Газодинамика есть составная часть гидродинамики – общей науки о движении текучих тел, жидкостей и газов.

Отличительной особенностью газодинамики является необходимость учета сжимаемости вещества. В то время, как в обычных условиях жидкости можно считать несжимаемьми, газы уже при небольшом изменении давления значнтельно меняют свой объем.

Очевидно, что для газов необходимо применять спе иифические формулы и законы газодинамики лишь постольку, поскольку мы имеем дело с большими перепадами давления. При небольших скоростях движение газа обычно можно рассматривать так же, как рассматривается движение жидкости, пренебрегая изменением объема, пренебрега і сжимаемостью.

В зависимости от условий, порядок величины разностей давления, возникаюших в потоке, меняется в пределах от величины $\frac{\rho u^{2}}{2}$ – величины динамического напора, согласно формуле Бернулли, до величины ऍис, где с есть скорость звука, и-скорость движения и $\varrho$-плотность газа. Между тем давление газа приблизительно равно $\varrho c^{2}$.

Из сопоставления этих выражений видно, что во всяком случае при скоростях, меньших скорости звука, разности давления малы по сравнению с самим давлением, и соответственно этому, как правило, можно пренебрегать и сжимаемостью ведества.
Этим определяется предмет газодинамики.
Газодинамика есть наука о движениях при больших перепадах давлений и при больших скоростях, причем масштабом скорости является скорость эвука.

В теории подобия принято следующее обозначение отношения скорости движения к скорости звука:
\[
\frac{u}{c}=\mathrm{Ba}
\]

где Ватак называемый критерий Барстоу.

Газодинамика изучает движения при значениях Ва, сравнимых с единицей. При Ва $\leqslant 1$ в пределе обџие уравнения газодинамики переходят в уравнения гидродинамики несжимаемой жидкости.

В дальнейшем основные законы гидродинамики несжимаемой жидкости мы будем считать известными, не останавливаясь на выводе соответствуюших формул.

Учет сжимаемости означает необходимость учета изменения состояния вещества. Если в гидродинамике при действии диссипативных сил (вязкости) и происходит выделение тепла в жидкости и изменение температуры жидкости, то оно не ведет к изменению объема; изменения внутри жидкости не оказывают обратного влияния на самый характер потока и малосушественны для рассматриваемых в гидродинамике явлений.

В газодинамике нам придется все время иметь дело с изменением состояния вещества в самом потоке. Эта особенность газовой динамики приводит к необходимости термодинамической трактовки всех явлений, приводит к тому, что для газовой динамики термодинамика совершенно необходима.

В предлагаемой книге мы будем рассматривать только спеџифические явления газовой динамики, т. е. такие явления, которые не имеют аналогии в механике несжимаемой жидкости.

Мы не будем останавливаться на тех областях, где газовая динамика и учет сжимаемости дают лишь небольшие поправки к обычным формулам гидродинамики несжимаемой жидкости. В предлагаемой книге основной упор будет взят не на расчетные методы газовой динамики, методы численного интегрирования сложных двух- и трехмерных течений, а, напротив, будут с особой тшательностью установлены принџипиальные основы газовой динамики, предельные законы и методы решения простейших задач.

Мы будем двигаться в этой работе не от общего к частному, а от простого к сложному. Вместо того, чтобы написать сперва уравнения газовой динамики в самом общем виде, с учетом всех факторов, искать общих решений и упроџением этих общих решений переходить к частным решениям простых случаев, мы будем решать простые, әлементарные задачи, описывающие отдельные части явлений, с тем, чтобы потом из этих отдельных частных решений конструировать решения более сложных задач.

Можно отметить следующие основные области применения газодинамики.

Первая, наиболее известная и наиболее разработанная в настоящее время область заключает в себе вопросы обтекания тел, движущихся с большой скоростью. Сюда прежде всего относятся вопросы о поправках в обычных формулах сопротивления и подъемной силы движущихся тел при скорости, меньшей скорости звука, т. е. о поправках, которые существенны уже для авиаџии сегодняшнего дня. Далее радикально меняется вся картина обтекания движущихся тел, когда мы переходим к скорости, большей скорости звука. С такой скоростью мы имеем дело во внешней баллистике, т. е. в науке о движении снарядов, а также при рассмотрении движения ракетных самолетов ближайшего будущего.

Эта область применения газодинамики к задаче о движении тела в газе со скоростью порядка скорости звука или со скоростью, превышающей скорость звука, наиболее подробно освещена в существующих учебниках, и на ней мы будем останавливаться меньше всего.

Второй важнейшей областью является задача о движении газа в каналах-содлах и трубах. При этом снова газодинамика необходима в том случае, если скорость газа достигает или превышает скорость звука. В этой области характер течения, и зависимость скорости и расхода от перепада давления, претерпевают качественные изменения. Данный круг вопросов важен для теории турбин, реактивных снарядов и двигателей.

Своеобразной областью газодинамики, основанной на учете сжимаемости движушейся срэды является учение о звукеакустика. Скорости движения среды и амплитуда изменения давления под действием звука весьма малы. Тем не менее, учет с кимаемости оказывается необходимым при рассмотрении первых, начальных стадий лобого движения и при рассмотрених быстроизменяющися, в частности-периодич:ских движений.

Ударные волны представляют особенный интерес с уелого ряда точек зрения и будут џентральным вопросом предлагаемой книги. С одной стороны там, где попытки интегрирования уравнений без введения разрывов, (т. е. ударных волн), приводят к тем или иным парадоксам и к невозможности решения этих уравнений, теория ударных волн разрешазт парадохсы и позволяет сконструировать режим движения при любых условиях.

С другой стороны, ударные волны сами представляют собой парадоксальное явление. Они парадоксальны в том смысле, что, не вводя никак пх предположений о диссипативных силах – о вязкости и теплопроводности, мы из әлементарных соображений получаем законы ударных волн, в которых заключено возрастание энтропии, т. е. законы, в которых заключена необратимость проуессов, происходящих в ударной волне.

С этой точки зрения ударные волны представляют значительный логический интерес, даже безотносительдо к их применению.

Замечательно, что все основные соотношения и основные принџипиальные точки зрения были установлены из рассмотре ия общих уравнений газовой динамики более 50 лет тому назад, т. е. в то время, когда не было еще никакого опытного материала, до того, как ударная волна была изучена экспериментаторами.

По образному выражению Эмиля Жуге, „ударная волна впервые появилась на кончике пера теоретиков\”.

Приходится удивляться глубине анализа и мощи теоретического проникновения великих умов прошлого века, прежде всего немецкого математика Бернгарда Римана, английского физика Ренкина, франдузского артиллериста Гюгонио, с разных сторон и независимо друг от друга создавших теорию ударных волн, не потерявшую значения до настояџего времени.

Наконеу, повышенный интерес к ударным волнам в последние годы связан с вопросом о разрушительном действии взрыва и о распространении взрыва по взрывчатому (способному к химической реакџии) веществу. Необходимо точное знание состояния вещества, сжатого ударной волной, знание скорости сжатия и тому подобных свойств волны. Наша книга является введением в теорию взрыва.

Основная часть книги ( $\$$ I-XVII и XIX) была сдана в печать в начале 1941 г. Выпуск ее задержался по условиям военного времени. В 1943 – 44 г. были добавлены: § XVIII-теория реактивной силы и $\S \S X X$ – XXIV, в которых подробно рассмотрены следующие за взрывом явления расширения продуктов взрыва, возникновения и распространения воздушной взрывной волны, определяющие разрушительное действие взрыва.

Автор считает своим приятным долгом выразить благодарность проф. Н. Н. Андрееву, Б. П. Константинову, ․ Д. Ландау, М. А. Садовскому, О. М. Тодесу и Ю. Р. Харитону за просмотр рукописи и џенные указания.

Литература: популярное введение в гидродинамику [22]; ${ }^{1}$ некоторые общие руководства по газодивамике $[4,23,24,27,35,39,106]$.
1 Џифры в квадратных скобках соответствуют порядковым вомерам Литературы.