Первые эксперименты Жуковского были ограничены. В новом здании Московского университета (ныне факультет журналистики МГУ имени М. В. Ломоносова) вверху проема, проходящего сквозь все три этажа, было закреплено колесо, которое охватывалось длинным шнуром. Привязывая к концу шнура модели летательных аппаратов и сбрасывая их вниз, можно было установить зависимость величины сопротивления воздуха от скорости полета предмета, а также лобового сопротивления от формы тела. Однако условия экспериментов нельзя было изменить, и измерить подъемную силу было невозможно. Вставал вопрос о необходимости проведения экспериментов непосредственно в полете, не обусловленном силой тяжести. Получался замкнутый круг, когда для того, чтобы произвести устойчивый и безопасный летательный аппарат, необходимо было проводить исследования именно на таком аппарате, чтобы вопрос сохранения устойчивости не отвлекал исследователя непосредственно от анализа интересующих его сил. Тогда Жуковскому приходит в голову гениальная идея: если нет возможности исследовать тело, устойчиво двигающееся вдоль воздушного потока, можно попробовать исследовать неподвижное тело, обтекаемое этим потоком. Аэродинамическая труба, а впоследствии – целая аэродинамическая лаборатория – вот до чего необходимо теперь расширять кабинет механики. Николай Егорович не был первым, кто додумался до создания подобной галереи, сквозь которую с помощью вентиляторов прогонялся бы воздух. В России К. Э. Циолковский еще в 1897 году на собственные деньги построил такую трубу. Еще за три-четыре года до калужского ученого аэродинамическую трубу создал Хайрам Максим в Англии. Изобретение же Жуковского примерно совпало со строительством трубы братьями Райт в Америке в 1902 году. Однако преимущество идеи Николая Егоровича (кроме того, что в отличие от американских коллег он мог свободно демонстрировать свое изобретение) было в том, что Жуковский придумал, как преодолеть неравномерность воздушного потока в этих галереях. Он решил использовать вентилятор как средство не нагнетания воздуха, а его высасывания. Таким образом завихрения, создаваемые крыльями работающего вентилятора, оставались вне установки и не мешали чистоте проводимых исследований. Построенная труба поселилась в том же вестибюле нового здания Московского университета на третьем этаже. В течение примерно 10 лет после этого она была основной базой для научно-экспериментальной деятельности Николая Егоровича и его учеников.
Анонсирование публичной лекции Н. Е. Жуковского в Киеве. 1909 г.
Н. Е. Жуковский в аэродинамической лаборатории МВТУ среди первых русских летчиков и членов воздухоплавательного кружка. 1911 г.
Студенты тянулись за профессором и разделяли все его мечты. В тесном, почти семейном кругу они вместе радовались первому удачному полету братьев Райт, совершенному 17 декабря 1903 года на управляемом аппарате тяжелее воздуха с двигателем, поздравляли друг друга с новым большим шагом в науке и ждали совершения полетов в России. В сентябре 1903 года Жуковского избрали вице-президентом Московского математического общества, у истоков которого он, казалось, совсем недавно, будучи студентом, стоял. При обществе был и математический кружок студентов, руководителем которого профессор стал в 1902 году. В 1905 году Николая Егоровича изберут президентом Математического общества. И примерно с этого же времени Николай Егорович станет постоянным представителем нашей страны на международных собраниях. Он будет посещать выставки и конгрессы, участвовать в работе съездов, особенно по области воздухоплавания.
В 1904 году Жуковский предлагает также создать при Отделении физических наук ОЛЕ воздухоплавательную секцию, где сразу же делает ряд докладов, среди которых были работы по винтам. В этом же году к профессору обращается его студент по Московской практической академии коммерческих наук с тем, что горячо желает построить на собственные средства аэроплан. Николай Егорович охладил порыв молодого ученого, мечтающего перепрыгнуть время. Вдумчивый геометр-механик посоветовал Дмитрию Павловичу начать с распашки поля, а потом уже выращивать на нем зерна. Исполнились желания обоих: Рябушинского – стать меценатом, Жуковского – получить площадку для широких экспериментов. Инженер, позже академик Л. С. Лейбензон спроектировал трубу для лаборатории задуманного энтузиастами нового института. Она стала самой большой аэродинамической трубой в России. Сам институт поселился в имении Рябушинского – подмосковном поселке Купчино. В башне института был также установлен прибор Жуковского для исследования воздушных винтов.
Н. Е. Жуковский в строящейся трубе аэродинамической лаборатории МВТУ. 1914 г. На фото – Н. Е. Жуковский у мотора и вентилятора.
Обложка работы Н. Е. Жуковского «Вихревая теория гребного винта».
Галерея для создания искусственного потока воздуха. Н. Е. Жуковский, 1902 г.
«Вихревая теория гребного винта», титульный лист работы Н. Е. Жуковского.
Работа в лабораториях позволила Жуковскому создать стройную теорию, которую он сразу же оформил в курс «Теория воздухоплавания» и стал читать его в МВТУ. После первой же лекции, состоявшейся осенью 1909 года, воодушевленные студенты решили создать Воздухоплавательный кружок. Председателем, конечно, был почетно избран Николай Егорович. Закипела работа. Кружок стал кладезью будущих ученых России мирового масштаба. Вместе с профессором студенты приступили к проектированию и строительству аэродинамических труб, собственных планеров и моделей самолетов, которые сами же и испытывали. Больше всех в этих занятиях планерами и самолетами отличался, например, студент А. Н. Туполев, ставший в будущем гениальным авиаконструктором. В то время не было оформленной теории, практики не хватало, всё делали вручную, возникавшие вопросы решали на ходу, а тем временем последних становилось все больше. Таким образом, каждый студент находил себе свое поле деятельности и двигался по нему вперед. И так создавалась первая русская аэродинамическая школа, школа Николая Егоровича Жуковского.
Сам Николай Егорович продолжал делать большие открытия на основе знаний, полученных в лабораториях. В 1906 году публикуется его работа «О присоединенных вихрях», в которой представляется теорема действительного возникновения подъемной силы. Снова Жуковскому удалось решить то, над чем много лет ломали головы ученые до него, – теоретически объяснить практически наблюдаемое явление в аэро– и гидромеханике. После теорема вместе с выведенной в ней формулой вычисления силы будут названы его именем. Спустя 2 года появляется работа Николая Егоровича «Теория гребного винта с большим числом лопастей», в которой были выведены формулы для определения тяги и мощности пропеллера и геликоптерного винта. Она дополнила ранние работы Жуковского по этой области – «О парадоксе Дюбуа» (1891 г.), «О крылатых пропеллерах» (1898 г.), а также идею об оптимальных профилях для крыльев и лопастей винта, предложенных профессором исходя из его расчетов подъемной силы крыла и названных также «профилями Жуковского». Все это стало прочной базой для создания целой вихревой теории гребного винта, над разработкой которой Жуковский проработал примерно с 1912 по 1918 г. Теперь Россия получила возможность создать винты – пропеллеры, ветряные двигатели, судовые винты и т. д. («винты НЕЖ» – названы по инициалам ученого), превосходящие по своим характеристикам европейские аналоги. А они, мы помним, были важной частью для того, чтобы наука смело зашагала вперед в этой области. Сама же вихревая теория Жуковского была продолжена в работах его ученика В. Ветчинкина, который разработал инженерные методы создания винтов. И таких продолжателей великих начинаний в науке у профессора было много. Его деятельность бурлила и кольцами расходилась на много лет вперед.
