Как в условиях войны ученые помогали инженерам, конструкторам и морякам

Президент Академии наук СССР Сергей Вавилов вскоре после окончания войны писал: "Почти каждая деталь военного оборудования, обмундирования, военные материалы, медикаменты - все это несло на себе отпечаток предварительной научно-исследовательской мысли и обработки". В годы войны наука фактически пришла в цеха, что позволило решать многие вопросы, что называется, не отходя от станка.

От мин защитила "система ЛФТИ"

Летом 41-го перед физиками была поставлена задача: защитить наш флот от немецких мин. Уже 18 июня 1941 года немцы приступили к установке минных заграждений на Балтике, стремясь заблокировать корабли нашего военного флота в базах, а в ночь с 21 на 22 июня магнитные мины появились на подступах к Севастополю и другим черноморским портам.

Туда срочно прибыла группа ученых во главе с Анатолием Александровым и Игорем Курчатовым для оборудования кораблей Черноморского флота "системой ЛФТИ" - способа размагничивания судов. Дело в том, что работа по защите кораблей от подрыва на магнитных минах развернулась в СССР еще в предвоенные годы в Ленинградском физико-техническом институте. Там была сформирована научная группа для создания способа защиты кораблей от неконтактных магнитных и индукционных мин.

Эти новейшие взрывные устройства действовали бесконтактно, они реагировали на изменение магнитного поля при приближении любого корабля с металлическим корпусом. Идея, предложенная нашими учеными, - надо размагнитить корпус корабля. Как конкретно? Для этого надо компенсировать его магнитное поле с помощью закрепленных на нем специальных обмоток, через которые пропускался электрический ток. Причем компенсировать в такой степени, чтобы мина вообще не реагировала на прохождение над ней корабля. По сути, она становилась для ее магнитов "невидимым".

Первые испытания этого способа состоялись на линкоре "Марат" в октябре 1938 года. К началу Великой Отечественной войны он был отработан до практического применения. Это позволило сберечь сотни судов и тысячи жизней членов экипажей.

Петр Капица взял на себя кислород

Уже в самом начале войны стало понятно, что и фронту, и тылу, говоря образно, как воздух необходим жидкий кислород. В медицине он важен для проведения сложных операций, лечения пневмоний и ожогов, чтобы облегчить страдания и ускорить выздоровление раненых. В промышленности - для обеспечения работы авиации, танковых и других родов войск, где он требовался для сварки и резки металла. При Совете министров создается Главкислород, начальником которого был назначен Петр Капица. Ученый стал руководителем целой отрасли промышленности!

Дело в том, что еще в 1934 году, работая в Кембридже, он спроектировал и создал первый поршневой детандер для сжижения газов, в частности гелия. (Детандер - машина, в которой газ, расширяясь, производит работу и охлаждается.) Капица продолжил эти работы, когда вернулся в СССР. Но решил, что поршневой детандер - это вчерашний день, нужно создавать более совершенную машину, турбодетандер, в которой газ расширяется с использованием турбинного механизма.

В 1930-е годы лучшие в мире турбодетандеры делали в Германии, но эта технология получения жидкого кислорода из атмосферного воздуха была очень сложной, энергоемкой и затратной. Их КПД едва превышал 50 процентов, а Капица создал турбодетандер с КПД почти 90 процентов. Созданная им конструкция оказалась самой производительной в мире.

Поражают темпы, с которыми шло ее внедрение. В сентябре 1941 года в Казани началась сборка экспериментальных установок, в 42-м был создан первый образец производительностью 200 кг/ч. А в начале 43-го стартовала разработка нового комплекса, с мощностью в 10 раз больше. Благодаря этой работе Петра Капицы тысячи бойцов получили шанс на спасение, а заводы и армия - необходимые ресурсы для победы над врагом.

Рецепт от Келдыша для авиаконструкторов

Выпускник МГУ Мстислав Келдыш, проявивший незаурядные способности в математике, был приглашен руководством ЦАГИ, чтобы разобраться с причинами так называемого флаттера (от английского - трепетать). По итогам исследовательских и конструкторских работ в 1940 году Келдышем было подготовлено "Руководство для конструкторов", в котором изложены методы расчета флаттера и практические рекомендации по предотвращению опасного явления. А жизнь поставила перед молодым математиком новую сложнейшую задачу.

В середине 40-х, с появлением реактивной авиации, стали применяться шасси с носовой опорой. И нередко такие самолеты во время взлета и посадки попадали в неприятную ситуацию: при определенной скорости переднее колесо вдруг поворачивалось вокруг стойки. Самолет мог съехать с взлетной полосы или, например, зарыться носом в землю. А если передняя стойка шасси разламывалась, погибали и самолет, и пилот.

Этот феномен назвали "шимми". Чтобы разобраться в явлении, конструкторы вновь обратились к математику Келдышу. Задача оказалась не менее сложной, чем проблема флаттера, которой он занимался ранее. Ученому удалось описать шимми с помощью уравнений. А главное, на их основе он дал конкретные инженерные рекомендации, как устранить это явление.

Благодаря этим разработкам отечественные самолеты перестали "танцевать" на взлетной полосе. За все время войны не было зафиксировано ни одной серьезной поломки, связанной с эффектом шимми.