"Техника-молодежи", 1986, №5, с. 36-39.
Сканировал Игорь Степикин
КОРИФЕИ НАУКИ
В ЭТОМ ГОДУ ИСПОЛНИЛОСЬ 75 ЛЕТ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ АКАДЕМИКА М. В. КЕЛДЫША (1911 — 1978).
Трижды Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской и Государственных премий СССР, академик Мстислав Всеволодович Келдыш внес огромный вклад в фундаментальные исследовании по математике и механике, в теорию авиационной и атомной техники. Незаурядные качества проявил он как организатор советской науки, будучи с 1961 по 1975 год президентом Академии наук СCCP. О первых шагах молодого ученого М. В. Келдыша рассказывает один из его соратников, коллега по Центральному аэрогидродинамическому институту имени Н. Е. Жуковского.
Яков ПАРХОМОВСКИЙ, доктор технических наук, профессор, лауреат Государственной премии СССР
ОРГАНИЗАТОР СОВЕТСКОЙ НАУКИ
Миллионы людей по снимкам в газетах и журналах, кадрам кинохроники, почтовым маркам помнят это лицо с живыми, умными глазами, седую, отливающую в синеву, шевелюру.
Келдыш поседел рано. Впрочем, все в его жизни получалось рано. Окончил школу в 16 лет (в 1927 году). Чтобы поступить в строительный институт, где он намеревался продолжить обучение, надо было ждать два года. Туда принимали только с восемнадцати. Пришлось идти в МГУ — учебное заведение в те времена, как ни странно, менее престижное, чем технические вузы,—- на механико-математический факультет.
Окончил его и уже в 21 год был принят на работу в ЦАГИ — Центральный аэрогидродинамический институт имени Н. Е. Жуковского. Такой чести в те годы удостаивались наиболее одаренные люди. Отбор был очень строгим.
В 26 лет ему присвоили звание профессора, в 1938 году он защитил диссертацию на соискание ученой степени доктора физико-математических наук. Причем тема его исследования стала началом целого направления в одном из разделов высшей математики. В 1946 году М. В. Келдыш избран действительным членом Академии наук СССР —стал одним из самых молодых академиков. А еще через 15 лет его избрали президентом АН СССР. На этом посту он находился вплоть до 1975 года, когда по состоянию здоровья — после тяжелой операции — был вынужден просить освобождения от ответственной работы. Но и те немногие годы, которые ему после этого были отпущены судьбой, он активно участвовал в научной жизни страны. Его авторитет был столь велик, что вплоть до самой смерти (в 1978 году) он был председателем комитета по Ленинским и Государственным премиям. А этот пост по положению возлагается на президента Академии наук СССР.
Помимо личных качеств - таланта, трудолюбия, честности, настойчивости,— любого выдающегося деятеля формирует время, общество, обстановка, в которой он живет и работает. Время и общественные условия могут способствовать росту дарования, а могут его и заглушить. История нашей Родины, увы, изобилует примерами, когда в условиях царской России гибли незаурядные личности.
Юному Келдышу повезло. Его становление как ученого происходило «в самое подходящее время». Конец 20-х — начало 30-х годов.
...Каждое время выдвигает на первый план свою научно-техническую задачу. В 30-х годах ею стало развитие авиации. В те годы у всех новая отрасль ассоциировалась с ЦАГИ - институтом, организованным по указанию В. И. Ленина. Эта аббревиатура почти ежедневно упоминалась в газетах и радиопередачах. Об институте писали брошюры и книги. ЦАГИ — это самолеты, многие из которых совершили к тому времени рекордные перелеты, это глиссеры, это аэросани, это автожиры и геликоптеры (так тогда назывались вертолеты). Но было и другое, не менее важное: ЦАГИ стал форпостом науки, авиационной в первую очередь, одним из лучших научно-исследовательских институтов страны и мира.
Говоря о ЦАГИ того времени, следует особо остановиться на одном из его подразделений — общетеоретической группе (ОТГ). В нее входили ученые института, занимавшиеся общими проблемами авиационной науки — прочностью, гидродинамикой, аэродинамикой. Но не только в этом было главное ее значение. На регулярных заседаниях-семинарах ОТГ делали сообщения о своих законченных работах не только сотрудники группы, но и их коллеги из других подразделений ЦАГИ. Выступить здесь с докладом считалось делом почетным и, само собой разумеется, ответственным.
Возглавлял семинары группы академик С. А. Чаплыгин -— научный руководитель института. На общем фоне (возраст участников был сравнительно молодым — 35—40 лет) Сергей Алексеевич, которому было около 60 лет, выглядел маститым старцем. Крупный ученый, результаты исследований которого уже при жизни стали классикой науки, он внушал окружающим почтение и даже робость. Он сидел на семинарах с закрытыми глазами. Казалось, дремлет. Но неожиданно открывал глаза и делал замечание по существу либо указывал ошибку в выкладках. И неизменно оказывался прав.
ОТГ была отличной школой для начинающих научных работников. Здесь на конкретных примерах можно было постигать, как следует формулировать поставленную задачу (а это самая трудная и ответственная часть научной деятельности), находить математические методы ее решения и пути преодоления возникавших трудностей. Короче говоря, основы того, что можно назвать технологией науки. Но кроме того, в ОТГ учили примеру уважительного отношения друг к другу, независимо от положения и знаний.
Азы научной работы наряду с другими усваивал и М. В. Келдыш — постоянный посетитель семинаров.
...Рано женившись, М. В. Келдыш снимал «частную» квартиру в Лосиноостровской. Помимо платы, он обязан был отапливать весь дом, в котором снимал комнату, таскать воду, красить крышу и т. д. Приходилось подрабатывать. Это считалось в порядке вещей.
Его жизнь, в смысле житейских удобств, ничем не отличалась от жизни любого из сверстников. Те же трудности, те же радости, Отличался он внешне, быть может, только тем, то на нем дешевенький, стандартный костюм Москвошвея, превращавший стройных юношей в согбенных старцев, почему-то сидел так ладно, как будто был сшит первоклассным портным. Да тем, что обувь у него всегда была начищена до блеска.
Сперва он был только способным, подающим большие надежды учеником. Но уже вскоре стал сам участвовать в обсуждениях, а затем и выступать с сообщениями. В неписаной истории ЦАГИ бытует такой факт. На одном из заседаний ОТГ докладчик после достаточно сложных математических выкладок показал, что для бипланов характерно некоторое свойство, но неизвестно, справедливо ли оно для других летательных аппаратов. Тогда слово взял М. В. Келдыш. Подойдя к доске, он тут же доказал, что этим свойством обладает любой полиплан. Позднее вывод молодого ученого был назван теоремой М. В. Келдыша.
Уже в те годы его отличали большое трудолюбие и редкая работоспособность — качества, без которых мертва любая талантливость. Только в 1934—1935 годах из печати вышло 8 научных трудов, написанных им.
В первые годы работы в ЦАГИ круг научных интересов М. В. Келдыша определяли темы, выбранные старшими товарищами. В первую очередь исследования, проводимые его другом и учителем М. А. Лаврентьевым (будущим академиком), который был старше своего ученика всего на 10 лет.
Это были главным образом теоретические работы, связанные в основном с гидродинамикой. Их актуальность определялась тем, что удельный вес гидросамолетов в общем балансе самолетостроения был весом. Небезынтересно напомнить, что в то время рекорды скорости полета были установлены именно на гидросамолетах!
Но вскоре доминантой в деятельности М. В. Келдыша стало другое направление науки. Оно-то и определило его жизненное призвание. Речь идет о трудах по вибрациям. К ним М. В. Келдыш обратился, можно сказать, случайно. Поводом послужило поручение С. А. Чаплыгина разобраться в одной работе по вибрациям, выполненной сотрудником института. Здесь уместно упомянуть еще о двух качествах М. В. Келдыша — добросовестности и аккуратности. Каждое поручение он выполнил очень тщательно и всегда доводил до конца.
Разбираясь с заданием С. А. Чаплыгина, молодой ученый обнаружил в работе ряд несообразностей. Стал глубже вникать в существо вопроса, и тема настолько его захватила, что через некоторое время он сам стал заниматься ею. Вскоре в ЦАГИ организовали группу по изучению вибраций. В нее на должность старшего инженера зачислили и М. В. Келдыша.
И опять о времени. Заканчивался, можно сказать, юношеский период развития авиации. Успехи, достигнутые в области аэродинамики и моторостроения, выводили ее на уровень, позволивший через два-три десятилетия сначала достичь звуковой скорости полета, а затем и значительно ее превзойти. Но это было потом. В начале же 30-х годов скорости 300—350 км/ч считались рекордными.
Как всегда бывает в технике, вторжение в неизведанное ставило перед инженерами новые, как правило, острые проблемы, без успешного решения которых не могло быть и речи о дальнейшем продвижении вперед. Пожалуй, наиболее острой из них был флаттер — «сгусток» необъяснимых вибраций. Надо было, и притом срочно, разобраться в природе этого грозного явления и, конечно, разработать способы обеспечения безопасности полетов. Уже первый анализ показал, что существуют разные вариации флаттера — крыловые, элеронные, рулевые.
Всякое физическое явление зависит от очень многих факторов. Чтобы найти эффективное решение задачи, составленной из загадок этого явления, создать его математическую модель, надо из суммы факторов выделить главные, определяющие. Иначе не хватит технических средств для получения численных результатов. Тем более что в то время на вооружении были лишь счеты, логарифмическая линейка, в лучшем случае арифмометр. Выбор определяющих факторов, какие следует учитывать, и по возможности, точнее; какие можно учитывать приближенно, какими пренебрегать — самая тонкая часть любой проблемы, требующая проникновения в ее существо, глубоких инженерных знаний.
И здесь сказалась цаговская выучка. Небольшой группе вибраций удалось весьма простыми способами найти метод решения одной из задач флаттера. Решить успешно, опередив ученых, которые вели аналогичные исследования за рубежом. Разумеется, далеко не сразу, даже для простейшей формы флаттера, лишь после многих неудач далась математическая модель. Не сразу были разработаны математические методы решения системы дифференциальных уравнений. Наконец, не сразу наладился и сам числовой расчет — такими сложными и необычными для того времени были вычисления.
Методы, позволяющие прогнозировать возникновение флаттера, сегодня кажутся естественными и даже элементарными, лежащими на поверхности (такова, впрочем, судьба многих инженерных работ), отнюдь не выглядели таковыми в то время, когда они создавались.
Были противники, доказывавшие, что путь, избранный в ЦАГИ, неверный и, более того, вредоносный, и отнюдь не ограничивались только научными дискуссиями. Сопротивление, как это ни странно, оказывали и практики-конструкторы. Слишком непривычными и противоестественными представлялись предлагаемые способы противодействия флаттеру. И, скажем прямо, слишком великим было убеждение, что «флаттер выдумали в ЦАГИ». Но жизнь доказала правоту ученых. Вот типичный пример.
В полете самолета СБ — одного из лучших бомбардировщиков середины 30-х годов — на определенной скорости возникали интенсивные вибрации элеронов. Приходилось снижать скорость и садиться. Когда «домашние» средства были исчерпаны, обратились за помощью в ЦАГИ. Диагноз был поставлен без колебаний — флаттер элеронов. Причем из весьма редких случаев, когда он «добрый» и все может закончиться сравнительно благополучно. Ученые указали и средство противодействия — необходимо сбалансировать элерон — поставить на него такие грузы, чтобы центр тяжести узла находился на оси его вращения. Именно так следовало из расчетов, которые к тому времени в ЦАГИ уже научились делать. Более того, ученые предсказывали, что балансировка меньшим грузом не даст желаемого результата. Такое требование показалось конструкторам противоестественным и чрезмерным. И они решили сами исследовать. Сперва установили 20% расчетной нагрузки. Эффекта не было. Затем последовало 50, 75%... И только после установки расчетного груза вибрации прекратились. СБ успешно воевал в Испании, на Халхин-Голе и дожил до Великой Отечественной войны.
Следующим чрезвычайно важным шагом стало открытие способа воспроизведения флаттера на специальных моделях в аэродинамической трубе. И в 1937 году в ЦАГИ испытали динамически подобную модель крыла самолета АНТ-25. Того самого, на котором сперва В. П. Чкалов, а затем М. М. Громов совершили беспримерный беспосадочный - перелет Москва — Америка через Северный полюс.
Первая в мире динамически подобная модель (за рубежом они появились на несколько лет позже) имела площадь всего 0,5 м2 и весила 500 г. Причем воспринимающий нагрузки лонжерон имел массу 300 г.
Впоследствии моделирование грозного явления в аэродинамических трубах развилось в самостоятельную область исследований. На изучение флаттера каждого опытного самолета затрачивают сотни и иногда даже тысячи часов работы.
С переходом в группу вибраций окончилась «академическая» жизнь М. В. Келдыша. Радикально и на всю жизнь изменился характер его работы. Спустя некоторое время он был назначен начальником группы. А это означало, что отныне надо не только вести свою научную тему, но и руководить хоть и небольшим, но все же самостоятельным коллективом.
Первое время Мстиславу Всеволодовичу не хватало инженерной подготовки, он не мог «прочесть чертежа», не знал сопромата и строительной механики самолета и, естественно, уступал в этом сотрудникам, окончившим инженерные вузы. Но он настойчиво самообучался, и очень скоро разговор шел уже на равных.
В процессе совместной работы на практике реализовались идеи и принципы, которыми был славен ЦАГИ. М. В. Келдыш говорил: «Даже Станиславский не может играть все роли». Отсюда следовал вывод, что непосредственный исполнитель должен знать свой участок работы лучше, чем руководитель темы. Значит, не следует заниматься мелочной опекой.
В ходу было и такое выражение, принадлежавшее С. А. Чаплыгину: «У нас же наука, а не воинское подразделение». Оно применялось в тех случаях, когда кто-то тот или иной научный вопрос пытался решить в «приказном порядке». А, пожалуй, лучшей похвалой работника было: «Имярек любит науку».
Изучение вибраций стало хорошей школой оперативности. Когда накануне Великой Отечественной войны был изготовлен опытный пикирующий бомбардировщик, при его наземных испытаниях (а это был один из введенных группой элементов технологии проектирования) обнаружились новые, не учитывавшиеся ранее и не предполагавшиеся особенности колебаний крыла. Возникло опасение, что на самолете появится новая, связанная с этими особенностями форма флаттера. И тогда меньше чем за месяц интенсивной — от зари до зари — работы ученые не только создали теорию открытой формы флаттера, но и провели все необходимые расчеты. После этого самолет можно было «выкатывать на взлетную полосу аэродрома». Конечно, такие темпы оказались возможными потому, что уже были разработаны, опробованы, обкатаны основы общей теории.
И теоретическая и практическая деятельность М. В. Келдыша, связанная с вибрацией, сделала его имя широко известным в авиационной промышленности. В 1942 году за работы по предупреждению флаттера ведущие сотрудники группы — М. В. Келдыш и Е. П. Гроссман — одними из первых в стране были удостоены звания лауреатов Государственной премии СССР.
К началу 40-х годов даже казалось, что все основные задачи, связанные с флаттером, уже решены. Остаются лишь текущие дела, которые с успехом могут выполнить сотрудники ОКБ. Но жизнь оказалась сложнее прогнозов. С ростом скорости полета, размеров самолета возникли такие аспекты проблемы, о которых даже нельзя было заранее догадаться. Флаттер стал новым разделом авиационной науки.
С высоты современных возможностей и достижений вклад небольшой группы, которую возглавлял М. В. Келдыш, иному может показаться и не очень значительным. Но без истоков нет и реки. В те же годы значимость выполненных работ трудно было переоценить. Некоторые сотрудники группы стали преувеличивать свои заслуги и скептически относиться к вкладу своих предшественников. Когда подобное происходило, М. В. Келдыш спокойным, тихим голосом говорил: «Вот что, друзья, а ведь, в сущности, за нас все сделал Лагранж». Он имел в виду крупного французского математика, который вывел знаменитое уравнение, названное его именем, которое явилось основным аппаратом теории вибрации.
В первой половине 40-х годов возникла другая острая проблема, также связанная с вибрациями. К тому времени М. В. Келдыш был уже начальником научного отдела, занимавшегося всем комплексом проблем динамической прочности самолета.
В конструкции самолета традиционной была такая схема шасси: два передних колеса — основные и хвостовое — вспомогательное. Рост посадочной скорости, с одной стороны, и необходимость избежать «капота» (когда самолет при посадке переворачивается на спину) настоятельно требовали других вариантов посадочного устройства.
Схема с одним самоориентирующимся носовым колесом и двумя основными — сзади, успешно устраняла оба недостатка старой конструкции. Но вскоре выяснилось, что она обладает серьезным, ставящим под сомнение ее жизнеспособность изъяном. Когда скорость движения самолета на земле достигала определенной величины, переднее колесо начинало «выплясывать». Американцы, которые первыми на практике столкнулись с этим явлением, нарекли его «шимми» — по названию модного тогда танца. Шимми почти неизбежно приводило к аварии, а то и к катастрофе.
За решение трудной задачи и взялся М. В. Келдыш. И здесь талантливому ученому удалось сделать то, чего за рубежом достигнуть не удавалось. Он создал теорию качения пневматика по земле. На ее базе создал методы расчета шимми и, наконец, указал меры, выполнение которых устраняет появление шимми. Эта его работа также была удостоена Государственной премии СССР.
Чтобы «обуздать» шимми, молодому ученому потребовалось меньше года — срок, который кажется поистине невероятным каждому, кто представляет, сколь сложна эта задача. А вышедшая в 1945 году работа «Шимми переднего колеса трехколесного шасси» стала образцом завершенного инженерного исследования, инженерной классикой.
И тут уместно объяснить, что можно понимать под законченным инженерным исследованием. Вопрос, над которым Келдыш много размышлял. Коротко говоря, исследование можно считать завершенным, если «на пальцах» — без расчета и математики — удается не только объяснить суть явления, но и предсказать, как оно изменится, если предусмотреть вариацию того или иного параметра конструкции. Оно закончено, если удается выявить и указать комплекс мер, при выполнении которых можно устранить какое-то явление. Скажем, то же шимми. И что важно, обойтись при этом без расчетов и экспериментов.
Кстати, несколько слов об «инженерной классике». Как и все в жизни, научные работы «стареют». Особенно быстро этот процесс идет в технике. Вопрос, еще вчера бывший острым, актуальным и животрепещущим, сегодня становится просто неинтересным. Инженерные расчеты, как правило, это дела сегодняшнего дня (то же касается и работ М. В. Келдыша по вибрациям). Но среди них все же есть и такие, ценность которых с течением времени не уменьшается. Они входят в учебники, хотя их результаты во многом перекрыты работами следующих поколений. Талант М. В. Келдыша заключается и в том, что лучшие из его исследований стали классическими.
Суть научной деятельности как нельзя лучше определяет крылатое выражение В. В. Маяковского: «В грамм добыча — в год труды». Удачи так редки, а на одну завершенную работу приходится гораздо больше незаконченных. Такова специфика труда ученого, внешне не тяжелого, но изнурительного по сути своей. Есть еще одна сторона их деятельности — повышенная требовательность. И честность до щепетильности. М. В. Келдыш обладал в полной мере всеми качествами ученого.
Ум его много лет занимала задача из области вибрации. Наконец после мучительных поисков он как будто нашел ее решение. Резюме изложил в статье, которую направил в журнал. Но, закончив работу, М. В. Келдыш не успокоился и стал еще раз проверять правильность полученного решения.
Увы, оказалось, что была неверной основная предпосылка. Неверным, следовательно, было и полученное решение. И он тут же попытался изъять из печати статью. Когда же это оказалось невозможным, не успокоился до тех пор, пока в журнале не поместили вклейку с указанием, что работа содержит ошибку. Этот пример, как ничто иное, характеризует его личность. Требовательность к себе давала М. В. Келдышу право быть столь строгим и в отношении к другим.
У Мстислава Всеволодовича было много научных достижений. Среди них почетное место занимают его ранние работы по флаттеру, выполненные в ЦАГИ. Наверное, можно сказать так: проблема флаттера сделала молодого М. В. Келдыша ученым, а он сделал очень многое для успешного ее решения.
Годы работы в ЦАГИ стали порой становления будущего президента АН СССР как ученого и инженера. Здесь он учился основам организации науки. Придя в институт талантливым выпускником МГУ, он ушел из него через 15 лет известным ученым. М. В. Келдыш всегда гордился своей цаговской молодостью. ЦАГИ и поныне гордится своим воспитанником.