Механика жидкости и газа. Избранное. Под общей ред. А.Н. Крайко., страница 3

Черным почти одновременно (1989 г.) модель аномального проникания высокоскоростных микрочастиц в твердую мишень потребовала привлечения теорий упругости и образования микротрещин. Велик вклад Г. Г. Черного в становление газовой динамики течений с детонационными волнами. Им рассмотрен широкий круг авто- модельных задач, начиная с задачи обтекания конуса сверхзвуковым потоком детонирующего газа, установлены асимптотические законы поведения детонационных воли. Под его руководством и при активном участии, в рамках простейшей модели задержки воспламенения, Горимир Горимироеин Черный получены первые численные решения неавтомодельных задач сверхзвукового обтекания затупленных тел горючей смесью в приближении детонационной волны нулевой толщины.

Его работы сыграли решающую роль в понимании газодинамических проблем детонирук~щих смесей и в привлечении интереса к ним. В 1980-х гг. он с единой точки зрения сделал несколько аналитических обзоров результатов теоретических и экспериментальных исследований экзотермических волн в сплошных средах в связи с различными приложениями (химическая детонация и дефлаграция, светодетонационные волны, термоядерная детонация, волны кристаллизации и полиморизации). Были рассмотрены вопросы устойчивости и проанализировано возникновение регулярных пространственных структур в самоподдерживающихся экзотермических волнах.

В 1999 г. Г. Г. Черным с коллегами предложена принципиально новая схема сверхзвукового пульсирующего детонационного прямоточного двигателя. От известных пульсирующих детонационных двигателей он отличается отсутствием периодически включающегося источника зажигания, нужного лишь для запуска, тем, что детонационная волна в нем все время распространяется против сверхзвукового потока, а пульсирующий детонационный процесс инициируется периодическими изменениями режима подачи топлива. Превосходя свои стационарные аналоги по удельному импульсу, новый двигатель отличается меньшими тепловыми потоками в стенки проточного тракта.

Г. Г. Черный выполнил исследования, сыгравшие ключевую роль в создании и развитии простых (" инженерных" ) моделей течения. В связи с проблемой квазиодноморного описания течений в каналах Л. И. Седов и Г. Г. Черный в 1954 г. обосновали процедуру осреднсния параметров с сохранением интегральных характеристик потока. Путем линеаризации уравнений закрученного течения Г. Г. Черный в 1956 г, получил критерий, определяющий коэффициенты расхода и тяги сопла. Как много позжо показали двумерные расчеты, этот критерий применим при закрутках, уменьшающих коэффициент расхода на десятки процентов. В те же годы в рамках модели радиально уравновешенного течения он сформулировал и решил ряд задач оптимизации ступени турбомашины.

В самом начале своей научной деятельности (в 1950 г.) Г. Г. Черный решил задачу об обтекании тел, близких к клину, слабо возмущенным сверхзвуковым потоком. Построенное решение оказалось востребованным в многочислонных приложениях, связанных с расчетом элементов сверхзвуковых воздушно-реактивных двигателей, с анализом генерации шума при прохождении неоднородностей потока через ударные волны и с другими проблемами.

На его же основе Г. Г. Черный нашел первое точное решение вариационной задачи газовой динамики о построении головной части тела минимального сопротивления. В случаях, когда коэффициент отражения возмущений давления от головной ударной волны равен нулю, оптимальной голов- 12 Горииир Горииирооич Черный ной частью плоского тела оказался клин.

Развитый Г. Г. Черным для доказательства этого результата оригинальный метод "варьирования в характеристических полосках" широко применяется при решении вариационных задач газовой динамики. В 1953 г. Г. Г. Черный решил чрезвычайно важную для описания работы сверхзвуковых воздухозаборников задачу об устойчивости течения в канале со скачком уплотнения, замыкающим сверхзвуковой поток. Ее актуальность определялась необходимостью организации эффективного торможения сверхзвукового потока в канале воздухозаборников воздушно-реактивных двигателей. Это предполагало расположение скачка вблизи минимального сечения канала, где число Маха.

потока слегка превышает единицу. Согласно уравнениям квазиодномерного течения, при фиксированном давлении на выходе из канала стационарный скачок может располагаться как до так и после минимального сечения. Наличие двух стационарных решений. близость числа Маха перед скачком к единице, а его положения к минимальному сечению обусловили необходимость анализа устойчивости такого течения. Г.

Г. Черный показал. что при отсутствии отражения возмущений от выхода из канала течение со скачком в расширяющемся канале устойчиво, а в сужающемся неустойчиво. Им же установлена возможность стабилизации потока с помощью перфорированных стенок и присоединенных объемов. В начале 1960-х гг. в приближенной постановке с использованием закона сопротивления Ньютона Г.Г.

Черный и его ученик А.Л. Гонор нашли первые решения задач построения пространственных тел минимального сопротивления. В 1976 г. Г. Г. Черный предложил способ построения близких к оптимальным пространственных головных частей, примыкающих к круговому основаникх Все полученные до настоящего времени наиболее интересные результаты этого направления принадлежат Г.

Г. Черному и его школе. Руководя экспериментальными и теоретическими исследованиями по взаимодействию ударных волн с пограничным слоем, Г. Г. Черный в докомпьютерную эпоху (1952 г.) в нелинейном приближении решил задачу о взаимодействии косого скачка с текуьцим у стенки дозвуковым потоком. Под руководством Г. Г. Черного в 1950-60-х гг. в Лаборатории газовой динамики ПИАМ были выполнены теоретические и экспериментальные исследования, связанные с проблемами создания принципиально новых движительных и энергетических установок.

Одним из крупных достижений в этом направлении явилось создание рабочего образца ионного двигателя, прошедшего успешные испытания в полете на баллистической ракете. В последнее время одно из направлений научной деятельности Г. Г. Черного связано с управлением аэродинамическими характеристиками тел путем подвода энергии к обтекающему их сверхзвуковому потоку. Горимир Горимироеин Черный Ярким примером работы мысли Г. Г.

Черного служит данное им в самое последнее время объяснение причины возникновения периодической структуры следа на стальной мишени от удара метаемой взрывом пластины. Такая структура была обнаружена в опытах его ученика С.И. Зоненко. Высказав предположение о неустойчивости плоской формы метаемой пластины, Г.Г. Черный построил затем на удивление простое аналитическое решение, описывающее возникновение и развитие обнаруженных периодических структур. Лля увеличения их амплитуды было предложено придать пластине специальную малую начальную деформацию.

Опыты подтвердили кумуляцию импульса и энергии пластины в периодически расположенных "пальцах", порождакещих регулярную систему кратеров в мишени. Вклад Г. Г. Черного в развитие аэрогазодинамики не ограничивается результатами, полученными им лично. К несомненным достижениям Г. Г. Черного следует отнести научные школы, созданные им в ЦИАМ и в Институте механики МГУ и имеющие серьезные достижения практически во всех областях газовой динамики.

Ученики Г.Г. Черного, наряду с развитием его идей, получили интересные и важные для аэрогазодинамики результаты в направлениях, которыми он сам непосрвдственно не занимался (например, в численных методах, высокотемпературных,. магнито- и электрогазодинамических и многофазных течениях, в теории турбулентности). Однако и здесь влияние Г.

Г. Черного огромно, ибо все сколь-нибудь значительные результаты обсуждались на руководимых им семинарах, а большинство работ по крайней мере начиналось под его руководством. В этом, как и в преподавательской деятельности в МФТИ и в МГУ, проявился талант Г. Г. Черного как воспитателя ученых. Самое современное учебное пособие по газовой динамике его книга "Газовая динамика" (М.; Наука, 1988.). Книга Г.Г.

Черного 'Течения газа с большой сверхзвуковой скоростью" (М.; Физматгиз, 1959) дважды издавалась в США (в 1961 и 1969 гг.). В 2000 г. исполнилось 70 лет со дня основания ЦИАМ, а в мае 2002 г. -" 50 лет со дня основания Лаборатории газовой динамики ЦИАМ, первым начальником которой был Г.Г. Черный. В связи с этими юбилеями издан двухтомный сборник статей, опубликованных сотрудниками этой лаборатории в период их работы в ней ( "Газовая динамика. Избранное". Мз Физматлит, Т. 1. 2000, Т. 2. 2001.). Сборник дает достаточно полное представление о первых двадцати годах на удивление плодотворной научной деятельности Г.

Г. Черного. Так как большинство авторов его ученики и ученики его учеников,то одновременно сборник характеризует одну из школ Г. Г. Черного, причем не только в прошлом, но и в настоящем. За достижения в аэрогазодинамике и механике Г. Г. Черному присуждены самые престижные научные премии нашей страны. За работы по гиперзвуковой аэродинамике ему в 1959 г. присуждена первая премия и Золотая медаль им, профессора Н. Е. Жуковского. Цикл его Горимььр Горимирооии Чориоьй исследований по гиперзвуковому обтеканию крыльев удостоен первой премии им. М.В. Ломоносова (1965 г.).