплыгина» понятие в научном мире такое же распространённое и популярное как «Периодическая таблица Менделеева». В своей докторской работе «О газовых струях», защищённой в 1903 году в Московском университете, учёный надолго опередил время – на заре авиации, когда аэропланы были ещё очень далеки от будущих рекордных перелётов, Сергей Алексеевич предложил методы исследования струйных движений газа при любых скоростях, даже приближающихся к скорости звука. Лишь через 30 лет знания, полученные благодаря исследованиям Чаплыгиным, смогли быть использованы в авиастроении!

Преемник Жуковского

«Он своей светлой могучей личностью объединял в себе и высшие математические знания, и инженерные науки. Он был лучшим соединением науки и техники, он был почти
университетом» — сказал на похоронах Николая Егоровича Жуковского его ученик и коллега, достойный преемник своего учителя Сергей Алексеевич Чаплыгин.
В 1921 году, после кончины основателя и первого руководителя Центрального аэрогидродинамического института Н. Е. Жуковского, Чаплыгин назначается главным научным руководителем и председателем коллегии ЦАГИ (1921 – 1930 годы). В 1928 – 1931 годах он – директор (начальник) ЦАГИ.
С 1931 года, покинув пост директора по состоянию здоровья и став научным руководителем института, Чаплыгин работает над созданием крупнейших аэродинамических лабораторий ЦАГИ. Там же, в ЦАГИ, он ведёт научно-теоретический семинар, который взрастил весь цвет советской механической науки. В их числе будущий Президент Академии наук СССР Мстислав Келдыш и основатель Новосибирского Академгородка Михаил Лаврентьев.
Труды Чаплыгина стали основой для решения задач о дозвуковых течениях и позволили разрешить основные проблемы, связанные с работой крыла при больших дозвуковых
скоростях и другие проблемы современной аэродинамики.
Также Сергей Алексеевич решил ряд сложнейших задач аэромеханики и авиации, которые во многом способствовали развитию теории устойчивости крыла самолета в полете.
Чаплыгин впервые вывел формулы для неустановившегося движения крыла – на взлете и посадке, что имеет большое значение для практической аэродинамики.
За выдающиеся научные достижения в 1926 году Чаплыгин был избран членом- корреспондентом Академии Наук СССР, а 12 января 1929 года – академиком АН СССР.
С 1933 года Сергей Алексеевич руководил группой техники АН СССР, с 1937 года был председателем комиссии по гидромеханике АН СССР.
В тридцатых годах работы ученого приобретают более прикладной характер. В 1931 –1941 годах он руководил созданием крупнейших аэрогидродинамических лабораторий ЦАГИ.
В начале 30 – х годов под руководством Чаплыгина и его ученика М. В. Келдыша проводились исследования по теории флаттера, использованные позже при конструировании скоростных самолетов.
С 1940 года академик Чаплыгин являлся председателем проблемной комиссии ЦАГИ по газовой динамике.
В самом начале 1941 года исполнилось 50 лет научной деятельности Сергея Алексеевича Чаплыгина. Этой знаменательной дате было посвящено торжественное мероприятие
общегосударственного масштаба в котором приняли участие многочисленные делегации от Советского Правительства, от Наркомата авиастроения, от Академии Наук, от
Московского университета, от ЦАГИ, от бывших слушательниц МВЖК, от учёных обществ, от Дома Учёных и от ряда других организаций, с которыми был тесно связан Сергей
Алексеевич.
В честь золотого юбилея Чаплыгин был удостоен от руководства страны самой высокой государственной награды: ему было присвоено почётнейшее звание Героя Социалистического Труда.
«За выдающиеся научные достижения в области аэродинамики, открывшие широкие возможности для серьёзного повышения скоростей боевых самолётов, заслуженному
деятелю науки, профессору ЦАГИ, руководителю советской школы теоретической аэродинамики академику Чаплыгину Сергею Алексеевичу, ранее награждённому орденами Ленина и Трудового Красного Знамени, в день пятидесятилетнего юбилея его научной деятельности присвоить звание Героя Социалистического Труда и вручить орден Ленина и Золотую медаль „Серп и Молот“.
Председатель Президиума Верховного Совета СССР. М. КАЛИНИН
Секретарь Президиума Верховного Совета СССР А. ГОРКИН
Москва, Кремль, 1 февраля 1941 года».

Это был первый случай присвоения звания Героя Социалистического Труда советскому учёному, к тому же теоретику. Ранее этого почётного звания удостаивались лишь выдающиеся конструкторы, использовавшие в своей практической деятельности теоретические исследования учёных.
***
Во время Великой Отечественной войны исследования Чаплыгина по теории дифференцированных уравнений, работы по изучению сжимаемости воздуха, разработанные им совершенные формы ряда элементов самолетов и серии профилей крыла позволили значительно повысить боевые качества советских самолетов.
***
Осенью 1941 года ЦАГИ эвакуируют в два тыловых города – Казань и Новосибирск.
Сергей Алексеевич уезжает вместе с образованным филиалом №2 института в столицу Сибири. Там он за год успел заложить основы сибирской авиационной науки – уже после
войны на базе филиала ЦАГИ будет создан Сибирский научно-исследовательский институт авиации, названный в честь академика Чаплыгина.
Умер Сергей Алексеевич в Новосибирске в возрасте 73 лет 8 октября 1942 года от кровоизлияния в мозг.
Его последними записанными словами были: «Пока есть силы надо бороться…, надо работать» Похоронен на территории Сибирского научно – исследовательского института
авиации.
Герой Социалистического Труда академик Чаплыгин награжден 2 орденами Ленина, 2 орденами Трудового Красного Знамени. Лауреат премии имени Н. Е. Жуковского.
В 1942 году Академия наук СССР учредила премию им. С. А. Чаплыгина «За лучшую оригинальную работу по теоретическим исследованиям в области механики». В честь великого ученого в 1948 году город Раненбург переименован в город Чаплыгин. В Москве установлен бюст ученого. Имя С. А. Чаплыгина носят улицы в городах: Москва, Новосибирск, Жуковский, Железнодорожный. А также кратер на обратной стороне Луны.
С 1995 года за выдающиеся теоретические работы по механике присуждается золотая медаль Российской АН им. С. А. Чаплыгина.
Труды академика Чаплыгина неоднократно издавались в нашей стране. В 1976-м году к сборнику его избранных работ предисловие написал академик М. В. Келдыш.
К 100-летию ученого ЦАГИ выпустило «Материалы к научной биографии».
В 1969 году книга «Чаплыгин» Льва Гумилевского вышла в серии «Жизнь замечательных людей».
4 апреля 1969 года в Московском Доме учёных состоялось торжественное заседание, посвящённое 100-летию со дня рождения академика Сергея Алексеевича Чаплыгина.
Организаторами заседания были Академия наук СССР, Министерство авиационной промышленности СССР, Центральный аэрогидродинамический институт им. Н. Е. Жуковского,
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Военно-воздушная инженерная академия им. Н. Е. Жуковского.
«Крупнейший механик нашего века, С. А. Чаплыгин, принадлежал к числу тех учёных, которыми гордится русский народ. Его вклад в науку чрезвычайно велик. Начав свою деятельность с решения сложных классических проблем механики в области теории движения твёрдого тела в жидкости и теории неголономных систем, он обнаружил свой блестящий дар учёного, владеющего самыми сложными аналитическими методами науки, извлекающего из них ясные геометрические закономерности движения» — цитата из речи академика Мстислава Всеволодовича Келдыша на том праздничном мероприятии посвящённой Сергею Алексеевичу Чаплыгину.
По оценке компетентных экспертов, зафиксированных в энциклопедиях и многочисленных публикациях в мировых СМИ Сергей Алексеевич Чаплыгин – выдающийся представитель когорты замечательным отечественных учёных, труды которых сформировали фундамент для развития современной техники и дальнейшего познания нашей среды обитания. В соавторстве со своим учителем и соратником профессором Жуковским академик Чаплыгин создал новую науку – аэродинамику, ставшую основой развития авиации.

Послесловие

Талантливый учёный Сергей Алексеевич Чаплыгин научную работу, преподавательскую деятельность успешно совмещал с административным управлением.
Как-то директор Чаплыгин инициировал строительство зданий для курсов, которые в то время возглавлял, на улице Малой Царицынской (сейчас – Малая Пироговская). Возникли сложности с финансами — бюджетные деньги были выделены не в полном объёме. Сергей Алексеевич изящно решил проблему — заложил полагавшийся учебному заведению земельный участок и успешно завершил начатый проект.
Хозяйская хватка, деловая репутация Чаплыгина стали даже основанием для рассмотрения его кандидатуры на пост московского градоначальника. Но не случилось такого крутого виража в биографии авторитетного учёного – явная несклонность прислуживать, случай с протестом действиям министра просвещения Кассо перевесили положительные качества его натуры. Не повезло Москве – повезло науке в целом и ЦАГИ в частности…
***
Улица Чаплыгина, в городе Жуковском, находится между улицами Пушкина и Фрунзе. Три знаковых фигуры в истории России. Пушкин, Фрунзе, Чаплыгин. Такие разные, самобытные, навсегда ставшие вехами российской истории. Об этом хорошо думается при пешеходной прогулке по тихой улочке, носящей имя академика с мировой славой, одного из создателей авиационной науки, ученика и сподвижника отца русской авиации Николая Егоровича Жуковского.