История воздухоплавания и авиации в России (июль 1914 г. - октябрь 1917 г.)

Заниматься теорией авиации было для Жуковского потребностью, дополненной благородным желанием сохранить жизнь многих русских авиаторов, летавших на несовершенных самолетах. Причинами большинства катастроф были плохая конструкция самолетов и ошибки пилотирования. Ученый занялся разрешением этих вопросов. К началу войны у него уже сложилась теория полета самолета, были установлены основные требования к его пилотированию в горизонтальном полете, при снижении, условия продольной устойчивости и пр. Эти данные, имевшие сами по себе большое значение для авиационной науки, Николай Егорович старался сделать достоянием всего летного состава. Он прочитал слушателям офицерских школ летчиков в Москве и Петрограде специальный курс лекций по устойчивости самолетов. В 1915–1916 гг. Жуковский читал курс "Динамика полета" в Московской школе летчиков. Аккуратно застенографированная В. П. Ветчинкиным первая часть курса была издана под названием "Динамика аэроплана в элементарном изложении". Так родилась новая отрасль авиационной науки — динамика полета. Именно в ней больше всего нуждались тогда летчики, конструкторы и инженеры, строившие самолеты. Н. Е. Жуковский прозорливо подметил в этой работе, что "увеличение скорости полета аэроплана делает размахи его колебаний менее значительными". [148] Дальнейший рост скоростей полета полностью подтвердил этот вывод. Академик С. А. Христианович заметил по поводу этого труда, что "по сравнению с тем, чем мы пользуемся сейчас, там отсутствует, пожалуй, только учет влияния скоса потока у оперения" [149]

В разгар войны Н. Е. Жуковский опубликовал вторую часть книги "Динамика аэроплана в элементарном изложении". Эта работа также увидела свет благодаря В. П. Ветчинкину, который по записям восстановил лекции Николая Егоровича, позже вошедшие в его собрание сочинений под названием "Элементарная теория устойчивости аэропланов". В этом труде ученый исследует законы тяги винта. Он устанавливает графики полета самолета с работающим винтом, в основе которых было сложение "силы тяги винта с силой сопротивления воздуха и в поворачивании кривой Лилиенталя так, чтобы противодействующая этих двух сил пошла по вертикальному направлению". Благодаря разработанным Н. Е. Жуковским методам стало возможным легко определять скорость полета и силу тяги винта, наивыгоднейший угол атаки, "при котором аэроплан данного веса может летать горизонтально при наименьшей силе тяги винта". Было дано понятие экономического угла атаки, "при котором аэроплан данного веса может летать горизонтально, затрачивая наименьшую работу".

Зарубежные ученые, заимствовав разработанный Жуковским метод аэродинамического расчета самолета — "метод тяг и мощностей", дали ему название "кривых Пено", в то время как они по праву должны называться "кривыми Жуковского". Этот метод Николай Егорович непрерывно совершенствовал. Во второй части "Динамики аэроплана в элементарном изложении" выясняются законы поперечной устойчивости самолета, разобрано значение поперечного V крыла, дается анализ проблемам, выдвинутым перед аэродинамикой высшим пилотажем, подробно разбирается вопрос о скольжении на крыло, вираже и мертвых петлях.

В 1917 г. Николай Егорович подготовил к печати работу "Исследование устойчивости конструкции аэропланов", Этим трудом была завершена огромная работа по созданию стройной теории динамики полета.

Много времени и сил отдал Жуковский во время войны созданию воздушного винта с большим коэффициентом полезного действия. Эффективно преобразовать энергию двигателя в энергию тяги можно только при наличии правильно рассчитанного винта. Начиная с теоретических работ С. К. Джевецкого и Н. Е. Жуковского по теории винта, опубликованных еще в конце прошлого столетия, русские ученые шли в этой области впереди западноевропейских деятелей авиационной науки. В стенах Кучинского института и аэродинамической лаборатории Московского высшего технического училища у Жуковского сложилась новая гидродинамическая теория винта. В докладе на XII съезде естествоиспытателей и врачей в 1909 г. ученый коснулся некоторых положений этой теории. Позднее он опубликовал первую статью под названием "Вихревая теория гребного винта" [150], где впервые показал, что работа винта связана с образующимися за ним вихрями. Другими словами, Николай Егорович распространил на воздушный винт, на его практические расчеты по элементам, свою теорию, изложенную в работе "О присоединительных вихрях".