Чаплыгин Сергей Алексеевич

Российский ученый, академик АН СССР, Герой Социалистического Труда, один из основоположников аэродинамики, участвовал в организации Центрального аэрогидродинамического института

Родился Сергей Алексеевич 5 апреля 1869 года в Рязанской губернии в городе Раненбурге. Его отец, Алексей Тимофеевич, служил продавцом в лавке, а мать, Анна Петровна, вела домашнее хозяйство. Когда ему было два года, отец умер от холеры, свирепствовавшей тогда в тех местах. Через некоторое время, по настоянию родителей, Анна Петровна вышла вторично замуж и переехала вместе с сыном в Воронеж, где на кожевенной фабрике работал ее новый муж Семен Николаевич Давыдов. Он рано научился читать и считать, с удовольствием помогал матери по хозяйству. Отчим к пасынку относился хорошо. Узнав о том, что мать хочет дать сыну образование, он привел в дом знакомого семинариста, который взялся подготовить юного Чаплыгина к поступлению в гимназию, и мальчик выдержал вступительные экзамены. Помогли выдающиеся способности и блестящая память. Однако отчим оказался плохим семьянином и оставил Анну Петровну одну с пятью детьми на руках.

Быстро проявились его способности к обучению, особенно к точным предметам. Впоследствии он с признательностью вспоминал своего преподавателя математики, чеха по национальности, привившего ему любовь к математике. В гимназии учился на отлично, все знали о его необычайных способностях и приглашали заниматься со своими отстающими детьми. Он учил сыновей зажиточных горожан математике, немецкому и греческому языкам, латыни, что позволяло продолжать учебу.

Окончив в 1886 гимназию, в том же году поступил на математическое отделение физико-математического факультета Московского императорского университета. Он прилежно занимается, не пропускает ни одной лекции, хотя ему по-прежнему приходится давать частные уроки, чтобы заработать себе на жизнь. Большую часть денег он посылает матери в Воронеж. Живет впроголодь, часто у него нет даже трех копеек на конку, и на уроки из конца в конец Москвы приходится добираться пешком.

Лучше всего он знал свои любимые предметы — математику, физику, астрономию, механику. Их ему читали такие известные ученые, как Б.К. Млодзеевский, А.Г. Столетов, Ф.А. Бредихин, Н.Е. Жуковский. Поступая в университет, он планировал специализироваться по чистой математике, но под влиянием лекций профессора Жуковского увлекся механикой, который сразу обратил внимание на блестящие способности своего студента. По совету Жуковского он начинает свой первый научный труд по гидродинамике «О движении тяжелых тел в несжимаемой жидкости». Это исследование, представленное в 1890 году Чаплыгиным в качестве дипломной работы, было награждено университетом золотой медалью. По предложению Жуковского Чаплыгин был оставлен в университете для подготовки к профессорскому званию. Ему была назначена стипендия в размере пятидесяти рублей в месяц.

Работая над диссертацией, Чаплыгин одновременно начинает вести преподавательскую работу. Вначале с 1893 года в качестве учителя физики в одном из средних учебных заведений Москвы, а с 1894 года он становится приват-доцентом Московского университета.

Осенью 1894 года он женится на своей квартирной хозяйке Екатерине Владимировне Арно. 3 августа 1897 года у них родилась дочь Ольга.

Следующая его работа «О некоторых случаях движения твердого тела в жидкости», опубликованная в 1897 году, была защищена им в следующем году в качестве магистерской диссертации. Чаплыгин дал геометрическую интерпретацию законов движения твердых тел в жидкости, найденных в аналитической форме исследований ряда ученых и приводит механическую модель, описывающую движение твердого тела в жидкости. Одновременно с изучением движения твердого тела в жидкости он занимался динамикой твердого тела, стесненного связями. В статьях «О некотором возможном обобщении теоремы площадей с применением к задаче о катании шаров» и «О движении твердого тела вращения на горизонтальной плоскости» Чаплыгин впервые дал общие уравнения такого рода движений. За них и ранее упомянутую статью Российская Академия наук присудила Чаплыгину золотую медаль.

В 1895 году он делает доклад «О движении газа с образованием разрыва» на заседании Московского математического общества, а в 1903 году защищает докторскую диссертацию «О газовых струях», в которой он устанавливает новый метод учёта влияния сжимаемости воздуха для ряда задач аэромеханики. Эта работа долго оставалась непонятой и не оцененной современниками. В то время, когда авиация делала свои начальные шаги, ученый писал о движении со скоростями, близкими к скорости звука.

Педагогическая деятельность Чаплыгина связана с преподаванием физики в женском Екатерининском институте, математики и механики в различных учебных заведениях Москвы. С 1901 он является профессором Технического училища (ныне МГТУ им. Н.Э. Баумана), а с 1903 профессором Московского университета. Им написаны учебники «Механика системы» (1905—1907) и «Пропедевтический курс механики» (1915) для втузов и естественных факультетов университетов.

В 1905 году он был избран директором Высших Женских Курсов, созданных в 1900 году группой профессоров и давших женщинам доступ к высшему образованию. Чаплыгин добился расширения курсов и строительства новых зданий Курсов на Девичьем поле в Москве, были открыты два новых факультета – медицинский и химико-фармацевтический. Чаплыгин заведовал курсами до 1918 (когда Курсы были слиты с Московским университетом). Под его руководством Высшие Женские Курсы выросли в крупное высшее учебное заведение, в состав которого входили факультеты по всем основным отраслям знания, оборудованные большим числом хороших лабораторий. Курсы подготовили тысячи педагогов, врачей, специалистов по химии, геологии, биологии, истории.

Чаплыгин занимался исследованием проблемы подъёмной силы крыла аэроплана при скоростях, малых по сравнению со скоростью звука. Основные результаты этой работы приведены в двух фундаментальных мемуарах: «О давлении плоско-параллельного потока на преграждающие тела (к теории аэроплана)» и «К общей теории крыла моноплана». Главные результаты первого труда были доложены Московскому математическому обществу в феврале 1910 года. Сергей Алексеевич устанавливает в этой работе основные формулы для определения сил давления воздуха на профиль крыла. Он наглядно показывает преимущества открытого им метода, решив труднейшие для того времени задачи о вычислении подъёмной силы дугового крыла, крыла с округлённой передней кромкой, крыла типа Н. Е. Жуковского и крыла с волнистой нижней поверхностью.

В 1911 году происходят студенческие волнения и протестуя против режима министра просвещения Кассо, Чаплыгин вместе с группой наиболее прогрессивных профессоров покидает Московский университет, перенося центр своей научной и организаторской деятельности в Высшие женские курсы. Профессорско-преподавательский состав на курсах становится наилучшим из всех вузов Москвы.

После революции Сергей Алексеевич вернулся в университет. Было тогда трудное время. Трамваи не ходили, и на занятия профессора и студенты добирались пешком. Здание университета не отапливалось, и в аудиториях все сидели в пальто и шапках, но жизнь университета шла своим обычным порядком.

С 1918 года он участвует в работе Комиссии особых артиллерийских опытов при Главном артиллерийском управлении и в работе Научно-экспериментального института путей сообщения. Жуковский, которого назначаюь руководителем Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ) привлекает к работе Чаплыгина и поручает ему руководить филиалом ЦАГИ в Кучино под Москвой. В 1921 году «отец русской авиации» умирает, и главным научным руководителем и председателем коллегии ЦАГИ становится Чаплыгин. В это время им написаны исследования: «К общей теории крыла моноплана» (1920), «Схематическая теория разрезного крыла» (1921), «О влиянии плоскопараллельного потока воздуха на движущееся в нем цилиндрическое крыло» (1926).

Теория механизированного крыла обязана своим возникновением Сергею Алексеевичу. Механизированное крыло сохраняет на режимах крейсерской и максимальной скоростей свойства обычного (немеханизированного) крыла, но при посадке имеет гораздо большую подъёмную силу. Увеличение подъёмной силы крыла приводит к уменьшению посадочной скорости самолёта. В случае же обычных профилей крыльев рост максимальной скорости полёта приводит к одновременному увеличению посадочной скорости. А увеличение посадочной скорости сильно осложняет дело, требуя хорошо оборудованных, обширных аэродромов, высококвалифицированных лётчиков, затрудняя использование самолётов в боевых условиях на плохо подготовленных посадочных площадках ограниченной площади.

В работе «Схематическая теория разрезного крыла» (1921) Чаплыгин продолжает размышлять над проблемой составного крыла и указывает, как можно улучшить аэродинамические качества крыла, увеличить его подъемную силу. Если крыло в форме дуги окружности разрезать на две части и раздвинуть их надлежащим образом, то подъемная сила такого разрезного крыла будет больше.

В 1931 году Чаплыгин вместе со своим учеником Н.С. Аржаниковым написал работу «К теории открылка и закрылка». Крылья современных самолетов имеют предкрылки и закрылки. Выпуская их, летчик увеличивает подъемную силу на 20, 50 и более процентов, что позволяет ему садиться на полосу с меньшей скоростью. Интересно, что эта работа делалась тогда, когда ни один самолет не имел составных крыльев. В них не было необходимости, так как посадочные скорости были невелики.

В 1926 году Чаплыгин был избран членом-корреспондентом Академии наук СССР, а 12 января 1929 года — академиком. В 1933 году Сергей Чаплыгин был награжден орденом Ленина. В том же году организовал и возглавил при Академии наук «Комиссию по технической терминологии». Сборники этой комиссии способствовали введению рациональной терминологии в учебниках и научных работах в механике и технике. С 1936 года Сергей Алексеевич — президент Московского механического общества, организованного при Московском университете. В феврале 1941 года ему было присвоено высокое звание Героя Социалистического Труда.

Когда началась война, Сергею Алексеевичу предложили уехать из Москвы, но он отказался. В октябре 1941 года фронт близко подошел к столице. Было принято решение перебазировать ЦАГИ на восток. Вместе с институтом в Новосибирск уехал и Чаплыгин. На новом месте он возглавил работу по созданию филиала ЦАГИ.

Сергей Алексеевич умер в Новосибирске 8 октября 1942 года.