Биография С.А. Чаплыгина

НА ТЕМУ:

«Биография С.А.Чаплыгина»

Выполнила: ученица 6 А класса

МОУ Лицей № 1

Аксёнова Кристина

 

 

 

 

2012 г.

Он был уже  взрослым человеком, когда авиация  только делала свои первые робкие шаги. Вместе с другим великим русским  ученым Жуковским Чаплыгин стоял  у истоков авиационной науки, создавал теоретические основы воздухоплавания. Он один из основоположников современной аэрогидродинамики.

Сергей Алексеевич Чаплыгин родился 5 апреля 1869 года в  Рязанской губернии в городе Раненбурге. Отец будущего ученого, Алексей Тимофеевич, служил продавцом в лавке, а мать, Анна Петровна, красивая, добрая женщина, вела домашнее хозяйство. Родители жили дружно, но семейное счастье продолжалось недолго. Когда Сереже 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.

Сережа рос вдумчивым, не по летам серьезным мальчиком. 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 Сережу к поступлению в гимназию, и  мальчик выдержал вступительные  экзамены. Помогли выдающиеся способности  и блестящая память.

Давыдов оказался плохим семьянином и оставил Анну Петровну одну с пятью детьми на руках. На старшего Сергея легли дополнительные заботы. После занятий в гимназии он бежал домой помогать матери по хозяйству, а затем отправлялся  давать уроки. Сергей учился на отлично, все знали о его необычайных  способностях, и приглашали заниматься со своими отстающими детьми. Сергей учил сыновей зажиточных горожан математике, немецкому и греческому языкам, латыни. В тринадцать лет он стал кормильцем семьи.

Окончив в 1886 году гимназию с золотой медалью, Сергей поступает  на физико-математический факультет  Московского 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. Сергей живет впроголодь, часто у него нет даже трех копеек на конку, и  на уроки из конца в конец Москвы приходится добираться пешком, но он не жалуется, а настойчиво овладевает науками. Лучше всего он, конечно, 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, Сергей думал специализироваться по чистой математике, но под влиянием лекций профессора Жуковского увлекся механикой.

Николай Егорович Жуковский  сразу обратил внимание на блестящие  способности Сергея Чаплыгина, с  которым он встречался на лекциях. По совету любимого профессора Чаплыгин 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 Сергей Чаплыгин был оставлен в университете для подготовки к  профессорскому званию. Ему была назначена  стипендия в размере 50 рублей в  месяц. Так, первый научный труд Чаплыгина  определил его дальнейшую жизнь.

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.

Происходят изменения  и в личной жизни Сергея Алексеевича. Осенью 1894 года он женится на своей  квартирной хозяйке Екатерине Владимировне Арно. 3 августа 1897 года у них родилась дочь Ольга.

Вторая научная  работа молодого ученого «О некоторых  случаях движения твердого тела в  жидкости», опубликованная в 1897 году, была защищена им в следующем году в  качестве магистерской диссертации. В  ней он дал геометрическую интерпретацию  законов движения твердых тел  в жидкости, найденных ранее в  аналитической форме некоторыми русскими и иностранными исследователями. Жуковский оценил работу Чаплыгина  как классическую.

Много внимания Сергей Алексеевич уделял работе со студентами. В разное время он преподавал во многих московских высших учебных заведениях: университете, высшем техническом, инженерном и коммерческом училищах, лесном и  межевом институтах, на высших женских  курсах, организатором и директором которых он был в 1905–1918 годах. Им написаны учебники «Механика системы» (1905–1907 годы) и «Пропедевтический курс механики» (1915 год) для втузов и естественных факультетов университетов.

Чаплыгин продолжает вести большую научную работу. Его интересует движение твердых  тел по шероховатой поверхности. В результате появляются два исследования: «О движении тяжелого тела вращения на горизонтальной плоскости» и «О некотором  возможном обобщении теоремы  площадей с применением к задаче о катании шаров», за которые в 1900 году Сергей Алексеевич Чаплыгин награждается Петербургской академией наук почетной золотой медалью.

На рубеже веков  Чаплыгин начинает заниматься струйными  течениями в несжимаемых, а затем  и в сжимаемых жидкостях. 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  был предложен метод исследований струйных движений газа при любых  дозвуковых скоростях.

Коротко суть работы «О газовых струях» в следующем. Когда тело движется в потоке воздуха, то оно испытывает аэродинамическое сопротивление. Это сопротивление  тем больше, чем больше скорость перемещения. Чаплыгин показал, что  для скоростей движения, не превышающих 100 м/с, аэродинамическое сопротивление  пропорционально квадрату скорости. Если скорость приближается к скорости звука (в воздухе она примерно равна 331 м/с), то для нахождения величины лобового сопротивления необходимо решить еще одно дифференциальное уравнение, которое теперь называется уравнением Чаплыгина. Эффективность предложенного  ученым способа расчета плоских  газовых потоков и сделала  эту работу наиболее выдающимся исследованием  по газовой динамике за полвека ее развития.

Эта работа стоит  особняком в творчестве ученого, и судьба ее необычна. Она 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. Кроме того, работа была написана кратко, сжато, и понять ее было трудно.

Но недаром говорят, что нет ничего более практичного, чем хорошая теория. В 1935 году в  Риме на конференции по большим скоростям  в авиации иностранные ученые познакомились с работой Чаплыгина  и назвали ее лучшим по точности, оригинальности и изяществу метода исследованием в области газовой  динамики. Через сорок лет после  появления работы Чаплыгина самолеты стали летать со скоростями, близкими к скорости звука. Для инженеров, конструкторов и разработчиков  авиационной техники труд ученого  стал настольным справочником.

Вскоре после  защиты докторской диссертации Чаплыгин был избран профессором Московского  университета.

В 1910 году ученый выступил на заседании Московского математического  общества с докладом, в котором  показал, как можно подсчитать циркуляцию при обтекании крыла потоком  воздуха.

Таким образом, если Жуковский сделал первый фундаментальный  шаг в объяснении возникновения  подъемной силы крыла самолета, то Чаплыгин сделал второй фундаментальный  шаг, показав, как можно вычислить  реальную подъемную силу крыла самолета.

В 1911 году в Московском университете произошли студенческие волнения. Они были жестоко подавлены  тогдашним министром просвещения  Кассо. В знак протеста против расправы над студентами из университета ушли все лучшие профессора и преподаватели, в том числе и Чаплыгин.

После Великой Октябрьской  социалистической революции Сергей Алексеевич вернулся в университет. Было 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, несмотря на эти трудности, жизнь  университета шла своим обычным  порядком. Преподаватели в точно  назначенное время входили в  аудитории и начинали занятия  с немногочисленными тогда студентами.

Помимо преподавания в университете Сергей Алексеевич продолжает заниматься исследовательской работой. С 1918 году он участвует в работе Комиссии особых артиллерийских опытов при Главном  артиллерийском управлении и в работе Научно-экспериментального института  путей сообщения.

Стране Советов  нужны самолеты, и в 1918 году в Москве организуется Центральный аэрогидродинамический  институт (ЦАГИ). Директором назначают  Жуковского, который привлекает к работе Чаплыгина. Николай Егорович поручает ему руководить филиалом ЦАГИ в Кучино под Москвой. К сожалению, их сотрудничество в ЦАГИ продолжалось недолго. В 1921 году «отец русской авиации» умирает, и главным научным руководителем и председателем коллегии ЦАГИ становится Чаплыгин.

Здание Аэрогидродинамического института еще не закончено, и  Сергей Алексеевич много времени  проводит на стройке. Под его руководством создаются различные лаборатории  для испытаний, конструкторское  бюро и даже опытный завод, на котором  можно было строить самолеты. Одновременно он ведет большую научную работу. В это время им написаны исследования: «К общей теории крыла моноплана» (1920 год), «Схематическая теория разрезного крыла» (1921 год), «О влиянии плоскопараллельного  потока воздуха на движущееся в нем  цилиндрическое крыло» (1926 год).

Еще в 1914 году Чаплыгин выполнил исследование «Теория решетчатого  крыла», которое также на десятилетия  опередило свое время. В нем Чаплыгин пришел к парадоксальному на первый взгляд выводу: крыло в виде жалюзи обладает большей подъемной силой  и более устойчиво в полете, чем сплошное крыло такого же размера.

Это был существенный вклад в теорию крыла аэроплана. Кроме того, работа Чаплыгина имела  также значение для теории гидравлических машин. Президент Академии наук СССР М. В. Келдыш так оценивал ее: ««Теория решетчатого крыла», в которой  заложены основы теории обтекания решеток  циркуляционным потоком, является базой  для расчета винтов, турбин и других гидравлических машин».

В работе «Схематическая теория разрезного крыла» (1921 год) он 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», как бы завершающую эту тему. В чем была ценность этих работ? Чем меньше скорость самолета, тем легче ему совершить посадку, тем она безопаснее. Отсюда желание — летать с большой скоростью, а садиться с малой. Но небольшая скорость — это малая подъемная сила. При недостаточной же подъемной силе самолет может упасть на землю, и разбиться. Следовательно, надо увеличивать скорость, чтобы самолет держался в воздухе. Получается замкнутый круг. Работы Чаплыгина помогли разорвать этот круг.

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. С ростом скорости полета стала расти  и посадочная скорость. Теперь все  современные самолеты имеют крылья с управляемыми закрылками и щитками, которые позволяют, не уменьшая скорости полета, уменьшать посадочную скорость самолета. Сергей Алексеевич в своих  трудах, как всегда, шел впереди  современной ему техники.

Решетчатые крылья сегодня установлены на космическом  корабле «Союз» (это элемент аварийного спасения кабины с космонавтами), на судах с подводными крыльями, на морских кораблях для стабилизации их во время качки. Теперь составные  и решетчатые крылья — это обычный  элемент многих транспортных систем.

Научная деятельность Чаплыгина выдвинула его на одно из первых мест среди ученых Советского Союза, и в 1926 году он был избран членом-корреспондентом  Академии наук СССР, а 12 января 1929 года — академиком.

Огромная административная работа, которую вел Чаплыгин как  директор-начальник ЦАГИ, отнимала много сил, и в 1931 году ученый попросил освободить его от занимаемой должности  по состоянию здоровья. Просьба была удовлетворена, но работу в ЦАГИ Чаплыгин продолжал до последних дней жизни. Он был начальником общетеоретической  группы ЦАГИ, а с 1940 года возглавлял аэродинамическую лабораторию, которая  теперь носит его имя. В любую  погоду, несмотря на старческие недомогания, в положенное время он приходил в  лабораторию, показывая своим молодым  коллегам пример истинного служения науке. Сотрудники отмечали его справедливость, строгость и доброту.

В 1933 году Чаплыгин был награжден орденом Ленина, а 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. Каждый день на строительной площадке можно было видеть престарелого ученого, отдающего  четкие и ясные распоряжения.

Сергей Алексеевич умер в Новосибирске 8 октября 1942 года, не дожив до Победы, в которую  свято верил и для которой  самозабвенно трудился. Последние, написанные им слова, были: «Пока есть еще силы, надо бороться... надо работать».