Вязкость и сжимаемость воздуха.
На аэродинамические силы большое влияние оказывает вязкость, а при больших скоростях и сжимаемость воздуха.
Под вязкостью понимается способность воздуха оказывать сопротивление относительно перемещения его слоев.
Вязкость газа возрастает при повышении температуры. Сжимаемость воздуха определяется по его свойствам уменьшать свой первоначальный объем, следовательно, и плотность воздуха под действием давления и температуры.
-
Закон Бойля-Мариотта
Зависимость объема газа от давления и постоянной температуры описывается
Законом Бойля-Мариотта: для данной массы газа при постоянной температуре произведение давления на его объем является величиной постоянной.
Это означает, что если давление возрастает в несколько раз, то для поддержания постоянной величины объем газа должен падать во столько же раз.
-
Зависимость объёма газа от его температуры при постоянном давлении описывается законом Гей Люссака: если поддерживается постоянное давление газа, то при повышении температуры на 1 градус Цельсия объем газа возрастает на 1/273 часть объема, который газ имел при температуре 0.
-
Закон Шарля устанавливает зависимость давления газа от его температуры при постоянном давлении: давление газа при понижении температуры на 1 градус Цельсия при сохранении постоянного объема изменяется также на 1 /273 часть давления, которое газ имел ри температуре 0.
Со свойствами сжимаемости связанно явление распространения звука в газах.
Под звуком следует понимать воздействие на наш слуховой оппарат возмущение воздуха, когда в нем меняются давление и плотность.
Распространение в воздухе возмущении называют волнами по сходству этого явления с волнами на поверхности воды.
Источником возмущений может быть движущеюся тело или взрыв. Скорость распространения этих возмущений называется скоростью звука. Она зависит от температуры воздуха, чем больше он нагрет, чем быстрее скорость звука в нем.
При температуре абсолютного нуля (0К) скорость звука равна 0 так как прекращается движение молекул газа и они не могу передавать малые возмущения. В пределах тропосферы температура воздуха с подъемом на высоту уменьшается, что ведет к падению скорости звука.
Отношение скорости полета к скорости звука называется числом m (M), если число m=1 то самолет летит со скоростью звука. Если m меньше 1 то полет самолета называется дозвуковым, если же m больше 1 тогда полет самолета называется сверхзвуковым.
М- критерии сжимаемости воздуха.
Для контроля числа М у самолета летающего с большими скоростями на приборной доске пилотов устанавливается указатель числа М (М-метр).
Многие самолеты имеют ограничения по числу М из условий устойчивости и управляемости, поэтому контроль полёта по числу М – обязателен.
Аэродинамический нагрев тела при сверх звуковой скорости.
При обтекании воздушным потоком любого тела в местах торможения воздушного потока, его Е кинетическая переходит в тепловую, что вызывает нагрев тала.
Нагрев поверхности самолета не одинаков в месте где скорость потока падает до меньшего значения температура воздуха выше. Наибольшая температура наблюдается в точках полного торможения воздушного потока.
При полете самолета со сверхзвуковой скоростью, температура заторможенного воздуха в пограничных слоях достигает очень большого значения. Нагрев конструкции самолета будет несколько ниже температуры торможения то есть обшивка часть пепла передает в окружающее пространство, а другая часть тепла идет внутрь конструкции.
Высокая температура усложняет условия работы авиадвигательной, топливной и гидравлической систем радио и электронного оборудования и требует установки специального оборудования для обеспечения нормальных условии жизнедеятельности экипажа и пассажиров.
Наибольшая допускаемая температура обшивки и других элементов конструкции определяются их материалом изготовления.
Предельная температура выбирается из условии обеспечения прочности и жесткости для дюралюминия колеблется от 100 до 180 градусов; для титана до 300-370; для специальной стали от 500-800; для резин и пластмасс до 150; для усиленных стекловолоконных материалов до 200. При более высоких температурах использование большинства не металлических материалов затруднено.
Жидкости на нефтяной основе (керосин, масло систем смазки двигателей, жидкость гидравлической системы и так далее) не должны применятся при нагреве более 120 градусов так как температура зависит от скорости полета, то предельная температура материала конструкции и служит в ряде случаев ограниченной максимальной скоростью или температурой полета с максимальной скоростью.