Жуковский Николай Егорович. Создание основ аэродинамики и теории самолетостроения

Жуковский Николай Егорович (1847-1921), русский ученый, основоположник современной аэродинамики, член-корреспондент РАН (1917; член-корреспондент Петербургской АН с 1894). Труды по теории авиации, многие исследования по механике твердого тела, астрономии, математике, гидродинамике и гидравлике, прикладной механике, теории регулирования машин и механизмов и др. Участник создания Аэродинамического института в Кучино, под Москвой (1904). Организатор и первый руководитель (с 1918) Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ).

Жуковский родился в семье интеллигентного инженера путей сообщения из мелкопоместных дворян Полтавской губернии. В 1858 Жуковский поступил в 4-ю московскую мужскую гимназию. С 3-го класса он выделился как лучший ученик по алгебре, геометрии и естественным наукам. В 1864 Жуковский окончил гимназию и в том же году поступил на физико-математический факультет Московского университета, который окончил в 1868 по специальности «прикладная математика». В 1870 стал преподавателем физики во 2-й московской женской гимназии, а с 1872 — преподавателем математики Московского технического училища — позднее МВТУ, где проработал до конца жизни (сейчас Московский государственный технический университет им. Н. Ю. Баумана). С 1874 он доцент кафедры аналитической механики. Одновременно в 1872-1920 преподавал механику в московской Практической академии коммерческих наук. Магистерскую диссертацию Жуковский защитил в 1876. А в 1882 за исследование «О прочности движения» ему была присуждена докторская степень в прикладной математике. В 1885 он был утвержден в должности приват-доцента, а в 1886 в должности экстраординарного профессора кафедры механики Московского университета. С 1887 руководил кафедрой механики МВТУ (с 1879 был сверхштатным профессором). В Московском университете и МВТУ под руководством Жуковского были организованы лаборатории, в которых велись самые разнообразные исследования в области механики.

Жуковский с начала 20 в. уделял вопросам аэродинамики и авиации свое основное внимание. Вместе с ним работала большая группа его учеников, из которых впоследствии выросли крупные специалисты в разных областях авиационной науки и техники. В 1902 под руководством Жуковского при механическом кабинете Московского университета была сооружена одна из первых аэродинамических труб. В 1914 под его же руководством в поселке Кучино под Москвой был построен первый в Европе аэродинамический институт. В том же году Жуковский организовал воздухоплавательную секцию при Московском обществе любителей естествознания, антропологии и этнографии. В 1910 при непосредственном участии Жуковского была открыта аэродинамическая лаборатория в МВТУ.

В работах Жуковского были развиты все основные идеи, на которых строится современная авиационная наука. В 1890 было опубликовано первое теоретическое исследование Жуковского по авиации — «К теории летания». За ним последовал ряд работ по авиации и динамике полета, из которых особенно важное значение имела работа «О парении птиц» (1891). Работы Жуковского о различных формах траекторий полета стали теоретической базой фигур высшего пилотажа. В своей работе «О присоединенных вихрях», представленной в виде доклада в Московском математическом обществе в 1905, Жуковский вывел формулу для подъемной силы, ставшую основой для всех аэродинамических расчетов самолетов. В период 1912-18 появился ряд работ Жуковского по вихревой теории гребного винта, в которых он, опираясь на разработанную им теорию крыла, дал теорию работы воздушного винта. На основе этой теории проектируются и строятся воздушные винты современных летательных аппаратов.

Основные результаты Жуковского в области теоретической аэродинамики: теорема о подъемной силе; гипотеза Жуковского—Чаплыгина об определении циркуляции; метод округления Жуковского и открытие трех серий теоретических профилей; строгая математическая оценка влияния толщины и изогнутости профиля на величину его подъемной силы; разработка вихревой теории воздушного винта. Эти достижения — фундамент современной аэродинамической науки.

В 1882 и 1886 в связи с выдвинутой тогда технической проблемой создания судов с реактивными движителями Жуковский дал методы расчета воздействия на сосуд втекающей в него и вытекающей из него жидкости. К работам по гидромеханике относится исследование по теории качки морских судов. Важным вопросам гидродинамики была посвящена магистерская диссертация Жуковского «Кинематика жидкого тела» (1876), в которой он предложил геометрическую теорию движения изменяемой системы. Некоторые результаты обширного исследования по гидромеханике «О движении твердого тела, имеющего полости, заполненные капельной жидкостью» (1885) были позднее использованы при решении космогонических проблем. В 1886 Жуковский создал свой курс «Лекции по гидродинамике», оказавший большое влияние на развитие этой области механики в России.

Характерная для Жуковского практическая направленность научного творчества особенно отчетливо проявилась в его классических исследованиях по гидравлике. Этот цикл был связан с важнейшей технической проблемой водоснабжения крупных городов. Исследования Жуковского по фильтрации впоследствии были с большим успехом применены к вопросам механики добычи нефти. Теоретические и экспериментальные исследования сложного явления гидравлического удара позволили Жуковскому дать законченную теорию гидравлического тарана.

Ряд исследований Жуковского был посвящен теории движения тяжелого твердого тела вокруг неподвижной точки, причем эти исследования были замечательны примененным в них геометрическим методом. Много внимания Жуковский уделил проблеме устойчивости движения. Ей была посвящена его докторская диссертация «О прочности движения» (1879, издана в 1882), послужившая основой для исследования устойчивости аэропланов в воздухе. 

Во всех областях своей многогранной деятельности Жуковский пролагал новые пути, постоянно указывая на необходимость сочетания геометрического и аналитического методов исследования явлений природы. При этом характерной чертой научного творчества Жуковского являлась практическая направленность теоретических исследований.