Поперечная остойчивость

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Основы аэродинамики и гидромеханики

.

Рис. 7.3.1. Перестроение поляры крыла в поляру самолета

Значения углов атаки α0B иB αкрB B определяются по графику СуB B а (α), который для крыла и самолета один и тот же

(рис. 6.2.4) . Поэтому α0B сам=B α0B крыла;B αкрB сам=B αкрB крылаB

Наивыгоднейший угол атаки самолета на 2…3oбольше наивыгоднейшего угла атаки кры-

ла.αнвсам =αнвкр +2...3o

Из рис.7.3.1. видно, что максимальное аэродинамическое качество самолета меньше максимального аэродинамического качества крыла, т.к .

KmaxB cамB = tgθmaxB сам,B KmaxB крылаB = tgθmaxB крыла,B

а θmaxB сам <B B θB maxB крыла.B

121

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Основы аэродинамики и гидромеханики

Вопросы для повторения

1.На каком законе основан аэростатический принцип создания подъемной силы.

2.Какое преимущество обеспечивает аэростатический принцип создания подъемной силы.

3.Какой принцип создания подъемной силы называется аэродинамическим? В каких летательных аппаратах он используется?

4.Какие недостатки имеют летательные аппараты, основанные на аэродинамическом принципе создания подъемной силы?

5.Чем объясняется широкое распространение летательных аппаратов использующих аэродинамический принцип создания подъемной силы?

6.В каких летательных аппаратах используется реактивный принцип создания подъемной силы? Каковы физическая сущность этого принципа и его преимущества?

7.Какое назначение имеют основные части самолета: крыло, фюзеляж, элероны, стабилизатор, киль, рули высоты, руль поворота, шасси, силовая установка?

8.Какова физическая сущность аэродинамической силы?

9.Как называются составляющие аэродинамической силы в скоростной системе координат?

10.Какие параметры определяют форму профиля крыла?

122

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Основы аэродинамики и гидромеханики

11.На каких самолетах применяется крыло оживальной формы?

12.Каким образом и с какой целью создается аэродинамическая и геометрическая крутка крыла?

13.Что называют углом атаки крыла? Как изменяется спектр обтекания профиля при увеличении угла атаки?

14.На каких самолетах и с какой целью крыло имеет угол обратного поперечного “V”?

15.Как создается подъемная сила крыла?

16.Причина и последствия явления скоса потока.

17.Какие причины вызывают появление силы лобового сопротивления крыла?

18.Какая величина определяет аэродинамическое совершенство крыла?

19.Какова зависимость коэффициента подъемной

силы от угла атака? Изобразить графикCYaB (B α). Показать характерные точки этого графика.

20.Какую зависимость показывает поляра крыла? Какие характерные углы атаки можно определить по поляре?

21.Чем поляра самолета отличается от поляры крыла?

22.Как можно уменьшить лобовое сопротивление самолета?

23.Что называется интерференцией частей самолета? Объясните ее причину и явление на сопротивление самолета.

123

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Основы аэродинамики и гидромеханики

24. Как следует изменить параметры профиля кры-

−− −

ла хс , с, f и радиус закругления носка r, чтобы уменьшилось профильное сопротивление?

25.Какими средствами можно уменьшить сопротивления трения?

26.На каком угле атаки совершается отвесное пикирование?

27.Чему равно аэродинамическое качество самолета пи отвесном пикировании?

28.Назначение и принцип действия интерцептора.

29.Какое основное значение имеет механизация передних кромок крыла? Назвать самолеты, на которых применена механизация передних кромок?

30.Какое основное назначение имеет механизация задних кромок крыла?

31.За счет чего увеличивается несущая способность крыла при отклонении выдвижных закрылков?

32.В полете возникло обледенение крыла. Как это отразится на поляре самолета?

Раздел 3. Основы аэродинамики больших

скоростей.

Глава 8. Скорость звука и число М полета

Теоретические основы газовой динамики, изучающей законы движения воздуха на околозвуковых скоростях, были заложены в 1902 году работой С.А. Чап-

124

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Основы аэродинамики и гидромеханики

лыгина « О газовых струях». На скоростях, соизмеримых со скоростью звука, воздух ведет себя как газ, т.е. проявляет сжимаемость. Поэтому на больших скоростях полёта основным физическим свойством, влияющим на образование аэродинамических сил, является сжимаемость воздуха.

Свойство сжимаемости воздуха проявляется в том, что всякое возмущение в нем, т.е. местное сжатие (местное повышение давления и плотности воздуха), распространяется в виде очень малых возмущений – колебаний давления и плотности. Эти колебания происходят со звуковыми частотами и распространяются в виде волн со скоростью звука.

Таким образом, со свойством сжимаемости жидкости и газа тесно связаны явления распространения звука.

8.1. Природа скорости звука

Под звуком понимается распространяемые в воздушной среде малые изменения давления и плотности.Источником звука является колеблющееся тело, от которого частицы воздуха приходят в колебательное движение. Скорость колебательного движения частиц очень мала, а скорость распространения возмущений, вызванных этими колебаниями, очень велика. Смещение каждой отдельной частицы ничтожно мало, а возмущение передается на большие расстояния.

Скоростью звука называется скорость распространения этих малых возмущений. Она определяется по формуле, называемой формулой Лапласа:

125

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Основы аэродинамики и гидромеханики

a = K Pρ , где К — коэффициент адиабаты.

Так как скорость звука a зависит от параметров, которые характеризуют сжимаемость, т.е. от соотношения давления и плотности, то она является характеристикой сжимаемости газа.

Анализируя формулу, приходим к выводу, что чем более сжимаем газ, тем меньше скорость звука в этом газе.

Выведем зависимость скорости звука a от температуры.

Для этого воспользуемся уравнением состояния га-

за:

	Ρ = ρRT =>	P	= RT =>a =		KRT
		ρ
				Дж	;
	Для воздуха: К=1,4; R=287,14				и формула по-
				кг К

сле подстановки приобретает вид:

a = 20 T

Как видно из формулы, чем меньше температура газа, тем меньше скорость распространения звука в этом газе.

8.2. Понятие о числе Маха

Каждая точка поверхности тела, движущегося в воздухе, является источником повышения или понижения давления, плотности и других параметров воздушного потока, т.е. источником слабых возмущений.

Следовательно, в полёте самолёт подобно источнику звука создаёт волны слабых возмущений.

126

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Основы аэродинамики и гидромеханики

При малых скоростях полета возмущения, вызванные движением самолета, значительно его опережают, раздвигают воздух, поэтому сжатия воздуха перед самолетом практически не происходит (рис. 8.2.1,а).

Рис. 8.2.1. К понятию числа М полета

При больших скоростях полета созданные самолетом возмущения не успевают уйти далеко вперед, и перед самолетомобразуетсязонасжатоговоздуха(рис. 8.2.1,б).

При скорости полета, равной скорости звука, волны слабых возмущений не могут оторваться от самолета и образуют плотно сжатую воздушную пленку, называемую скачком уплотнения или ударной волной (рис. 8.2.1, в).

При скорости полета больше скорости звука волны слабых возмущений отстают от самолета и располагаются за ним в виде конуса (рис. 8.2.1,г).

Таким образом, проявление сжимаемости зависит от соотношения скорости полёта и скорости звука.

Отношение скорости полёта к скорости звука называется числом Маевского или числом Маха и является критерием сжимаемости газа.

M =Va

Считается, что сжимаемость воздуха начинает проявляться при М≥0,4.

127

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Основы аэродинамики и гидромеханики

В тропосфере с увеличением высоты температура понижается, поэтому уменьшается и скорость звука. Следовательно, при одной и той же скорости полета сувеличениемвысотычислоМахабудетувеличиваться.

Глава 9. Получение и особенности сверхзвуковых

потоков

9.1. Сопло Лаваля

Впервые сверхзвуковое течение газа было получено в конце 19 века шведским инженером Лавалем в трубе переменного сечения, названной впоследствии соплом Лаваля.

Сопло Лаваля представляет собой насадок, состоящий из короткой сужающейся части и следующей за ней более длинной расширяющейся части (рис. 9.1.1).

Сопло Лаваля может работать в расчётном и нерасчётном режимах.

Если в самом узком сечении сопла, называемом критическим, местная скорость потока становится равной местной скорости звука, то в расширяющейся части сопла поток становится сверхзвуковым. Такой режим работы сопла называется расчётным.

128

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Основы аэродинамики и гидромеханики

Рис. 9. 1.1. Сопло Лаваля

Если через сопло Лаваля протекает газ со скоростью, меньшей скорости звука, то во входной части сопла скорость нарастает, в критическом сечении достигает максимума и в выходной части убывает.

Сопло Лаваля не дает возможности получить непрерывный переход от сверхзвуковой скорости к дозвуковой, так как торможение сверхзвукового течения всегда сопровождается резким скачкообразным изменением скорости, давления и других параметров газа.

Сверхзвуковое течение газа имеет следующие особенности:

1) для увеличения скорости потока поперечное сечение необходимо увеличивать;

2)волны слабых возмущений не могут распространяться впереди тела, летящего со сверхзвуковой скоростью, а распространяются за ним в виде конуса, называемого конусом Маха;

3)при торможении сверхзвукового потока всегда возникают скачки уплотнения.

9.2.Первая особенность сверхзвукового течения газа

129

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Основы аэродинамики и гидромеханики

Первая особенность объясняется, тем, что удельный расход газа ρ V с увеличением скорости в дозвуковом диапазоне скоростей увеличивается, а в сверхзвуковом – уменьшается.

Как следует из уравнения неразрывности, в случае сжигаемого газа площадь поперечного сечения струйки обратно пропорциональна произведению плотности газа на его скорость.

ρV f = m;

ρV = mf .

Произведениеρ V называется удельным расходом газа, так как оно равно массе газа, протекающей за 1 сек через

единицу площади попереч- Рис. 9.2.1. Секундный массо- ного сечения струйки. (рис. вый расход m

9.2.1).

Расмотрим, как изменяется удельный расход газа с изменением скорости вдоль струйки.

Из термодинамики известна зависимость плотности воздуха от скорости его течения (рис.9.2.2).

Если, пользуясь этим графиком, построить зависимостьρV (V ) , то она будет иметь вид, представленный на рис. 9.2.3.

Такое течение графика объясняется тем, что на дозвуковых скоростях с ростом скорости плотность уменьшается медленнее, чем увеличивается скорость, и произведениеρV возрастает, а на сверхзвуковых ско-

130