Для осуществления поставленной задачи замышлялось многое: анализ весовых и аэродинамических характеристик при заданной прочности, дальнейшая исследовательская работа в области воздушных винтов, борьба за аэродинамическое качество конструкции, за снижение сопротивления, изучение управляемости и устойчивости самолетов в полете.
Это была большая работа, и естественно, что Николай Егорович тотчас же призвал на помощь своих учеников. В составе нового учреждения — его назвали Расчетно-испытательным бюро — мы встречаем многих людей, имена которых ныне широко известны. Расчетно-вычислительной частью заведовал В. П. Ветчинкин, лабораторными установками — А. Н. Туполев. Среди сотрудников тогда еще совсем молодые люди — ныне известный конструктор А. А. Архангельский и заслуженные деятели науки и техники профессора К. А. Ушаков и Г. М. Мусинянц.
Начальник Технического управления воздушного флота без промедлений распорядился: заводу «Дуке» оказывать Жуковскому всемерное содействие. Получив в свое распоряжение серьезную техническую базу, Николай Егорович доложил военному ведомству: «Занятия в Расчетно-испытательном бюро при аэродинамической лаборатории ИМТУ начались».
В аэродинамической лаборатории Технического училища были проведены глубокие исследования первых авиационных бомб разного калибра. Жуковский анализирует траектории их падения с учетом скорости самолета-бомбардировщика, воздушных течений в атмосфере, высоты. Одновременно он знакомится с различными приборами для прицеливания при бомбометании, сконструированными Стечкиным, Журавченко и другими изобретателями, пишет работу «Бомбометание с аэропланов», чтобы вооружить военных летчиков точными формулами бомбардировочных расчетов.
Работа большая и серьезная. Тяжелые самолеты-бомбардировщики «Илья Муромец», которыми располагала русская авиация, не имеют равных ни в одной из воюющих стран. Это превосходство над противником надо было закрепить во что бы то ни стало.
Да, много нового принесло авиационной науке Расчетно-испытательное бюро! И, пожалуй, наиболее интересным из числа выполненных им исследований следует считать изучение неустановившихся движений самолета. Эти исследования Жуковского и его учеников вылились впоследствии в самостоятельную ветвь аэродинамики — динамику полета.
В отличие от равномерного и прямолинейного движения, где скорость неизменна по величине и направлению, движения криволинейные неразрывно связаны с существованием ускорений.
При различных маневрах самолета в воздухе, связанных с изменениями скорости как по величине, так и по направлению, возникают дополнительные силы. Эти силы перегружают и человеческий организм и машину, и необходимость повышения прочности конструкции была прямым следствием перегрузок.
Именно ускорения — источник явлений, в равной мере неприятных и для летчика и для машины, — стали объектом исследования. Простое, широко известное положение о том, что произведение массы на ускорение есть сила, из аксиомы механики вырастало для авиации в большую и трудноразрешимую проблему. Легко понять интерес Жуковского к проблеме ускорений.
Разнообразие ускорений, присущих разным случаям полета, открывало исследователям широкое поле деятельности. Предстояло определить перегрузки, возникающие в разных случаях неустановившегося движения самолета, прежде всего при посадке и выполнении разного рода фигур пилотажа.
Один из законов инженерной практики заключается в том, что любую новую конструкцию — будь это самолет, мост через реку, либо свод, перекрывающий пролет большого здания, — испытывают на так называемый невыгоднейший случай загрузки. Создавая самые тяжелые условия работы конструкции, испытатели рассуждают весьма логично: после такой проверки ей уже можно больше ничего не бояться.
В зависимости от особенностей полета разные части конструкции самолета могут попасть в неодинаковые условия. Поэтому, для того чтобы быть уверенным в полной надежности испытаний, надо хорошо изучить силы, действующие на машину, выявить наиболее опасные для разных частей самолета случаи полета. Этим и занялось Расчетно-испытательное бюро, накапливая факты для создания того свода законов прочностных испытаний, без которых просто немыслима работа современного авиационного конструктора, — так называемых норм прочности.
Эта работа проводилась весьма- обстоятельно. В записке о положении дел в Расчетно-испытательном бюро от 8 декабря 1916 года, адресованной Техническому комитету Управления Военно-Воздушного Флота, можно прочитать: «Согласно предложения Расчетно-испытательного бюро, одобренного Комиссией по выработке норм для расчета аэропланов (заседания 16 и 18 ноября 1916), производятся исследования неустановившегося полета аэроплана в воздухе при переходе с пикирующего спуска на горизонтальный полет с выяснением наибольших нагрузок от воздуха на крылья и рули».