Aerodünaamika

Allikas: Vikipeedia

Aerodünaamika (kreeka keelest  ἀήρ aer (õhk) + δυναμική (dünaamika)) on vooluste mehaanika haru, mis uurib kokkusurutava fluidumi, sealhulgas õhu liikumist üle/ümber selles voolus olevate kehade ja õhus liikuvatele kehadele mõjuvaid jõudusid. Aerodünaamika terminit kasutatakse tihti sünonüümina gaasidünaamikale, kuid vahe on selles, et “gaasidünaamika” on kõikide gaaside, mitte ainult õhu liikumise uurimine. Aerodünaamika ametlik uurimine tänapäeva mõistes algas 18. sajandil, kuigi põhiideede uurimine algas palju varem. Enamus varasematest saavutustest aerodünaamikas olid suunatud saavutamaks õhust raskemate seadmete lendamist, mida demonstreerisid esmakordselt vennad Wilbur ja Orville Wright 1903. aastal. Hiljutised uurimused aerdünaamikas keskenduvad kokkusurtavale voolule, turbulentsile ja piirkihtidele.

Ajalugu[muuda | muuda lähteteksti]

Tänapäeva aerodünaamika pärineb 17. sajandist, kuid aerodünaamilisi jõude on inimesed purjekate ja tuuleveskite juures rakendanud juba tuhandeid aastaid, pilte ja lugusid lendamisest leiab läbi terve salvestatud ajaloo, näiteks Antiik-Kreeka müüt Ikarosest ja Daedalusest. Aristotelese ja Archimedese töödes kohtab põhimõisteid nagu kontiinum, takistus ja rõhugradient.

1726. aastal Isaac Newton esimese inimesena lõi õhutakistuse teooria, mis tegi temast ühe esimese aerodünaamiku. Hollandi-Šveitsi matemaatik Daniel Bernoulli kirjeldas oma hüdrodünaamikas fundamentaalset suhet rõhu, tiheduse ja kokkusurutamatu voolu kiiruse vahel, mida tänapäeval teatakse kui Bernoulli printsiipi, mis pakub ühe metoodi aerodünaamilise tõstejõu arvutamiseks.

1889. aastal prantsuse lennundusinsener Charles Renard esimese inimesena ennustas mõistlikult lendamiseks vajava võimsuse suurust. Otto Lilienthal sai esimesena edukaks purilennundusest ja samuti oli esimene, kes pakkus välja õhukese, kõvera lennukitiiva kuju, mis tekitab suure üleslükkejõu ja väikese takistuse. Toetudes nendele uuendustele ja nende enda tuuletunnelis tehtud uurimuste tulemustele, sooritasid vennad Wrightid 17. detsembril 1903. aastal maailma esimese mootorlennu.

Põhimõisted[muuda | muuda lähteteksti]

Objekti ümber õhu liikumise mõistmine võimaldab objektile mõjuvate jõudude ja jõumomentide arvutamise. Mitmete aerodünaamiliste küsimuste korral on kasutatavateks jõududeks lennu põhijõud: tõstejõud, takistus, telgsurvejõud ja mass. Nendest jõududest tõstejõud ja takistus on aeruodünaamilised jõud, st jõud, mis tekivad õhuvoolu liikumisel üle tahke keha. Nende koguste arvutamisel juhindutakse enamasti eeldusest, et vooluala käitub nagu kontiinum. Kontiinum vooluvälju iseloomustavad omadused nagu voolukiirus, rõhk, tihedus ja temperatuur, mis võivad olla koha ja aja funktsioonid. Neid omadusi saab mõõta kaudselt või otseselt aerodünaamilistes eksperimentites või arvutada alustades massi säilitamise võrranditest, inertsimomendist ja õhuvoolude energiast.