Ученый исключительной силы (к 150-летию со дня рождения Чаплыгина Сергея Алексеевича)

Чаплыгин С.А., РГАНТД. Ф.348. Оп.5. Д.193. Л.1.

Крупнейший учёный в области механики, один из основоположников современной аэродинамики, организатор и руководитель научных исследований в области авиационной техники Сергей Алексеевич Чаплыгин родился 5 апреля 1869 г. в г. Раненбурге (ныне – г. Чаплыгин Липецкой области). В 1877-1886 гг. Сергей Чаплыгин учился в Воронежской классической гимназии, после окончания которой поступил на математическое отделение физико-математического факультета Московского университета.

На хранении в РГАНТД находятся документы, рассказывающие о жизни и деятельности Сергея Алексеевича Чаплыгина, которые входят в состав личных фондов специалиста в области экспериментальной гиперзвуковой аэродинамики А.П. Красильщикова и писателя, журналиста М.А. Первова, включают в себя статью М.В. Келдыша о С.А. Чаплыгине; справку о работе организованного при Научно-мемориальном музее им. Н.Е. Жуковского учебно-демонстрационного раздела, оборудованного действующими установками для пояснения явлений, связанных с физикой полёта и касающихся основных научных открытий Н.Е. Жуковского и С.А. Чаплыгина; материалы об организации квартиры-музея С.А. Чаплыгина, информацию о ЦАГИ из доклада начальника ЦАГИ Г.П. Свищева о 50-летии ЦАГИ; материалы о ФГУП «Сибирский НИИ авиации им. С.А. Чаплыгина», а также фотоматериалы.

Научная деятельность С.А. Чаплыгина начинается с 1890 года, со времени окончания им университета. С 1 января 1891 г. по ходатайству Н.Е. Жуковского он был оставлен на кафедре теоретической механики для приготовления к профессорскому званию. К этому времени относятся первые работы Чаплыгина в области классической механики, которые показали его как блестящего учёного, владеющего самыми сложными аналитическими методами науки, извлекающим из них ясные геометрические закономерности движения.

Первые работы С.А. Чаплыгина относились к изучению движения твёрдых тел в жидкости, в которых он даёт ясную геометрическую интерпретацию законов движения твёрдых тел в жидкости, найденных в аналитической форме в ряде исследований русских и зарубежных учёных. Эта тематика была выбрана им под влиянием Н.Е. Жуковского, основоположника авиационной науки, учеником которого являлся Чаплыгин.

В 1893 году С.А. Чаплыгин получил степень магистра и начал свою педагогическую деятельность в Московском Екатерининском женском училище в качестве преподавателя физики. В 1894-1896 гг. он был приват-доцентом Московского университета на кафедре прикладной математики. В 1895-1901 гг. преподавал высшую математику в Константиновском межевом институте. В 1895-1905 гг. работал преподавателем математики и аналитической механики Московского высшего технического училища. В 1896-1910 гг. С.А. Чаплыгин являлся преподавателем статики и теоретической механики Московского инженерного училища ведомства путей сообщения.

Из воспоминаний студента В.В. Голубева: «При выборе задач Сергей Алексеевич никогда не пользовался никакими задачниками, справочниками и записками. […] Все условия задачи писались профессором в начале каждого занятия на доске на память. Несомненно, в этом сказывалась его совершенно феноменальная память, но помимо памяти здесь играло роль и нечто иное: он обладал в высокой степени умением схватывать чужую мысль. […] Он мог сразу, на память, писать условия задачи, предвидя при этом все трудности и особенности её решения».

В последующие годы Чаплыгин работал по общим уравнениям механики, по вопросам движения тяжёлого твёрдого тела около неподвижной точки. Об этих его работах М.В. Келдыш в статье, посвящённой С.А. Чаплыгину, говорит так: «Характерным для творчества С.А. Чаплыгина является то, что, развивая общие методы исследования, он всегда ищет им вполне конкретные приложения. Эта черта проявлялась на протяжении всей его научной деятельности. Но если у Сергея Алексеевича всегда было стремление применить созданные им общие теории к конкретным задачам, то и наоборот, когда он задавался целью изучить какое-нибудь новое явление в механике, никакие математические трудности его не останавливали».

Келдыш описывает рубеж XIX-XX веков в среде московских механиков как время поисков новой тематики исследований. Н.Е. Жуковский начинает заниматься решением задач, связанных с техникой и вопросами теории полёта, всё большее внимание уделяется им гидродинамике. Попытка разгадать «законы летания» и исследовать силы, действующие на тело в полёте, привела его к разработке теории струйных течений. Интересы С.А. Чаплыгина также обращаются в это время к струйным течениям, и он выступает с рядом исследований по теории струй в несжимаемой жидкости. Теория струй тогда представлялась средством для изучения вопросов сопротивления движущихся тел и ряда вопросов гидравлики. Эти первые работы в области гидромеханики привели Жуковского, Чаплыгина и их учеников к проблематике, создавшей новую науку – современную гидродинамику, в центре которой становятся вопросы теории полёта, затрагивающей задачи баллистики, теории смазки, гидравлики и многие другие вопросы, связанные с развитием техники ХХ столетия.

В 1902 году С.А. Чаплыгин представил в Московский университет докторскую диссертацию «О газовых струях», которую он защитил в 1903 году и получил звание профессора. О судьбе этой работы, ставшей одним из лучших произведений в гидромеханике, рассказывает М.В. Келдыш: «Она осталась почти незамеченной. Ни сам Сергей Алексеевич и никто другой не продолжили развитых в ней идей, и никто не придал работе исключительного значения. В то время исследование газовых течений со скоростями, приближающимися к скорости звука, не было актуально для техники. Аэродинамика долгие годы могла ещё удовлетворяться изучением движений газа со сравнительно малыми скоростями, когда сжимаемость воздуха пренебрежимо мала. Только через 30 лет после появления работы “О газовых струях”, когда авиация начала подходить к скоростям полёта, близким к звуковым, и вопросы изучения газовых потоков с большими скоростями стали актуальнейшими вопросами, было раскрыто всё значение этой работы. Оказалось, что многочисленные попытки изучения газовых потоков, сделанные в это время, были основаны на методах, которые давали значительно меньшие результаты, нежели методы С.А. Чаплыгина, развитые ещё в начале столетия. Работа С.А. Чаплыгина стала в центре многочисленных исследований аэродинамиков, она явилась основой для решения задач о дозвуковых течениях, и развитие созданных в ней методов привело к решению основных вопросов, связанных с работой крыла при больших дозвуковых скоростях, и других вопросов современной аэродинамики».

В 1903 году Сергей Алексеевич был избран профессором Московского университета, где читал лекции по механике.

Особое место в жизни и деятельности С.А. Чаплыгина занимали Высшие женские курсы, созданные по инициативе группы профессоров в 1900 году в Москве группой профессоров, благодаря которым женщины получили доступ к высшему образованию.

Из сборника «С.А. Чаплыгин» О.Н. Цубербиллера: «7 апреля 1900 г. состоялось решение Государственного совета основать в Москве высшее женское учебное заведение университетского типа. В Уставе Курсов значилось, что они имеют цель лишь углубить знания, полученные в средних учебных заведениях, что они никаких прав не дают и должны существовать на собственные средства. Курсы были настолько бедны, что могли нанять для занятий лишь две небольшие квартиры в одном из жилых домов в Мерзляковском переулке. Никакого имущества, никаких пособий, а главное – никаких средств для их приобретения у Курсов не было. Занятия могли идти бесперебойно только потому, что Политехнический музей предоставил в безвозмездное пользование Курсов две аудитории и богатый физический кабинет для демонстрации на лекциях. Кроме того, многим профессорам удалось организовать занятия слушательниц в помещении других вузов: практические занятия по астрономии велись на Пресне в университетской обсерватории, физический практикум отрабатывался в Инженерном училище на Бахметьевской улице, велись занятия на Моховой, на Басманной улице, на Миусской площади и во множестве других мест. […]

Сергей Алексеевич был привлечён к работе на Курсах в 1901 году, в начале второго года их существования. Свои первые лекции на Курсах Сергей Алексеевич читал в Мерзляковском переулке в математической аудитории, вместо кафедры стоял скромный столик, выкрашенный коричневой краской, а 8 слушательниц – математики первого приёма – размещались на трёх садовых скамейках. Взаимное понимание установилось сразу, и слушательницы всегда были глубоко благодарны Сергею Алексеевичу за его внимательное и серьёзное отношение, за его требовательность, за то, что он никогда не снижал для них уровня своего преподавания».

С 1901 года Чаплыгин являлся профессором механики Московских высших женских курсов, а 6 октября 1905 г. был избран их директором. Под его руководством Женские высшие курсы стали крупным высшим учебным заведением, оборудованным большим количеством лабораторий, в состав которого входили факультеты по всем основным отраслям знаний. Были впервые проведены расширенные приёмы слушательниц на началах справедливого конкурса. Была подготовлена реформа преподавания – переход на предметную систему. К преподаванию на Курсах привлекались крупнейшие научные силы.

Также была выполнена вся организационная работа по открытию нового медицинского факультета. Была начата работа по строительству собственных зданий. С.А. Чаплыгину удалось заинтересовать московскую общественность и получить часть пустыря на Девичьем поле площадью 5 000 кв. саженей. К строительству были привлечены не только все члены коллектива Курсов, но и лучшие архитекторы Москвы. В 1908 году закончилась постройка и оборудование первых двух корпусов – физико-химического института и анатомического театра. В 1912 году было окончено строительство нового аудиторного корпуса с просторными читальнями, библиотеками, который по своей внешней и внутренней архитектуре стал одним из красивейших зданий тогдашней Москвы.

С.А. Чаплыгин добился разрешения использовать городские больницы в качестве клиник для медицинского факультета. При этих клиниках им были построены аудитории, лаборатории и даже целые корпуса.

Сергей Алексеевич оставался директором Курсов до 1918 года, когда они вошли в состав Московского университета.

В 1910 году появляется первая работа С.А. Чаплыгина по теории крыла. С этих пор вопросы аэродинамики становятся центром его научной деятельности. Вместе с Н.Е. Жуковским он создал современную теорию крыла, своими работами они окончательно утвердили принципы аэродинамики и лежат в основе всего её дальнейшего развития. В своей работе С.А. Чаплыгин приложил выдвинутый им принцип схода струй с острой кромки крыла к определению течения около ряда конкретных профилей и определил подъёмную силу этих профилей. В этой же работе содержались ставшие общеизвестными формулы определения подъёмной силы и момента по характеристической функции течения и впервые даны способы построения течения околокрыловых профилей с острой задней и округлённой передней кромками. С.А. Чаплыгин ввёл в этой работе знаменитые профили типа инверсии параболы, которые другим путём были найдены в работе Н.Е. Жуковского и часто носят название «профилей Жуковского».

После появления в 1910 году работ Жуковского и Чаплыгина начинается эпоха бурного развития теории крыла. Н.Е. Жуковский создаёт большую школу экспериментальной аэродинамики и конструирования самолётов. С.А. Чаплыгин выпускает ряд новых блестящих фундаментальных теоретических исследований.

Фундаментальную роль играет работа С.А. Чаплыгина, появившаяся в 1914 году – «Теория решётчатого крыла», в которой заложены основы теории обтекания решёток циркулярным потоком, являющейся базой для расчёта винтов, турбин и других гидравлических машин.

В работе «О влиянии плоскопараллельного потока воздуха на движущееся в нём цилиндрическое крыло» Чаплыгин впервые начал изучение вопросов неустановившегося движения крыла. Эта работа послужила началом большой серии исследований, связанных с весьма важными вопросами авиационной науки.

С 1917 года Чаплыгин – преподаватель Московского университета, с 1918 года – сотрудник Геофизического института, ректор 2-го МГУ, профессор механики Лесотехнического института. Одновременно являлся заместителем председателя коллегии Кучинского аэродинамического института, принимал участие в работе Комиссии особых артиллерийских опытов при Главном артиллерийском управлении и в работе Научно-экспериментального института путей сообщения.

Авиация и аэродинамика были центром научной деятельности С.А. Чаплыгина. Кроме того, он занимался задачами о снежных заносах, расчётом движения снарядов в канале орудия, расчётом движения поездов и вопросами баллистики.

В конце 1918 года Чаплыгин был привлечён Н.Е. Жуковским к работе по созданию ведущего научного института в авиационной промышленности – Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ), который был основан по указанию В.И. Ленина 1 декабря 1918 г.

ЦАГИ был задуман как научно-исследовательский институт нового типа, в котором сочетались фундаментальным поисковые исследования, прикладные изыскания, разработка конкретных рекомендаций для ряда быстро развивающихся отраслей техники и непосредственное строительство самолётов.

С 1920 года С.А. Чаплыгин работал в ЦАГИ, в 1921 году после смерти Н.Е. Жуковского стал директором ЦАГИ.

В 1922 году Чаплыгин публикует работу «К общей теории крыла моноплана», в которой даётся ясная геометрическая картина работы профиля крыла при различных режимах полёта, вводится понятие фокуса крылового профиля и исследуется парабола устойчивости.

8 марта 1923 г. на организационном собрании, оформившем создание Общества друзей воздушного флота, в состав руководства Обществом были избраны: К.Е. Ворошилов, Ф.Э. Дзержинский, М.В. Фрунзе, С.А. Чаплыгин, А.Н. Туполев и другие.

В 1924 году С.А. Чаплыгин был избран членом-корреспондентом Академии наук СССР, а с 1929 года стал её действительным членом.

В 1924 году Сергей Алексеевич покинул Московский университет и целиком посвятил себя научной деятельности и работу по руководству ЦАГИ.  Под его руководством ЦАГИ вырастает в крупнейший институт, где наряду с развитием авиационной науки и строительством первых советских самолётов создаются крупные научные центры в области моторостроения, промышленной аэродинамики, гидротехники.

Заседание коллегии ЦАГИ. Слева направо: А.П. Архангельский, А.Н. Туполев, Н.А. Соколов, Г.А. Озеров, С.В. Петренко-Лунев, С.А. Чаплыгин, В.П. Ветчинкин, И.И. Сидорин, А.И. Некрасов, Г.Х. Сабинин, Б.С. Стечкин, 1924 г. РГАНТД. Ф.348. Оп.5. Д.221.

Производственное совещание ЦАГИ: третий слева – А.Н. Туполев, в центре – С.А. Чаплыгин, [не ранее 1924 г.]. РГАНТД. Ф.348. Оп.5. Д.222.

Деятельность С.А. Чаплыгина приобретает громадный размах: начиная с руководящей работы по созданию советской авиации, она простирается до участия в работе по таким сооружениям, как Днепрострой. Под его руководством в ЦАГИ были созданы крупнейшие аэродинамические лаборатории, где сформировался сильнейший научный коллектив аэрогидродинамиков.

С.А. Чаплыгин (слева) и А.В. Кузнецов (главный архитектор ЦАГИ) на строительстве лаборатории ЦАГИ, [1930-е гг.]. РГАНТД. Ф.348. Оп.5. Д.269. Л.1.

В 1930-1932 гг. на базе отделов и лабораторий ЦАГИ были созданы новые научно-исследовательские институты – Всесоюзный институт авиационных материалов (ВИАМ), Центральный институт авиационного моторостроения (ЦИАМ), Всесоюзный институт гидромашиностроения (ВИГМ), Центральный ветроэнергетический институт (ЦВЭИ).

В 1931 году Сергей Алексеевич по состоянию здоровья оставил пост директора ЦАГИ и перешёл на работу начальника общетеоретической группы. В дальнейшем он возглавил одну из крупнейших лабораторий ЦАГИ – Московскую аэродинамическую лабораторию, а с 1938 года он стал членом НТС и председателем Учёного совета ЦАГИ.

Из статьи М.В. Келдыша: «Регулярно, каждую неделю Сергей Алексеевич выслушивал доклады по выполненным в ЦАГИ работам, часто сам выступал с научными сообщениями по теории крыла, теории глиссирования и другим вопросам. Ценными и всегда меткими, хотя и лаконичными замечаниями, Сергей Алексеевич направлял многие работы и способствовал их выполнению. Идеи и наброски по ряду вопросов способствовали возникновению целого ряда работ сотрудников ЦАГИ. Ясный ум С.А. Чаплыгина, его исключительные волевые качества и горячий патриотизм вызывали к нему всеобщее уважение».

Из статьи Г.П. Свищева, опубликованной в выпуске «Труды ЦАГИ» за 1972 г.: «Деятельность С.А. Чаплыгина в ЦАГИ как учёного-теоретика не отделима от работы руководимой им теоретической группы и организованного при ней семинара. Широта научных интересов Сергея Алексеевича, его умение мгновенно вникать в сущность любого обсуждаемого вопроса, глубокая научная интуиция – всё это способствовало тому, что вокруг него возник подлинный штаб теоретической мысли ЦАГИ, из поля зрения которой не ускользало ни одно перспективное направление в области механики и, в первую очередь, её приложений к авиации. В числе членов семинара С.А. Чаплыгина и непременными участниками творческих дискуссий были В.П. Ветчинкин, В.В. Голубев, М.В. Келдыш, Н.К. Кочин, М.А. Лаврентьев, Л.С. Лейбензон, А.И. Некрасов, Г.И. Петров, Л.И. Седов, Л.Н. Сретенский, Ф.И. Франкль, С.А. Христианович и многие другие учёные, работавшие над самыми различными вопросами. Многие из них впоследствии возглавили новые научные направления, выступили организаторами крупнейших научных центров, руководителями советской науки».

Справка о работе организованного при Научно-мемориальном музее им. Н.Е. Жуковского учебно-демонстрационного раздела, оборудованного действующими установками для пояснения явлений, связанных с физикой полёта и касающихся основных научных открытий Н.Е. Жуковского и С.А. Чаплыгина, 20 апреля 1959 г. РГАНТД. Ф.348. Оп.3. Д.164. Л.1, 2.

19 августа 1941 г. был образован Новосибирский филиал №2 ЦАГИ.

Вместе с рядом лабораторий ЦАГИ Сергей Алексеевич осенью 1941 года переехал в Новосибирск и возглавил работы по проектированию и строительству корпусов лабораторий, работу учёных и специалистов, эвакуированных из ЦАГИ, являясь научным руководителем Новосибирского филиала ЦАГИ с 1941 года.

До самых последних дней своей жизни он продолжал работу и, будучи председателем Учёного совета Новосибирского филиала ЦАГИ, направлял его научную жизнь, заложил основы научно-исследовательской базы авиации на востоке стране.

Решение исполкома Московского горсовета депутатов трудящихся от 14 сентября 1970 г. №50/30 «О передаче квартиры №37 дома №1а по улице Чаплыгина для организации квартиры музея С.А. Чаплыгина». РГАНТД. Ф.348. Оп.3. Д.319. Л.1.

С.А. Чаплыгин – автор около 70 научных трудов. За выдающиеся научные достижения в области аэродинамики С.А. Чаплыгина в день 50-летия его научной деятельности 1 декабря 1941 г. было присвоено звание Героя Социалистического Труда.

Кроме того, Сергей Алексеевич Чаплыгин был членом совета Московского общества воздухоплавания (1910 г.), секретарём Московского математического общества (1911 г.), почётным членом Московского общества испытателей природы (1916 г.), председателем Центрального научно-технического совета НТО ВСНХ (1922 г.), председателем правления жилищного товарищества научных деятелей (1922 г.), Всесоюзной ассоциации математических учреждений (1933 г.), членом технического совета АН СССР (1934 г.), председателем Новосибирского комитета учёных (1942 г.).

Лауреат премии им. Н.Е. Жуковского (1925 г.), заслуженный деятель науки (1929 г.). Награждён орденами Ленина (дважды), Трудового Красного Знамени, золотой медалью Петербургской АН.

Его именем названы переулок в Москве, улица в Новосибирске, кратер на обратной стороне Луны.

Совместным решением Министерства авиационной промышленности СССР и Академии наук СССР от 30 июля 1970 г. Москве организован мемориальный музей в квартире С.А. Чаплыгина.

Имя Чаплыгина присвоено аэродинамической лаборатории ЦАГИ, Сибирскому НИИ авиации в Новосибирске. Его родной город Раненбург переименован в Чаплыгин.

Сергей Алексеевич Чаплыгин скончался 8 октября 1942 г. от кровоизлияния в мозг в возрасте 73 лет в Новосибирске.

Источники:
1.    РГАНТД. Ф.327. Оп.6. Д.135. Л.1, 6;
2.    РГАНТД. Ф.348. Оп.2. Д.124. Л.2-14; Оп.3. Д.319. Л.2, 15, 16, 21, 22, 24-26, 30-32, 34-36; Оп.5. Д.193. Л.1.