- •Глава 8
- •Рассмотрим основные геометрические характеристики профиля.
- •Понятие критического числа Маха
- •Линеаризованная теория тонкого профиля в докритическом потоке
- •Обтекание профиля закритическим потоком. Волновое сопротивление
- •Особенности обтекания крыла конечного размаха сверхзвуковым потоком. Стреловидное крыло
- •Теория крыла конечного размаха в сверхзвуковом потоке
- •Коэффициенты формы различных профилей
- •Рассмотрим подъемную силу и момент.
- •Расчет аэродинамических характеристик крыла
Коэффициенты формы различных профилей
Название профиля |
|
Форма профиля |
К |
Ромбовидный |
0,5 |
|
1,00 |
Клиновидный |
0,4 |
|
1,04 |
Клиновидный |
0,3 |
|
1,19 |
Чечевицеобразный (параболический) |
0,5 |
|
1,33 |
Несимметричный клиновидный |
0,5 |
|
2,00 |
Несимметричный клиновидный |
0,4 |
|
2,08 |
Н есимметричный клиновидный |
0,3 |
|
2,38 |
Несимметричный параболический |
0,5 |
|
2,67 |
Для профиля нулевой толщины (пластины) . То есть эта составляющая сопротивления связана с наличием подъемной силы, не зависит от формы и толщины профиля, и ее называют индуктивно-волновым сопротивлением («индуцируется» подъемной силой). Второе слагаемое коэффициента сопротивления в формуле (8.12) называют профильно-волновым сопротивлением.
Рассмотрим подъемную силу и момент.
Несжимаемая среда. Для тонких профилей в несжимаемой жидкости, практически независимо от формы профиля
, , (8.13)
где – угол атаки нулевой подъемной силы (при расчетах подставляется в формулу со своим знаком); – производная, не зависящая от формы профиля и равная . Для симметричных профилей и . При увеличении вогнутости профиля и увеличиваются. Относительная толщина профиля на величины и практически не влияет. При малых углах атаки и изменяются линейно.
Характер течения в пограничном слое влияет на характеристики профиля (рис. 8.22). При переходе к турбулентному режиму течения (увеличение числа ) величина профиля возрастает (рис. 8.22, а). Это связано с тем, что турбулентный пограничный слой более устойчив к отрыву, чем ламинарный. Смещение поляры профиля к началу координат (рис. 8.22, б) связано с отмеченным выше уменьшением коэффициента сопротивления трения при увеличении числа Рейнольдса.
а б
Рис. 8.22. Влияние числа Рейнольдса на характеристики профиля:
а – переход к турбулентному режиму течения; б – смещение поляры профиля
к началу координат
Число существенно влияет на величину профиля. С ростом уменьшается, причем чем резче уменьшается при углах атаки больших , тем сильнее снижается при увеличении .
Докритические скорости. В диапазоне чисел Маха необходимо учитывать сжимаемость среды, например, через поправку Прандтля–Глауэрта: .
Закритические скорости. При вначале растет вследствие увеличения разрежения на верхней части профиля. Рост протяженности местной сверхзвуковой зоны приводит к тому, что в результате взаимодействия скачка уплотнения с турбулентным пограничным слоем происходит отрыв потока в области диффузорного течения (в кормовой части профиля). Развитие течения на верхней поверхности из-за отрыва замедляется (рис. 8.23), и замедляется рост . Затем аналогичное развитие течения происходит на нижней поверхности, где также образуется сверхзвуковое течение, которое в своем развитии догоняет и обгоняет верхнюю сверхзвуковую зону. Вследствие этого в задней части профиля появляется отрицательная подъемная сила (рис. 8.23, ), приводящая к уменьшению подъемной силы и момента тангажа профиля. Причем коэффициент момента для некоторых профилей может резко сменить знак, что приводит к нарушению балансировки ЛА.
Рис. 8.23. Зависимости:
а – и профиля от числа Маха; б – распределения коэффициента давления
(–––– – верхняя часть профиля; - - - - – нижняя часть профиля)
и схемы течения для некоторых чисел Маха
Сверхзвуковые скорости. При > 1 для приближенного расчета коэффициента подъемной силы симметричного профиля можно использовать формулу = , полученную по линейной теории для плоской пластинки. Тогда для несимметричного профиля = .