Чаплыгин Сергей Алексеевич

Сергей Алексеевич Чаплыгин (, Раненбург, Рязанская губерния —8 октября 1942, Новосибирск) — русский и советский и , один изосновоположников современной аэромеханики и аэродинамики, академикАкадемии наук СССР (1929), Герой Социалистического Труда (1941),заслуженный деятель науки РСФСР (1929).

Биография


 С. А. Чаплыгин родился а в Раненбурге (ныне — г. Чаплыгин Липецкойобласти). Когда мальчику было 2 года, его отец, приказчик АлексейТимофеевич, умер в возрасте 24 лет от холеры; мать, Анна Петровна, вышлавторой раз замуж за воронежского мещанина Давыдова и увезла сына вВоронеж.

Образование


 В 1877 году, в восемь лет, Сергей Чаплыгин начал учиться в гимназии.Преподавателям скоро стало ясно, что мальчик обладает незауряднымиспособностями и редкой памятью. Ему одинаково легко давались древние иновые языки, история и другие предметы, но особенный интерес проявлял онк математике. В четырнадцать лет он сам стал учить детей, занимаясьрепетиторством с детьми помещиков.
 Весной 1886 года Чаплыгин блестяще, с золотой медалью, окончилВоронежскую мужскую гимназию и подал заявление в Московский университет.В 1890 году он окончил физико-математический факультет Московскогоуниверситета и по представлению Н. Е. Жуковского был на два годаоставлен при университете для подготовки к профессорской деятельности состипендией в 50 рублей (что весьма обрадовало его семью, для которойтакая сумма казалась недосягаемым идеалом).

Педагогическаядеятельность


 С 1893 года С. А. Чаплыгин преподавал физику в Московском Екатерининскоминституте, механику в Императорском Московском техническом училище(1896—1910 гг.), высшую математику и теоретическую механику — вМосковском межевом институте (1895—1901 гг.), прикладнуюматематику — в Московском университете (сначала — приват-доцент, с1898 г. — доцент, с 1904 г. — экстраординарный, а с 1909 г. —ординарный профессор по кафедре теоретической и практической механики).В 1901—1908 гг. он преподавал также в Московском инженерном училище(ныне — Московский государственный университет путей сообщения). Всвязи с событиями 1911 года покинул университет с большой группойпреподавателей.
 С. А. Чаплыгин — директор Московских высших женских курсов (МВЖК)(1905—1918 гг.) и ректор 2-го Московского государственногоуниверситета, в который МВЖК были преобразованы (1918—1919 гг.). В1906 году он получил разрешение Думы на строительство зданий для курсовна Царицынской площади (Девичье поле). 3 июня 1907 года состояласьзакладка зданий на Малой Царицынской (ныне Малая Пироговская) улице. Подстроительство необходимой суммы не было выделено и оно велось под залогвыделенного участка.
 Чаплыгиным написаны университетский курс аналитической механики«Механика системы» (чч. 1—2, 1905—1907 гг.) и сокращенный«Пропедевтический механики» для втузов и естественных факультетовуниверситетов (1915 г.). С 1914 года он — действительный статскийсоветник.
 После Октябрьской революции 1917 года Чаплыгин активно продолжает вестипедагогическую работу и научные исследования. С 1918 года он участвует вработе Комиссии особых артиллерийских опытов при Главном артиллерийскомуправлении и в работе Научно-экспериментального института путейсообщения, а в конце 1918 года привлекается Жуковским к организацииЦАГИ, где и работает с этого времени. В 1918—1925 гг. Чаплыгин —профессор Московского лесотехнического института. В 1921—1930 гг.он — председатель коллегии, в 1928—1931 годах — директор-начальникЦАГИ. В научно-теоретическом семинаре ЦАГИ под руководствомС. А. Чаплыгина вырос цвет отечественной механической науки(М. А. Лаврентьев, М. В. Келдыш, Н. Е. Кочин, Л. И. Седов, Г. И. Петров,Л. С. Лейбензон, С. А. Христианович и др.). В последующие годы Чаплыгинруководил созданием крупнейших аэродинамических лабораторий ЦАГИ(1931—1941 гг.).

Уход изжизни


 С началом Великой Отечественной войны в октябре 1941 года С. А. Чаплыгинпереехал в Новосибирск, куда была эвакуирована и часть лабораторий ЦАГИ,эти лаборатории образовали филиал ЦАГИ № 2, из которого впоследствиивырос Сибирский научно-исследовательский институт авиации (СибНИИА).
 Жил в доме 8 на улице Фрунзе.
 Умер С. А. Чаплыгин от кровоизлияния в мозг 8 октября 1942 года,находясь в эвакуации. Похоронен в Новосибирске на территории СибНИИА.
 Файл:Sergey Chaplygin by N.A. Andreev.jpg\textbarмини\textbar
 Портрет С. А. Чаплыгина работы Н. А. Андреева (1929)
 гидроаэродинамике, неголономной механике, теории дифференциальныхуравнений, теории авиации. За свой вклад в науку Чаплыгин 6 декабря 1924года был избран членом-корреспондентом Российской Академии наук, а 12января 1929 года — академиком Академии наук СССР.

Гидромеханика


 Первые труды Чаплыгина, созданные под влиянием Н. Е. Жуковского,относятся к области гидромеханики. В работе «О некоторых случаяхдвижения твёрдого тела в жидкости» (1894) и в магистерской диссертации стем же названием (1897) он дал геометрическую интерпретацию законовдвижения тел в жидкой среде.

Теоретическаямеханика


 В области теоретической механики Чаплыгин внёс весомый вклад вразработку динамики неголономных систем (характеризующихся наличиемлинейных дифференциальных неинтегрируемых связей). Исследованию такихсистем посвящены работы Чаплыгина «О движении тяжёлого тела вращения нагоризонтальной плоскости» (1897 г.), «О некотором возможном обобщениитеоремы площадей с применением к задаче о катании шаров» (1897 г.), атакже прочитанный в 1901 г. на заседании Московского математическогообщества совместно с Е. А. Болотовым доклад «Новый взгляд на началоГамильтона» — работа, в которой принцип Гамильтона был обобщён наслучай неголономных систем.
 С. А. Чаплыгин выделил достаточно широкий подкласс неголономных систем слинейными кинематическими связями (вообще говоря, неинтегрируемыми), вдальнейшем получивших название системы Чебышёва. Речь идёт осистемах, в которых удаётся выбрать n обобщённых координат так,что вариации первых m из них можно принять за независимые, а отостальных nm координат не зависят никинетическая энергия системы, ни отвечающие координатам первой группыобобщённые силы, ни коэффициенты при обобщённых скоростях в уравненияхкинематических связей.
 Для указанных систем Чаплыгин вывел общие уравнения их движения(переходящие в случае интегрируемости уравнений кинематических связей вобычные уравнения Лагранжа второго рода). Эти уравнения (известныесейчас как уравнения Чаплыгина) он доложил 25 октября 1895 г. Обществулюбителей естествознания, а в 1897 г. опубликовал (в статье «О движениитяжёлого тела вращения на горизонтальной плоскости», изданной в трудахданного общества).
 В данной работе Чаплыгин впервые установил интегрируемость задачи одвижении тяжёлого динамически симметричного круглого диска по абсолютношероховатой горизонтальной плоскости и свёл её к анализугипергеометрических квадратур. Он показал также интегрируемость задачи окачении произвольного динамически симметричного тяжёлого тела вращенияпо горизонтальной плоскости (в этом случае решение задачи сводится кинтегрированию линейного дифференциального уравнения 2-го порядка).
 За исследования, посвящённые движению твёрдого тела в жидкости идвижению механических систем с неголономными связями, Чаплыгин получил в1899 году от Петербургской АН почётную золотую медаль.
 Исследование явление качения твёрдых тел Чаплыгин продолжал и позднее. В1903 г. он провёл полное исследование задачи о качении динамическинесимметричного шара по шероховатой плоскости в предположении, что центрмасс шара совпадает с его геометрическим центром (шарЧаплыгина). Ему удалось найти интегрирующий множитель и получитьрешение уравнений движения такого шара в квадратурах.

Аэромеханика и газоваядинамика


 В конце XIX — начале XX века Чаплыгин начинает заниматься струйнымитечениями. В 1902 году он представляет в Московский университетдокторскую диссертацию «О газовых струях» и защищает её в 1903 году. Вней Чаплыгину удалось свести (путём перехода к так называемойплоскости годографа) общую задачу о двухмерном стационарномплоском изэнтропическом движении сжимаемого газа к решению одноголинейного уравнения в частных производных.
 Данная работа, в которой был предложен метод исследований струйныхдвижений газа при любых дозвуковых скоростях, положила начало новойотрасли механики — газовой динамике; последняя сыграла в дальнейшемогромную роль в развитии авиации (впрочем, в начале XX века для авиацииещё не было актуально исследование газовых течений со скоростями,приближающимися к скорости звука). Лишь через 30 лет работа Чаплыгинапослужила основой для решения задач о звуковых течениях, а развитиесозданных в ней методов привело к решению основных вопросов, связанных сработой крыла при больших дозвуковых скоростях.
 Важнейший вклад был сделан С. А. Чаплыгиным в решение задачи о силах,действующих со стороны потока воздуха на обтекаемое им крыло самолёта.Первым серьёзного продвижения в данном направлении добилсяН. Е. Жуковский, доказавший в 1906 г. теорему (теорема Жуковского), покоторой подъёмная сила YY крыла выражается формулойY=ϱΓVY=ϱΓV, где ϱϱ — плотность жидкости,VV — скорость невозмущённого потока на бесконечном удалении открыла, ΓΓ — циркуляция скорости по охватывающему крыло контуру.Но общего способа вычисления циркуляции ΓΓ Жуковский не дал, и еготеорема практически не использовалась.
 В 1910 г. С. А. Чаплыгин сделал в Московском математическом обществедоклад «О давлении плоскопараллельного потока на преграждающие тела (ктеории аэроплана)», который в том же году был опубликован в видеотдельной брошюры, а в следующем году — в виде статьи в журнале«Математический сборник». В нём Чаплыгин, используя методы теориифункций комплексного переменного, дал новый аналитический вывод формулыЖуковского (формула Чаплыгина) и указал, что величина циркуляцииΓΓ однозначно определяется из требования конечности скорости узадней кромки профиля крыла (постулат Жуковского — Чаплыгина).
 Название постулата объясняется тем, что независимо от С. А. Чаплыгина ипочти одновременно с ним к гипотезе о конечности скорости у заднейкромки профиля крыла пришёл и Н. Е. Жуковский (в работе «О контурахподдерживающих поверхностей аэропланов»); при этом учёныеруководствовались разными соображениями. Если Жуковский исходил изнаблюдений за реальными течениями жидкости около профиля крыла при малыхуглах атаки, то Чаплыгин исходил из вида характеристической функцииобтекания профиля и требования однозначности аналитического решения.Опираясь на данную гипотезу, можно однозначно вычислить циркуляциюскорости вокруг профиля, зная его форму. Таким образом, постулатЖуковского — Чаплыгина служит естественным дополнением к теоремойЖуковского и вместе с ней даёт полное решение задачи о силах воздействияпотока на обтекаемое тело.
 В докладе «Вихревая теория подъёмной силы крыла» (прочитан 22 октября1913 г. на заседании Московского математического общества)С. А. Чаплыгин впервые рассмотрел теорию крыла конечного размаха ипоказал, что в этом случае при нахождении подъёмной силы нужно учитыватьдополнительный поток, который создаёт около крыла два концевых вихря,сбегающих с концов крыла, доведя всё исследование до явной формулы.
 В 1914 году появилась фундаментальная работа Чаплыгина «Теориярешётчатого крыла», в которой заложены основы теории обтекания решётокциркуляционным потоком, явившейся базой для расчёта винтов, турбин идругих лопаточных машин. В последующих трудах Чаплыгин решил ряд сложныхзадач, связанных с определением точки приложения подъёмной силы,определением сил, действующих в неустановившемся полёте, теорией такназываемого механизированного крыла, вопросами устойчивости крыла вполёте и т. д.
 С. А. Чаплыгин вывел формулы для подъёмной силы и индуктивногосопротивления, которые не подтвердились в опытах Н. Е. Жуковского, нооказались верными; несколько лет спустя они стали основой «индуктивнойтеории Прандтля».
 В 1922 г. Чаплыгин в своём сочинении «К общей теории крыла моноплана»впервые исследовал метацентрическую кривую крыла; при этом он показал,что для моноплана она всегда является параболой, выяснил механическийсмысл фокуса и параметра данной параболы и установил, как связана еёформа с устойчивостью крыла.

Теориясмазки


 Значительным был вклад С. А. Чаплыгина и в развитие гидродинамическойтеории смазки. В 1906 году он в сотрудничестве с Жуковским опубликовалработу «О трении смазочного слоя между шипом и подшипником». В ней былодано точное решение задачи о движении смазочного слоя. Работа имелаогромное практическое значение; она вызвала ряд развивающих темутеоретических и экспериментальных исследований.

Дифференциальныеуравнения


 Большой вклад внёс Чаплыгин в математику. Он предложил (1919 г.) методприближённого интегрирования дифференциальных уравнений и доказал приэтом теорему о неравенствах, носящую его имя (теорема Чаплыгина) позднееон продолжал заниматься данной тематикой. Исследования Чаплыгина поприближённому интегрированию дифференциальных уравнений принадлежат ккрупным достижениям математической мысли; его идеи оказались применимымине только для решения широких классов дифференциальных уравнений, но ипри приближённом решении весьма общих классов функциональных уравнений.Помимо этого, С. А. Чаплыгин и Д. Ф. Егоров разрабатывали геометрическуютеорию уравнений в частных производных.

Память


 Файл:Rus Stamp-Chaplygin.jpg\textbar150px\textbarright\textbarthumb\textbar
 С. А. Чаплыгин на марке Почты СССР

  • Академия наук СССР учредила в 1942 году премию им С. А. Чаплыгина «За лучшую оригинальную работу по теоретическим исследованиям в области механики».
  • Город Раненбург бывшей Рязанской губернии, где родился Чаплыгин, переименован 2 октября 1948 года в Чаплыгин (ныне — Липецкая область).
  • В Москве установлен бюст Чаплыгина (1960), а на территории ЦАГИ — памятник (1959). В Москве действует мемориальный музей-квартира Чаплыгина.
  • Его имя носят Сибирский научно-исследовательский институт авиации в Новосибирске, аэродинамическая лаборатория в ЦАГИ.
  • В Новосибирске в честь Чаплыгина установлены мемориальные доски: на доме, где жил учёный (ул. Фрунзе, д. 8); на корпусе № 1 СибНИА; на аэродинамической трубе Новосибирского авиационного колледжа.
  • Его именем назван кратер Чаплыгин на обратной стороне Луны.
  • В 1944 году в честь Чаплыгина была выпущена марка Почты СССР.
  • Имя С. А. Чаплыгина носят улицы:
    • В Басманном районе г. Москвы;
    • в микрорайоне Северное Кучино в Железнодорожном Московской области; улица расположена поблизости от бывшего места нахождения Аэродинамического института, основанного в 1904 году Д. П. Рябушинским при содействии Н. Е. Жуковского, в котором также трудился С. А. Чаплыгин;
    • в городе Жуковском Московской области;
    • в Новосибирске; на доме № 51 по улице Чаплыгина есть мемориальная доска, объясняющая в честь кого названа улица;
    • в Туле;
    • в Кривом Роге.

Интересныефакты



  • Известно, что специалисты спокойно воспринимают термин «полуэмпирическая» теория турбулентности, но когда кто-то попробовал употребить при С. А. Чаплыгине термин «полутеоретическая», то получил гневную отповедь из уст Сергея Алексеевича (по воспоминаниям Л. Г. Лойцянского)
  • Дочь С. А. Чаплыгина Ольга Сергеевна была балериной. Она оставила Высшие женские курсы, директором которых с 1905 года был Чаплыгин, на четвёртом курсе, уступая страстному влечению к театру. Во время учёбы она часто слышала: «Это его дочь!». Впрочем, она пообещала отцу вернуться на курсы, когда испытает себя на настоящей сцене. Ольга Сергеевна была принята в филиал Большого театра. Во время гастролей театра в Одессе С. А. Чаплыгин присутствовал на спектакле с участием дочери. По окончании спектакля он услышал, как про него говорили: «Это её отец!».

Награды ипремии



  • Герой Социалистического Труда (1941) — был награждён первым среди учёных.
  • Награждён двумя орденами Ленина, двумя орденами Трудового Красного Знамени.
  • Премия им. Н. Е. Жуковского (1925).