История воздухоплавания и авиации в России (июль 1914 г. - октябрь 1917 г.) - [68]
В 1917 г. Николай Егорович подготовил к печати работу "Исследование устойчивости конструкции аэропланов", Этим трудом была завершена огромная работа по созданию стройной теории динамики полета.
Много времени и сил отдал Жуковский во время войны созданию воздушного винта с большим коэффициентом полезного действия. Эффективно преобразовать энергию двигателя в энергию тяги можно только при наличии правильно рассчитанного винта. Начиная с теоретических работ С. К. Джевецкого и Н. Е. Жуковского по теории винта, опубликованных еще в конце прошлого столетия, русские ученые шли в этой области впереди западноевропейских деятелей авиационной науки. В стенах Кучинского института и аэродинамической лаборатории Московского высшего технического училища у Жуковского сложилась новая гидродинамическая теория винта. В докладе на XII съезде естествоиспытателей и врачей в 1909 г. ученый коснулся некоторых положений этой теории. Позднее он опубликовал первую статью под названием "Вихревая теория гребного винта" [150], где впервые показал, что работа винта связана с образующимися за ним вихрями. Другими словами, Николай Егорович распространил на воздушный винт, на его практические расчеты по элементам, свою теорию, изложенную в работе "О присоединительных вихрях".
В 1914–1915 гг. Н. Е. Жуковский опубликовал вторую и третью части "Вихревой теории гребного винта". Последняя часть этого исследования была издана позднее литографским способом в трудах Авиационного расчетно-испытательного бюро и завершила большой труд по созданию стройной научной теории гребного винта. Эта теория охватывает все случаи работы винтов и все ее разновидности. Жуковский вывел единые формулы и теоремы для воздушных и несущих винтов-вентиляторов и винтов-ветряных двигателей. Его теория лежит в основе построения современных осевых вентиляторов и компрессоров. С. А. Чаплыгин говорил: "Своей работой "Вихревая теория гребного винта" Николай Егорович дал решение задачи, не поддававшейся исследованию целое столетие, несмотря на усилия теоретиков и экспериментаторов всех стран. Он намного опередил иностранных ученых, которые ко времени появления его заключительной четвертой части работы (1918 г.) еще спорили о самой постановке задачи" [151].
Теоретические открытия русского ученого позволили создать винт НЕЖ, который в период войны был принят для русской авиации. После испытаний в лаборатории Эйфеля его стали строить в союзных России странах. До сих пор на основе теории Н. Е. Жуковского проектируются и выпускаются воздушные винты для самолетов. Его ученики Б. Н. Юрьев и В. П. Ветчинкин развили теорию винта и сделали ее доступной инженерной практике. В. П. Ветчинкин усовершенствовал воздушный винт, созданный Жуковским, и разработал теорию винта с переменной циркуляцией. В результате был создан вариационный винт с высоким коэффициентом полезного действия и учетом прочности лопасти. Б. Н. Юрьев и Г X. Сабинин, работая над вертолетом своей системы, установили наличие осевого потока воздуха, создаваемого воздушным винтом[152]. Н. Е. Жуковский включил это открытие в свой учебник под названием "Теория Сабинина и Юрьева".
Еще в 1898 г. профессор Н. Е. Жуковский разобрал задачу о движении тела под влиянием реактивной силы. Он приложил вычисления величины реактивной тяги и к жидкостно-реактивным двигателям.
Г. X. Сабинин (1916 г.)
Позднее ученый снова вернулся к проблеме реактивного двигателя. Эта работа была проделана для комиссии особых артиллерийских опытов и носила название "Движение волны со скоростью, большей скорости звука". Жуковским были определены условия сопротивления телу, движущемуся со сверхзвуковыми скоростями, впервые введены термины "волна сгущения" и "волна разрежения". Н. Е. Жуковский оставил капитальные исследования по газовой динамике: "Истечение воздуха под большим напором", "О трении газов", "Движение воздуха в трубе с большими скоростями", "Аналогия между движением жидкости в открытом канале и газов в трубе" и др. В этом вопросе, представляющем будущее авиационной техники, ученый далеко заглянул вперед.
Для глубокого изучения теории индуктивного сопротивления, открытой Н. Е. Жуковским, и ее опытной проверки в России не было условий. Имевшиеся аэродинамические трубы обладали незначительной скоростью потока и малым сечением. Попытка С. А. Чаплыгина проверить эту теорию в аэродинамической трубе оказалась неудачной. Для дальнейших успехов авиационной науки требовалось совершенное лабораторное оборудование, а следовательно, крупные капитальные затраты. С великим трудом Жуковскому удалось получить от военного ведомства небольшие средства. Ученый нашел способы усовершенствовать аэродинамическую трубу. Он применил новые приборы, электрические схемы, установил вентиляторы своей системы. В результате при том же электродвигателе скорости потока в трубе увеличились в два раза. Свои выводы по этому вопросу Н. Е. Жуковский опубликовал в "Трудах расчетного бюро" под названием "Насадки и диффузоры аэродинамических труб".
В процессе экспериментов, преследовавших цель построить новую аэродинамическую трубу, было изготовлено несколько небольших моделей труб. В результате этих исследований было выработано понятие "качества трубы". Этот термин предложил Николай Егорович. А. Н. Туполеву удалось показать, что "качество" аэродинамических труб может дойти до 5–6 и более. Усилиями Жуковского и его последователей была спроектирована и построена круглая труба диаметром 1,5 м, установленная в коридоре МВТУ. Одновременно они создали еще более мощную аэродинамическую трубу, имеющую рабочее сечение 3 м. Не имея средств на постройку специальной лаборатории, Жуковский вынужден был смонтировать ее прямо во дворе МВТУ В то время это была крупнейшая в мире труба. Б. Н. Юрьев писал по поводу этой трубы: "… Так ей и не пришлось начать работать; российская промышленность не могла изготовить для нее мотора, и труба была осуждена на бездействие"
