Что такое аэродинамика

Аэродинамика — наука о взаимодействии газов с движущимися телами. Из всех газообразных веществ человек чаще всего сталкивается с воздухом, поэтому аэродинамика в основном изучает силы, которые возникают при его столкновении с твердыми телами. Говоря простыми словами, аэродинамика — это то, как воздух движется вокруг предметов.

«Бери и Делай» на простых примерах расскажет, для чего служит аэродинамика и чем она полезна в современной жизни.

Где используется аэродинамика

Принципы аэродинамики применяются при проектировании любых предметов, которые сталкиваются с сопротивлением воздуха. Это могут быть самые разные вещи — от мостов и небоскребов до футбольных мячей.

Аэродинамика изучает принципы полета самолетов, вертолетов и ракет в их взаимодействии с атмосферой. Еще одно приоритетное направление — это изучение движения автотранспорта, скоростных поездов и кораблей.

В чем важность аэродинамики

Трудно переоценить важность правильных аэродинамических расчетов при проектировании самолетов, космических ракет и аппаратов. Когда космические корабли возвращаются в атмосферу Земли, они опасно нагреваются. Корректные аэродинамические вычисления способны минимизировать риск перегрева и дальнейшего разрушения.

Аэродинамика помогает эффективно использовать и повседневный транспорт. Даже небольшие усовершенствования для снижения сопротивления воздуха помогут автомобилистам, владельцам большегрузных машин сэкономить топливо и снизить влияние на экологию. Велосипедистам аэродинамика поможет сберечь силы и увеличить скорость движения.

Аэродинамика в авиации

Для того чтобы летательный аппарат смог подняться в воздух и лететь, необходимо сбалансированное действие четырех сил: подъемной силы, веса, тяги и сопротивления. Задача аэродинамики — изучить влияние этих сил на все части самолета в условиях полета для разработки максимально эффективной, безопасной и экономной конструкции.

Птицы в полете тоже испытывают на себе действие четырех сил. И если над их анатомией и способностью летать потрудились природа и эволюция, то способность самолетов подниматься в воздух и безопасно доставлять пассажиров и грузы в место назначения — это абсолютная заслуга ученых и инженеров.

Аэродинамика автомобиля

По мере того как двигатели становились мощнее, инженеры автомобильной техники поняли, что лобовое сопротивление воздуха способно снижать скорость транспортного средства. Значительное сопротивление создают высокое давление впереди, плотный воздух, проходящий вдоль автомобиля, и низкое давление воздуха, которое образуется сзади него. Гоночные болиды первыми подверглись экспериментам с более обтекаемой формой.

Современная наука утверждает, что нужно учитывать не только сопротивление воздуха. Например, подъемная сила, помогающая самолету оторваться от земли, может быть опасна для автомобиля. Чтобы уменьшить риск и улучшить контроль и управляемость со стороны водителя, ученые конструируют автомобили таким образом, чтобы по мере увеличения скорости ветер оказывал на них давление сверху вниз и прижимал к земле. Для точной настройки аэродинамики используются компьютерное моделирование и испытания в аэродинамической трубе.

Идеальная форма с точки зрения аэродинамики

Форма падающей капли в теории является идеальной для любого наземного транспортного средства. Здесь сводятся к минимуму лобовое сопротивление воздуха и турбулентность. Если бы удалось сконструировать авто такой формы, это бы стало революцией в транспортной энергетике.

Формы идеальной капли достичь практически невозможно, она используется как идеал, к которому можно стремиться. А также будет непрактично выпускать авто с длинной задней частью, имитирующей окончание капли. Ученые смогли продемонстрировать, что «хвостик» капли можно отсечь без значительного увеличения лобового сопротивления.