23. Техническое значение гидродинамической подъемной силы.
Теорема Кутта-Жуковского составляет основу теоретического изучения проблемы полета, а также современной теории гидравлических машин, которая получила развитие в связи с теорией несущего крыла.
Простейшим и старейшим применением этой теории является плоская теория несущего крыла. Ноток, обтекающий несущее крыло большого размаха, можно в его средней части приближенно считать плоским. Влияние концов крыла и происходящих на этих концах явлений при этом не рассматривается. Условием возможности получения гидродинамической подъемной силы является наличие некоторой циркуляции; поэтому возникает вопрос о происхождении циркуляции вокруг плоского несущего крыла. На этот вопрос теория идеальней жидкости может дать только очень неполный ответ. По теореме Томсона циркуляция вдоль замкнутой жидкой линии остается неизменной во времени; поэтому возникновение циркуляции вокруг несущего крыла должно сопровождаться одновременным возникновением и отрывом вихря, момент которого равен циркуляции по величине и обратен ей по знаку. Но в возникновении вихрей решающую роль играют явления в пограничном слое (см. 18 § 3), на которые можно воздействовать целесообразным выбором контура и свойств поверхности несущего крыла.
Теория гидродинамической подъемной свлы, как показал еще Кутта, поддается обобщению на потоки, обтекающие более чем один контур. Это обобщение находит себе применение в плоской теории биплана, теории рядов крыльев и всякого рода колес с лопастями.
В новейшее время получила техническое применение и боковая сила, которая действует на вращающийся (и увлекающий за собой воздух) цилиндр в поступательном потоке воздуха. Действие этой боковой силы, носящее название эффекта Магнуса, но замеченное за 100 лет до Магнуса, является причиной бокового отклонения вращающихся снарядов и мячей и в новейшее время применено для использования механической энергия движущегося воздуха (ветра). В роторном корабле Флетнера машина вращает вокруг вертикальной оси башенки, имеющие форму кругового цилиндра. Благодаря трению на поверхности, они увлекают за собой окружающий воздух и приводят его в циркуляционное движение. Ветер дает при этом отклоняющую силу, которая используется для своего рода парусного действия. Величину и направление этой силы можно определить по формуле Кутта-Жуковского, если допустить для простоты, что движение плоское.
Возникновение циркуляции здесь также обусловлено трением в пограничном слое; трение это приводит к образованию и отрыву вихрей, момент которых равен по величине и обратен по знаку моменту возникающей циркуляции. При ветре отрыв происходит с той стороны, на которой направление движения цилиндра противоположно направлению ветра. Скорость циркуляционного потока непосредственно у вращающегося цилиндра не следует смешивать со скоростью движения поверхности цилиндра. Первая составляет примерно половину второй.
