§ 75. Аэродинамические трубы

В настоящее время многие ведущие лаборатории в первую очередь занимаются проведением и истолкованием опытов на моделях. В связи с этим на практике были выработаны некоторые простые положения относительно подобия, вроде описанных в этой главе. Однако первоначально простые идеи были значительно усовершенствованы с развитием этих работ, и мы получили бы весьма искаженное представление о моделировании, если бы не рассмотрели некоторые практические аспекты этой темы. Поэтому в заключение мы дадим краткий исторический обзор развития экспериментальной техники некоторых специальных видов моделирования.

Аэродинамические трубы представляют, быть может, наиболее совершенные устройства для проведения экспериментов с моделями. Полученные в них данные первоначально истолковывались только с помощью инерциального масштабирования, например в случае замеров коэффициентов . Для препятствия или крыла заданной формы при заданном угле атаки. К тому же, эти грубые данные требовали «поправок тарирования» на влияние державок модели, а также поправок на влияние стен и падение давления (§ 102). Поскольку опыты проводились при различных числах Рейнольдса, часто возникали расхождения, в особенности в окрестности и конкурирующие лаборатории иногда заявляли, что это результат ошибок эксперимента.

Остроумная идея, позволяющая получать разные числа на малых моделях, состоит в том, чтобы использовать аэродинамические трубы с переменной плотностью разд. 102); так как вязкость не зависит от давления, то число пропорционально плотности.

Однако опыты показывают, что идеи, изложенные в § 71, не безупречны и в том отношении, что турбулентность в аэродинамической трубе может влиять на величину Чтобы это учесть, было предложено для всякой данной аэродинамической трубы определить такой множитель К, чтобы в этой трубе

«эффективное» число Рейнольдса было равно В настоящее время в связи с созданием аэродинамических труб натуральных размеров с малой турбулентностью, не говоря уже об исследованиях в свободном полете и о стандартных наборах профилей, эксперименты в аэродинамических трубах с малой скоростью в значительной мере избавились от былой своей неопределенности.

Техника использования сверхзвуковых аэродинамических труб имеет гораздо меньшую историю. Первые такие трубы были введены в действие во время второй мировой войны, и их бичом было непредвиденное возникновение скачков конденсации и даже образование снега — явления, которые трудно исследовать с помощью только анализа размерностей.

Анализ размерностей указывает на то, что в сверхзвуковых аэродинамических трубах (и во внешней баллистике) нужно считать Со функцией от чисел Однако практически число Рейнольдса, по-видимому, играет второстепенную роль, вопреки широко распространенной противоположной точке зрения. Так, поверхностное трение обычно составляет только 10% от полного сопротивления при движении снаряда, а это, скорее всего, именно та составляющая, на которую влияют шероховатость поверхности и вязкость. Однако величина оказывает влияние и на различные менее существенные явления, скажем, на толщину ударных волн и на -образные ударные волны, открытые Аккеретом.