Отвечая на этот вопрос, Жуковский не только находит объяснение, но и дает формулу гидродинамического напора, поднимающего подшипник.
Во второй статье — «О движении вязкой жидкости, заключенной между двумя вращающимися эксцентрическими цилиндрическими поверхностями» Жуковский исследует вращение шипа в подшипнике в другом случае, когда оба они вращаются в противоположных направлениях с одинаковой угловой скоростью. Наконец, в третьей статье, написанной совместно с С. А. Чаплыгиным, — «О трении смазочного слоя между шипом и подшипником» Жуковский и его первый ученик дают полное и окончательное решение интересующей их задачи.
Для определения вязкости смазочных масел Н. П. Петров устроил весьма точный прибор, требующий, однако, продолжительных наблюдений и вычислений. Положив тот же принцип течения масла в тонких трубках в основу, Жуковский построил свой прибор, который позволяет делать наблюдения очень быстро, с достаточной точностью.
Весь вопрос, поднятый Н. П. Петровым, был исчерпан в этих работах. Справедливо писал академик А. Н. Крылов в «Открытом письме» С. А. Чаплыгину:
«Ваше исследование, произведенное в 1906 году совместно с Н. Е. Жуковским, „О трении смазочного слоя между шипами и подшипником“ получило в руках Митчеля практическое применение, и он заработал миллионы фунтов стерлингов на своих подшипниках!»
Бессребреничество русских ученых и изобретателей широко известно. В этом смысле и Жуковский и Чаплыгин были истинно русскими людьми. Так же мало заботились они и об охране своего первенства.
Когда Е. А. Болотов на одном из собраний Математического общества заговорил об «основной гипотезе Жуковского», Николай Егорович не замедлил внести поправку:
— Гипотеза принадлежит Сергею Алексеевичу Чаплыгину… — сказал он.
Но вслед за тем потребовал слова Чаплыгин.
— Николай Егорович сам еще в 1904 году пользовался этой гипотезой! В его работе «О разрезании вихревых шнуров» принятое для решения частной задачи о движении вихря в присутствии твердой стенки предположение сполна решает задачу об определении величины циркуляции скорости вокруг профиля крыла. Николай Егорович только не заметил этого по своей рассеянности!
— Не заметил, Сергей Алексеевич, не заметил… — без малейшего сожаления сказал Жуковский.
— Прекрасно, — прерывая спор, предложил Болотов, — будем говорить: основной постулат Жуковского и Чаплыгина!
С этим все и согласились.
Знаменитый постулат Чаплыгина немедленно использовали сами Чаплыгин и Жуковский для построения общей теории образования подъемной силы крыла. Сейчас же после зимних каникул в первых двух заседаниях Московского математического общества С. А. Чаплыгин делает доклады: «Об ударе потока на дугу круга», «К теории биплана и руля высоты», «К теории полета птиц и насекомых», «К теории поддерживающей силы изогнутых пластинок».
В начале 1910 года Чаплыгин пишет мемуар «О давлении плоскопараллельного потока на преграждающие тела», который содержит изложение результатов, относящихся к определению подъемной силы крыла. В этой работе, необычайно богатой содержанием, впервые созданы основы современной гидродинамической теории крыла. Исходя из гипотезы Чаплыгина, здесь выведены формулы, которые применяются и теперь для определения величины, направления и точки приложения равнодействующей сил давления потока на крыло; формулы эти в иностранной литературе часто называются формулами Блязиуса, но исторически это неверно: Блязиус вывел эти формулы независимо от Чаплыгина, но позднее.
Метод, разработанный Чаплыгиным, позволил найти рациональную форму профилей, доказать, что профили для крыльев самолетов должны иметь закругленную переднюю и острую заднюю кромки, получить формулы для определения подъемной силы и момента теоретических профилей.
Все эти фундаментальные открытия Чаплыгина подвергались экспериментальной проверке в аэродинамических лабораториях Технического училища и университета.
Выступая на заседании Общества имени Леденцова с докладом об аэродинамических лабораториях и о значении их в развитии аэродинамической науки и практической авиации, Жуковский говорил:
— Все описанные мной приспособления сделали бы из аэродинамической лаборатории Технического училища выдающееся учреждение, дающее возможность производить научные исследования разнообразных вопросов воздухоплавания и достойное той энергии, которую проявили студенты училища в аэродинамической работе. Я думаю, что проблема авиации и сопротивления воздуха, несмотря на блестящие достигнутые успехи в ее разрешении, заключает в себе еще много неизведанного и что счастлива та страна, которая имеет средства для открытия этого неизведанного. У нас в России есть теоретические силы, есть молодые люди, готовые беззаветно предаться спортивным и научным изучениям способов летания. Но для этих изучений нужны материальные средства.
Средства обществом были даны. Деятельность воздухоплавательного кружка и аэродинамической лаборатории слилась. Началась серьезная работа молодых аэродинамиков и конструкторов, доказавшая справедливость утверждений Жуковского.
Первой самостоятельной работой явилась постройка геликоптера по проекту Бориса Николаевича Юрьева. Геликоптер Юрьева демонстрировался на Второй международной выставке воздухоплавания в 1912 году и получил золотую медаль.
В процессе работы надо было рассчитать винты — поддерживающий машину в воздухе и дающий ей поступательное движение.
Сколько-нибудь правильной теории, а тем более применимой к винту, работающему на месте без поступательной скорости, тогда не было. В то время существовало два теоретических представления о работе гребного винта. Одно считало, что винт движется в неподвижном воздухе. Другое учитывало подсасывание воздуха, производимое винтом, что было правильнее, но эта теория не давала представления о форме лопастей винта.
Невозможно было взять за образец самолетный винт, так как геликоптерный винт существенно отличается от него диаметром, числом оборотов и, главное, режимом работы.
В вопросах конструкции и прочности Юрьев опирался на помощь всех членов воздухоплавательного кружка. Разработку вопроса о рациональной теории гребного винта взял на себя Григорий Харлампиевич Сабинин.
В творческой истории Григория Харлампиевича Сабинина есть нечто достойное не только внимания, но и исследования. Редко приходится встречать человека, в ком бы так естественно сочетались теоретик и практик, мыслитель и художник, в ком так последовательно и естественно развивалось бы инженерное дарование.
Это как раз типичный представитель тех не часто встречающихся людей, конструкторскому искусству которых так удивлялся Чаплыгин.
Мальчика отдали в Белевскую прогимназию. Летом он жил у бабушки в деревне и строил модель молотилки с помощью перочинного ножа. Модель выглядела не слишком изящно, но она действовала, как действовали потом звонки, лейденские банки, динамо-машины, которые он сооружал в Москве, перейдя в Московскую классическую гимназию.
«Метаморфозы» Овидия и «Речи» Цицерона, изучаемые в подлиннике, плохо ложились в голову юноши, но в математике и физике он был полным хозяином, и его товарищи считали неопровержимым доводом в свою защиту, когда говорили: «Этого даже Сабинин не знает!»
На самодельном токарном станке, располагая совершенно примитивным инструментом, наспех приготовив уроки, до поздней ночи точил он детали, собирал, пробовал самые разнообразные электрические приборы, и все это с таким искусством, точностью и изяществом, что и полвека спустя, глядя на оставшийся от тех времен какой-нибудь амперметр, он переводит глаза на свои руки, как на отдельные от него, самостоятельно действующие существа, и говорит:
— Руки у меня всегда жаждали дела!
Прибор радовал сердце юноши сам по себе. Так радует нас лес, поле, река без всякой связи с тем, что они нас обогревают, поят, кормят.
С этой страстной приверженностью к механизму, к машине, к конструкции Сабинин в 1904 году, окончив гимназию, поступил в Московское высшее техническое училище на механическое отделение. Революционные события 1905 года отвлекли студенчество от занятий, высшие учебные заведения пустовали. Сабинин читал, работал на заводе, проходя практику, и только в 1908 году возвратился к занятиям в училище.
Когда возник воздухоплавательный кружок, Сабинин немедленно вошел в него деятельным членом и быстро сошелся с товарищами.
Юрьев, собственно говоря, просил Сабинина только рассчитать винт для геликоптера. Но, не видя возможности сделать это, опираясь на существовавшие теории, Сабинин стал думать, какая из них ближе к действительному положению вещей.
Без опыта, без непосредственных наблюдений решить вопрос Сабинин не мог. Он построил маленький электромотор с винтом, взял у отца пачку папирос, хотя сам никогда не курил, и начал производить опыты.
Он пускал струю дыма на работающий винт и внимательно следил, что происходит в подкрашенном дымом воздухе перед винтом и сзади него. И вот молодому исследователю таким образом удалось обнаружить очень интересный факт — сжимание струй за винтом, несмотря на действие центробежных сил, стремящихся расширить струю. Между тем в то время считалось общепризнанным, что струя за винтом расширяется. Установив этот факт, Сабинин разработал свою теорию, которую Жуковский назвал теорией Сабинина — Юрьева и включил отдельной главой в свой курс лекций.
В 1912 году Сабинин доложил II воздухоплавательному съезду о дальнейшем развитии этой теории, учтя вращение струи воздуха после прохождения его через работающий винт, а осенью того же года В. П. Ветчинкин доложил в Политехническом обществе о ее распространении на винты любой формы; первые винты Сабинина имели специальную форму, создающую за винтом равномерный поток. Одновременно Ветчинкин предложил на основе той же теории и метод поверочного расчета винта на любом режиме его работы.
Эта первая теоретическая работа Сабинина положила начало его дальнейшим научно-исследовательским работам, среди которых особенное значение имеют расчет и теория «Идеального ветряного двигателя».