НИКОЛАЙ
ЕГОРОВИЧ ЖУКОВСКИЙ
(1847—1920)
Николай Егорович Жуковский — русский учёный,
основоположник современной гидродинамики и аэродинамики.
Он родился в деревне Орехово Владимирской
губернии в семье инженера. В 1868г. Жуковский закончил физико-математический
факультет Московского университета по специальности прикладная математика. С
1872г. Жуковский преподавал математику в Московском техническом училище (позже
МВТУ), в 1886г. был избран профессором Московского университета, а в 1887г.
назначен руководителем кафедры механики Технического училища.
Появление Жуковского в этих двух крупных
учебных заведениях составило эпоху в развитии механики в России.
В 1894г. он был избран членом-корреспондентом
Петербургской академии наук, а в 1900г. был выдвинут в
её действительные члены. Однако избрание академиком требовало переезда в
Петербург, и Жуковский, не желавший покидать Московский университет и
Техническое училище, снял свою кандидатуру. В течение многих лет он руководил
Московским математическим обществом.
Н. Е. Жуковскому принадлежит около 200 работ
в области механики и её приложений к различным задачам техники. С начала XX в.
основное внимание Жуковского было направлено на разработку вопросов
аэромеханики и авиации.
Первая научная работа Жуковского,
опубликованная в 1876г.,— его магистерская диссертация “Кинематика жидкого
тела”, посвящённая законам распределения скоростей и ускорений частицы
жидкости. В этой работе, являвшейся по существу введением в общий курс
гидромеханики, дана ясная геометрическая теория изменяемой системы и рассмотрен
вопрос о критических точках нулевой скорости. В 1882г. Жуковский защитил
докторскую диссертацию “О прочности движения”, а затем приступил к разработке
проблемы движения твёрдого тела, заключающего в себе жидкие массы.
В 1885г. он опубликовал большой труд “О
движении твёрдого тела, имеющего полости, наполненные однородной капельной жидкостью”.
Эта работа имеет принципиальное значение не только для гидромеханики. Методы,
разработанные Жуковским, дают возможность решать задачи в области астрономии
(исследование законов вращения планет), баллистики (теория движения снарядов с
жидким наполнением). Эта работа Жуковского получила в Московском университете
премию имени Брашмана. Характерно, что в этом
теоретическом и математическом по своему стилю трактате содержится описание
собственных экспериментов Жуковского, которые были выполнены для проверки
некоторых частных результатов, выведенных им теоретическим путём. Здесь же он
наметил новые опыты, которые следовало бы провести для дальнейшего изучения
вопроса и для определения численных значений некоторых параметров движения.
В 1890г. Жуковским была написана работа
“Видоизменение метода Кирхгофа для определения движения жидкости в двух
измерениях при постоянной скорости, данной на неизвестной линии тока”.
Пользуясь теорией функций комплексного
переменного, Жуковский предложил метод определения сопротивления профиля,
имеющего любое число критических точек. Он решил задачи, не только
рассмотренные Кирхгофом, но и ряд совершенно новых, решение которых прежними
приёмами было очень сложным.
В области гидравлики Жуковский выполнил
крупные исследования, связанные с течением грунтовых вод; он показал, что
величина колебания уровня подпочвенных вод зависит от толщины водоносного слоя,
и вывел формулы для определения запаса воды, имеющегося под землёй. При решении
этих вопросов Жуковский широко пользовался экспериментальными данными.
В 1899г. он опубликовал капитальный труд “О
гидравлическом ударе в водопроводных трубах”, в котором рассмотрен весьма
сложный вопрос о причинах аварий магистральных труб водопровода. Жуковский
установил, что причиной этих аварий является гидравлический удар, т. е. явление
резкого повышения давления в трубах при закрытии задвижки в трубе. На основании
многих опытов он выявил физическую сущность явления гидравлического удара и дал
формулы для определения времени, необходимого для безопасного закрытия
водопроводных труб (без появления гидравлического удара), а также способ
предохранения водопровода от повреждений вследствие гидравлического удара.
Теория гидравлического удара принесла Жуковскому мировую известность. До
настоящего времени она является основой решения задач, связанных с явлениями
гидравлического удара.
Исследованиями по гидравлическому удару
Жуковский показал, какие широкие возможности открывает эксперимент. Сочетание
теоретических и экспериментальных исследований — характерная черта научного
творчества Жуковского.
К 1900г. он опубликовал в различных изданиях
86 научных работ по самым разнообразным вопросам прикладной механики. Эти
работы получили известность и всеобщее признание. Однако гению Жуковского
суждено было проявиться в совершенно новой области механики, связанной с
созданием летательных аппаратов. Именно создание аэродинамики
принесло ему мировую славу.
Вопросами воздухоплавания Жуковский
заинтересовался ещё в конце 80-х годов. В то время одной из основных проблем
полёта на тяжёлых аппаратах была проблема определения подъёмной силы крыла. Ее
пытались решить главным образом эмпирически: было получено большое число
экспериментальных данных, но они годились для оценки величины подъёмной силы
только в отдельных частных случаях. Попытки оценить эту величину на основе
теоретических предпосылок, в частности на основе господствовавшей тогда теории
струйного течения, приводили к результатам, значительно отличавшимся от опытных.
Н. Е. Жуковский счёл необходимым первоначально
установить физическую картину появления подъёмной силы, чему и посвятил свой
дальнейшие исследования. В работах “О присоединённых вихрях” (1906) и “Падение
в воздухе лёгких продолговатых тел, вращающихся около своей продольной оси”
(1906) Жуковский установил, что подъёмная сила возникает в результате различия
скоростей обтекания крыла потоком воздуха — с одной стороны и скорости полёта —
с другой. Основываясь на этом, он доказал знаменитую теорему, позволяющую
вычислить величину подъёмной силы. По формуле Жуковского величина подъёмной
силы равняется произведению плотности воздуха, циркуляции скорости потока
вокруг обтекаемого тела и скорости движения тела. Правильность теоремы была
подтверждена экспериментами с вращающимися в потоке воздуха продолговатыми пластинками.
Эти эксперименты поставлены по идее Жуковского в 1905—1906гг. в
аэродинамической лаборатории Кучинского института.
В 1910 г. Н. Е. Жуковским и С. А. Чаплыгиным
была решена задача о силах, действующих на крыло бесконечного размаха.
Введение Жуковским и Чаплыгиным постулата о плавном схождении с задней кромки
струй от верхней и нижней поверхностей крыла — так называемого постулата
Жуковского — Чаплыгина — позволило полностью решить задачу о подъёмной силе
крыла, определить момент этой силы, разработать профиль для крыльев самолёта
(профили Жуковского — Чаплыгина). Вместе с тем, Жуковский впервые исследовал
вопрос о профильном сопротивлёнии крыла и установил, что существует
сопротивление, обусловленное сбеганием вихрей с острой передней кромки крыла.
Исследования Жуковского о подъёмной силе
составляют основу современной аэродинамики, его теорема о подъёмной силе имеет
фундаментальное значение для теории крыла.
Н. Е. Жуковский создал вихревую теорию винта.
На основе этой теории были построены винты Жуковского — “винты НЕЖ”. Разработка
теории винта является одной из многочисленных задач в области аэродинамики и
гидродинамики, которыми занимался Жуковский. В поле зрения Жуковского были все
основные вопросы, выдвигавшиеся быстро развивавшейся авиацией, а также вопросы,
перспективность развития которых он предвидел.
Впервые в России Жуковский положил начало
теории бомбометания с аэропланов. В 1915г. в статьях “Лекции по баллистике” и
“Теории бомбометания с аэропланов” он разработал метод определения траектории и
скорости бомбы, когда сопротивление воздуха пропорционально квадрату скорости,
дал способ учёта изменения плотности воздуха с высотой. В этих работах
рассмотрены различные практические способы бомбометания и прицельные устройства.
Н. Е. Жуковский исследовал также вопросы
прочности самолёта. В 1918г. появилась его большая работа “Исследование
устойчивости конструкции аэропланов”, в которой
рассматривалась задача о прочности конструкции аэропланов в предположении, что
лонжероны обременены равномерной нагрузкой, происходящей от силы давления
воздуха на крылья аэроплана и от веса крыльев.
После Октябрьской революции в Москве
сформировалась крупная научная школа в области гидродинамики и аэродинамики во
главе с Жуковским. При поддержке Советского правительства великий механик и его
ученики в трудных экономических условиях первых послереволюционных лет
развернули активную работу по строительству советской авиации. В 1918г. был
учреждён Центральный аэрогидродинамйческий институт
(ЦАГИ), и Жуковский возглавил его коллегию. На базе основанных Жуковским курсов
для лётчиков возник авиационный техникум, в 1922г. преобразованный в
Военно-воздушную инженерную академию имени Н. Е. Жуковского.
В 1920г. было отмечено 50-летие научной
деятельности Жуковского. В декрете правительства, подписанном В. И. Лениным,
были высоко оценены его огромные заслуги.
В январе 1947г.
правительство СССР в связи со столетием со дня рождения Жуковского учредило за
лучшие научные исследования по авиации, а также за выдающиеся учебные пособия
по авиационным дисциплинам две медали имени Жуковского, две ежегодные премии и
стипендии имени Жуковского для студентов старших курсов Московского
университета, Московского авиационного института и Московского высшего
технического училища. В 1956г. в Москве
был организован научно-мемориальный музей Н. Е. Жуковского.
Идеи Н. Е. Жуковского нашли дальнейшее
развитие в работах его многочисленных талантливых учеников и последователей.
Самым видным представителем школы Жуковского был С. А. Чаплыгин. В этой школе
выросли и крупные теоретики, такие как А. И. Некрасов (1883—1957), Л. С. Лейбензон (1879—1951), и выдающиеся представители экспериментального и инженерного направления—В. П. Ветчйнкин (1888—1950), Б. Н. Юрьев (1889—1957), А. Н.
Туполев (1888—1972) и др.
Н. Е. Жуковский завоевал право на бессмертие
в истории науки благодаря своим фундаментальным трудам по аэро-
и гидромеханике.
email: KarimovI@rambler.ru
Адрес: Россия, 450071, г.Уфа, почтовый ящик 21
Теоретическая механика Сопротивление материалов
Прикладная механика Детали машин Теория машин и механизмов
