ЭС: Н.Е.Жуковский

ЖУКОВСКИЙ НИКОЛАЙ ЕГОРОВИЧ (5(17).01.1847, с. Орехово Покровского уезда Владимирской губ. – 17.03.1921, Москва), математик, механик, инженер.
 
Окончил физико-математический факультет Московского университета (1868). Магистр (1876, «Кинематика жидкого тела»). Доктор прикладной математики (1882, «О прочности движения»).
Член-корреспондент отделения физико-математических наук (математика) Санкт-Петербургской АН/РАН (1894).
 
Экстраординарный профессор (1886), ординарный профессор кафедры механики теоретической и практической/механики (1891–1921) физико-математического факультета.
 
В Московском университете. Н.Е. Жуковский окончил 4-ю московскую гимназию (1864) и собирался, по стопам отца, продолжить обучение в Петербургском институте инженеров путей сообщения. Однако, на этот выбор повлиял А.Х. Репман – его домашний учитель, выпускник медицинского факультета, заметивший выдающиеся способности своего подопечного в области физических и математических наук. На семейном совете было решено отправить Николая обучаться в университет.
«Ужасно опечалило меня последнее письмо ваше, в котором вы пишете, что не будете в силах меня отдать в Петербург в Инженерный корпус, потому что итти в университет, да ещё на математический факультет, я не вижу никакой дороги. Университет ужасно меня пугает. Оканчивая университет, нет другой цели, как сделаться великим человеком, а это так трудно; кандидатов на имя великого так много», – писал матери Н.Е. Жуковский.
 
Под его руководством и по его расчётам для кабинета прикладной механики физико-математического факультета была построена малая аэродинамическая труба длиной 7 м с квадратным сечением 75х75 см, которая была одной из первых всасывающих труб в мире (1902), а затем  большая – с внутренним диаметром 1,6 м и длиной 10 м (1910, вестибюль Аудиторного корпуса). С помощью этих установок были проведены измерения по определению положения центра парусности пластинок различных удлинений, определён коэффициент сопротивления шара при изменении скорости потока, поставлены первые опыты по определению сопротивления трения. В 1942 г. во двор МГУ упала авиационная бомба тяжёлого калибра, повредившая Аудиторный корпус и уничтожившая уникальные приборы, сделанные руками учёного, его сотрудников и учеников.
«Зима 1919 г. Представьте себе, что вы входите в здание университета на Моховой, где размещается физико-математический факультет, охватывающий различные отделения естественных дисциплин: математическое, физическое, астрономическое, географическое, химическое, геологическое и другие. Не снимая верхней одежды (в здании такая же температура, как и снаружи) поднимаетесь по мраморной лестнице на второй, затем на третий этаж, всё более ощущая запах дыма. Нет, это не пожар – идёт продувка профилей крыльев моноплана в дымовой аэродинамической трубе Н.Е.Жуковского на верхней галерее» (Газета «Московский университет». 1980. 25 апреля).
 
Преподавательская деятельность Н.Е. Жуковского пришлась на непростое для России время – время студенческих волнений, войн и революций. Учёный всегда находился в стане «усмирителей студентов», «забудем слово “забастовка” и никогда не применим его в стенах университета. Выйдем из тяжёлого положения путём точного исследования фактов – единственно верным путём… Мы просим вас, продолжайте ваши занятия», – подписался он под этим обращением в числе большой группы профессоров в 1901 г. Не оставил он студентов в 1911 г. когда университет демонстративно покинули десятки ведущих профессоров и преподавателей, не согласных с политикой министра народного просвещения Л.А. Кассо. В числе немногих, сохранивших звание профессора  Московского университета в год его «разгрома», – Д.Н. Анучин, Р.Ю. Виппер, А.А. Грушка, Д.Ф. Егоров, И.А. Каблуков, Г.А. Кожевников, Н.С. Корсаков, М.К. Любавский, А.П. Павлов, Г.И. Челпанов. Именно Н.Е. Жуковский поблагодарил М.К. Любавского в 1917 г. от лица профессорской корпорации за то, что тот «в трудное время сумел охранить достоинство университета и поддержать его на той высоте, на какой он стоял раньше».
 
Научная и педагогическая деятельность. В сфере научных интересов теоретическая и практическая механика, воздухоплавание, авиация.
Основоположник гидро- и аэродинамики, «отец русской авиации», автор многочисленных оригинальных исследований в области астрономии, математики, механики твёрдого тела, гидродинамики, гидравлики. Его работы явились источником основных идей, на которых строится авиационная наука – до них теоретической аэродинамики как самостоятельной науки не существовало, попытки объяснить возникновение подъёмной силы крыла аэроплана в соответствии с результатами экспериментов не приводили к цели.
Ранние работы учёного связаны с задачами гидромеханики и гидродинамики, наук жизненно важных для бурно развивавшегося в то время судостроения, требующего совершенствования корабельных двигателей, создания турбин и гидравлических машин, различных гидротехнических сооружений. Этой теме была посвящена его магистерская диссертация, за которой последовал ряд крупных работ, в том числе «О движении твёрдого тела, имеющего полости, наполненные капельной жидкостью» (1885) и «Видоизменение метода Кирхгофа для определения движения жидкости в двух измерениях при постоянной скорости, данной на неизвестной линии тока» (1890). Н.Е. Жуковский был привлечён к работе специальной комиссии, разрабатывавшей проект расширения Мытищинского водопровода, источником которого были грунтовые воды. Сделанные им открытия в области теории фильтрации, связанной с движением жидкости через пористые среды, впоследствии были с успехом применены к вопросам механики добычи нефти («Теоретическое исследование о движении подпочвенных вод», 1888). А мытищинский проект был признан бесперспективным и заменён на строительство Рублёвской водопроводной станции. В дальнейшем, изучая причины непонятных для инженеров разрывов магистральных труб на московском водопроводе, он собрал материал, ставший основой его знаменитого труда «О гидравлическом ударе в водопроводных трубах» (1899). Построив экспериментальную сеть из труб разных диаметров, он выяснил, что причиной разрывов стал гидравлический удар, возникавший из-за резкого перекрывания или открывания магистральных кранов. Теория гидравлического удара позволила определять места возможного повреждения труб по показаниям приборов на водонапорных станциях и предотвращать аварии.
 
Первое известное нам выступление Н.Е. Жуковского по вопросам воздухоплавания состоялось 1 ноября 1881 г. в Политехническом обществе Московского технического училища («По поводу брошюры Мерчинского об аэростатах»). Через 20 лет он сформулировал «свою теорему» – «теорему Жуковского», устанавливающую пропорциональную зависимость между подъёмной силой, действующей на тело в плоскопараллельном потоке идеальной несжимаемой жидкости, и циркуляцией скорости вокруг этого тела. Теорема явилась основой для построения современной теории крыла и гребного винта; дала возможность рассчитать подъёмную силу крыла конечного размера, тягу гребного винта, нагрузку на лопатки турбины: «Величина подъёмной силы пропорциональна плотности среды, скорости потока и циркуляции скорости потока. Направление действия подъёмной силы перпендикулярно к набегающему потоку».
Плотность среды и скорость набегающего потока воздуха без труда поддавались измерению. Связь между данным профилем, его положением в потоке и соответствующей этому циркуляцией Н.Е. Жуковский нашёл совместно с С.А. Чаплыгиным (постулат Жуковского–Чаплыгина). Дальнейшие исследования подтвердили, что для некоторого класса крыльевых профилей зависимость циркуляции от формы профиля и угла атаки может быть рассчитана (профили Жуковского). Конструкторы получили возможность строить самолёты с достаточно толстыми свободнонесущими крыльями, а также спрятать внутрь крыла двигатели, баки с горючим, некоторые грузы.
 
 
Н.Н. Бухгольц, Н.Е. Жуковский и Е.Н. Жуковская у большой трубы Московского университета
Большая аэродинамическая труба в вестибюле Аудиторного корпуса Московского университета
 
В 1910 г. Московское техническое училище удостоило Н.Е. Жуковского почётного звания «инженер-механик». Аэродинамические трубы – «галереи искусственного воздуха» были построены под его руководством в Аэродинамическом институте Д.П. Рябушинского, Московском техническом училище.
 
Всю жизнь Н.Е.Жуковский бескорыстно служил науке, был искренне предан Московскому университету, Техническому училищу, своим ученикам, среди которых Л.С. Лейбензон, Б.С. Стечкин, С.А. Чаплыгин, В.В. Шулейкин, лётчик М.М. Громов, авиаконструкторы А.А. Микулин, А.Н. Туполев и А.А. Архангельский, инженер В.Г. Шухов.
Президент Московского математического общества/ММО (1905–1921). Основатель Центрального аэрогидродинамического института/ЦАГИ (1918).
Заслуженный профессор Московского университета (1910). Почётный член Московского университета (1916).
 
 
Н.Е. Жуковский – студент
Н.Е. Жуковский со студентами
 
Первая мировая война. Работа по заказам военной и оборонной промышленности проводилась Н.Е. Жуковским в кабинете прикладной механики, которым он заведовал с 1892 г. после смерти профессора практической механики Ф.Е. Орлова. Помощь, которую могла оказать лаборатория, заключалась в конструировании, апробировании и изготовлении разного рода измерительных приборов, в том числе приборов для определения скорости и высоты полёта аэропланов, прибора для определения сопротивления стрел, бросаемых с аэропланов при больших скоростях. Обработкой результатов и изготовлением измерительной техники занимались студенты, имеющие достаточную техническую подготовку.
Н.Е. Жуковский, наблюдая за бросанием зажигательных бомб с аэропланов, разработал и читал специальный курс «Внешняя баллистика и метание бомб с аэропланов» (1915–1916).
 
Государственные награды: ордена – св. Станислава (I ст. – 1902, II ст. – 1884), св. Анны (I ст. – 1914, II ст. – 1888), св. Владимира (III ст. – 1899).
 
Основные труды: «Аналитическая геометрия в пространстве» (1886), «О реакции вытекающей и втекающей жидкости» (1886), «О движении вязкой жидкости, заключённой между двумя вращающимися эксцентрическими цилиндрическими поверхностями» (1887), «Элементарная теория гироскопов» (1888), «Определение силовой функции по данному семейству траекторий» (1890), «О парении птиц» (1891), «Определение движения жидкости при каком-нибудь условии, данном на линии тока» (1891), «Условия конечности интегралов уравнения» (1891), «О движении тяжёлого твёрдого тела около неподвижной точки» (соавт., 1892), «К вопросу о давлении диэлектрического газа в электрическом поле» (1893), «О скольжении ремня на шкивах» (1894), «К вопросу о разрезании вихревых шнуров» (1894), «Условие равновесия твёрдого тела, опирающегося на неподвижную плоскость некоторою площадкою и могущего перемещаться вдоль этой плоскости с трением» (1897), «Модель маятника Гесса» (1899), «Об упругой оси турбины Лаваля и об осях с качающимися подшипниками» (1899), «О влиянии давления на насыщенные водою пески» (1899), «О движении материальной псевдосферической фигуры по поверхности псевдосферы» (1902), «Геометрическая интерпретация теории движения полюсов вращения Земли по её поверхности» (1904), «О трении смазочного слоя между шипом и подшипником» (соавт., 1904), «Сочинения 1870–1910. Юбилейное издание» (1912), «О движении воды на повороте реки» (1914), «О снежных заносах» (1915), «Бомбометание с аэропланов» (1916), «Исследование устойчивости конструкции аэропланов» (1918), «Движение волны со скоростью больше скорости звука» (1920), учебные пособия «Статика. Лекции» (1886), «Гидродинамика. Лекции» (1886), «Введение в механику. Кинематика. Лекции» (1887), «Теория притяжения и механика жидкости. Лекции» (1887), «Теория притяжения. Лекции» (1889), «Механика системы. Лекции» (1891), «Гидростатика и гидродинамика. Лекции» (1893), «Механика точки. Динамика. Лекции» (1893), «Введение в механику и динамика точки. Лекции» (1896), «Задачник по механике» (1902), «Механика системы и теория притяжения. Лекции» (1902), «Аналитическая механика. Лекции» (1903), «Теория регулирования хода машин» (1909), «Гидромеханика» (1910), «Теоретические основы воздухоплавания. Курс» (1912), «Теоретическая механика» (1921–1922); «Биография и учёные труды Ф.А.Слудского» (1898), «Жизнь и труды А.Ю.Давидова» (соавт., 1890), «Аэродинамическая лаборатория имп. Московского университета и имп. Технического училища. Речь» (1910), «О работах В.Я.Цингера по механике» (1911).
 
Память. Ещё при жизни Н.Е. Жуковского в 1920 г. СНК РСФСР принял постановление «В ознаменование 50-летия научной деятельности профессора Н.Е. Жуковского и огромных заслуг его как “отца русской авиации”», в котором указывалось:
«1. Освободить проф. Н.Е. Жуковского от обязательного чтения лекций, предоставляя ему право объявлять курсы более важного научного содержания.
2. Назначить ему ежемесячный оклад содержания в размере 100 тыс. рублей с распространением на этот оклад всех последующих повышений тарифных ставок.
3. Установить годичную премию Н.Е. Жуковского за наилучшие труды по математике и механике с учреждением жюри в составе: проф. Н.Е. Жуковского, а также представителей, по одному от ГУС, от РАН, от физико-математического факультета МГУ и от ММО.
4. Издать труды Н.Е. Жуковского».
Институт инженеров Красного воздушного флота/Военно-воздушная инженерная академия получил имя Н.Е. Жуковского (1920).
В 1947 г. Совет министров СССР учредил две премии и две медали имени Н.Е. Жуковского – за лучшие работы по теории авиации (аэро- и гидродинамика, теория горения и теория прочности самолётов и двигателей) и за выдающиеся учебные пособия по авиационным дисциплинам.
Его имя было присвоено подмосковному городу (бывш. пос. Стаханово) – Жуковский (1947). Каждый нечётный год в августе в Жуковском проводится Международный авиационно-космический салон/МАКС (1993). В 2007 г. постановлением Правительства РФ городу был присвоен статус наукограда РФ. Международный аэропорт, находящийся на территории города назван «Жуковский» (2017).
Его имя носит одна из улиц Центрального административного округа Москвы (1936).
В МГУ были учреждены стипендии имени Н.Е. Жуковского для студентов механико-математического факультета, проявивших способности к научной работе в области механических и авиационных наук (1936, 1947).
 
Литература: Арлазоров М.С. Н.Е.Жуковский. Серия «Жизнь замечательных людей» (1959); Голубев В.В. Н.Е.Жуковский. Серия «Замечательные учёные Московского университета» (1947); Лейбензон Л.С. Н.Е.Жуковский. М–Л, 1947; Степанов Г.Ю. Теория крыла в трудах Н.Е.Жуковского и С.А.Чаплыгина. Учёные записки ЦАГИ. 1997. Т. XXVIII №1; Работы Н.Е.Жуковского по экспериментальной аэродинамике.
Е.В. Ильченко