Однако специальные исследования вопросов динамической прочности показали, что не всякая нагрузка обязательно доведет конструкцию до разрушения, как бы долго она ни действовала. Оказывается, что для каждого материала существует такое переменное напряжение, при котором материал не разрушается, сколько бы времени его ни заставляли работать, что явление усталости наступает только за известным пределом выносливости. Такую выносливость материала нельзя определить иначе, как экспериментальным путем с весьма длительными испытаниями.
Опыты показали, например, что материал, выдержавший в данной конструктивной форме десять миллионов колебаний, обычно обладает нужной выносливостью и может работать при данных нагрузках как угодно долго, не уставая.
В лаборатории динамических испытаний своя аппаратура, свои машины, своя методика. Испытываются на усталость и крошечные детали и отдельные части самолета.
По природе своей и характеру очень близки к явлению усталости разрушения шасси или деталей, на которых укрепляется вооружение. Повторяющиеся нагрузки в деталях шасси, отдача оружия после каждого выстрела передаются на узлы крепления и дальше, на ближайшие элементы конструкции. В обоих случаях при многократных повторениях деталь может разрушиться.
Испытания шасси на специальном приспособлении производятся путем ударной нагрузки. Здесь испытывать только материал нельзя. Поэтому, помимо исследования материала на усталость, шасси испытываются целиком: их много раз сбрасывают с большой нагрузкой, соответствующей весу самолета, на специальной установке, называемой копром.
Длинный ряд рекомендаций, данных лабораторией прочности конструкторским бюро и серийным заводам, касается многих деталей самолета — от лонжеронов до болтов. По этим рекомендациям меняются и конструктивные формы исследованного объекта и технология его производства.
Насколько аппаратура и методы наших лабораторий прочности стоят на высоте, можно судить хотя бы по тому факту, что при обследовании немецких самолетов были обнаружены весьма существенные дефекты их в отношении прочности, которые остались неизвестными и выпускающим их заводам и создающим их конструкторам.
Ввод в действие целого ряда столь совершенных лабораторий и аэродинамических установок, какими располагает новый ЦАГИ, позволил ему не только и качественно и количественно повысить свое участие в общем деле обороны, но и углубить разработку огромного научного наследства и научных идей, завещанных Н. Е. Жуковским и С. А. Чаплыгиным созданному ими центру научной авиации.
Сергей Алексеевич Чаплыгин умер 8 октября 1942 года. За несколько дней до смерти он спокойно и обстоятельно обсуждал различные практические мероприятия по ускорению строительства аэродинамической лаборатории. В березовой роще перед входом в лабораторию и был похоронен первый ученик Жуковского.
С. А. Чаплыгин имел счастье, не часто выпадающее тому, кто пролагает новые пути в науке или искусстве, дожить до того времени, когда даже такая далеко заглядывающая вперед его работа, как докторская диссертация «О газовых струях», получила огромное признание и нашла практическое приложение в авиастроении.
Любопытна судьба этого замечательного сочинения, ознаменовавшего переход к новой эпохе в механике — эпохе технической механики.
Техническая механика начала заниматься вопросами теории полета, но интересы ее распространялись и на все другие области бурно развивающейся техники XX века. Механика из математической науки превратилась в науку, опирающуюся равно и на достижения материалистической мысли и на широкий научный эксперимент. С. А. Чаплыгин, рядом с Н. Е. Жуковским, был одним из сильнейших мыслителей, применивших математическую науку к решению технических задач.
По этому же пути с огромным успехом идет академик С. А. Христианович, достойный их преемник.
В своей докторской диссертации «О газовых струях» С. А. Чаплыгин дал решение ряда задач о струйных движениях сжимаемого газа, каким является и воздух. Основное значение этой работы в том, что она дает методы изучения газовых течений со скоростями, близкими к звуковым. Но методы С. А. Чаплыгина позволяют идти гораздо дальше. Развитие заложенных в работе Чаплыгина идей позволило создать теорию скоростного полета, решить основные вопросы, связанные с расчетом крыла при дозвуковых скоростях, граничащих с звуковыми.
Пока воздух можно было рассматривать как несжимаемую жидкость — скажем, воду, — вопросы обтекания тела набегающим воздушным потоком решались применительно к законам гидродинамики, далеко подвинутой вперед трудами Н. Е. Жуковского. При переходе к большим скоростям вопросы обтекания уже нельзя решать по аналогии с движением тела в жидкости: при скоростях, близких к звуковым, воздух дал знать, что он сжимаем, и повел себя совсем иначе, чем жидкость. Понадобилось решить ряд задач, определяющих движение воздушного потока при таких скоростях.