Механика от античности до наших дней

Создание летательных аппаратов тяжелее воздуха стало переломным событием в истории гидромеханики и аэродинамики. Первая мировая война дала новый мощный импульс для работ, связанных с авиацией (теория крыла самолета, теория винта и пр.), но была помехой для научного общения. После 1918 г. снова стал возможен интенсивный обмен опытом, наступила фаза критической переработки того, что было достигнуто в отдельных странах, началась и работа «в задел», поскольку пути развития авиации обозначались достаточно четко, а средств для этих работ не жалели.

Скорости самолетов были еще сравнительно малы, и при таких скоростях можно было оставаться в рамках теории несжимаемой жидкости. Широко используется модель идеальной жидкости: замечательные работы Н.Е. Жуковского (теория крыла и винта) и Л. Прандтля (теория пограничного слоя) показали, каких значительных результатов можно добиться, усложняя эту модель только в самой необходимой мере, причем поправки подсказывал эксперимент. Для объяснения сопротивления, подъемной силы, процесса вихреобразования и т. д. имелись исходные физические схемы, поддававшиеся теоретической разработке. Но уже тогда было видно, что лишь этими схемами нельзя будет обойтись, — рост скоростей в авиации и в турбинной технике подсказывал, что следует переходить к учету сжимаемости, что для уточнения расчетов надо принимать во внимание конечность размеров крыла, т. е. переходить от задач двумерных к трехмерным, и т. д. Во многих явлениях приходилось учитывать влияние турбулентности. Выявленная многозначность решений в задачах теории струй и неустойчивость постулируемой в ней «зоны застоя» не оказались препятствием для применения этой теории к изучению кавитации, что становилось технически важной задачей вследствие повышения скоростей движения лопаток турбин и лопастей винтов.

Число таких примеров легко умножить. Они показывают общую тенденцию; теоретические схемы видоизменяются сравнительно мало, эти видоизменения появляются в результате анализа экспериментального материала; применение видоизмененной схемы и теоретические выводы, сделанные на ее основе, в свою очередь контролируются с помощью экспериментов. В невиданных ранее масштабах организуются коллективная работа инженеров, механиков-экспериментаторов и механиков-теоретиков с концентрацией их усилий на технически назревших проблемах. В начале 20-х годов такими проблемами были аэродинамика самолета, турбулентность, фильтрация, а несколько позже — газовая динамика и различные схемы «неньютоновских» жидкостей. Многочисленные относящиеся к этим областям направления связаны между собой лишь общностью подхода к своим задачам, в своих частных методах они весьма отличны — специализация отдельных областей становится более заметной.

Наряду с этим проводится (преимущественно силами математиков) работа по анализу аппарата классической гидромеханики: рассматривается вопрос о существовании решений и вообще о корректности краевых задач динамики идеальной и вязкой жидкости (к началу 20-х годов в этом направлении были получены некоторые результаты, что стимулировало продолжение исследований).

Чисто теоретическими средствами удалось добиться новых успехов в некоторых задачах теории волн, что оживило развитие в этой области. Для таких собственно теоретических исследований характерно обновление математического аппарата: применение новых теорем существования из теории функций комплексного переменного, использование интегральных уравнений и т. д.

В теории упругости положение несколько иное. Здесь удельный вес чисто теоретических исследований больше, чем в гидромеханике и аэромеханике, так как в основном применяются прежние модели. К началу 20-х годов в связи с разработкой новых конструкций актуальной становится теория оболочек. Одновременно продолжается работа над решением задач, которые ставятся в соответствии с другими упрощенными схемами: для тонких стержней, для пластин и т. п. Начинает широко применяться теория функций комплексного переменного при исследовании плоской задачи теории упругости (в гидромеханике это произошло примерно на полвека раньше). Заметно повышается интерес к исследованию необратимых деформаций — явления упрочнения, пластического — состояния — все это под прямым влиянием технических запросов. И там, где начинают работать с новыми моделями, мы снова видим ту же методику последовательного применения и сочетания теоретических и экспериментальных методов, что и в исследованиях по аэродинамике и в гидродинамических исследованиях.

ТРАДИЦИИ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ МЕХАНИКИ

Развитие механики в СССР после Великой Октябрьской революции определялось помимо других важных факторов традициями отечественной науки и теми научными кадрами, которые были носителями этих традиций. В течение первых двух десятилетий после 1917 г. ученые, сформировавшиеся в дореволюционную эпоху, вносили весьма весомый вклад в воспитание первого советского поколения деятелей науки, сами перевоспитываясь в ходе строительства нового общества.