Nghiên cứu các hiện tượng khí động lực học của dòng chảy bao ở vận tốc nhỏ đã được quan tâm khá sớm ở thế kỷ trước. Năm 1937, nhà nghiên cứu khí động lực A.П. Ковалев của Nga đã thực hiện nhiều lần thí nghiệm trong OKĐ và phát hiện thấy lực cản tăng lên rất ít ở vùng vận tốc nhỏ nhưng không rõ nguyên nhân. Từ năm 1939-1940 cho đến đầu những năm 70 vấn đề này được nhiều nhà khí động lực học nghiên cứu và đã đạt được những kết quả nhất định về các đặc trưng dòng chảy ở vận tốc nhỏ [18, 25, 37, 41, 50, 61, 88, 89]. Một trong những người có nhiều đóng góp cho sự nghiên cứu về khí động học vận tốc nhỏ phát triển đó là nhà khoa học người Đức F.W. Schmitz [61, 88, 89]. Ông đã nghiên cứu và sớm phát hiện ra sự rối của dòng chảy trong ống thổi có ảnh hưởng đáng kể đến các hệ số khí động.
F.W. Schmitz đã thực hiện các thí nghiệm trong OKĐ đối với nhiều mô hình khác nhau trong dòng chảy có các vận tốc nhỏ dần (trong khoảng 30-50 m/s đến 4-12 m/s) để xác định điểm giới hạn mà tại đó dòng chảy bao không còn ổn định. F.W. Schmitz chỉ ra kết quả đo lực và các tham số trong OKĐ phụ thuộc rất nhiều vào mô hình thử nghiệm, vào đặc trưng dòng chảy trong OKĐ cũng như vào độ chính xác của thiết bị đo, vì lực khí động tác động lên mô hình ở các vận tốc trên rất nhỏ. Ông cũng chỉ ra kết quả đo còn phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường (ngày nóng, ngày lạnh).
Trong giai đoạn này các nội dung nghiên cứu có liên quan đến vùng vận tốc nhỏ là nghiên cứu lý thuyết [18, 25, 50] và thực nghiệm [37, 41, 61] về khí động học; tìm các giải pháp làm giảm sự chảy rối trong OKĐ [61]; đề xuất phương pháp lựa chọn hình dạng profil cánh cho các thiết bị quạt gió, cho cánh mô hình máy bay ở các số Re nhỏ [18, 61, 88, 89] v.v.
Từ cuối những năm 70 thế kỷ trước trở lại đây là thời kỳ phát triển mạnh mẽ về khí động học và động lực học của máy bay vượt âm. Tuy nhiên cũng có nhiều công trình nghiên cứu về dòng chảy bao có vận tốc dưới âm như [26, 27, 32, 38, 42, 44, 46, 48, 54, 56, 58, 75, 84]. Trong các công trình này đã trình bày kết quả nghiên cứu cho dòng nén được và không nén được ở vùng có số Re tương đối lớn, có thể bỏ qua ảnh hưởng của lực nhớt động. Trong các công trình nghiên cứu được công bố thì phần lớn chưa quan tâm đến khoảng vận tốc nhỏ, có số Re thấp, vì thế khó tìm được kết quả hay một đồ thị nói về ĐTKĐ ở vùng vận tốc nhỏ mà luận án quan tâm, khi mà ảnh hưởng của lực nhớt động đến dòng chảy bao không thể bỏ qua, thí dụ trong [20, 25÷29, 48, 58] khó có thể tìm được đồ thị miêu tả kết quả tính toán cho khoảng vận tốc với số M trong khoảng (0÷0,2).
Qua nghiên cứu các tài liệu đã được công bố cho thấy ở vùng vận tốc nhỏ, đặc biệt khi các máy bay bắt đầu chuyển động hoặc kết thúc chuyển
động có vận tốc nhỏ, thì các ĐTKĐ của chúng nói chung còn cần được quan tâm nghiên cứu nhiều hơn.
Một trong những tồn tại của phần lớn các công trình đã công bố là thường coi dòng chảy bao ở vận tốc nhỏ là dòng khí lý tưởng, bỏ qua tính nén hoặc tính nhớt của dòng khí thực khi nghiên cứu tính toán. Một số công trình khác có quan tâm đến ảnh hưởng của tính nén hoặc tính nhớt nhưng cũng chỉ đề cập một cách riêng biệt mà thiếu sự nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời của tính nén và tính nhớt của dòng chảy đến ĐTKĐ của máy bay. Từ đó cho thấy vấn đề khí động học ở vùng vận tốc nhỏ (đặc biệt là ở trong các OKĐ) cũng cần được quan tâm nghiên cứu nhiều hơn, đầy đủ hơn để các kết quả nghiên cứu có đủ độ tin cậy.
Nội dung tiếp theo mà luận án quan tâm giải quyết đó là ảnh hưởng của gió cạnh đến các ĐTKĐ của máy bay khi hoạt động ở vùng vận tốc nhỏ.
Gió cạnh nói riêng, gió bão nói chung là một trong những tác nhân gây ra hiểm họa cho môi trường, các công trình xây dựng, hoạt động của các phương tiện và sự an toàn của con người. Việc nghiên cứu ảnh hưởng của gió cạnh đến hoạt động bay của máy bay đã được quan tâm, chú ý trên thế giới.
Những năm 70 của thế kỷ trước trở lại đây đã có nhiều công trình nghiên cứu được công bố về ảnh hưởng tiêu cực của gió cạnh có cường độ lớn tới các công trình xây dựng [78, 79, 90]; các phương tiện vận chuyển [70, 74, 83, 86, 87] và tới các máy bay [52, 60, 65, 93] v.v.
Các công trình nghiên cứu ảnh hưởng của gió cạnh đến ĐTKĐ đã được công bố chủ yếu là nghiên cứu về tác động của dòng chảy bao có trượt cạnh đối với cánh nâng mỏng và đối với thân dạng tròn.
Trong các công trình nghiên cứu về cánh nâng đáng chú ý là các công trình nghiên cứu của Белоцерковский C.M [24÷29]. Dựa trên lý thuyết lực nâng của Жуковский, Белоцерковский C.M. đã xây dựng phương pháp số,
phương pháp XRR, để tính toán ĐTKĐ của cánh nâng mỏng cho dòng dừng và không dừng. Tuy nhiên với giả thuyết dòng chảy bao là khí lý tưởng, bỏ qua tính nén, tính nhớt của khí thực.
Việc khảo sát dòng chảy bao đối với thân tròn cũng được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm nghiên cứu như các công trình [36, 60, 63, 71, 73]. Trong công trình nghiên cứu [60], tác giả Чернов Г.Ф. đã đề cập đến sự phụ thuộc của cấu trúc xoáy vào hình dạng, vị trí hình thành và cường độ xoáy khi dòng chảy bao qua thân; ảnh hưởng của các xoáy thân đến ĐTKĐ của máy bay trong điều kiện giao thoa khí động thân-cánh, có tính đến ảnh hưởng của tính nhớt động dòng chảy bao ở các số Re khác nhau.
Một số tác giả như Will E. Graf [91], Yann Colin [93] khi nghiên cứu ảnh hưởng của gió cạnh đến dòng chảy trước thiết bị vào của động cơ, của quạt gió đã chỉ ra gió cạnh có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất làm việc của động cơ máy bay, của quạt đuôi trực thăng, hình 1.2 và 1.3.
Hình 1.2.
Dòng chảy không đồng nhất trong
mặt phẳng máy nén được cảm ứng
bởi dòng chảy có gió cạnh.
Hình 1.3. Ảnh hưởng của gió cạnh đến dòng chảy qua quạt gió
a)- Lực nâng đối xứng khi không có gió
cạnh (W=0).
b)- Sự xuất hiện lực cản và mô men khi
có mặt của gió cạnh (W>0).
Tuy vậy trong các công trình đã nêu các tác giả chưa quan tâm đến ảnh hưởng của gió cạnh đến ĐTKĐ của máy bay mà chủ yếu tập trung giải quyết vấn đề gió cạnh làm thay đổi quĩ đạo bay, các phương pháp khắc phục.
Khó khăn của luận án là khó có thể tiếp cận được các tài liệu có liên quan đến việc nghiên cứu ảnh hưởng của gió cạnh đến ĐTKĐ của máy bay ở vùng vận tốc nhỏ. Nghiên cứu tìm hiểu qua mạng Internet(*) thì kết quả thu được hầu hết đề cập đến ảnh hưởng của gió cạnh đến ĐTKĐ và sự chuyển động của các phương tiện di chuyển trên mặt đất với vận tốc cao, đến các công trình xây dựng như tháp truyền hình, cầu treo dây văng v.v.
Đối với kỹ thuật hàng không các kết quả được công bố trên mạng chủ yếu là trình bày về nghiên cứu ảnh hưởng của gió cạnh đến quĩ đạo bay, về kỹ thuật lái (thuộc động lực học bay) như [30, 31, 33, 37, 39÷41, 45, 47÷50] v.v.
Một điều thực tế là ở các nước, các công ty phát triển về kỹ thuật hàng không thì vấn đề ảnh hưởng của gió cạnh đến ĐTKĐ của máy bay ở vùng vận tốc nhỏ đã được nghiên cứu kỹ. Các kết quả nghiên cứu là tài sản trí tuệ, bí mật của các nước, của các công ty nên chúng không được công bố rộng rãi. Vì thế mà việc tiếp cận các kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của gió cạnh tới ĐTKĐ của máy bay ở vùng vận tốc nhỏ là rất khó khăn. Ngay cả trong tài liệu thuyết minh kỹ thuật, hướng dẫn sử dụng các loại máy bay [17, 30, 59] cũng chỉ đưa ra giới hạn “Vận tốc gió cạnh lớn nhất cho phép” mà không có một đồ thị đặc tính nào có liên quan đến gió cạnh khi hạ cánh được trình bày.