Человек быстрого и смелого ума, исследователь с прирожденной способностью шагать через затруднения, Христианович уже первой своей работой по газовой динамике оставил позади все сделанные до него попытки решить задачу об обтекании тела газовым потоком при большой дозвуковой скорости. Он полностью решил задачу для крыла самолета и создал теорию скоростного полета, имеющую огромное практическое значение.
За эту работу комиссия под председательством С. А. Чаплыгина присудила С. А. Христиановичу вторую премию имени Н. Е. Жуковского.
Работа молодого советского ученого была опубликована годом позже, в 1940 году, под названием «Обтекание тел газом при больших дозвуковых скоростях». С. А. Христианович дал вывод новых дифференциальных уравнений движения газа, близко примыкающих по типу к уравнениям Чаплыгина, но более простых и удобных для практического использования. В этой статье Христианович показал, как с помощью выведенных им уравнений можно рассчитывать плоский дозвуковой газовый поток вокруг крыла и симметрично-осевой поток около тела вращения, такого, как фюзеляж, снаряд. Для авиации это было очень важно.
Не ограничиваясь исследованием дозвуковых скоростей, Христианович стал изучать и практический режим перехода от дозвуковых скоростей к сверхзвуковым при обтекании крыла. При скоростях, близких к звуковым, на крыле самолета появляются воздушные потоки, в которых скорость будет уже сверхзвуковой, и весь характер явления обтекания меняется.
В результате оригинальной трактовки всего явления в целом Христианович дал метод расчета лобового сопротивления, которое данное крыло испытывает в воздухе при больших скоростях, и скорости, достижимой для самолета.
Правильность теории подтвердилась экспериментальной проверкой, и теоретические результаты немедленно и прочно вошли в практику. Заметим, что работа Христиановича имела еще и ряд других практических следствий. В частности, она позволила обосновать новые нормы прочности самолетостроения больших скоростей.
Метод, разработанный С. А. Хрястиановичем, был немедленно использован в работах научного коллектива ЦАГИ для изучения обтекания применяемых в самолетостроении авиационных профилей при больших скоростях.
Христианович был прилежнейшим участником знаменитых семинаров общетеоретической группы, проводившихся С. А. Чаплыгиным. Вспоминая об этих семинарах на вечере, посвященном столетию учителя, М. В. Келдыш говорил:
— Семинары, происходившие раз в неделю в определенные часы, были центром советской механики. Руководитель был полон идей, его доклады давали импульсы для развития науки. Речь его, вежливая, внимательная, исполненная достоинства, поражала ясностью. Он был чужд снобизма теоретиков и ценил гения во всех областях жизни одинаково…
Достаточно назвать поименно участников чаплыгинских семинаров, чтобы составить ясное представление о том, какое научное наследство оставил нам математический гений Чаплыгина. Леонид Самуилович Лейбензон, Николай Николаевич Лузин, Александр Иванович Некрасов, Владимир Васильевич Голубев, Сергей Алексеевич Христианович, Мстислав Всеволодович Келдыш, Леонид Иванович Седов, Леонид Николаевич Сретенский, Михаил Александрович Лаврентьев — всё это люди, которым Чаплыгин помог найти свое место в науке, ученые, находившиеся под влиянием его математических откровений, исследователи, шедшие проложенными им путями. Нынешним выражением успехов этих ученых в развитии теоретической и прикладной механики являются всемирно известные достижения советской науки и техники во многих областях, в том числе в космической технике.
Докладывая на общем собрании Академии наук СССР в январе 1946 года «О современном состоянии теории движения газа», академик А. И. Некрасов справедливо указывал, что «наши ученые, именно, точнее, московские ученые, внесли настолько существенный вклад в развитие аэродинамики, что целесообразно все их работы соединить в одну группу: тогда можно яснее почувствовать значение работ наших ученых для новой области знаний, каковою является газовая динамика».
Чрезвычайно существенно, что уже в докторской своей диссертации «О газовых струях» Чаплыгин указал на возможность перехода от задачи на движение несжимаемой жидкости к такой же задаче на движение газа.
Применяя свой метод, Чаплыгин решил плоскопараллельную задачу об истечении газа под давлением из сосуда и об ударе плоскопараллельного потока на поставленную перпендикулярно пластинку. Чаплыгин же дал и приближенный метод для решения таких задач, так как точный метод слишком громоздок.
Диссертация Чаплыгина была первой работой, в которой были строго разрешены конкретные задачи на движение газа.
На семинарах, проводившихся Чаплыгиным, Сергей Алексеевич высказывался в том смысле, что происхождение подъемной силы для контура, погруженного в газ, должно быть тем же самым, как и для контура, погруженного в жидкость, и можно ожидать с большой долей вероятности, что теорема Жуковского распространяется и на случай газа.
Строгое доказательство возможности такого распространения впервые было дано М. В. Келдышем, а во всей общности эту теорему, как мы уже говорили, доказал С. А. Христианович.
В области газовой динамики самому А. И. Некрасову принадлежит решение ряда вопросов, связанных с обтеканием тел потоком сжимаемого газа.
Г. А. Озеров.
Л. И. Седов.
Мемориальная доска на доме, где жил С. А. Чаплыгин.
Скульптурный портрет С. А. Чаплыгина.
Наряду с построенном общей теории конформных отображений, позволивших решить трудные задачи в этой области, М: А. Лаврентьев дал ее приложения к задачам газовой динамики.
Метод приближенного решения задач на течение газа с дозвуковыми скоростями дал Л. Н. Сретенский. В своей работе «Обтекание плоских контуров газовым потоком» Леонид Николаевич показывает, что при переходе от несжимаемой жидкости к газу происходит искажение контура: так, при переходе от обтекания окружности к обтеканию газом контур уже не будет окружностью, хотя и будет близок к ней.
Большая часть работ по газовой динамике при жизни Чаплыгина решала задачи на установившееся движение газа, которые в то время являлись наиболее важными. Переход к задачам для неустановившегося движения газа начинается с интересной работы Л. И. Седова «О некоторых неустановившихся движениях сжимаемой жидкости».
