Гидроаеромеханика (від гидро..., аеро... і механіка ), розділ механіки, присвячений вивченню рівноваги і руху рідких і газоподібних середовищ і їх взаємодії між собою і з твердими тілами.
Розвиток Р. протікав в тісному зв'язку із запитами практики. Перші гідротехнічні пристрої (канали, колодязі) і плаваючі засоби (плоти, човни) з'явилися ще в доісторичні часи. Винахід таких порівняно складних аеро- і гидромеханічеських пристроїв, як вітрило, весло, кермо, насос, також відноситься до далекого минулого. Розвиток мореплавання і військової справи послужив стимул-реакцією до появи основ механіки і, зокрема, Р.
Головною проблемою Р. з самого її виникнення стало взаємодія між середовищем (водою, повітрям) і рухомим або таким, що покоїться в ній тілом. Першим ученим, що вніс значний вклад в Р., був Архімед (3 ст до н.е.(наша ера)), що відкрив основний закон гідростатики і що створив теорію рівноваги рідин. Праці Архімеда з'явилися основою для створення ряду гідравлічних апаратів, зокрема поршневих насосів.
Наступний етап розвитку Р. відноситься до епохи Відродження (16—17 вв.(століття)) Леонардо да Вінчі зробив перший істотний крок у вивченні руху тіл в рідині або газі. Спостерігаючи політ птиць, він відкрив існування опору середовища. Він вважав, що повітря, стискуючись поблизу передньої частини тіла, як би «загусає» і тому перешкоджає руху в нім тіл. Стискуючись під крилом птиці, повітря, на думку Леонардо, створює опору для крила, завдяки чому виникає сила, що підтримує птицю у польоті, — підіймальна сила. Б. Паськаль, вивчаючи силу, що діє перпендикулярно до поверхні зіткнення двох елементарних об'ємів рідини, тобто тиск, встановив, що в даній точці рідини тиск діє з однаковою силою на всіх напрямках.
Перше теоретичне визначення закону опору належить англ.(англійський) ученому І. Ньютону, який пояснював опір тіла при русі його в газі ударами часток об лобову частину тіла, а величину опору вважав пропорційною квадрату швидкості тіла. Ньютон також відмітив, що окрім сили, визначуваної ударами часток, існує опір, пов'язаний з тертям рідини об поверхню тіла (т.з. опір тертя). Розглянувши силу, що діє уподовж поверхні зіткнення елементарних об'ємів рідини, Ньютон знайшов, що напруга тертя між двома шарами рідини пропорційно відносній швидкості ковзання цих шарів один по одному.
Встановивши основні закони і рівняння динаміки, Ньютон відкрила дорога для переходу Р. від вивчення окремих завдань до дослідження загальних законів руху рідин і газів. Творцями теоретичною гідродинаміки є Л. Ейлер і Д. Бернуллі, які застосували відомі вже на той час закони механіки до дослідження перебігу рідин. Л. Ейлер вперше вивів основні рівняння руху т.з. ідеальною, тобто в'язкістю, що не володіє, рідини. У працях французьких учених Же. Лагранжа і О. Коші, німецьких учених Р. Кирхгофа і Р. Гельмгольца, англійського ученого Дж. Стоксу, росіян учених Н. Е. Жуковського і С. А. Чаплигина і ін. були розроблені аналітичні методи дослідження перебігу ідеальної рідини; ці методи були застосовані до вирішення безлічі важливих завдань, що відносяться до руху рідини в каналах різної форми, до виділення струменів рідини в простір, заповнений рідиною або газом, і до руху твердих тіл в рідинах і газах. Велике значення для практичних застосувань мала розробка теорії хвиль, що виникають на поверхні рідини, наприклад під дією вітру або при русі судів і т.п.
Основним досягненням Р. 19 ст був перехід до дослідження руху в'язкої рідини, що було викликане розвитком гідравліки, гідротехніки і машинобудування (мастило частин машин, що труться). Досвід показав, що при малих швидкостях руху тіл опір в основному залежить від сил в'язкості. Вони ж визначають опір при русі рідин в трубах і каналах. Стокс, розглядаючи деформацію елементарного об'єму рідини при його переміщенні, встановив, що в'язка напруга, що виникає в рідині, лінійно залежить від швидкості деформації рідкої частки. Цей закон, що узагальнив закон Ньютона для тертя, дозволив доповнити рівняння руху Ейлера членами, що враховують сили, що виникають від дії в'язкості рідин або газів. Виведення рівнянь руху в'язких рідин і газів (Навьє — Стоксу рівнянь ) дозволило аналітично досліджувати перебіг реальних (в'язких) суцільних середовищ. Проте вирішення цих рівнянь в загальному вигляді представляє великі труднощі і до цього дня, тому при дослідженні течій в'язкою рідини часто удаються до спрощення завдання шляхом відкидання в рівняннях членів, які для даного випадку немає визначальний. Велику роль в Р. грають експериментальні методи. З'ясувалася ще одна важлива відмінність реальних рідин і газів від ідеальних — здатність переносити тепло, що характеризується величиною теплопровідності. За допомогою методів Р. була створена також теорія фільтрації рідини через грунти, яка грає важливу роль в гідротехніці, нафтовидобуванні, газифікації і пр.
Вирішальне значення для всього подальшого розвитку науки про рух реальних рідин і газів, що володіють в'язкістю і здатних переносити тепло, має рівняння пограничного шару, виведене вперше німецьким ученим Л. Прандтлем (1904). Згідно з гіпотезою Прандтля, вся дія в'язкості позначається лише в тонкому шарі рідини або газу, що примикає до обтічної поверхні, тому поза цим шаром перебіг реальної в'язкої рідини нічим не відрізняється від руху ідеальної (нев'язкою) рідини. Т. о., завдання про рух в'язкої рідини або газу розділяється на дві: дослідження перебігу ідеальної рідини поза пограничним шаром і дослідження перебігу в'язкої рідини усередині пограничного шару.
В 2-ій половині 19 ст почало розвиватися і ін. напрям Р. — дослідження перебігу стискуваного суцільного середовища. Майже всі рідини практично нестискувані, тому в процесі руху їх щільність залишається незмінною. Гази, навпаки, дуже легко змінюють свій об'єм, а отже і щільність під дією сил тиску або при зміні температури. Розділ Р., в якому вивчається рух стискуваних суцільних середовищ, називається газовою динамікою . Запити авіаційної (у 1-ій чверті 20 ст) і ракетної (у 2-ій чверті 20 ст) техніки стимулювали розвиток аеродинаміки і газової динаміки.
Створення ракет і ракетних двигунів на рідкому і твердому паливі складного хімічного складу, настання ери космічних польотів в атмосфері Землі і ін. планет, збільшення швидкостей атомних підводних човнів — носіїв ракетно-ядерної зброї, створення світової служби погоди з використанням штучних супутників Землі, синтез різних природних наук і ін. елементи технічного і наукового прогресу 20 ст істотно підвищили роль Р. в житті людства. Сучасна Р. — розгалужена наука, що складається з багатьох розділів, тісно пов'язана з ін. науками, перш за все з математикою, фізикою і хімією. Рух і рівновагу нестискуваних рідин вивчає гідромеханіка, рух газів і їх сумішей, у тому числі повітря, — газова динаміка і аеродинаміка. Розділами Р. є теорія фільтрації і теорія хвилевого руху рідини. Технічні додатки Р. вивчаються в гідравліці і прикладній газовій динаміці, а додатка законів Р. до вивчення клімату і погоди досліджуються в динамічній метеорології . Методами Р. вирішуються всілякі технічні завдання авіації, артилерійської і ракетної техніки, теорії корабля і енергомашинобудування, при створенні хімічних апаратів і при вивченні біологічних процесів (наприклад, кровообіги), в гідротехнічному будівництві, в теорії горіння, в метеорології і т.п.
Перше основне завдання Р. полягає у визначенні сил, що діють на рухомих в рідині або газі тіла і їх елементи, і визначенні наївигоднейшей форми тіл. Знання цих сил дає можливість знайти потрібну потужність двигунів, що приводять тіло в рух, і траєкторії руху тіл. Друге завдання — профілізація (визначення наївигоднейшей форми) каналів різних газових і рідинних машин: реактивних двигунів літаків і ракет, газових, водяних і парових турбін електростанцій, відцентрових і осьових компресорів і насосів і ін. Третє завдання — визначення параметрів газу або рідини поблизу поверхні твердих тіл для обліку силової, теплової і физико-хімічної дії на них з боку потоку газу або рідини. Це завдання відноситься як до обтікання тіл рідиною або газом, так і до перебігу рідин і газів усередині каналів різної форми. Четверте завдання — дослідження руху повітря в атмосфері і води в морях і океанах, яке виробляється в геофізиці (метеорологія, фізика морить) за допомогою методів і рівнянь Р. До неї примикають завдання про поширення ударних і вибухових хвиль і струменів реактивних двигунів в повітрі і воді.
Вирішення практичних завдань Р. в різних галузях техніки виробляється як експериментальними, так і теоретичними методами. Сучасна техніка приходить до таких параметрів перебіг газу або рідини, при якому часто неможливо створити умови для повного експериментального дослідження течії на моделях. Тоді в експерименті виробляється часткове моделювання, тобто досліджуються окремі фізичні явища в рухомому газі або рідини, що мають місце в дійсній течії; визначається фізична модель течії і знаходяться необхідні експериментальні залежності між характерними параметрами. Теоретичні методи, засновані на точних або наближених рівняннях, що описують течію, дозволяють об'єднати, використовуючи дані експерименту, всі істотні фізичні явища в рухомому газі або рідині і знайти параметри течії з врахуванням цих явищ для даного конкретного завдання. Висока досконалість теоретичних методів стала можливою з появою швидкодіючих ЕОМ(електронна обчислювальна машина). Вживання ЕОМ(електронна обчислювальна машина) для вирішення завдань Р. змінило і методи рішення. При користуванні ЕОМ(електронна обчислювальна машина) рішення виробляється часто прямою інтеграцією вихідної системи рівнянь, що описує рух рідини або газу і всі фізичні процеси, супроводжуючі це рух. Прогрес теоретичних методів Р. і розвиток ЕОМ(електронна обчислювальна машина) дозволяють вирішувати усе більш складні завдання.
Теоретичні і експериментальні дослідження в області Р. зосереджені в крупних інститутах і наукових центрах. Розвитку Р. в СРСР сприяло створення в 1918 в Москві Центрального аерогідродинамічного інституту, який очолив гидроаеромеханічеськие дослідження стосовно авіації, гидромашиностроєнію кораблебудуванню, промисловій аеродинаміці і ін.
Наукові дослідження по Р. проводяться в МГУ(Московський державний університет імені М. Ст Ломоносова), БРЕШУ(Ленінградський державний університет імені А. А. Жданова) і ін. вузах, а також в багаточисельних галузевих науково-дослідних інститутах різних міністерств і відомств СРСР.
В США основна науково-дослідна робота по Р. ведеться під керівництвом Національного комітету з аеронавтики і дослідження космічного простору (NASA) у ряді науково-дослідних центрів NASA — ним. Маршалла, ним. Эймса, ним. Льюиса, ним. Лэнгли, ним. Годдарда, а також в університетах, в лабораторіях крупних фірм і в науково-дослідних центрах військово-повітряних сил і військово-морського флоту США. Крупними центрами гидроаеромеханічеських досліджень в Англії є Королівське суспільство аеронавтики (RAS), Королівський авіаційний центр у Фарнборо (RAE), аеродинамічний відділ Національної фізичної лабораторії (NPL), Кембріджський і Оксфордський університети. У Франції дослідження по Р. ведуться під керівництвом Національного науково-дослідного центру в лабораторіях, розташованих в Модан-Авріє, Шале-Медон і ін. У ФРН(Федеральна Республіка Німеччини) ці дослідження зосереджені в Науково-дослідному авіакосмічному центрі в Брауншвейге (DFL), в Експериментальному авіакосмічному центрі в Порц-Ван (DVL) і в Аеродинамічному дослідницькому центрі в Геттінгене (AVA). Серйозні дослідження в області Р. виконуються в Італії, Японії, Швеції і ін. країнах.
Результати теоретичних і експериментальних досліджень по Р. публікуються в багаточисельних наукових і технічних періодичних виданнях. Найважливішими з них є: у СРСР — «Доповіді АН(Академія наук) СРСР» (серія Математика, Фізика, з 1922), «Вісті АН(Академія наук) СРСР» (серія Механіка рідин і газів, з 1966), «Прикладна математика і механіка» (з 1933), в США — «Journal of the American Institute of Aeronautics and Astronautics» («AIAA Journal», N. Y., з 1963), в переведенні на русявий.(російський) мова — «Ракетна техніка і космонавтика» (М., з 1961); «Journal of Applied Mechanics» (N. Y., з 1934), в переведенні на русявий.(російський) мова — «Прикладна механіка. Серія Е» (М., з 1961); «Physics of Fluids» (N. Y., з 1958) і др.; у Великобританії — «Journal of the Royal Aeronautical Society» (L., з 1923), «Journal of Fluid Mechanics» (L., з 1956); у Франції — «Compte rendus hebdomadaires des séances de l''académie des Science» (P., з 1835), «La Recherche aéronautique. Bulletin bimestriel de l''office national d''études et de recherches aéronautiques» (P., з 1948); у ФРН(Федеральна Республіка Німеччини) — «Zeitschrift für Flugwissenschaften» (Braunschweig, з 1953), у ГДР(Німецька Демократична Республіка) — «Zeitschrift für angewandte Mathematik und Mechanik» (Ст, з 1921).
Літ.: Лойцянський Л. Р., Механіка рідини і газу, М., 1970; Прандтль Л., Гидроаеромеханика, М., 1949.
