В предисловии говорилось: «...В январе 1931 г. исполнилось сорокалетие научной деятельности академика Сергея Алексеевича Чаплыгина.
Собрание Отделения математических и естественных наук Академии наук СССР посвятило заседание от 27 апреля обозрению научных трудов Сергея Алексеевича.
Эти труды охватывают многие области механики и прикладной математики; по определенности и важности поставленных вопросов, изящности и общности новых методов, примененных для их решения, отчетливой законченности результатов труды С. А. Чаплыгина являются классическими и составляют украшение русской математической литературы.
Двадцати-, тридцати- и сорокапятилетняя давность этих трудов не только не умалила их значения, но, напротив, примененные С. А. Чаплыгиным методы нашли новые применения к решению многих других научных вопросов, казалось бы, не имеющих связи с теми, для решения которых они первоначально предназначались.
Отделение математических и естественных наук, сознавая, насколько важно изучение трудов С. А. Чаплыгина для всякого математика, работающего в области приложений математики, не могло не отметить, что такое изучение встречало почти непреодолимые трудности, ибо значительная часть сочинений С. А. Чаплыгина опубликована в специальных периодических изданиях, выходивших в весьма малом числе экземпляров и сохранившихся в двух или трех главных общественных библиотеках и в библиотеках старых университетов.
Чтобы сделать труды С. А. Чаплыгина доступными для изучения, Отделение математических и естественных наук Академии наук СССР постановило издать полное «Собрание сочинений акад. С. А. Чаплыгина».
По этому поводу А. Н. Крылов спустя несколько лет говорил в дружеском «Открытом письме» Сергею Алексеевичу: «Работы, вошедшие в первый том, по своим заглавиям могут показаться имеющими общий математический характер и относящимися к теоретической механике, но более внимательный просмотр, не говоря даже об их изучении, убедит, что в этих работах нельзя отличить, где оканчивается математика и где начинается техника или методы, к ней приложимые.
Работы, вошедшие во второй и третий тома, не только чисто технические по своему содержанию, но даже носят и чисто технические названия.
Ваш путь к решению сложных технических вопросов может считаться классическим: точно высказав вопрос, вы придаете ему математическую формулировку и приводите к определенному математическому вопросу, для решения которого Вы и применяете чисто математические методы, которыми Вы с таким мастерством владеете.
Получив решение, Вы возвращаетесь к техническому вопросу и применяете к нему полученное решение, давая ему соответствующее истолкование.
Вы мне скажете, что все так делают. На это я отвечу, что всякий умеет держать в руке кисть, но только Репин сумел своей кистью создать «Бурлаков».
Рассеянные по труднодоступным изданиям, являвшие собой библиографические редкости, исследования Чаплыгина благодаря стараниям и заботам Академии были собраны воедино.
Во второй и особенно в третий тома вошли статьи, написанные Сергеем Алексеевичем, когда он руководил общетеоретической группой.
Статей немного, но все они весьма ценны в творческом наследии ученого.
Его продолжает интересовать, как поведет себя крыло с добавочными частями — элеронами, предкрылками, закрылками. Вопрос актуальнейший. При обычных профилях крыльев рост скорости полета приводит к одновременному увеличению посадочной скорости. Это весьма усложняет эксплуатацию самолета: невозможно сесть на обычный полевой аэродром при посадочной скорости, скажем, сто пятьдесят километров в час. Нагрузки на шасси при ударах о неровности грунта становятся слишком большими. Естественно стремление конструкторов иметь такие крылья, которые позволяли бы достигать максимальных скоростей в полете и в то же время небольших скоростей на посадке. Без механизации крыла этого достичь было трудно. Теоретические разработки Чаплыгина освещают путь создателям самолетов.
В исследовании «К теории открылка и закрылка» Сергей Алексеевич рассматривает обтекание крыла со щитком в форме элерона, поставленным не у задней, а у передней кромки.
Совместно с В. В. Голубевым он публикует через четыре года другую работу — «К теории предкрылка и закрылка». «Среди различных приспособлений, применяемых для улучшения аэродинамических свойств крыла, — пишут авторы, — самым старым и лучше всего разработанным конструкторами является так называемое разрезное крыло. В простейшем случае это крыло, у которого на некотором расстоянии от передней кромки добавляется маленькое крыло (предкрылок) или маленькое крыло около задней кромки (закрылок)». Авторы указывают: «Если, вращая предкрылок или закрылок, мы увеличиваем его угол атаки, то подъемная сила всего разрезного крыла увеличивается; если угол атаки предкрылка или закрылка уменьшается, то уменьшается и подъемная сила всего разрезного крыла».
Важная для развития теории крыла статья написана Чаплыгиным совместно с А. Л. Лаврентьевым — «О подъемной силе и сопротивлении длинного плоского крыла в предположении срыва с его верхней поверхности». Авторы показывают процесс в виде комбинации плавного обтекания и обтекания с образованием струй. По их мнению, сопротивление крыла обусловливается срывом потока воздуха с профиля. Угол атаки, при котором начинается срыв, авторы назвали критическим углом атаки — для самолета важно ни в коем случае не переходить за него.
Еще одна работа, выполненная вместе с В. В. Голубевым. Она воспринимается как что-то совсем уж несвойственное научным устремлениям Чаплыгина: работа представляет собой теоретическое осмысление экспериментальных результатов продувки цилиндров двигателей внутреннего сгорания. Но только на первый взгляд эта работа кажется неожиданной для Сергея Алексеевича — его участие в ней в принципе легко объяснимо широтой его научных интересов в двадцатые и тридцатые годы и еще тем, что, по его собственным словам, «возник один из редких случаев, когда удавалось решить уравнение Лагранжа».
По мере развития авиации конструкции аэропланов все больше усложнялись, поскольку приходилось постоянно преодолевать какие-то технические и физические барьеры, в частности на пути к достижению большей устойчивости, надежности и безопасности. По-разному конструкторы пытались решить эту задачу. Скажем, на заре деятельности ЦАГИ они пробовали построить триплан (имеется в виду триплан «КОМТА», уже упоминавшийся в книге). Проведенные затем исследования, продувки и расчеты показали, что конструкция триплана во многих отношениях является невыгодной, бесперспективной. Будущее принадлежало монопланной схеме. Но для науки интерес порой представляет и то, что кажется неприемлемым практике. Иначе, как говорится, с водой можно выплеснуть и ребенка. Поэтому (а больше, вероятно, потому, что это составляло суть его творчества — каждый случай, представляющий теоретический интерес для аэродинамики, подвергать математическому исследованию) Чаплыгин обратился к теории триплана. В работе по этому вопросу он предложил формулы и метод расчета суммарных аэродинамических сил для аппаратов с тремя поддерживающимися поверхностями.
Выход статей дал повод еще раз подчеркнуть место, занимаемое Чаплыгиным в ряду крупнейших математиков и механиков мира.
Из тридцати восьми работ, собранных в трех томах, четырнадцать посвящено аэродинамике. Если в самом начале своего пути Сергей Алексеевич отдавал предпочтение вопросам гидродинамики и вообще теоретической механики, то после исследования «О газовых струях», составившего эпоху в газовой динамике, его интересы явно склоняются к теоретической аэродинамике, главным образом к теории профиля крыла самолета.
Решал он научные задачи своеобразными методами.
Профессор А. А. Космодемьянский пишет о его стиле: «Необычайная отточенность предложений, сжатость и, можно даже сказать, скупость вывода, строгая постановка и формулировка проблем с выставлением на вид всех ограничивающих предложений, затем профессионально математическое исследование. Никаких отступлений и рассуждений по аналогии; все в рамках строгой, логической последовательности суждений. Почти никаких утверждений о важности и актуальности поставленной и решенной задачи, столь излюбленных и пространных у большинства современных авторов. Геометрические образы носят вспомогательный характер. Большинство геометрических построений не приводится в цифрах и чертежах, излагаются лишь пути их построений в виде сжатых рецептов, расшифровка которых требует больших усилий и напряженного внимания. Обзоры результатов предшественников даются в отчеканенной, изящной трактовке, где в немногих словах содержится все наиболее существенное».
Невольно напрашивалось сравнение, сопоставление методов Чаплыгина и Жуковского.
Приведу высказывание на сей счет профессора И. Н. Веселовского.
«Исследования Жуковского почти всегда идут от частного к общему, от конкретных наблюдений или практической потребности к общей теории, его научные работы представляют ряд статей, объединенных не общей мыслью, но лишь постоянством предмета исследования.
Работы Чаплыгина в области авиации представляют единую последовательность, объединяемую не предметом исследования, но развитием мысли исследователя.
Если Николай Егорович считал, что цель механики — составление таких уравнений, которые можно проинтегрировать, для чего надо уметь выбрать приближенную картину явления, его наиболее характеризующие черты, то Сергей Алексеевич пользовался приближениями только тогда, когда мог определить погрешность, которую они дают. Недаром он много занимался выработкой приближенных методов интегрирования дифференциальных уравнений.
Для Сергея Алексеевича практические приложения получались сами собой как результаты теории, но не наоборот.
… Он относился к числу тех замечательных ученых, которые умели правильно задать природе вопрос и тем самым уже наполовину обеспечить исчерпывающий ответ на него...»