Мстислав Всеволодович Келдыш

В годы войны развитие науки было полностью подчинено требованиям фронта. Одним из самых важных направлений была авиация. Сегодня нам хотелось бы рассказать о выдающемся советском ученом Мстиславе Всеволодовиче Келдыше, крупном организаторе советской науки, одном из идеологов советской космической программы. Его работы в области аэродинамики больших скоростей имели большое значение для развития реактивной авиации.

Мстислав Всеволодович в годы войны работал на авиационных заводах и как руководитель отдела ЦАГИ курировал проблему вибраций («флаттер» и «шимми» ) в самолетостроении. За эти работы ученому была присуждена (совместно с Е.П. Гроссманом) первая Сталинская премия (1942 г.), а спустя год — первый орден Трудового Красного Знамени.

За загадочными словами «флаттер» и «шимми» стоят серьезные проблемы, которые испытывала мировая авиация в бурный период своего расцвета. В середине 30-х годов при переходе на более высокие скорости самолеты разрушались от быстро нарастающей тряски. С этим явлением, получившим название «флаттер» (от англ. flutter — дрожание, вибрация), результатом игры сил аэродинамики и резонанса, безуспешно пытались справиться конструкторы во всем мире — самолеты продолжали разваливаться. Проблему удалось решить известному ученому Мстиславу Келдышу (впоследствии — одному из отцов советской космической программы) с сотрудниками в ЦАГИ, которые начали исследования еще в предвоенные годы. С помощью математических расчетов Келдыш сформулировал причины флаттера, предложил метод расчета критической скорости и доступные практические приемы для гашения катастрофической вибрации на разных скоростях у самолетов того времени. Нельзя забывать о том, что в то время ученые были вооружены только логарифмической линейкой и арифмометром, и при решении проблемы флаттера Келдыш проявил незаурядные инженерные способности экспериментатора.

Справились с флаттером, но предстояло еще разобраться с шимми (от англ. shimmy — танец, вибрация) — интенсивным самовозбуждающимся колебанием передней стойки шасси, приводящим к поломке во время взлета и посадки самолета. И в этот раз за короткий срок Келдыш справляется с проблемой. В своей работе «Шимми переднего колеса трехколесного шасси» (1945 г.), которая была удостоена второй Сталинской премии (1946 г.), он предлагает и теоретическое решение, и инженерные рекомендации. Он изучил упругие деформации пневматика и разработал теорию качения по плоскости колеса с деформирующимся пневматиком. С учетом этого вывел уравнение шимми, вращения стойки и ее изгиба. По уравнениям Келдыша можно было рассчитать не только скорость, при которой возникает шимми, но и подобрать параметры для его предотвращения.

До сих пор математики называют эту работу «красивой». Значимость этих работ Келдыша для авиации ничуть не меньше, чем для развития аэродинамики и математики в целом. Более того, они привели его позже к разработке знаменитой теории несамосопряженных операторов из раздела функционального анализа («О полноте собственных функций некоторых классов несамосопряженных операторов»).