19 ТЕОРИЯ, ЭКСПЕРИМЕНТ, КОНСТРУКЦИЯ

19

ТЕОРИЯ, ЭКСПЕРИМЕНТ, КОНСТРУКЦИЯ

Мы не грустим, пугаясь снова

Дыханья близкого зимы,

А голос лета прожитого

Яснее понимаем мы.

Фет

В Лефортове, близ реки Яузы, на Вознесенской улице, к старой лютеранской церкви, оставшейся памятником некогда расположенной здесь Немецкой слободы, с одной стороны примыкал особняк, где расположился ЦАГИ, а с другой — пустырь. С улицы его прикрывали вековые дубы, под тенью которых, может быть, сиживал Петр I с трубкой в зубах, окруженный корабельными мастерами и ремесленниками, строившими первые суда русского военного флота.

На этом месте 9 мая 1924 года была заложена новая аэродинамическая лаборатория ЦАГИ, позднее получившая имя Чаплыгина. Когда явились землекопы и начали рыть котлован иод фундамент, за двухметровым верхним слоем земли оказалось кладбище, хранившее останки современников Петра. В заброшенной лютеранской кирхе нашлась каменная гробница Якова Виллимовича Брюса, сподвижника великого преобразователя России. Это был тот самый Брюс, которого молва за его ученость прославила как чернокнижника и колдуна. Под его наблюдением был напечатан первый русский календарь, «изобретенный» Василием Киприяновым, но прозванный Брюсовым.

Вот этот-то московский квартал и был предоставлен мастерам воздушного флота для сооружения нужных им лабораторий и приборов.

Обычно никто не считает постройку и оборудование научно-исследовательской лаборатории делом слишком большим и сложным, и общее представление для большинства случаев верно действительности: строятся обыкновенные здания, по возможности светлые и просторные, закупается и заказывается аппаратура, размещается по комнатам — и дело кончено. Приходят ученые и начинают заниматься своими опытами и исследованиями. В данном случае дело обстояло, однако, совершенно не так.

Уже в самом проектировании зданий аэродинамического центра сказалась его исключительность. Все здания, но сути своей, должны были стать не чем иным, как только внешней оболочкой заключенного в них прибора, почему их и приходилось компоновать одновременно с проектированием самого прибора и рассматривать здание только как его футляр. Самые же приборы приходилось выдумывать, конструировать, создавать, на что требовалось, конечно, не менее ума и таланта, знаний и опыта, чем на сооружение любой новой, не виданной еще машины или конструкции.

Строили здания сами аэродинамики во главе с С, А. Чаплыгиным. Он наблюдал не только за сооружением аэродинамических труб и приборов: он смотрел, как штукатурят стены, как красят окна, как замазывают стекла, — и все это с суровой требовательностью хозяина, строящего прочно, серьезно, надолго и для себя.

В первую очередь были построены аэродинамическая лаборатория, лаборатория испытания авиационных материалов, моторная лаборатория. Затем началось строительство гидроканала, гидродинамической лаборатории и модельной мастерской, и на месте старого трактира было воздвигнуто здание экспериментальных мастерских ЦАГИ. Весь этот архитектурный ансамбль увенчивала высокая башня ветросиловой лаборатории с крыльями ветродвигателя на сорокапятиметровой высоте.

Научно-технический совет Высшего Совета Народного Хозяйства направил в помощь Сергею Алексеевичу своего сотрудника инженера Георгия Александровича Озерова. Он окончил Высшее техническое училище по строительному факультету. Озерова включили в состав Коллегии ЦАГИ, и помощь его выражалась главным образом в осуществлении связи Строительной комиссии и Научно-технического комитета.

Сергея Алексеевича Озеров раньше не встречал, и оставленные им воспоминания о работе в Коллегии под председательством Чаплыгина представляют особенный интерес из-за непосредственности впечатлений.

Сергею Алексеевичу тогда шел пятьдесят второй или третий год.

«Что каждого поражало при встрече с Сергеем Алексеевичем — так это его лицо, — говорит Г. А. Озеров. — Его никак нельзя назвать красивым, потому что у него были характерные крупные черты, не очень ровная бородка, несколько насупленные брови и лицо с суровым сосредоточенным выражением. Но весь облик в целом и особенно постановка головы создавали впечатление обаятельной выразительности и, я бы сказал даже, прекрасного своеобразия. Если облик Жуковского представляется как типичный облик мудреца, то голову Сергея Алексеевича следует назвать головой мыслителя. Была совершенно разная посадка головы у Жуковского и у Чаплыгина.

В то время, когда я лично знал Жуковского, посадка головы у него была с характерным наклоном вниз, тогда как у Сергея Алексеевича голова была всегда приподнята. По отношению к его, собственно, не очень крупной фигуре она представлялась несколько большой, но вместе с тем свободно и смело сидящей».

К этому прекрасно сделанному внешнему портрету ученого Г. А. Озеров добавляет внутренние характерные черты:

«Он был чрезвычайно отзывчивым человеком, несмотря на довольно суровую внешность. Он был по натуре добрым, мягким и очень отзывчивым человеком, хотя и принципиальным в то же время.

Например, он очень заботливо относился к запросам молодежи.

Я помню, как по просьбе молодежи он организовал постройку теннисной площадки. Это было по тому времени не очень современно — создавать такие спортивные предприятия, но тем не менее он решительно санкционировал и отстоял$7

Как председатель Коллегии и Строительной комиссии Сергей Алексеевич вел себя так же своеобразно.

«Его манера ведения собрания была необычна. Он вел собрание очень уверенно и спокойно, и весь строй этого заседания приобретал чисто деловой оттенок. Между прочим, сейчас почти не бывает таких собраний и заседаний, на которых не поднимался бы вопрос о контроле исполнения. Вот этот вопрос как раз в системе Сергея Алексеевича решался очень просто и оригинально. На всех заседаниях или собраниях (я знаю его деятельность по Коллегии ЦАГИ, а также как председателя Строительной комиссии ЦАГИ — тогда начал строиться институт) у него была такая манера, что на заседаниях прежде всего зачитывался протокол предыдущего заседания. И так как самый протокол был составлен без всякого излишнего нагромождения, а содержал только совершенно конкретные поручения определенным лицам, то и проверка этого протокола давала полную картину исполнения тех решений, которые были приняты на предыдущем заседании. И так как секретарь знал заранее, что обязательно будет проверка, то, со своей стороны, принимал все необходимое, чтобы проследить заранее за исполнением всех пунктов протокола».

Еще одну необычную и необыкновенную черту в деловом характере Сергея Алексеевича отмечает в своих воспоминаниях Г. X. Сабинин:

«Выступая с докладом по тому или другому вопросу, Сергей Алексеевич выступал не только как защитник, но тут же высказывал критические замечания. Такое объединение в одном лице и докладчика и оппонента производило, в особенности на семинарах, потрясающее впечатление».

Своеобразие организационных и администраторских методов Сергея Алексеевича, несомненно, имело решающее значение в строительной поэме ЦАГИ.

«Строить начали, — напоминает нам Г. А. Озеров, — в период еще падающей валюты хозяйственным способом. Тогда не было еще никаких строительных организаций, которые могли бы вести эту стройку, и большой прежний опыт Сергея Алексеевича как организатора постройки здания для Высших женских курсов пришелся как нельзя более кстати. Надо сказать, что все лабораторные сооружения ЦАГИ были для своего времени достаточно глубоко и тщательно продуманы, а поэтому довольно быстро в конце концов построены. В течение многих лет эти лаборатории служили хорошей экспериментальной базой, причем сам Сергей Алексеевич был в значительной мере заинтересован и курировал преимущественно лабораторию гидравлическую. Эта лаборатория, которая к чисто авиационной тематике не имела прямого отношения, была построена в то время для решения крупных проблем, поставленных строительством Днепровской гидростанции».

Авторы проекта Днепростроя И. Г. Александров и Б. Е. Веденеев не мыслили себе осуществление проекта без содействия науки, без предварительных экспериментов и испытаний.

Высокая культура эксперимента создала советскому аэродинамическому центру огромную популярность как среди работников науки, так и среди деятелей техники. Когда началось проектирование Днепровской гидростанции, возник целый ряд вопросов, которые нельзя было решить теоретическим путем. Поддержанный И. Г. Александровым, Б. Е. Веденеев выдвинул идею создания в ЦАГИ специальной гидравлической лаборатории. В нижнем этаже вновь созданной лаборатории построили модель Днепростроя.

Подобно многим выдающимся деятелям науки и техники, И. Г. Александров не удовлетворялся решением частных проблем. Его влекло к решению комплексных проблем, где наилучшее техническое решение требует широкой подготовки в самых различных областях знания. Одной из таких проблем была и днепровская проблема, занимавшая умы многих русских инженеров.

Разработку днепровской проблемы Иван Гаврилович начал в 1920 году, накопив предварительно гидротехнический опыт, который принесли ему изыскания и проектирование орошения земель в Средней Азии, в бассейне реки Сырдарьи.

Созданные им проекты поражали специалистов техническим совершенством, учетом всех хозяйственных проблем и изобретательностью технически изощренного ума.

В дореволюционное время они оставались неосуществимыми, и только в годы первых пятилеток ученый-патриот увидел все эти проекты претворенными в жизнь.

Проект Днепровской гидростанции в не меньшей мере показал, каким блестящим мастером решения комплексных проблем был профессор Александров. Проект откликался не только на выдвинутую жизнью комплексную проблему судоходного Днепра и использования его гидроэнергии. Иван Гаврилович нашел решение ряда проблем, определявшихся задачами дальнейшего развития социалистического народного хозяйства в целом. Проект учитывал развитие ряда электроемких производств, которые должны были возникнуть здесь, вопросы транспорта и связи районов сырья с районами потребления, вопросы хлопководства в днепровских степях при искусственном их орошении. В схему Днепра, разработанную Александровым, входили и постройки Херсонского порта.

Казалось, было взято во внимание все. Сам создатель грандиозного проекта писал по поводу него:

«Проект вышел из гидротехнических рамок, захватив в свою орбиту железные дороги, металлургию и прочее, и если здесь были сделаны некоторые ошибки, то разве в том, что курс на комплексное проектирование был взят недостаточно полно…»

Только инженер социалистической страны, способный видеть величественные перспективы развития народного хозяйства своей Родины, мог дать такую оценку своему проекту.

Сооруженная в гидравлической лаборатории ЦАГИ точная модель узла Днепровских сооружений в двести двадцать пять раз меньше будущей Днепровской гидроэлектростанции. Эта уменьшенная, но совершенно точная копия, сооруженная из бетона и дерева, и рассказала исследователям, как будет вести себя Днепр после возведения плотины.

Главная цель опыта заключалась в том, чтобы выяснить, как сделать Днепр судоходным ниже плотины. Над моделью реки, с бетонным руслом и водою из московского водопровода, были протянуты проволоки, делившие водное пространство на участки. Погасив свет, исследователи пускали в темноте по воде поплавки с горящими свечами. Через каждую секунду движение свечей фотографировалось. По величине светлых точек на фотографиях, по положению их относительно натянутых проволок экспериментаторы и определяли скорость течения воды и направление водяных струй.

Испытание русла без специальных сооружений, ограждающих вход в шлюзы, показало, что судоходство по Днепру окажется невозможным из-за слишком большой скорости течения. Тогда был поставлен еще целый ряд специальных опытов, в результате которых и были найдены формы и размеры ограждающей дамбы. Дамба защитила караваны судов от бурного потока.

Другая серия опытов, проведенных для Днепростроя, заключалась в испытании турбин. В гидравлической лаборатории был построен специальный испытательный турбинный прибор — тогда самый большой в мире как по размерам, так и по расходу воды. В этом приборе испытывались вое многочисленные модели турбин, предлагавшиеся для Днепрогэса, как иностранных конкурирующих, так и отечественных.

Были выбраны наиболее рациональные типы турбин, которые и установлены на станции. В создании этой лаборатории Сергей Алексеевич принимал особенно деятельное участие, вероятно, потому, что механические силы воды возвращали его творческую мысль в область классической механики.

Гидравлической лаборатории мы обязаны двумя работами Чаплыгина, напечатанными днепростроевцами в 1924 и 1925 годах под заглавием «К теории гидрокона».

Для увеличения полезного действия воды в турбинах американские инженеры стали делать особые всасывающие трубы с внутренними ядрами, получившие название гидроконов. Гидроконы строились «на ощупь», чисто практически, без теоретического анализа их гидродинамического очертания и работали плохо.

Сергея Алексеевича просто оскорбляла всякая работа «втемную», и он занялся созданием теории гидроконов. В опубликованных работах он указывает практикам наивыгоднейшую форму гидрокона.

Следует отметить, что статьи «К теории гидрокона» всецело основываются на теории струйного движения жидкости и безвихревого обтекания твердого тела. Созданная Чаплыгиным в последние годы прошлого века теория была опубликована в 1899 году. Вот еще один пример удивительного предвидения запросов промышленной техники.

«В 1899 году в тогдашней России об использовании неисчерпаемых запасов энергии наших больших рек турбинами в десятки и сотни тысяч сил, о каменных плотинах, о возможности запрудить Днепр, Волхов, Свирь, Волгу или Ангару никто и не помышлял, — вспоминает Алексей Николаевич Крылов по этому поводу. — Плотины сооружались не из железобетона такими инженерами, как академики Графтио, Веденеев, Винтер, а из жердей, земли и навоза пришлыми полуграмотными „чертопрудами“, в огромном большинстве случаев для водяных мельниц, много что на 12 поставов, то есть примерно на сто сил.

Мне случайно пришлось быть на закладке такой плотины на реке Алатырь лет сорок тому назад.

„Чертопруд“… брал „за разум“ по 500 и 1000 рублей, большие деньги по тогдашнему времени, выпивал при закладке плотины неимоверное количество водки, шкалик которой выливал в реку, после чего бормотал какое-то таинственное заклинание, в котором только и можно было изредка разобрать слова: „хозяин водяной“, „хозяин сей реки“, „отсунь, засунь, присунь“, выдавал на гербовом листе ручательство на любую сумму и на любой срок, а когда в первую же весну плотину прорывало, то найти в просторах необъятной России пришлого „чертопруда“ было столь же трудно, как изловить в реке того <<водяного», которого он заклинал.

При этой закладке владелец мельницы был немец Вер, и у него имением управлял тоже немец из Саксонии.

У русских купцов при закладке плотины не «чертопруд» заклинал «водяного», а поп служил молебен с водосвятием и с выносом иконы «пресвятыя богородицы рекомой прибавление ума».

И вот в это же время Сергей Алексеевич писал свою статью «О струях в несжимаемой жидкости» — статью, которая через двадцать пять лет послужила к обоснованию теории и расчета гидроконов, когда академик Графтио сооружал на Волхове первую мощную, на сто шестьдесят тысяч сил, электростанцию.

«Уже на существующих теперь мощных электростанциях гидроконы сохраняют громадное количество энергии, а когда будут работать станции на Каме, на Ангаре, на гигантских сибирских реках, то трудно и представить себе, сколько энергии сберегут гидроконы».

Не имела никакого отношения к авиации и другая, ветросиловая лаборатория, сооруженная по проекту Г. X. Сабинина в башне головной части аэродинамической лаборатории.

Ветросиловая лаборатория представляла собой редкостный и оригинальный прибор для испытания различных ветряных двигателей.

Обратим внимание, что лаборатория предназначалась для испытания натуральных ветродвигателей, а не моделей, и в естественных условиях, а не в трубе. Для установки двигателя сооружена была каменная башня. Показания измерительных приборов пришлось перенести путем электрической передачи в отапливаемое помещение экспериментатора. В холодную погоду, не говоря уже о зиме, экспериментировать на сорокапятиметровой высоте при стойком ветре чрезвычайно трудно.

Лаборатория ставила себе целью исследование процессов, происходящих при работе ветряного двигателя как в воздушном потоке, так и в механизме самого двигателя. Кроме того, имелось в виду изучать и процессы работы тех агрегатов, для которых можно было пользоваться энергией ветра, прежде всего — электрического генератора.

Работа ветродвигателя определяется скоростью ветра, скоростью вращения ветродвигателя и величиной крутящего момента, развиваемого ветряком. Для измерения этих элементов и проектировал свои приборы коллектив конструкторов под руководством Г. X. Сабинина. Тут все сплошь приходилось изобретать, выдумывать, конструировать вновь, опираясь на ничтожный, в сущности, опыт кучинской лаборатории.

На квадратной каменной башне помещалась стеклянная кабина экспериментатора, представляющая собой железобетонную конструкцию. В ней были сосредоточены регистрирующие приборы и управление. Отапливалась она электрическими печами: паровое отопление вести на такую высоту строители отказались.

На крыше железобетонной кабины, на ажурной железной башне в одиннадцать метров высотою, был помещен трехлопастный ветряк ЦАГИ конструкции Сабинина — Красовского. Некоторое представление о сложности работ на такой высоте, связанных с установкой двигателя, может дать хотя бы такой факт: башня, несмотря на каменную кладку, заметно качается от ветра; в кабине это можно было заметить по графину с водой, по шнуру телефонной трубки.

Пускается ветродвигатель в ход при помощи рукоятки лебедки, устанавливаемой внизу, а далее ветродвигатель ЦАГИ самоуправляется: со стороны острой кромки каждой лопасти, подобно крылу самолета, прикреплены маленькие крылышки — стабилизаторы. Они-то, используя ту же энергию ветра, и ставят все три крыла в рабочее положение при любом направлении ветра. Они же позволяют двигателю развивать большее число оборотов, чем это задано конструктором.

Приборы для измерения числа оборотов двигателя я крутящего момента на валу построены таким же остроумным способом. Показания их автоматически записываются самопишущими приборами. Ветродвигатель не гоняется зря: он вращает динамо-машину, ток из которой направляется в городскую сеть.

В результате научно поставленного исследования двигателей в этой ветросиловой лаборатории ЦАГИ удалось сконструировать ряд ветродвигателей промышленного типа.

Двигатели мощностью от двух до десяти лошадиных сил пошли в серийное производство я нашли себе широкое применение в сельском хозяйстве и в местной промышленности.

Ветряки ЦАГИ уже много лет безотказно работали на Дальнем Севере, вынося все тяжелые природные условия края и снабжая светом обитателей его в долгие зимние ночи.

Ветряной двигатель мощностью в сто киловатт, установленный в Крыму, показал полную возможность использования даровой энергии ветра в более широких масштабах. На месте древней генуэзской сторожевой башни советские строители воздвигли металлическую, на которой установили ветродвигатель. Он состоял из трех лопастей, надетых на три громадных трубчатых маха, которые связаны друг с другом металлической фермой, называемой «пауком». Надетые на махи крылья образуют ветряное колесо, весящее около девяти тонн.

Ветер вращает это колесо, диаметр которого равен высоте восьмиэтажного дома, со скоростью тридцать оборотов в минуту. При таком ветре наружный конец лопасти движется со скоростью не менее ста восьмидесяти километров в час.

Этот самый большой в то время ветродвигатель в мире работал на генератор электрического тока, помещавшийся в кабине, и автоматически сам устанавливался в наивыгоднейшем отношении к ветру.

Позднее у нас был спроектирован, при постоянной консультации Г. X. Сабинина, ветродвигатель мощностью в тысячу киловатт для электростанции на Кольском полуострове. Диаметр этого великана — пятьдесят метров.

В переводе на принятое для двигателей измерение мощности этот двигатель имеет мощность в тысячу двести лошадиных сил.

Нельзя сказать, что ветросиловая лаборатория ничего непосредственно не сделала и для авиации. Нет, и она заплатила, хотя и скромно, свой долг. На многих наших самолетах устанавливались испытанные в лаборатории особого типа ветрячки в качестве вспомогательных агрегатов, дававших электроэнергию для освещения и радиостанций самолетов.

Совершенствованию ветряных двигателей, потребляющих даровую силу ветра, Сергей Алексеевич придавал большое значение. В башню ветросиловой лаборатории вела неудобная железная винтовая лестница, но редкий день председатель Строительной комиссии не поднимался туда, чтобы подивиться конструкторским ухищрениям Сабинина.

Не меньше внимания уделял Чаплыгин и аэродинамической лаборатории, где конструировалось экспериментальное хозяйство.

Первоначальный период истории советской авиации всецело связывается с этим экспериментальным хозяйством, с его трубами и приборами; они позволили науке проникнуть во многие подробности движения в воздухе, а практике — воспользоваться новыми наблюдениями для создания совершенных летательных машин.

Трубы аэродинамической лаборатории ряд лет оставались самыми грандиозными аэродинамическими трубами в мире. Созданию их предшествовал разносторонний опыт, полученный учениками Жуковского в лаборатории Технического училища.

Б. Н. Юрьев, предложив идею разъединяющейся трубы, практическое ее осуществление всецело предоставил товарищам.

Обладая светлым, изобретательным умом, унаследованным им от отца, артиллерийского полковника, ученого и изобретателя, Юрьев был всегда исполнен идеями, и он щедро делился ими с окружающими, но сам редко доводил их до практического осуществления.

В истории русской аэродинамики и опытного самолетостроения найдется немало интересных идей, высказывавшихся в разное время Юрьевым. Взять хотя бы его геликоптер или конструкцию самолета, превращающегося в воздухе из моноплана в биплан путем выдвижения крыльев. Но от идеи до ее практического осуществления лежит ведь долгий и особенный путь!

Из многих замыслов Юрьева осуществились только те, которые пришлись по душе людям другого склада ума и характера.

Идею разъемной аэродинамической трубы разработал и приблизил к осуществлению прирожденный экспериментатор и тонкий конструктор Константин Андреевич Ушаков.

Москва помнит, наверно, его огромные коробчатые змеи, которые он запускал с Ходынского поля в 1910 году, будучи еще учеником реального училища. Эти «детские» конструкции внушали к себе такое уважение, что однажды де Кампо-Сципио, русский авиатор, собираясь подняться с аэродрома на своем «анрио», послал к юному экспериментатору почтенного делегата с просьбой убрать из воздуха, во избежание столкновения, летающий городок. Польщенный просьбой, юноша немедленно ее исполнил и ушел с Ходынки не без горделивой улыбки, хотя у него и был сорван этим эксперимент с подъемом на змеях фотоаппарата для съемки с высоты птичьего полета.

Осенью 1910 года К. А. Ушаков был принят по конкурсу в МВТУ и немедленно вошел деятельным членом в воздухоплавательный кружок, где нашел уже два-три десятка студентов, с утра до вечера ожесточенно трудившихся в тесноватом помещении только что возникшей лаборатории. Они испытывали в трубах крылья самолетов «фарман» и «блерио», устанавливали их подъемную силу и лобовое сопротивление, теоретизировали и готовили доклады.

«Даже по нынешним масштабам это были серьезные исследования, — говорит К. А. Ушаков, вспоминая воздухоплавательный кружок. — В 1914 году на воздухоплавательном съезде большую часть докладов делали члены кружка».

Константин Андреевич Ушаков волей случая был определен в воздухоплавательном кружке на место младшего товарища и новичка. Он не стал спорить и взял под свое покровительство то, что никому не казалось самоцелью, — несложную и несовершенную аппаратуру лаборатории.

Может быть, это было не совсем то, к чему хотел бы приложить руки юный экспериментатор и человек огромного любопытства, но это было именно то, в чем больше всего нуждалась аэродинамическая наука.

Теперь, когда с именем Ушакова связано большинство приборов и оборудования лабораторий МВТУ и лабораторий ЦАГИ, лабораторий Авиационного института, Военно-воздушной академии и ряда других, историческая перспектива позволяет нам в полной мере оценить его творческую самоотверженность и ее значение в деле научной и практической авиации.

Человек крайнего душевного беспокойства, он не прошел мимо этого глухого уголка науки и, раз войдя сюда, не посчитал его временным своим приютом, но принялся в нем хозяйничать во всю меру своих сил.

Годом или двумя позже появления Ушакова в воздухоплавательном кружке в МВТУ поступил только что окончивший ереванскую гимназию Гурген Мкртичевич Мусинянц. Как-то, проходя мимо лаборатории кружка, он зашел посмотреть, что тут делается, осмотрелся и больше уже отсюда не выходил.

Новому члену воздухоплавательного кружка пришлось, как и Ушакову, заниматься вопросами аппаратуры главным образом измерительной, конструктивно наитруднейшей. Мусинянц уже и в те годы дивил товарищей широкой разносторонностью и большой эрудицией. В нем чувствовался талант организатора. Было бы достаточно, если бы, давая схему той или иной конструкции, он предоставлял выполнение ее механикам и слесарям. Но идея владела им настолько, что уйти от нее он был не в состоянии и потому рвался делать все сам, своими руками, до конца.

В лице Ушакова и Мусинянца экспериментальная аэродинамика получила редчайших специалистов по разработке схем аэродинамических измерительных приборов, их построения я наладки. Они внесли массу нового в методику аэродинамического эксперимента для повышения его точности. Они помогли обеспечить его независимость от случайных обстоятельств, вводя повсюду автоматизацию. Они создали целую школу экспериментаторского искусства.

М. И. Калинин вручает С. А. Чаплыгину грамоту на звание Героя Социалистического Труда и орден Ленина.

В. П. Ветчинкин.

А. И. Некрасов.

Первые аэродинамические трубы были простыми деревянными трубами, более или менее длинными, чаще всего круглыми, с небольшим диаметром. Вентилятор засасывал воздух из атмосферы и гнал его в трубу неровным и не очень постоянным потоком с небольшой скоростью.

При переходе к трубам большего диаметра перед конструкторами встал прежде всего вопрос о том, как разместить трубу в данном помещении и откуда брать воздух, чтобы создать в трубе поток большой мощности. Помещение, занятое трубой, очевидно, не могло само по себе подавать нужное количество воздуха через вентилятор, а брать его с улицы, из наружной атмосферы, значило отказаться от работы в холод, дождь, снег, ветер. Тогда-то и была предложена новая «замкнутая труба», сущность которой заключалась в том, что воздух, прошедший через трубу, обегал ее через все помещение, игравшее роль кожуха, и снова шел в трубу.

Чтобы поток воздуха, выходя из трубы, не срывался вихрями, а плавно огибал ее концы, пришлось стенки трубы делать чрезвычайно толстыми, закругляя их на концах. Конечно, толстые стенки трубы делались внутри пустыми, но труба с внутренним диаметром в один метр в таком случае имела уже внешний диаметр в три, а то и в четыре метра. Для установки такой замкнутой трубы в помещении, как в кожухе, оно должно было иметь высоту по меньшей мере шесть метров, и, значит, его нужно было строить специально для данной трубы, ибо самые парадные комнаты в обычных зданиях не имеют такой высоты.

Идея разъемной трубы разрешила вопрос довольно остроумно. В одном помещении можно было поставить дзе трубы разного диаметра с одной вентиляторной установкой и одним кожухом — правда, с разными скоростями потока в трубах, но с этим обстоятельством можно было мириться.

Хотя трубу проектировали для установки в специально строившемся помещении аэродинамической лаборатории, строители вовсе не располагали бесконечными возможностями. Для трубы с диаметром одной части в три метра, а другой — в шесть метров требовался кожух высотой шестнадцать метров и длиной пятьдесят два метра. По тем временам такое сооружение казалось грандиозным и, когда оно было осуществлено, стало единственным в мире.

Основную задачу, как произвести разъем двух труб, разрешил К. А. Ушаков. Он поставил часть трубы на колеса. Достаточно было небольшого усилия, чтобы движущаяся по рельсам отъемная часть заняла то или иное рабочее положение.

Так русский аэродинамический центр стал обладателем единственной в мире трубы — вернее, двух труб — с хорошими аэродинамическими формами, с быстрым и простым включением в работу первой и второй труб, со сравнительно малым расходом энергии при скорости потока в меньшей трубе до восьмидесяти метров в секунду и в большой — до двадцати пяти.

Первые испытания в этих трубах имели целью выяснить их качество. Испытывались профили крыльев, уже испытанные в различных иностранных лабораториях.

За первые двадцать лет своего существования лаборатория имени С. А. Чаплыгина только по непосредственному обслуживанию авиационной промышленности произвела около семидесяти пяти тысяч отдельных испытаний!

Эти работы оказали весьма существенную помощь в разрешении основных проблем авиации — скорости, дальности, грузоподъемности.

В то же время было произведено и громадное количество исследований для разрешения таких существеннейших проблем динамики и аэродинамики самолета, как штопор, вибрации, прочность.

Из теоретических работ особенно интересными и значительными представляются работы по вибрациям самолота.

Для получения наибольшей дальности, как уже говорилось, необходимо делать у самолета крылья возможно большего удлинения, но самолетов с длинными крыльями не существовало.

В мировой литературе по самолетостроению имелись отдельные указания на то, что при больших удлинениях в полете у крыльев возникают вибрации, причем колебания крыла нарастают настолько быстро и с такой силой, что крыло разрушается. Разрушается самолет так неожиданно, что наблюдателям с земли кажется, будто самолет взорвался в воздухе.

Такого типа нарастающие вибрации крыла получили название «флаттер».

Флаттер, как выяснилось затем, возникает в том случае, если скорость полета превысит некоторую определенную для данной конструкции величину, так называемую «критическую скорость».

Вопросы флаттера непосредственно возникли у нас в связи с проектированием знаменитого самолета РД — рекордного, дальнего, — на котором были совершены исторические перелеты экипажей В. П. Чкалова и затем М. М. Громова через Северный полюс в Соединенные Штаты Америки.

Самолет РД, или, по инициалам конструктора, АНТ-25, проектировался в отделе опытного самолетостроения ЦАГИ под общим руководством А. Н. Туполева бригадой П. О. Сухого. Отличительной чертой самолета являлась особенная приспособленность его для дальнего, беспосадочного перелета, выразившаяся в необычном удлинении крыла.

Строители самолета РД, естественно, опасались, что вследствие большого удлинения крыла критическая скорость РД будет очень небольшой — может быть, даже меньшей, чем его нормальная максимальная скорость. Если бы это было так, то каким образом можно ее увеличить до такой степени, чтобы данный самолет никогда не мог ее достигнуть?

Для решения поставленной задачи С. А. Чаплыгин предложил создать в экспериментально-аэродинамическом отделе ЦАГИ специальную группу флаттера.

Положение было трудным. Метода расчета, позволяющего определить критическую скорость, не существовало. Способа определить ее опытным путем также не знали. Не был даже установлен закон подобия для моделирования этого явления.

Никто не знал, в какой именно зависимости от свойств самолета находится критическая скорость, без чего трудно придумать средства для ее увеличения. Более того, даже понятий «флаттер» и «критическая скорость» в то время не существовало: считалось, что между флаттером и другими типами вибраций, происходящих от иных причин, а стало быть, и по-разному устраняемых, нет никакого различия.

К решению очень трудной задачи могли вести два пути. Можно было опытным путем исследовать только частный случай — крыло РД — и указать для него меры к предотвращению флаттера. Но возможно было подойти к решению задачи, проникнув сначала в физическую природу явления, создав общую теорию флаттера и на основании ее расчетный метод, годный для любого частного случая.

М. В. Келдыш и его сотрудники не были бы учениками Чаплыгина, если бы пошли первым путем. Они предпочли более трудный путь — путь создания общей теории, чтобы раз навсегда решить проблему флаттера, которая, очевидно, должна была при возрастающих скоростях становиться все более и более острой для всех новых машин.

Так оно и оказалось в действительности.

Уже в процессе работы над проблемой выяснилось, что критические скорости крыльев тогдашних самолетов не очень велики, и в ближайшем будущем самолетостроению предстояло столкнуться с проблемой флаттера не только для крыльев с большим удлинением, но я вообще для любого крыла.

Между тем авиаконструкторы вопросом вибраций на самолете мало интересовались. Е. П. Гроссман вспоминает, что, когда однажды он стал убеждать одного из крупных работников конструкторского бюро в необходимости произвести расчет на флаттер крыла самолета, проектированием которого бюро занималось, тот ответил:

— Я что-то не верю, что явление флаттера существует в природе. Может быть, теоретически оно и возможно, но ведь теория дает только приблизительную картину действительности. Во всяком случае, мы флаттера никогда еще не наблюдали!

Некоторые самолетостроители в то время считали, что «флаттер выдуман в ЦАГИ», и не думали, что могут столкнуться с этим указываемым теоретической наукой явлением.

Но прошло совсем немного времени, как действительность на жестоком опыте подтвердила теорию. В 1934–1935 годах несколько опытных самолетов погибло от возникновения флаттера. Объясняется это тем, что как раз в эти годы вышли на летные испытания новые машины, скорость которых значительно превосходила скорость прежних самолетов. В частности, потерпел аварию от флаттера опытный самолет СБ, хотя он был по своим летным и боевым качестам одной из лучших в мире машин. Отказаться от СБ — скоростного бомбардировщика — из-за этой аварии никто, разумеется, не думал. Группе флаттера предложено было немедленно засесть за изучение СБ и указать мероприятия, которые устранили бы раз и навсегда возможность флаттера на этой машине.

При расследовании аварии выяснилось, что флаттер СБ вызывался элероном. Но созданная группой флаттера теория в это время еще не охватывала этого специального вида флаттера. Тогда группа решила, ведя расчет СБ на флаттер, одновременно разработать и теорию этого явления.

Задача была решена за пять суток. Правда, в течение этих пяти суток руководитель группы М. В. Келдыш и основные ее работники не выходили из лаборатории. Но к сроку, данному правительством, расчет был закончен, и мероприятия для предотвращения флаттера на СБ были разработаны и указаны.

Когда все рекомендации теоретиков были осуществлены, опасность флаттера для СБ действительно исчезла, и машина пошла в серийное производство.

Явление флаттера настолько изучено в настоящее время, что оно уже практически не составляет никакого бедствия.

Трудно перечислить, да и вряд ли возможно сделать доступными общему пониманию теоретические работы экспериментально-аэродинамического отдела, сделанные в аэродинамической лаборатории учениками Жуковского, первым и старейшим из которых был Чаплыгин.

Он в полной мере использовал созданные Советской властью условия для неограниченного развития науки. Подобно своему великому учителю, с щедростью гения бросал он семена в благоприятную почву, и сеятели были достойны своей земли: мы знаем теперь и мировое значение и мощь русской авиации.

Большую трубу пустили в ход под новый, 1926 год. Через год строительство аэродинамической лаборатории было закончено. К центральному зданию большой трубы примкнули крылья с помещениями малых труб, с мастерскими, чертежными, рабочими кабинетами. На двери появилась эмалированная дощечка. На ней значилось: «Аэродинамическая лаборатория имени С. А. Чаплыгина».

И в течение пятнадцати лет каждое утро в урочный час открывал эту дверь первый ученик Жуковского, будь то лето или зима, дождь или снег, тепло или холод. Зимой он оставлял в вестибюле высокие просторные калоши, каких уже никто не носил, пальто и шапку и проходил в свой кабинет. В самом присутствии этого человека, в самом появлении его крупной, спокойной фигуры заключалась дисциплинирующая властность. Ему было уже много лет; его волосы были белы; пухлые веки, брови, складки лба как бы с трудом выносили тяжесть работы ума, и самая голова уходила в плечи, словно от утомления. Но глубокая мудрость его проникала во все хозяйство лаборатории, в каждый эксперимент, в каждую мысль сотрудника.

Необходимость практического решения проблемы полета, вставшей перед нашим аэродинамическим центром как задача эпохи, была хорошо понята и почувствована советской наукою. Его деятели никогда не уклонялись от разрешения вопросов, возникающих перед самолетостроителями, и среди наших аэродинамиков нет ни одного, кто считал бы свое дело сделанным полностью, если разгадана только физическая сущность явления и создана его теория. Наши аэродинамики не считают свою работу законченной до тех пор, пока конструктор самолета практически не использует научного достижения.

Вот почему так естественно сливается история русской аэродинамической школы с историей русской авиации.

Но, разумеется, совсем не обязательно ждать, чтобы практическое приложение теории исходило от самого исследователя, хотя нет основания и для того, чтобы считать аналитическое мышление несовместимым с геометрическим или художественным, а исследовательский талант — с изобретательским или конструкторским.

В практике специальных отделов и лабораторий института комплексный метод науки и техники осуществлялся сотрудничеством теоретиков, экспериментаторов и конструкторов.

В заседании Научно-технического комитета Высшего Совета Народного Хозяйства, докладывая о работе ЦАГИ 4 июня 1926 года, Сергей Алексеевич говорил:

— Мы не считаем свою задачу законченной и тогда, когда все основные элементы какого-нибудь аппарата совершенно изучены. Мы считаем свою задачу законченной только тогда, когда на основании всех исследований мы можем построить, создать определенный аппарат, который в действительности будет вести себя так, как сделаны предварительные расчеты. Вот два основных отдела — отдел ветряных двигателей и отдел опытного самолетостроения — я разрешают эту последнюю задачу. Разумеется, последняя задача заключается в окончательном освещении возможности применения на деле тех форм и расчетов, которые созданы другими отделами. Когда разрешаются задачи в этих отделах, приходится все время консультироваться с другими отделами, приходится проверять отдельные части аппарата и аппарат в целом с точки зрения устойчивости и т. д. Отсюда вы видите, в какой мере этот институт представляет собой связное целое…

Остановившись на работе гидродинамической и гидравлической лабораторий, докладчик добавил в заключение:

— Институт по своим задачам не ограничивается тем, чтобы внутри у себя разрешить данный вопрос, довести у себя до конца постройку аппаратов. Мы не считаем вопрос на этом оконченным! Мы стремимся к тому, чтобы свои достижения передать промышленности, чтобы эти достижения были восприняты и вошли в жизнь. В этом отношении институту удалось достигнуть довольно значительных успехов. Аппараты ЦАГИ благодаря методу осторожного последовательного развития оказываются всякий раз оправдывающими и даже превосходящими наши расчеты. Институт всеми мерами стремится навстречу промышленности, чтобы всякого рода указания, всякого рода запросы удовлетворять тотчас же…

Представленные в дополнение к общему докладу руководителя института отчеты лабораторий и отделов ЦАГИ свидетельствовали о том, что созданный вместе с институтом комплексный метод в науке и технике в высшей мере оправдал ожидания. Конечно, как все слишком новое, он не сразу был понят, не всеми принят. Но ныне он получил уже не только общее признание, но и развитие в виде создания высших учебных заведений, готовящих кадры инженеров-исследователей.

После того как закончилось строительство экспериментального хозяйства, Сергей Алексеевич отошел от руководства и несколько лет оставался председателем Коллегии, а с переходом от коллективного руководства к единоначалию состоял директором института. В 1931 году он в должности начальника Общетеоретической группы ЦАГИ стал делить труд и время с Академией наук.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.