Краткая история развития аэродинамики

Аэродинамика — это наука о законах движения воздуха и силовом взаимодействии между телом и обтекающем его воздухом (в переводе с греческого
«аэро» — воздух, « динамис» — сила).

Аэродинамика — теоретическая основа авиации и ракетной техники. Чтобы рассчитать самолет на прочность, исследовать его устойчивость, определить летные свойства, необходимо знать аэродинамические силы и моменты, которые возникают при полете самолета. Только с появлением аэродинамики стало возможным рациональное конструирование самолетов.

В зависимости от метода изучения аэродинамику делят на теоретическую и экспериментальную.

В теоретической аэродинамике для изучения явлений используют средства математики. Сложные
явления схематизируются и упрощаются.

Экспериментальная аэродинамика изучает те же явления на основе наблюдении, натурных экспериментов или моделирования явлении в аэродинамических лабораториях.

Оба направления обогащают и дополняют друг друга и служат основой для расчета самолета.

Великому итальянскому ученому и художнику Леонардо да Винчи (1452... 1519гг) принадлежат первые труды о сопротивлении жидкости. Он же впервые задумался о создании подъемной силы, уравновешивающей вес птицы.

Возможность полета летательного аппарата тяжелее воздуха отверг Исаак Ньютон (1642.. .1727 гг), который при определении подъемной силы применил корпускулярную « ударную » теорию сопротивления
среды, справедливую только при движении тел
в сильно разреженной атмосфере.

Впервые доказал возможность полета машины тяжелее воздуха М.В.Ломоносов (1711... 1765 гг).

Он проводил опыты по конструированию первого
в мире вертолета (геликоптера), предназначенного для научных целей.

В протоколе от 1 июля 1754 года имеется следующая запись на латинском языке об испытании этого изобретения: «Высокоуважаемый советник Ломоносов показал машину им изобретенную, именуемую аэродромной («воздухобежной» ), которая должна быть употребляема, чтобы с помощью двух вращаемых
в различные стороны крыльев (винтов) от часовой пружины отбрасывать воздух вниз, отчего машина будет подниматься вверх, с той целью, чтобы можно было посредством метеорологических приборов, присоединенных к этой аэродромной машине, обследовать условия воздуха вверху».

Основоположниками аэродинамики считают членов Российской Академии наук Леонарда Эйлера (1707 ... 1783 гг) и Даниила Бернулли (1700... 1782гг).

В своем знаменитом труде «Общие принципы движения жидкостей» Л. Эйлер вывел основные дифференциальные уравнения движения идеальной
жидкости.

Д. Бернулли вывел одно из важнейших уравнений гидроаэродинамики, дающее простое объяснение образования подъемной силы.

Большую работу над проблемами аэродинамики проделал Д.И.Менделеев (1834...1907гг). По его инициативе в 1880 году в Русском техническом обществе был создан специальный воздухоплавательный отдел.

До конца XIX века аэродинамика развивалась крайне медленно, т.к. не находила практического применения.

С появлением авиации возникла проблема подъемной силы. Ее решил Н.Е. Жуковский (1847.. .1921 гг), которого В. И. Ленин назвал « отцом русской авиации». Он сумел раскрыть природу образования подъемной силы и создать метод ее определения. В дальнейшем решение этой задачи было продолжено его учеником, впоследствии академиком, С. А. Чаплыгиным (1869... 1942 гг).

Николай Егорович Жуковский — талантливый
ученый, пропагандист авиационной науки, замечательный учитель и наставник молодежи. Он создал вихревую теорию крыла и винта, работой

«О парении птиц» заложил основы динамики полета, занимался проблемами устойчивости и управляемости самолета, развивал основы экспериментальной аэродинамики.

С.А. Чаплыгин (академик с 1929 … с 1921 гг, научный руководитель ЦАГИ, Герой соцтруда с 1941г) опубликовал большое количество работ по теоретической аэродинамике. Задолго до появления скоростных реактивных самолетов он исследовал движение воздуха при больших дозвуковых и сверхзвуковых
скоростях и заложил основы новой науки — газовой динамики

Б. Н. Юрьев (1889.. .1957 гг) еще в 1922году опубликовал работы о методах определения скоса потока за крылом и расчета продольной статической устойчивости самолета. Академик АН СССР с 1943 года. Еще в 1912 году Юрьев построил 1й в мире геликоптер. За труды по теории воздушного винта (1943 г)
и по теории и конструированию вертолетов (1946 г) удостоен Государственной премии СССР.

С именем К. Э. Циолковского (1857... 1935 гг)
связана история развития ракетной техники. Он обосновал возможность использования ракет для межпланетных сообщений, вывел законы их движения,
предложил идею многоступенчатых ракет.

Интересы Циолковского очень разнообразны.
Он занимался теорией и конструированием дирижаблей, рассчитывал самолет — моноплан, построил первую в России аэродинамическую трубу.

Большой вклад в развитие аэродинамики был сделан зарубежными исследователями Отто Лилиенталем, Л. Прандтлем, Г. Глауэром, О.Рейнольдсом и др.

История развития аэродинамики насчитывает чуть более ста лет, но за эти годы наука накопила так
много знаний, что современная аэродинамика подразделяется на несколько самостоятельных частей в зависимости от теоретической схемы воздуха.

1. Гидроаэродинамика.

2. Газовая динамика.

3. Супераэродинамика.

4. Гипераэродинамика.

5. Магнитоаэродинамика.

Гидроаэродинамика изучает законы движения газов на небольших дозвуковых скоростях, на которых воздух ведет себя как жидкость.

Газовая динамика — это наука, изучающая законы движения воздуха на околозвуковых скоростях, на которых проявляется сжимаемость воздуха.

Супераэродинамика изучает движение воздуха на больших высотах, где воздух очень разрежён.

Гипераэродинамика изучает движение воздуха на скоростях, в 5 и более раз превышающих скорость звука.

Магнитоаэродинамика изучает движение воздуха на очень больших гиперзвуковых скоростях, на которых происходит ионизация и диссоциация молекул воздуха и воздух становится плазмой.

Характеризуя кратко новое поколение отечественных ученых — аэродинамиков, следует отметить, что были проведены серьезные исследования по теории крыла, теории неустановившегося движения, теории пограничного слоя, по вихревым сопротивлениям, по вопросам сверхзвуковых скоростей и т. д.

Теория крыла — академики Келдыш и Лаврентьев, профессоры Нужин и Тумашев, ученые Красильщиков, Струминский, Серебрийский.

Неустановившееся движение — академики Келдыш, Кочин, член — корреспондент АН СССР Седов.

Теория пограничного слоя — ученые Лойцянский, Дородницын.

Теория вихрей — профессор Космодемьяновский.

Сверхзвуковые скорости – Красильщиков, Галин, Христианович.

Наряду с этим аэродинамика широко используется и во многих других областях техники: в теплотехнике, приборостроении, артиллерии и т.д.

Основные понятия