Характеризуя с этой точки зрения работы С. А. Чаплыгина, академик А. Н. Крылов писал ему в своем «Открытом письме» в день пятидесятилетия ученого:
«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.
Плотины сооружались не из железобетона такими инженерами, как наши сочлены академики Графтио, Веденеев, Винтер, а из жердей, земли и навоза пришлыми полуграмотными „чертопрудами“ в огромном большинстве случаев для водяных мельниц много что на двенадцать поставов, то-есть примерно на сто сил.
Мне случайно пришлось быть на закладке такой плотины на реке Алатырь лет сорок тому назад.
Общий вид зданий ЦАГИ.
Чертопруд, именовавший себя сохранившимся со времен Грозного словом „розмысл“, брал за „разум“ по пятьсот и по тысяче 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 необъятной России пришлого „розмысла“ было столь же трудно, как изловить в реке того водяного, которого он заклинал.
И вот в это же время Вы, Сергей Алексеевич, писали свою статью „О струях в несжимаемой жидкости“, статью, которая через двадцать пять лет послужила к обоснованию теории и расчета гидроконов[1] 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 Волге, на Каме, на Ангаре, на гигантских сибирских реках, то трудно и представить себе, сколько энергии сберегут гидроконы…
Ваша теорема о „дужке“ стала классической, вошла во все курсы аэродинамики и авиации, Ваши исследования подъемной силы и лобового сопротивления крыла служат основою для расчета самолетов.
Мне нечего говорить о том, что делает авиация теперь, ставшая едва ли не первенствующим родом оружия, и сколько тысяч раз применялись в практике Ваши теоретические исследования и Ваши теоремы!»
Исследователь и изобретатель, ученый и инженер, теоретик и практик редко уживаются в одном человеке, а связь между наукой и техникой никогда не обнажается в грубой и резкой форме. Поэтому, срывая в прекрасном саду науки зрелые плоды практических приложений, мы порой склонны считать плоды нашей собственностью, а сад — никому не принадлежащим и никем не взращенным, но в действительности дело обстоит не так.
История технической аэродинамики с ее лабораториями и приборами, вероятно, заслуживает отдельного исследования и в свое время, конечно, будет написана. Но нам интереснее остановить свое внимание не столько на самих приборах и лабораториях, сколько на том, чему они служат и для чего сооружаются.
Лаборатория имени Н. Е. Жуковского, помещавшаяся в стенах МВТУ, была реконструирована и продолжала работать в системе института еще несколько лет после того, как вступила в строй новая лаборатория — имени С. А. Чаплыгина. Только в 1929 году лаборатория имени Н. Е. Жуковского была передана Московскому авиационному институту для использования ее в учебных целях. Но, кажется, еще и вплоть до 1935 года этой лабораторией пользовались для исследовательских работ. Дело в том, что большие аэродинамические трубы, а тем более натурные, вовсе не мешают жить и работать малым трубам. Проведение исследований в больших и особенно натурных трубах стоит очень дорого и берет много времени, а в то же время самолетостроителю необходимо выяснить аэродинамическую характеристику будущего самолета еще до его постройки, для чего и служит «продувка» его модели. Этим и объясняется, что, несмотря на наличие больших и натурных труб, не только у нас, но и повсюду продолжают работать и строиться вновь трубы малых размеров.
В реконструированной лаборатории имени Н. Е. Жуковского экспериментальные исследования велись в трех трубах — плоской, круглой и новой, разъемной, служившей моделью большой трубы лаборатории имени С. А. Чаплыгина. Так как средства на постройку этой трубы были получены от Научного комитета Военно-Воздушного Флота, то она и получила название «труба НК».
В истории развития экспериментальной и технической аэродинамики труба НК и вся в целом лаборатория имени Н. Е. Жуковского играли, конечно, исключительную роль, но не надо умалять их значения и в истории советского самолетостроения. В лаборатории имени Н. Е. Жуковского впервые начала осуществляться тесная связь между научной и практической авиацией, здесь подверглись исследованиям на моделях первые наши самолеты, сюда приходили и получали ответы на многие вопросы старейшие наши самолетостроители, отсюда ведут свое начало многие приемы аэродинамических исследований.
Наиболее прилежным посетителем лаборатории имени Н. Е. Жуковского был Андрей Николаевич Туполев. Он самым внимательным образом рассматривал черновые результаты экспериментов с моделями самолетов «АНТ», не дожидаясь их окончательной проверки. Он бывал часто и на опытах. Вместе с экспериментатором он просматривал модель с помощью «аэродинамического щупа». Этот щуп состоит из длинного стержня с пучком шелковинок из некрученого шелка на конце. Приближая пучок шелковинок к модели, можно разобраться в поведении воздушного потока около нее. Щуп позволяет определять срывы струй, распределение срывов по размаху крыла, характер истока у сочленений частей модели и в зоне оперения. Многие вопросы проектирования самолета решались тут же, в трубе.
При просмотре обтекания модели в целом применялся метод обклейки крыльев, фюзеляжа и оперения шелковинками, что дает более полную картину обтекания, так как одновременно просматривается весь поток, обтекающий модель. Сейчас таким же образом исследуется самолет и в натурных трубах и при лётных исследованиях. Метод этот оказался особенно полезным при изучении вопросов интерференции — взаимного влияния отдельных элементов самолета друг на друга. Вопросы интерференции, как и некоторые вопросы устойчивости самолета, составляют тот круг вопросов, которые охватить теорией или расчетом весьма трудно.
Одними из первых, как уже говорилось, в лаборатории имени Н. Е. Жуковского были исследованы самолеты А. Н. Туполева «АНТ-2» и «АНТ-3» и истребитель Н. Н. Поликарпова «ИЛ-400».
В конце 1924 года и в начале 1925 года весьма обстоятельному обследованию и в круглой трубе и в трубе НК подверглась модель самолета «АНТ-4», военный вариант которого получил литеры «ТБ-1», как тяжелый бомбардировщик. Опыты показали, что фюзеляж трехгранного сечения с острыми ребрами в сочетании с крылом дает значительное лобовое сопротивление, и форму фюзеляжа конструктор изменил.
Попутно выяснилось, что установка К. А. Ушакова для испытаний на продольную устойчивость в виде «вилки» с центрами дает затенение оперения. Тогда «вилку» заменили новым «центровым прибором», на котором модель при испытании укреплялась за концы крыльев и могла свободно вращаться вокруг вертикальной оси.
Таким образом, создание и совершенствование опытных установок теснейшим образом связываются с запросами опытного самолетостроения в процессе развития производственной дружбы между научной и практической авиацией.
Для нас представляет интерес еще одно обследование, произведенное в это время. Для выяснения вопроса об аэродинамических свойствах птиц тут было испытано чучело вороны с крыльями, раскрытыми для планирования, соответственно натуре. Опыт показал, что аэродинамические качества вороны как планера вдвое ниже, чем самолета.
Низкое качество птиц как планеров объясняется, конечно, тем, что летательный механизм их вырабатывался первоначально для гребного, динамического полета, а не для парения в воздухе. Покрытие из перьев в то же время создает у них значительное сопротивление.
Отсюда можно сделать поучительный вывод, что слепое перенесение внешних форм птицы на самолет, как и вообще слепое подражание природе, в технике не всегда целесообразно. Впрочем, надо иметь в виду и то, что исследовались чучела птиц с нарушенным все же строением тела и оперения.
Связь научной и практической авиации приняла еще более стойкие и определенные формы, когда с 1926 года вступила в строй лаборатория имени С. А. Чаплыгина. К концу своего организационно-строительного периода она располагала пятью аэродинамическими трубами. Они представляли возможность подвергать испытанию как модели, так и отдельные части самолета в натуре, при разных режимах.
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, как мы увидим дальше, 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.
Необходимость практического решения проблемы полета, стоявшая перед нашим аэродинамическим центром как задача эпохи, была хорошо понята и почувствована школой Жуковского. Его ученики прежде всего обратились к изучению вопросов аэродинамики и динамики самолета.
Отложение снега около модели железнодорожного щита в аэродинамической трубе в условиях искусственной метели.