150 лет со дня рождения Сергея Алексеевича ЧАПЛЫГИНА

5 апреля 2019 г. исполняется

150 лет со дня рождения

выдающегося русского и советского ученого,

механика и математика, 

академика АН СССР, 

Героя Социалистического Труда,

заслуженного деятеля науки и техники РСФСР

Сергея Алексеевича 

ЧАПЛЫГИНА

(1869-1942)

 

В Императорском Московском Техническом Училище 

он работал на кафедре теоретической механики

 с 1895 г. по 1906 г.

 

 

   Выпускник Московского университета С.А. Чаплыгин был старшим и авторитетнейшим среди ближайших учеников Николая Егоровича Жуковского, который одним из первых заметил и оценил его научные таланты. По окончании  университета Сергей Алексеевич был рекомендован своим учителем на продолжение работы над магистерской диссертацией и одновременно занялся преподавательской деятельностью сразу в нескольких учебных заведениях. 

   Значительная часть его жизни и деятельности с 1895 г. по 1906 г. была связана с ИМТУ. Здесь на кафедре теоретической механики, основанной Н.Е. Жуковским в 1878 г.,  С.А. Чаплыгин работал преподавателем теоретической механики, в качестве ассистента Н.Е.Жуковского проводил практические занятия, а затем читал лекции будущим инженерам. 

   В этот период своей научной деятельности Чаплыгин занимался задачами классической механики о движении твердого тела и исследованием систем с неголономными связями. Исследованию неголономных систем посвящены его работы «О движении твердого тела вращения на горизонтальной плоскости», «О некотором возможном обобщении теоремы площадей на случай катания шаров», а также «Новый взгляд на начало Гамильтона» – обобщение принципа Гамильтона на случай неголономных систем (доклад по этой проблеме он делал совместно с будущим заведующим кафедрой теоретической механики МВТУ Е.А. Болотовым).

   Публичная защита магистерской диссертации С.А. Чаплыгина «О некоторых случаях движения твердого тела в жидкости» состоялась 20 марта 1898 года. На эту работу он получил положительную рецензию от Н.Е. Жуковского, в которой тот очень тщательно и подробно разобрал этот научный труд, а также очень высоко оценил самого диссертанта.

   Работы 1897-98 гг. по механике неголономных систем, а также работы о движении твердого тела в жидкости, представленные в Академию наук на соискание премии графа Д.А. Толстого, были удостоены присуждения большой почетной золотой медали. Много позже президент АН СССР М.В. Келдыш об этих работах С.А. Чаплыгина дал такой отзыв: «Работы его в этой области показали, что он является блестящим ученым, владеющим самыми сложными аналитическими методами науки, извлекающим из них ясные геометрические закономерности движения».

   Докторская диссертация С.А. Чаплыгина «О газовых струях», защищенная в 1903 году, посвящена аэродинамике. В этой работе было показано, что характер задачи самым существенным образом связан со скоростью потока: если скорость потока относительно погруженного тела значительно ниже скорости звука, то воздух можно считать несжимаемой жидкостью. Это обстоятельство чрезвычайно упрощало задачу, так как уравнения, определяющие движение жидкости, неизмеримо проще уравнений движения газа. В своей диссертации Чаплыгин дает гениальное по простоте решение. Оно состоит в том, что если известно решение некоторой задачи теории струй для случая несжимаемой жидкости, то решение аналогичной задачи для газа получается в виде такого же ряда, все члены которого получат лишь некоторые дополнительные множители.

  Н.Е. Жуковский дает такой отзыв об этой диссертации С.А. Чаплыгина: «В своей докторской диссертации Сергей Алексеевич разрешает недоступную до его исследования задачу о движении газовых струй. Ему удалось остроумным приемом сблизить свое решение с хорошо разработанной теорией струй в несжимаемой жидкости. Насколько в своей магистерской диссертации Сергей Алексеевич выразил свое искусство в геометрическом толковании задач механики, настолько в своей докторской работе проявил он себя тонким аналитиком, умеющим преодолевать значительные тематические трудности рассматриваемого им вопроса».

   После защиты докторской диссертации С.А. Чаплыгин становится профессором Московского университета, а затем, всилу ряда сложившихся обстоятельств, в январе 1906 г. ушел с кафедры теоретической механики ИМТУ, занявшись созданием первых в России Высших женских курсов. Эти курсы с течением времени, уже после Великой Октябрьской социалистической революции,  были присоединены к МГУ, а затем преобразованы в Педагогический институт. На этой работе Сергей Алексеевич в полной мере проявил свои организационные и педагогические таланты. Для курсисток Сергей Алексеевич, будучи директором курсов, читал обзорный курс по механике, выпустил ряд учебников: «Механика системы ч.1, ч.2» (1905—1907) и упрощенный «Пропедевтический курс теоретической механики» (1915).

   Отличительной чертой научных исследований С.А. Чаплыгина являлась их полная аналитичность. В университете Сергей Алексеевич работал на кафедре прикладной математики и решение задач механики являлось для него приложением общих математических методов. В этом плане он, в том числе, органично дополнял исследования Н.Е. Жуковского, основу подхода которого составляли четкие физические модели и зримые геометрические образы. Такое творческое сотрудничество давало хорошие результаты. 

   В 1906 г. Н.Е. Жуковский представил свою знаменитую формулу для подъемной силы крыла:

 

где p - плотность набегающего потока, v - скорость потока на удалении от крыла,  L - длина крыла, Г- циркуляция вокруг профиля крыла. Однако общего способа вычисления циркуляции  Жуковский не дал.

  В течении длительного периода проблема оставалась нерешенной, и только в 1910 г. важнейший вклад в решение данной задачи был сделан С. А. Чаплыгиным, который, используя методы теории функций комплексного переменного, дал новый аналитический вывод формулы Жуковского (формула Чаплыгина) и указал, что величина циркуляции Г однозначно определяется из требования конечности скорости у задней кромки профиля крыла (постулат Жуковского — Чаплыгина).

  Используемые С.А. Чаплыгиным математические приемы поставили его в ряд крупнейших математиков России и мира. Однако, будучи чистым теоретиком, Сергей Алексеевич всегда поддерживал организационно и непосредственным участием работы, позволяющие сопоставить его результаты с экспериментальными. Так, значительное место в нарождающейся науке – прикладной аэро- гидродинамике отводилось экспериментальным исследованиям с применением аэродинамических труб. При продувках крыльев в аэродинамических трубах экспериментально определяется коэффициент подъёмной силы крыла – C . Формула для расчета подъемной силы при этом преобразуется к виду:

  Первая аэродинамическая труба была создана под руководством Н.Е. Жуковского в 1902 г. в МГУ, а затем в 1909 г. более мощная в аэродинамической лаборатории ИМТУ. В ее строительстве и эксплуатации участвовали члены знаменитого воздухоплавательного кружка, организованного Н.Е. Жуковским из студентов и инженеров ИМТУ. Постройкой этой прямоугольной аэродинамической трубы с размерами рабочей части 150 x 30 см2 в Техническом училище руководил А. Н. Туполев. 

Аэродинамическая плоская труба ИМТУ (1910 г.)

 

  Еще одна труба была построена на средства Д.П. Рябушинского и при его участии в Кучино под Москвой. В ее проектировании, строительстве и эксплуатации  активно участвовал С.А. Чаплыгин. С началом Первой мировой войны исследования на трубах  практически прекратились.

  Возобновление научных исследований в области аэро- гидродинамики и воздухоплаванию произошло уже после революции 1917 года и было связано с организацией Центрального аэро-гидродинамического института (ЦАГИ). Во главе его был поставлен «отец русской авиации» Н.Е. Жуковский, а его многочисленные ученики и соратники из МГУ и МВТУ составили основу научно-технического коллектива. Члены знаменитого воздухоплавательного кружка Н.Е. Жуковского в ИМТУ: А.А. Архангельский, В.П. Ветчинкин (заведующий кафедрой теоретической механики МВТУ с 1944 г. по 1951 г.), Г.М. Мусинянц, Б.И. Россинский, Г.X. Сабинин, А.Н. Туполев, К.А. Ушаков, Б.Н. Юрьев –стали руководителями подразделений ЦАГИ, а затем и главными конструкторами авиационной техники. 

   Сергей Алексеевич Чаплыгин был одним из руководителей теоретического отдела, а также деятельно участвовал в проектных работах по строительству производственных корпусов ЦАГИ, его филиала в Кучино.После смерти Н.Е. Жуковского в 1921 г. именно С.А. Чаплыгин по праву возглавил Центральный аэро- гидродинамический институт (ЦАГИ), продолжая дело своего великого учителя. 

С.А. Чаплыгин с руководителями отделов ЦАГИ (1930-е годы)

 

  Работая научным руководителем ЦАГИ с 1921г. по 1942 г. Сергей Алексеевич в полной мере раскрылся не только как выдающийся ученый, но и авторитетный организатор научных исследований большого коллектива ученых и инженеров. Под его руководством в ЦАГИ, являющемся со дня основания флагманом авиационной науки и техники России, была создана отечественная научная и инженерная школа не только по авиации, но в целом по фундаментальным исследованиям в области теоретической и прикладной аэро- и гидродинамики, прочности летательных аппаратов, системам их управления.

   Сергей Алексеевич Чаплыгин был первым среди ученых СССР  удостоен звания Героя Социалистического Труда, в честь его назван город Чаплыгин (б. Раненбург) в Рязанской области. Научное наследие его не стареет, оставаясь составной частью в прочном фундаменте современных исследований по многим направлениям механики и математики. 

   В университете память о выдающемся ученом сохраняется на кафедре теоретической механики, которая носит имя своего основателя – профессора Н.Е. Жуковского, на кафедрах математики, а также в многочисленных научных и научно-педагогических школах МГТУ им. Н.Э. Баумана. 

 

   Источники:

1.  Веселовский И. Н.  Очерки по истории теоретической механики. — М.: Высшая школа, 1974. — 287 с.

2.  Академик С.А. Чаплыгин / [Ред.-сост. Г.С. Бюшгенс]; ФГУП ЦАГИ им. проф. Н.Е. Жуковского. – М.: Наука, 2010. – 286 с.

3.  https://ru.wikipedia.org/wiki/Чаплыгин,_Сергей_Алексеевич#Теоретическая_механика(дата обращения 23.03.2019)

4.  Научные школы МГТУ им. Н.Э. Баумана / Под. ред. И.Б. Федорова, К.С. Колесникова. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005 г.

5.  Кафедра «Теоретическая механика». Основные этапы развития (1878-2003) / Редакционная коллегия: К.С. Колесников, В.В. Дубинин, Б.П. Назаренко, и др. Москва: Экслибрис-Пресс, 2003. – 192 с. 

6.  http://hoster.bmstu.ru/~fn3/about/persons/chaplygin/chaplygin.htm(дата обращения 23.03.2019)

7.  Колесников К.С., Пожалостин А.А., Шкапов П.М. Задачи динамики гидромеханических систем в трудах кафедры теоретической механики имени профессора Н.Е. Жуковского // Инженерный журнал: наука и инновации, 2012, №7. – 16 с. DOI: 10.18698/2308-6033-2012-7-285(Доступно по ссылке: http://engjournal.ru/catalog/eng/teormech/285.html дата обращения 23.03.2019)

8.  Сборник к 50-летию факультета «Фундаментальные науки»

 

 

 
 
 
Другие материалы в этой категории: « Магистерская программа. Кафедра Химии ФН-5