Николай Егорович Жуковский

Н.Е Жуковский

1 Биография

Николай Егорович Жуковский (1847 – 1921 гг.) – выдающийся русский  ученый, создатель аэродинамики как  науки, член – корреспондент  Петербургской  Академии наук, автор трудов по теории авиации, многих исследований по механике твердого тела, астрономии, математики, гидродинамике и гидравлике, прикладной механике, теории регулирования машин  и механизмов и др.

Николай Егорович Жуковский  родился 17 января 1847 года. Он был сыном  инженера, одного из строителей Нижегородской  железной дороги. Мальчик рос в  старом, но совсем небогатом дворянском доме. Тут все делалось еще на французский лад, важнее всего считалось, чтобы у детей были хорошие  манеры, хороший тон.

Сначала мальчика отдали в  Четвертую московскую гимназию. Математику в этой гимназии преподавали авторы самых распространенных в России учебников — Малинин и Буренин. В первых классах Жуковский оказался самым плохим математиком из-за своей  рассеянности. Жуковский не любил цифр и расчетов в их голом, отвлеченном виде и у Малинина учился плохо. 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.

Окончив курс гимназии с  золотой медалью, Жуковский поступил на математический факультет Московского  университета. В университете читали лекции известные ученые Давидов, Слудский, Цингер. Уже с первого года пребывания в университете Жуковский участвовал вместе со своими учителями в занятиях математического кружка, из которого потом выросло Московское математическое общество.

Студент Жуковский жил  в комнатке, названной товарищами «шкафчиком», и когда причесывался, гребенкой задевал потолок. Он бегал  по городу, давая уроки разным ученикам, издавал литографским способом лекции, им самим аккуратно записанные и  имевшие в его редакции большой  успех.

В 1868 году университетский  курс был закончен. Жуковского тянуло к практической деятельности. Он мечтал тогда стать инженером, как его  друг Щукин, известный впоследствии строитель паровозов. Друзья вместе поступили в Петербургский институт путей сообщения, но тут профессора занимались не разъяснением руководящих  научных идей, а простым изложением фактического материала, потребного для  повседневной практики, учили студентов  считать и чертить. А Жуковский  как раз к этому не имел ни особенных  способностей, ни охоты. В результате через год он провалился на экзамене по геодезии и решил, что инженера из него не выйдет. Тогда он оставил  институт и вернулся в Москву.  
Из-за болезненного состояния он должен был провести целый год у отца в Орехове, а с осени 1870 года стал учителем физики в одной из московских женских гимназий. Вскоре ему поручили преподавание математики в Московском высшем техническом училище, которого он не покидал уже до конца жизни.

Оторванному от университета молодому ученому нелегко далась магистерская диссертация «Кинематика  жидкого тела», но защитил он ее блестяще, эта работа стала первым его вкладом в гидродинамику.  
До него никто не занимался кинематикой, то есть наглядно-геометрической стороной движения частиц жидкости. Что происходит в движущейся жидкости, знали только в общих чертах. Но представить себе, может быть, даже вычертить конкретный путь движения какой-нибудь частицы, на которую действует бесчисленное множество сил, — эта задача казалась невозможной. Жуковский нашел формулу, которая позволила рассчитать поведение каждой частицы в движущемся потоке жидкости.

Совет училища командировал юного магистра за границу. Он слушал знаменитых Гельмгольца, Кирхгофа в Берлине, работал у Дарбу и Реваля в Сорбонне, сблизился в Париже с виднейшими русскими учеными того времени — Андреевым, Яблочковым, Ливенцевым. В это время Жуковский и начал заниматься исследованием движения воздушных потоков. Позже он создал новую науку, которая была названа аэродинамикой.  
Жуковский вернулся в Москву с твердо установившимися взглядами и на науку, и на самого себя.

14 сентября 1874 г. Жуковский  утвержден доцентом кафедры аналитической  механики Московского высшего  технического училища. В 1876 г.  Вышла первая научная работа  Жуковского, посвященная выявлению  законов распределения скоростей  и ускорений частицы жидкости. По существу, это было введение  в общий курс гидромеханики.

4 ноября 1876 г. Состоялась  публичная защита диссертации,  после чего Жуковский получает  ученую степень магистра прикладной  математики.

1 ноября 1881 г. – первый  известный доклад Жуковского  по вопросам воздухоплавания  в Московском политехническом  обществе. 30 апреля 1882 г. Он защищает  диссертацию на степень доктора  прикладной математики, представив  работу «О прочности движения»  и 8 мая определением Совета  Московского университета утверждается  в степени доктора.

1886 г. Жуковский – экстраординарный  профессор Московского университета  по кафедре прикладной математики, а в 1887 г. Занимает должного  штатного профессора по кафедре  аналитической механики в Московском  Императорском Техническом Училище  (МИТУ). С этими двумя высшими   учебными заведениями страны  неразрывно связана вся дальнейшая  научно-педагогическая деятельность  Жуковского.

Советом высшего технического училища он был избран профессором  по кафедре механики. Сочинение «О прочности движения» принесло ему  ученую степень доктора прикладной механики. В 1888 году Жуковский занял  кафедру прикладной механики в университете. Он становится деятельнейшим членом всех научных обществ в Москве, где он уже устроился на жительство с матерью, братьями и сестрами.  
За письменным столом в московской своей квартире Жуковский с геометрической выразительностью и математической точностью формулировал законы, управляющие движением воды и воздуха. С помощью чертежей, формул и чисел он вводил людей, умеющих читать их, в огромную лабораторию живой природы.

Однажды Николай Егорович занимался вопросом о вращении веретена на кольцевых ватерах. После теоретического решения он предложил, как всегда, и практическую конструкцию веретена. Друзья предупреждали его, что по русским законам изобретатель лишается права на патент, если заявке на изобретение  будет предшествовать публичный  доклад о нем. Жуковский не отменил  доклада.

Сто лет теоретики и  экспериментаторы стремились к созданию оптимальной формы гребного корабельного винта. Уже была изобретена паровая  турбина и строились быстроходные суда. Найти лучшую форму такого винта становилось теперь неотложнейшей  задачей. Машиностроительный гений  англичанин Парсонс, изобретатель паровой турбины, бился над практическим решением. Европейские ученые теоретизировали. Жуковский, взявшись за то же дело, создал свою знаменитую «Вихревую теорию гребного винта» и положил конец спорам.  
Ученики и товарищи, знавшие всю остроту положения, настаивали на немедленном печатании работы. Жуковский на спешку не соглашался.  
 
— Вы потеряете научное первенство, Николай Егорович! — убеждали его.  
 
— Неважно, — отвечал Жуковский спокойно.

Для него было важно наиболее глубоким и правильным образом решить задачу — все остальное, вроде  погони за «первенством», мешало, отвлекая внимание и ум.

В 1904 году на базе его лаборатории  был создан первый в мире институт аэродинамических исследований. Он расположился в подмосковном поселке Кучино. Именно там Жуковский сделал свое главное открытие — нашел источник подъемной силы крыла и дал формулу для расчета этой силы.

В 1910 году Жуковский создал аэродинамическую лабораторию при Московском высшем техническом училище. В ней Жуковский  занимался исследованием воздушных  винтов. В этой лаборатории и начинали работу студенты Жуковского, в будущем  ставшие известными учеными, — И. Сикорский, А. Туполев, С. Чаплыгин. В  институте была разработана методика математического расчета летательного аппарата.

Во время войны 1914–1918 годов кружок Жуковского при МВТУ превратился  по инициативе своего руководителя в  расчетно-испытательное бюро для  проверки аэродинамических свойств  самолетов, к строительству которых  едва-едва начала приступать Россия. 1914 под его же руководством в поселке  Кучино под Москвой был построен первый в Европе аэродинамический институт. В том же году Н.Жуковский организовал воздухоплавательную секцию при Московском обществе любителей естествознания, антропологии и этнографии.

Еще до войны при том же техническом училище Жуковский организовал курсы авиации. Отсюда вышли первые русские летчики. Здесь Жуковский начал первым в мире читать свой курс лекций о теоретических основах воздухоплавания. В 1918 году курсы были преобразованы в Московский институт инженеров воздушного флота, ставший затем Академией воздушного флота имени Жуковского.

После Октябрьской революции  Николай Егорович сумел сделать  немногие оставшиеся ему годы жизни  годами плодотворного, напряженного творчества.

Семидесятилетний старик в годы нищеты и разрухи, ранним утром, пешком, по занесенным снегом улицам шел в училище, потом через весь город в университет — часто только для того, чтобы прочесть лекцию трем-четырем студентам. Неустройства быта проходили мимо него. Жуковский не замечал их, как раньше не замечал комфорта, которым его окружала семья.  
В 1918 году был создан Центральный институт аэро- и гидродинамики (ЦАГИ). Первоначальная работа по организации института протекала в отведенной для этого столовой квартиры Николая Егоровича.  
ЦАГИ стал крупным центром научных исследований в области самолетостроения. Именно там был разработан самолет АНТ-25, на котором Валерий Чкалов совершил беспосадочный перелет в Америку.  
По идее и при непосредственном участии Жуковского было создано крупнейшее авиационное учебное заведение — Московский авиационный институт (МАИ), а также Военно-воздушная академия, которая теперь носит его имя.

29 июня Жуковский перенес инсульт,  вызвавший частичный паралич  тела.

В конце лета Жуковский продиктовал  свой курс механики по программам Технического училища и Института инженеров  воздушного флота, продиктовал свою автобиографию, составил завещание, в  котором свою библиотеку отписал  Техническому училищу. К концу года частично улучшившееся состояние его  здоровья вновь осложнилось, он заболел  тифом, перенес второй инсульт.

3 декабря 1920 Советским правительством  было издано постановление о  назначении Жуковскому персональной  пенсии, об освобождении его от  обязательного чтения лекций, об  установлении ежегодной премии  имени Жуковского за лучшие  научные труды по математике  и механике, об издании собрания  его сочинений. В январе 1921 исполнялось  50-летие научно-педагогической деятельности  Жуковского. Ввиду болезни празднование  юбилея было отложено.

17 марта 1921 Жуковский скончался  в санатории «Усово» и был  похоронен в Донском монастыре  в Москве.

.

2 Научный вклад

2.1 Работы Жуковского по гидродинамике

В 1882 и 1886 в связи с выдвинутой тогда технической проблемой  создания судов с реактивными  движителями Николай 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. 1885 г.- публикация в журнале Русского физико-химического общества выдающегося сочинения «О движении твердого тела, имеющего полости, наполненные однородной капельной жидкостью». Дан общий метод решения задач о движении твердых тел с полостями произвольной формы, как вывод из формулированной теоремы показана причина вращения планет вокруг одной из главных осей инерции. Работа Жуковского положила начало целому циклу исследований, значение которых стало ясно лишь в 20 в., в частности, при расчетах движения ракет с баками, наполненными жидким горючим и окислителем. Однако глубину заключений и строгость математического анализа увидели все специалисты. Эта работа поставила имя Жуковского в ряд мировых корифеев теоретической механики и гидромеханики.

2.2 Исследования по аэродинамике и авиации

Николай 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 1903 году американцы братья Райт впервые подняли в воздух аэроплан. Но настоящим творцом и  научной и практической авиации  стал именно Жуковский. Среди других работ проблеме авиации великий ученый уделял немало внимания. К концу же долгой жизни его авиация была уже главным делом Жуковского.

В работах Николая 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). Еще в 1892 году русский ученый в скромной статье «О парении птиц» объяснял, каким образом могут птицы парить в воздухе с распростертыми крыльями, и теоретически доказал, что можно построить аппараты для искусственного парения, что они будут устойчивы и даже смогут совершать мертвые петли и фигуры высшего пилотажа. В 1897 году появляется статья Жуковского «О наивыгоднейшем угле наклона аэропланов».

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 Николая 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.