Подобие в Механике

Значение подобия в технике

     При помощи анализа основных законов течения воздуха теоретически разработаны вопросы подобия теории и моделирования, которые позволяют определить аэродинамические силы, действующие на летательный аппарат, в результате испытания маломасштабной модели этого аппарата.

Теория моделирования позволяет также определить и условия, в которых должна испытываться модель.

     Этот раздел теоретической А. является основой экспериментальной А., главная задача которой состоит в получении численных значений аэродинамических сил, действующих на аппарат, путём испытания модели на специальных установках.

      В экспериментальной А. широко пользуются законом обращения движения, в соответствии с которым сила, действующая на тело, движущееся со скоростью , равна силе, действующей на то же тело, закрепленное неподвижно и обдуваемое воздушным потоком с той же скоростью Специальный раздел А. - аэродинамика самолёта - занимается разработкой методов аэродинамического расчёта и определением аэродинамических сил и моментов, действующих на самолёт в целом и на его части - крыло, фюзеляж, оперение и т.д. К А. самолёта относят обычно и расчёт устойчивости и балансировки самолёта, а также теорию воздушных винтов.

      Вопросы, связанные с изменяющимся нестационарным режимом движения летательных аппаратов, рассматриваются в специальном разделе - динамика полёта. Как самостоятельная наука А. возникла в начале 20 в.

в связи с потребностями авиации. Рождавшаяся авиация требовала разработки теории и создания методов расчёта подъёмной силы крыла, аэродинамического сопротивления самолёта и его деталей, тяговой силы воздушного винта. Одно из первых в мировой науке теоретических исследований этих вопросов содержится в работах русских учёных К. Э. Циолковского "К вопросу о летании посредством крыльев" (1891) и Н. Е. Жуковского "К теории летания" (1891). Теория, позволяющая рассчитать подъёмную силу крыла бесконечного размаха, была разработана в начале 20 в. в России Н. Е. Жуковским и С. А. Чаплыгиным, в Германии В. Куттой и в Англии Ф. Ланчестером.

     В 1912 появились работы Н. Е. Жуковского, излагающие вихревую теорию воздушного винта. Разработанная Н. Е. Жуковским и С. А. Чаплыгиным теория решёток, состоящих из крыльевых профилей, дала возможность учесть взаимное влияние лопастей винта и явилась основой для расчёта колёс и направляющих решёток турбомашин. Первой работой по динамике полёта следует считать мемуар Н. Е. Жуковского "О парении птиц" (1892), в котором дано теоретическое обоснование "мёртвой петли", впервые осуществленной русским лётчиком П. Н. Нестеровым в 1913.

     Одновременно с разработкой теории полёта для получения численных значений аэродинамических характеристик создаются специальные аэродинамические лаборатории, ставшие базой экспериментальной А., создателями которой можно считать Н. Е. Жуковского, французского учёного Ж. Эйфеля и немецкого учёного Л. Прандтля. В 1902 Н. Е. Жуковский основал аэродинамическую лабораторию МГУ, а в 1904 аэродинамический институт в Кучине.