Однако особенно настойчиво проводились им изыскания в областях гидромеханики и аэромеханики. Аэромеханику Николай Егорович основал как самостоятельную науку.
Выдающимся сочинением по гидромеханике была работа “О движении твердого тела, имеющего полости, наполненные капельной жидкостью», удостоенная Московским университетом премии.
Профессор Ф. А. Слудский в отзыве на эту работу писал: «Если бы сочинение Н. Е. Жуковского состояло только из шести последних страниц, то и тогда оно было бы вполне достойно премии».
В 1897–1898 годах Н. Е. Жуковский был привлечен к работам по постройке нового московского водопровода, где на него было возложено руководство опытами по испытанию прочности водопроводных труб.
Формулы Н. Е. Жуковского вот уже более 100 лет является основными при расчетах такого рода. Работа Николая Егоровича была переведена на французский, английский и немецкий языки и доставила автору мировую известность.
Найденное Н. Е. Жуковским решение задачи о гидравлическом ударе дало возможность определить место аварии водопровода, не выходя из помещения насосной станции и не дожидаясь, когда на месте разрушения трубы вода выступит на поверхность мостовой.
Научные заслуги Николая Егоровича отмечены были в 1894 году избранием его в члены — корреспонденты Академии наук, В 1900 году Н. Е. Жуковский был выдвинут кандидатом в действительные члены академии. По условиям того времени выборы в действительные члены академии требовали переезда в Петербург. Не желая покидать Москву где он был научным руководителем и признанным главой школы механиков, Николай Егорович снял свою кандидатуру.
К 1900 году он опубликовал в различных изданиях 86 научных работ по самым разнообразным вопросам теоретической и прикладной механики. Эти работы получили всеобщее признание в научных кругах.
Кроме того, Н. Е. Жуковский — активный участник Политехнического общества, Общества любителей естествознания, антропологии и этнографии, Московского математического общества, президентом которого он избирается в 1905 году. На этом посту он остается до конца своей жизни, проявляя качества превосходного руководителя. Благодаря ему общество превратилось в крупный научный центр, объединявший ученых различных специальностей. Позднее Николай Егорович ведет необычайно напряженную работу по созданию русской авиации, деятельно участвует во всех съездах и выставках воздухоплавателей, а также в организации воздухоплавательного общества в Москве.
И конечно, работает не покладая рук над законами любимой аэродинамики. В этой науке он стал родоначальником самых основных, самых драгоценных идей, которыми до сих пор руководствуются и ученые, и инженеры.
Н. Е. Жуковский начал интересоваться теорией авиации с 90–х годов XIX столетия. При Московском университете уже с 1889 года производились исследования по различным вопросам воздухоплавания: испытывались различные модели летательных машин и строились небольшие аэродинамические аппараты. В первой работе Н. Е. Жуковского по аэродинамике, опубликованной им в 1892 году, исследуется вопрос о планирующем полете (парении) птиц, т. е. таком полете, когда птица не машет крыльями. Н. Е. Жуковский разбирает два случая планирующего полета: планирование с потерей высоты, или скольжение птицы по воздуху, и планирование с сохранением или даже набором высоты.
Исследуя планирующий полет птицы, Н. Е. Жуковский составил уравнения движения центра тяжести птицы, он вычерчивает его траектории при различных условиях движения воздуха. Среди возможных траекторий им была найдена траектория в виде «мертвой петли». Таким образом, Н. Е. Жуковский теоретически предсказал возможность осуществления «мертвой петли» за 11 лет до того, как первый самолет братьев Райт поднялся в воздух. Этой работой Н. Е. Жуковский заложил основание для исследований в области самолетостроения. В 1906 году появилась работа Н. Е. Жуковского, позволяющая теоретически определять подъемную силу крыла аэроплана.
Еще в 1895 году Н. Е. Жуковский ознакомился с формой крыла планера Лилиенталя и из опытов, проведенных Лилиенталем, узнал, что изогнутая пластинка дает большую подъемную силу, нежели плоская. Этот экспериментальный факт весьма заинтересовал Н. Е. Жуковского. В 1911 году появилась новая аэродинамическая работа Н. Е. Жуковского, в которой он установил и доказал, почему изогнутая форма профиля более целесообразна по сравнению с плоской пластинкой. Для крыльев были получены простые формулы, по которым можно подсчитать подъемную силу.
С 1912 года начинают появляться статьи Н. Е. Жуковского по вихревой теории гребного винта — пропеллера. Н. Е. Жуковский в своих работах выдвигает вихревую схему воздушного винта и вычисляет распределение скоростей воздушного потока перед винтом и за винтом. Подробный анализ вихревой схемы винта, проведенный в статьях Н. Е. Жуковского, позволил найти наивыгоднейшую форму лопасти винта.
Н. Е. Жуковский был основателем аэродинамики в России. В 1902 году при Московском университете была построена первая в России и вторая в мире аэродинамическая труба. Скорость ветра в трубе могла меняться в пределах от 1,5 до 11 метров в секунду. При применении специального приспособления скорость ветра можно было довести до 20 метров в секунду. В этой трубе проводились многочисленные испытания. По указаниям Н. Е. Жуковского был спроектирован и построен прибор для испытания пропеллеров. На этом приборе испытывались пропеллеры для самолетов и геликоптеров до 5 метров в диаметре.