День рождения людвига прандтля. жизнь на сверхзвуке

4 февраля 1875 года, 139 лет назад, во Фрайзинге (Германия) в семье учителей сельскохозяйственного университета появился Людвиг Прандтль. Жизнь будущего выдающегося аэрогидродинамика сначала мало чем отличалась от многих судеб сверстников, избравших инженерную стезю. По окончании окончания Высшей технической школы в Мюнхене Прандтль пара лет занимается проблемами расчёта деформаций нагруженных подробностей, приобретает последовательность занимательных результатов. Блестяще защищает диссертацию и в 25 лет (!) делается главой кафедры инженерной механики в Высшей технической школе Ганновера.

Тут его научные интересы сильно изменяются. Он начинает заниматься проблемами перемещения жидкостей и газов. В 1904 году выходит его работа «Течение жидкости с малой вязкостью», в которой в первый раз вводится понятие пограничного слоя и начинается приближённая теория обтекания настоящего крыла; формулируются правила расчёта лобового сопротивления; приводится математическое описание явлений срыва потока на крыле и сваливания самолёта. Одна эта работа мгновенно поставила его в один последовательность с наибольшими авторитетами в области аэродинамики собственного времени.

В том же году известный математик, доктор наук Гёттингенского университета Феликс Клейн (потрясающая «бутылка Клейна» – односторонняя объёмная поверхность — его находка) пригласил Прандтля трудиться с ним в университетском Математическом университете. Нужно подчернуть, что, не смотря на то, что сам Клейн отошёл от занятий наукой по обстоятельству перенесённого нервного расстройства, он всё-таки прикладывал большое количество сил в области организации научной работы. Интуитивно почувствовав возрастающую роль прикладной науки во время бурного роста индустрии, он по мере возможностей направлял в практическое русло деятельность как гёттингенских корифеев Давида Германа и Гильберта Минковского, так и новичков – Карла Рунге и Людвига Прандтля. На семинары, посвящённые прикладным нюансам изучений, Клейн приглашал множество руководителей и инженеров промышленных компаний, и результаты не замедлили показаться: в Гёттинген потекли деньги. А быстро выросший количество заказов на прикладные изучения разрешил создать при университете специальный Университет гидро- и аэромеханики. Директором этого университета делается Людвиг Прандтль.

Как раз тут начинается новый период его научного творчества. Механика деформаций решительно отставлена. Все силы направляются в новую область — теоретическую и экспериментальную аэродинамику. Развив последовательность наиболее значимых положений теории подобия физических процессов, Прандтль создал математический аппарат, разрешающий распространять результаты экспериментальной отработки уменьшенных моделей на динамику полноразмерных летательных аппаратов. Подобный подход мог быть применён и для моделей надводных подводных лодок и кораблей. Для изучения приложений теории подобия в гидродинамике в 1904 году Прандтль большое количество экспериментирует с моделями водных каналов — прообразом современных опытовых каналов, являющихся наиболее значимым инструментом конструкторов-судостроителей.

В 1908 году по проекту Прандтля в Университете прикладной механики и математики строится аэродинамическая труба – одна из первых в истории и первая, выстроенная по замкнутой схеме. А уже год спустя вступает в строй первая в мире сверхзвуковая аэродинамическая труба.

За время работы в Гёттингене Людвигу Прандтлю удалось создать замечательную школу аэродинамиков, деятельно сотрудничавшую как с авиастроителями, так и с германскими ракетчиками. В своих мемуарах Герман Оберт (на фото справа), конструктор первой германской жидкостной ракеты, отмечал, что первым консультантом его работ был как раз Людвиг Прандтль.

Создав вместе с Теодором Адольфом и Майером Буземанном теорию сверхзвуковой ударной волны, он заложил фундамент для конструирования наиболее значимых узлов силовых ракет и установок самолётов, талантливых обеспечить движение и разгон аппарата на сверхзвуке, — сверхзвукового сопла и воздухозаборника. Математические способы, созданные Прандтлем, удачно используются и сейчас при создании динамически аналогичных летающих моделей, предназначенных для отработки режимов сгорания в двигателях сверхзвуковых и гиперзвуковых летательных аппаратов (из неизвестных отечественных примеров возможно назвать модельные исследовательские гиперзвуковые аппараты серии «Мороз»)

В честь великого аэродинамика германское Космическое общество создало приз — «Кольцо Людвига Прандтля». Кольцо вручается не за конкретную разработку, а как признание выдающегося вклада того либо иного учёного в копилку знаний аэрогидродинамики. Кольцо выполнено из золота со вставкой из горного хрусталя, на которой выгравирована летящая птица. За все время её существования приза было удостоено всего 50 человек.
Дабы представить уровень лауреатов, достаточно отыскать в памяти некоторых из них. Клод Дорнье — авиаконструктор. Герман Шлихтинг — создатель хорошего книжки по теории пограничного слоя, переведённого на языки всех государств, где имеется инженерные школы. Теодор Карман — «вихревая дорожка Кармана», эффект происхождения периодических вихрей при обтекании тела потоком, ставший базой целой индустрии промышленных датчиков расхода жидкостей. Курт Магнус («эффект Магнуса») — исследователь, посвятивший себя не только аэродинамике, но и теории гироскопов, формированию правил автоматического управления полётом.

Лауреатом «Кольца Людвига Прандтля» в 2008 году стал русский учёный, основной научный сотрудник новосибирского Университета теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича, врач физико-математических наук Юрий Качанов за цикл работ в области управления вихреобразованием в пограничном слое.

Имя Прандтля увековечено в заглавии одного из кратеров на обратной стороне Луны. В его честь назван один из параметров подобия тепловых процессов в газах и жидкостях — число Прандтля. Узнаваемый авиаторам всей земли прибор — приёмник воздушного давления (ПВД) был изобретён Прандтлем и имеет второе наименование — «трубка Прандтля» (либо трубка Пито — Прандтля).

Один из прекраснейших физических эффектов, имеющих место при сверхзвуковом перемещении тел в воздухе (на фото внизу), был теоретически предсказан Прандтлем, найден и изучен экспериментально; сейчас он носит название «результата Прандтля — Глоерта».

Весьма низколетящие сверхзвуковые самолеты


Похожие статьи: