Аэродинамика

АЭРОДИНАМИКА (от аэро... и динамика), раздел механики жидкости и газа, в котором изучаются законы движения воздуха (газа) и силы, возникающие на поверхности тел, обтекаемых воздухом (газом).

Теоретическая  аэродинамика базируется на общих уравнениях механики жидкости и газа. При этом для изучения сравнительно простых вопросов невязкого безотрывного обтекания тел и давления потока на них используют уравнения гидродинамики (случай малых скоростей, точнее Маха чисел М << 1) и сжимаемой идеальной жидкости (случай больших скоростей, точнее М ≥1 ). При рассмотрении более сложных вопросов - аэродинамического сопротивления и теплоотдачи тел, а также при изучении деталей процесса обтекания вблизи поверхности тел в аэродинамике применяют уравнения движения вязких жидкости и газа (Навье—Стокса уравнения). Наличие в реальных жидкостях и газах внутреннего трения вносит существенные поправки в аэродинамику идеальной жидкости. На поверхности обтекаемых тел появляется пограничный слой, образуются вихревые и отрывные течения. При турбулентном режиме течения используются различные уравнения переноса импульса, энергии и напряжения, трактуемые в теории турбулентности. Вопросы до- и сверхзвуковых движений воздуха и вообще газов рассматриваются в самостоятельном разделе аэродинамики - газовой динамике. Изучение движения тел в сильно разреженной атмосфере (на больших высотах) привело к появлению нового раздела аэродинамики - динамики разреженных газов. В аэродинамику как простейший её раздел входит аэростатика.

Кроме собственно аэродинамики как общего раздела механики жидкости и газа развились её некоторые прикладные области. Так, изучение движения самолёта в целом составило содержание аэродинамики самолёта, а вопросы устойчивости движения ЛА привели к появлению самостоятельной отрасли - динамики полёта в атмосфере. Отдельный обширный раздел составляет промышленная аэродинамика. К ней обычно относят теорию и расчёт воздуходувок, ветровых двигателей, струйных аппаратов, лопаточных машин (насосов, компрессоров, турбин) и реактивных двигателей.

Большие скорости полёта современных ЛА приводят к значительному усложнению явлений обтекания и требуют углубления теоретических методов и значительного усложнения экспериментальной техники. Значения аэродинамических коэффициентов, характеризующих силы и моменты (смотри Аэродинамические сила и момент), действующие на тело при обтекании его потоком газа, определяются экспериментально, для чего используются аэродинамические трубы, в которых подвергаются обдувке модели ЛА, автомобилей и др. Развитие ЭВМ и ряда разделов вычислительной математики позволило решить многие задачи теоретической и прикладной аэродинамики численными методами.

Подробнее смотри Механика жидкости и газа.

Лит.: Прандтль Л. Гидроаэромеханика. 2-е изд. М., 1951; Горлин С. М. Экспериментальная аэромеханика. М., 1970; Лойцянский Л. Г. Механика жидкости и газа. 6-с изд. М., 1987.