Глава VIII. Доктор прикладной математики

Глава VIII. Доктор прикладной математики

Николай Егорович торопливо шел по узкой, занесенной снегом улице. Фонари тускло светили сквозь медленно падающий снег. Задумавшись, он свернул на Садовую к знакомым воротам, но тут остановился и засмеялся:

— Ах, ах, я и позабыл! Опять на старую квартиру зашел… Извозчик! Угол Денисовского и Немецкой улицы! — крикнул он, сел в подкатившие санки и поехал домой.

Жуковские через год после возвращения Николая Егоровича из-за границы поселились в новой квартире, в одном доме с Орловым.

Пока Николай Егорович шумно снимал в передней большие фетровые боты, Капитан Немо, важно помахивая хвостом, отправился к Марии Егоровне доложить, что пришел хозяин. Верочка выбежала встречать брата и сразу выпалила все новости:

— Меня вызывали по-немецки, поставили двенадцать![13] Заходил Альберт Христианович, сказал, что съезд в Петербурге назначен на семнадцатое декабря…

Николай Егорович ехал на съезд, где он должен был впервые выступать как докладчик. Он заранее предвкушал удовольствие увидеть Щукина. Кроме того, ему приятно было теперь, когда он приобрел уже известность, побывать в Петербурге, откуда несколько лет назад он уехал студентом-неудачником.

— У! Какая еда! — говорил Николай Егорович, усаживаясь за накрытый стол, раскрывая салфетку и поглядывая на аппетитно зарумянившиеся пирожки. — А где Маша?.. Маска! Куш на место!

Вышла Мария Егоровна, зябко кутаясь в платок. Привычным жестом начала разливать суп по тарелкам. Вера беспрерывно, не успевая проглотить ложку супа, рассказывала всякие гимназические новости. Она уже перешла в шестой класс, но училась неровно, потому что часто болела. Только у брата по физике Верочка всегда старалась отлично отвечать урок.

Николай Егорович, рассеянно слушая ее, смотрел на Марию Егоровну, машинально катавшую левой рукой шарик хлеба.

— Маша, где же твой волчий аппетит? Ты что не кушаешь?

— Что-то бок опять болит…

Мария Егоровна вдруг показалась Николаю Егоровичу постаревшей, увядшей. Острое чувство раскаяния за недостаточное внимание к сестре шевельнулось в нем.

— Надо к Остроумову сходить, что-то мне твой бок не нравится, — сказал он.

— Пройдет! Да, я и забыла: сегодня Евпла напросился, придет с Ольгой Евпловной.

— Ну что ж, отлично. Я пойду полежу часок, а вы пока наладьте чай.

Николай Егорович, по своему обыкновению, пошел отдохнуть с газетой в руках. Вера принялась накрывать на стол к чаю.

— Ох, уж эти мне гости! — ворчала Арина Михайловна, унося в кухню большой пузатый самовар.

В передней раздался тихий звонок. Вера вся встрепенулась и покраснела. Вошел молодой студент-техник, протирая запотевшее пенсне и щуря близорукие серые глаза. Легкое пальто и клетчатый плед плохо грели. Руки его были холодны как лед, когда он здоровался сначала с Марией Егоровной, а потом с Верой.

— Я принес Николаю Егоровичу чертежи и формулы к его докладу в Петербурге, — сказал он, как бы извиняясь.

— Вот кстати, Александр Александрович! А к нам Орловы собирались. Да, еще я вас хотела попросить: у меня что-то машинка нитки не наматывает. Посмотрите, что с ней такое, — сказала Маша, насыпая сухарики в корзинку.

Верочка издали смотрела на молодого студента, и он, видимо, смущался, чувствуя на себе ее взгляд.

Александр Александрович Микулин был одним из учеников Николая Егоровича по Техническому училищу. Студенты часто заходили на квартиру к своему преподавателю. Как раньше Брашман и Слудский, так теперь и Николай Егорович любил собирать вокруг себя молодежь. Ни один студент не уходил от него без совета и дружеского участия.

Вскоре начали собираться гости: важный и строгий на вид Федор Евплович Орлов с сестрой, приехавшей из Одессы; длинноволосый Владимир Васильевич Преображенский, который вместе с Николаем Егоровичем должен был ехать на съезд; зашел на огонек и любимый учитель Николая Егоровича — профессор Слудский.

Николай Егорович появился в дверях кабинета и остановился, по своему обыкновению, упершись руками в косяки двери. Его мощная, начинающая полнеть фигура загородила весь проход. Он весело улыбался друзьям.

Николай Егорович вез на съезд первую часть своей докторской диссертации «О прочности движения»[14].

Началось обсуждение его труда. По обыкновению, загорелся жаркий спор.

— Возьмем движущиеся точки, расположенные в вершинах треугольника… — горячо доказывал Николай Егорович на самых высоких нотах.

— Если взять функцию переменного… — басил Орлов.

— Лагранж[15] утверждает обратное! — кричал Преображенский, вскочив и бегая по комнате.

Николай Егорович в азарте спора, желая доказать на примере волчка один из случаев устойчивости движения, схватил с тарелки крутое яйцо и сильно закрутил его. Яйцо начало подниматься и встало на заостренный конец, продолжая быстро вертеться. Но как только движение прекратилось, яйцо упало. Прочно стоять на остром конце оно могло только во время движения вокруг своей оси.

Зависимость устойчивости твердого тела от его движения можно видеть, запуская волчок. Существуют особые приборы, называемые гироскопами (жироскопами, волчками), которые представляют собой быстро вращающееся вокруг оси симметрическое твердое тело с осью вращения, которая имеет одну неподвижную точку. При любых поворотах арматуры с подставкой ось вращения гироскопа остается неизменной в пространстве.

В своей диссертации «О прочности движения» Николай Егорович дал теорию гироскопов. Впоследствии он развил ее в ряде статей и популярных очерков, снабженных наглядными иллюстрациями.

В то время эта теория была еще мало разработана. Жуковский со своей обычной научной проницательностью предвидел, что гироскопы будут иметь большое значение. Действительно, в наши дни, когда вошли в употребление аппараты, развивающие огромные скорости, свойства гироскопов широко используются в авиации, артиллерии, во флоте (гирокомпас, авиагоризонт, автопилот и т. п.).

К компании присоединился астроном В. К. Церасский. Разговор перешел на последние открытия в астрономии. В Париже двум братьям Анри удалось получить фотографические снимки звездного неба. Церасский рассказывал, что на фотографии можно различать далекие звезды, незаметные даже в телескоп.

Николай Егорович последнее время увлекался астрономией и написал несколько очень ценных статей. Если бы не диссертация, он, наверное, занялся бы астрономическими наблюдениями вместе с Ф. А. Бредихиным и В. К. Церасским.

Долго еще спорили за чайным столом. Гости разошлись поздно.

* * *

Николай Егорович защищал диссертационную работу «О прочности движения» 30 апреля 1882 года. Слушать его собрались профессора, студенты-техники. Жуковский в то время уже был известен как молодой, но блестящий ученый и один из самых любимых профессоров Технического училища.

Старик Давыдов, лекции которого Жуковский слушал студентом, а вслед за ним и другие выступавшие оценили работу Николая Егоровича, как вполне достойную для утверждения молодого ученого в звании доктора прикладной математики.

Закончив работу над диссертацией, Николай Егорович снова начал работать над любимой им наукой — гидродинамикой. К этому времени он был уже членом многих ученых обществ России, постоянно выступал с докладами и задумал писать серьезную работу «О движении твердых тел, наполненных жидкостью».

В начале 80-х годов, когда, намного опередив запад, Можайский строил свой первый самолет, Николай Егорович также начал интересоваться вопросами, имеющими связь с теорией «воздухоплавания» (как тогда называли авиацию).

Вернувшись из поездки во Францию, он купил себе велосипед. Ездить на велосипеде по ухабистым ореховским дорогам было не слишком удобно, Николай Егорович то и дело падал. Но езда эта была для него не простым развлечением. Из прутьев и бамбуковых палок он сделал каркас крыльев и попросил Марию Егоровну обтянуть его какой-нибудь легкой и плотной материей. Нашлись куски старой подкладки из красного шелка. Рано утром с готовыми крыльями и велосипедом Николай Егорович отправился на склон оврага за прудом, привязал крылья к плечам, влез на велосипед и покатил с горки, — испытывая силу сопротивления, препятствующую его движению. За ним неслась Маска. Внизу шарахнулась чья-то привязанная на длинной веревке лошадь. Николай Егорович благополучно съехал по склону, только крылья немного покривились. Много раз еще повторял он свой опыт. Велосипед постоянно падал. Николай Егорович ходил в синяках, и, наконец, во время одной поездки окончательно поломал крылья. Все же он мог уже сделать известные выводы: воздух оказывал заметное сопротивление. Николай Егорович чувствовал, что крылья как бы тянули его за плечи. Тогда он сделал другие, меньшего размера, и заставил сестру Веру бегать с этими крыльями против ветра.

Он намечал этими примитивными опытами путь к изучению лобового сопротивления движущегося тела. Возникал вопрос: возможно ли применять основные законы гидродинамики к новой, только еще создаваемой науке аэродинамике. Николай Егорович постепенно все сильнее задумывался над сложными вопросами, связанными с движением твердых тел в воздухе, он внимательно следил за всеми новыми теориями, выдвигаемыми тогда учеными в этой области.

Подобрав литературу, он перечитал и все то немногое, что относилось к воздухоплаванию.

С незапамятных времен люди мечтали уподобиться птице. Александра Македонского изображали летящим на орлах; сочинили поэтическую легенду об Икаре, поднявшемся к Солнцу на крыльях из перьев, скрепленных воском; русские смельчаки при Иване Грозном мечтали летать на слюдяных крыльях.

В XV веке Леонардо да Винчи[16] начал изучать полет птиц. Среди множества его инженерных эскизов, опубликованных лишь в 1880–1890 годы, имеется рисунок с изображением вертолета, у которого, как видно из объяснительной надписи самого Леонардо, большой несущий винт должен был приводиться в движение мускульной силой людей. Но его попытки изобрести летательный аппарат тяжелее воздуха — вертолет — не принесли тогда плодов. Для осуществления этой идеи не пришло еще время. Да и схема, предложенная Леонардо да Винчи, неосуществима на практике из-за совершенно недостаточной мощности людей для вращения несущего винта.

Прошло несколько столетий, и только в середине XIX века, в эпоху научных открытий, изобретений и развития промышленности, возник вопрос о возможности постройки летательного аппарата тяжелее воздуха. К тому времени люди уже научились летать на шарах и аэростатах, но полеты на аппаратах легче воздуха многих не удовлетворяли: они мечтали, как и их предки в древности, летать при помощи машущих крыльев.

Без опыта, без всяких знаний богатые любители, спортсмены и изобретатели начали строить самолеты, придавали им всевозможные формы, но их аппараты не могли даже отделиться от земли, не то что летать. Не имея достаточных знаний, самолета не построишь.

Над смельчаками-новаторами зачастую издевались, высмеивали их в карикатурах. Большинство людей считали тогда идею аппарата тяжелее воздуха неосуществимой, безумной утопией.

В 1872 году один остроумный француз, Пено, сделал модель в форме птицы, снабдил ее винтом и двигателем из закрученной резины.

Выдумка Пено оказалась удачной. «Птичка» полетела. Пено доказал наглядно, что аппарат тяжелее воздуха способен летать.

Пено сделал доклад в Парижской Академии наук, продемонстрировал свое изобретение и получил премию.

Но на этом пока дело и кончилось; лишь в магазинах и на выставках начали появляться самые разнообразные летающие игрушки. Но от игрушки до реального самолета еще далеко.

Первые конструкторы самолетов неизменно терпели неудачу.

Не зная законов аэродинамики, не умея рассчитать все части самолета, можно построить какой-то аппарат, но заставить его подняться в воздух нельзя. Кое-кто даже заявлял, что самолет, как и всякий аппарат тяжелее воздуха, вообще нельзя рассчитать. Строили наугад, добивались некоторых результатов лишь опытным путем.

К тому же тогда еще не были сконструированы легкие бензиновые двигатели, а паровые и электрические весили слишком много при весьма небольшой мощности.

Сначала пробовали строить самолеты с машущими крыльями, но они вообще не летали; потом начали изобретать аппараты самых различных видов: подобные коробчатым змеям, многопланные в виде решеток и другие. Материалом же служили главным образом дерево и ткани.

Наибольших успехов к этому времени достиг выдающийся русский изобретатель, создатель первого самолета Александр Федорович Можайский (1825–1890).

А. Ф. Можайский по окончании Морского кадетского корпуса (1841) служил в военно-морском флоте. В шестидесятых годах он задался целью построить летательный аппарат тяжелее воздуха. Он изучал строение крыльев птиц, полеты воздушных змеев, работу воздушных гребных винтов. Уже в семидесятых годах демонстрировались крупные летающие модели Можайского. Использовав работы русских ученых Менделеева и Рыкачева, Можайский сконструировал и в середине 1882 года построил первый в мире самолет, который уже тогда имел все основные части, существующие в современных самолетах (крыло, фюзеляж, винтомоторную установку, хвостовое оперение, шасси), причем их взаимное расположение было то же, что в современных машинах. После этого А. Ф. Можайский приступил к испытаниям самолета: сначала на земле, а затем и в воздухе, которые проводились в течение 1882–1885 годов.

Но и Можайский, при всей его даровитости, двигался в значительной степени ощупью. Научный фундамент под самолетостроение еще не был подведен.

Создание теоретических основ для правильного конструирования самолетов оказалось делом весьма сложным. Потребовались многие годы упорного труда. Теоретические выводы требовали подтверждения опытным путем. Аэродинамических лабораторий тогда еще не было, и никто не знал, как их оборудовать.

Жуковский задумался и над этим вопросом. Он знал, что при изучении законов движения твердых тел в воздухе потребуется коллективная работа и упорное экспериментирование.

Получив почетную ученую степень доктора, Жуковский мечтал о чтении лекций в университете. Стать профессором Московского университета было его давнишним желанием. К тому же в университете имелся механический кабинет, организованный другом Жуковского Орловым, где можно было начать постановку несложных опытов.

В эти годы Жуковский близко познакомился с известным астрономом Ф. А. Бредихиным и его молодым помощником В. К. Церасским. Оба они бывали у Жуковского. Николай Егорович тоже увлекся астрономией и написал несколько работ по механической теории полета комет и движения Солнца.

В то же время он не оставлял своих исследований движения жидкостей. Его заинтересовало влияние реакции втекающей и вытекающей жидкости на плавающее тело. В этот период он написал ряд статей по вопросам гидромеханики: «О реакции вытекающей и втекающей жидкости», «О гидродинамической теории трения хорошо смазанных тел» и «Решение одной задачи гидростатики». По своему обыкновению делиться с учеными и студентами результатами своих исследований, он всегда выступал с докладами и сопровождал их интересными опытами. Например, желая наглядно показать слушателям явление реакции втекающей и вытекающей воды (закон, на котором построена система современных реактивных двигателей), Николай Егорович сконструировал очень простой и понятный прибор.

Летом в Орехове Николай Егорович устроил плот на пруду, который двигался при помощи насоса, выталкивающего струю воды.

Впоследствии Жуковский разработал теорию движения морских и речных судов силою реакции воды.

Попутно с научными работами он подготовлял свой курс гидродинамики, который он собирался читать студентам, когда получит кафедру в университете.