аэродинамика

АЭРОДИНАМИКА (от греч. аег - воздух и dynamis - сила) - раздел гидроаэромеханики, в к-ром изучаются законы движения воздушной (более общо - газообразной) среды и её силового взаимодействия с движущимися в ней твёрдыми телами, гл. обр. близкими по форме к используемым в авиации (крыло, удлинённое тело вращения и т. п.) и в ракетно-космич. технике (корпус ракеты, спускаемый аппарат и т. п.). Кроме собственно А. как общего раздела гидроаэромеханики, развились её нек-рые спец. прикладные области. Так, изучение движения самолёта в целом составило содержание А. самолёта, а отд. вопросы, потребовавшие углублённого рассмотрения движений самолёта и др. летат. аппаратов и их устойчивости, привели к появлению самостоят. отрасли - динамики полёта в атмосфере. Широкая область неавиац. применений А. получила наименование промышленной А. К ней обычно относят теорию и расчёт воздуходувок, ветровых двигателей, струйных аппаратов (напр., эжекторов) и др.

Обширную область совр. прикладной А. составляет А. лопаточных машин - насосов, компрессоров, турбин и А. реактивных двигателей. Изучение движения тел в сильно разреженной атмосфере (на больших высотах) вызвало появление нового раздела А.- динамики разреженных газов. Интенсивное изучение вопросов до- и сверхзвуковых движений воздуха и вообще газов привело к развитию самостоят. раздела гидроаэромеханики - газовой динамики. В А. как простейший её раздел входит аэростатика.

Теоретич. А. базируется на общих ур-ниях гидроаэромеханики. При этом для изучения сравнительно простых вопросов движения жидкости или газа вокруг тел и давления потока на них в А. довольствуются в первом приближении ур-ниями движения несжимаемой жидкости, т. е. ур-ниями гидродинамики (случай малых скоростей, точнее Маха чисел ), и сжимаемой идеальной жидкости (случай больших скоростей, точнее чисел ). При рассмотрении более сложных вопросов - аэродинамического сопротивления и теплоотдачи тел, а также для изучения деталей движения вблизи поверхности тел и в "следу" за ними, в частности вопросов нарушения обтекаемости тел, в А. применяют ур-ния движения вязких жидкости и газа (Навье - Стокса уравнения).

Наличие в реальных жидкостях и газах внутр. трения (вязкости) вносит существ. поправки в А. идеальной жидкости. Возникает отсутствующее в идеальной жидкости сопротивление (см. Д-Аламбера - Эйлера парадокс); распределение давлений по поверхности обтекаемого тела, а следовательно, и подъёмная сила искажаются пограничным слоем, возникающим на поверхности тела из-за вязкости. При турбулентном режиме течения используются разл. ур-ния переноса импульса, энергии и напряжения, трактуемые в теории турбулентности. Наиб. трудности вызывает изучение и расчёт вихревых и отрывных течений.

Осн. значение среди разделов А. имеют теории крыла самолёта, винта гребного, самолёта и ротора (вертолёта), базирующиеся на общем учении о подъёмной силе крыла бесконечного размаха в плоско-параллельном потоке и крыла конечного размаха в пространственном потоке, а также на изучении явления интерференции (взаимодействия) частей самолёта: крыла и фюзеляжа, крыла и мотогондол, фюзеляжа и оперения и т. п. Особое значение в А. самолёта имеют проблемы нестационарного течения, вибраций крыла и оперения (см. Аэроупругость). Большие скорости полёта приводят к значит. усложнению всех этих явлений и требуют углубления теоретич. методов и значит. развития эксперим. техники. Развитие ЭВМ и ряда разделов вычислит. математики позволило решить мн. задачи теоретич. и прикладной А. численными методами.

Для определения численных значений коэфф. сил и моментов, действующих на тело со стороны воздушного потока, проводят аэродинамический эксперимент, для чего используются аэродинамические трубы., в к-рых подвергаются обдувке модели частей самолётов и др. летат. аппаратов.

Лит.: Фабрикант H. Я., Аэродинамика, M., 1964; Краснов H. Ф., Аэродинамика, ч. 1-2, 3 изд., M., 1980; Гинзбург И. П., Аэрогазодинамика. (Краткий курс), M., 1966; Горлин С. M., Экспериментальная аэромеханика, M., 1970. Л. Г. Лойцянский.

   <<      Предметный указатель      >>