Аеродинамічні характеристики літак. Прояв стисливості повітря при обтіканні крила повітряним потоком. (Лекція 6.3.2)

крила і швидкості польоту, при різних числах М. Виховувати у курсантів навички самостійного аналізу аеродинамічних характеристик, відповідальність за отримання знань.

Навчальна література:
Аэродинамика ЛА и гидравлика их систем / под ред. Ништа М. И. – М. : ВВИА им. проф. Н. Е .Жуковского, 1981.– 160 ...181

Хвильовий опір.
3.8. Вплив числа М на аеродинамічні характеристики крил різної форми.
3.9. Класифікація крайок крила у надзвуковому потоці.
3.10. Геометричні параметри фюзеляжу.

ОПІР 

Критичне число Маха –

Стрибки ущільнення, які з’являються при М∞ > Мкр, викликають додатковий опір, який називається
хвильовим (Сх во).

це число М незбуреного потоку, при якому біля поверхні крила вперше місцева швидкість стає рівною місцевій швидкості звуку (Vм=ам), його позначають Мкр.

У передній частині профілю коефіцієнт тиску збільшується, а у хвостовій його частині – зменшується. Ця різниця і призводить до збільшення опору.

опір тертя, явище інтенсивної зміни аеродинамічних характеристик при М > Мкр отримало назву хвильової кризи.

Для урахування впливу стисливості повітря на аеродинамічні характеристики профілю на докритичному діапазоні чисел М вводяться формули:

де індекс “н” вказує на характеристику в нестисливому середовищі.

крила (λ)
Зі λ збільшується перетікання повітря через бокові крайки з нижньої поверхні на верхню, тому .
Отже, λ приводить до Мкр.

б) Вплив кута стрілоподібності (χ)

Оскільки крило деформує тільки перпендикулярний до передньої крайки потік, то місцева швидкість стане звуковою лише коли Мn = Мкр. Тому

Мτ

χ

Для літаків, які проектуються для використання на великих дозвукових швидкостях, доцільно використовувати крило малого подовження, великої стрілоподібності з симетричним профілем невеликої товщини.

великого подовження
(λ = 5, χ = 0, η = 1);

2 – стреловидне великого подовження
(λ = 5, χ = 60°, η = 1);

3 –  стреловидне малого подовження
(λ = 1, χ = 60°, η = 1)

мінімального значення.

Вплив числа М на коефіцієнт підйомної сили

-при <0,4 стискаємість повітря практично не впливає на коефіцієнт.

2) - починаючи з М=0,4 за рахунок стискаємості викликає деяке його збільшення.

3) - при подальшому збільшенні числа М на верхній ділянці профілю утворюється місцева зона надзвукових швидкостей з замикаючим стрибком ущільнення. Розрідження потоку зростає, що викликає подальше збільшення коефіцієнта

4) - потім свехзвуковая зона і місцевий стрибок ущільнення утворюються на нижній ділянці профілю.

5) - при подальшому збільшенні числа М стрибок ущільнення переміщується назад на нижньому схилі профілю швидше, ніж на верхньому.

яких починає виявлятися стисливість.

При обтіканні стрілоподібного крила кінцевого розмаху за рахунок течії через бокові крайки і через стрілоподібну передню крайку характер зміни згладжується

з’являються надзвукові зони і стрибки ущільнення, коефіцієнт опору інтенсивно зростає, що є наслідком так званого хвильового опору

Мкр

Мкр

Мкр

1

М

збільшує Мкр, а з іншого, пом’якшує хвильову кризу. Для крила 2 максимум за своїм значенням менше порівняно з крилом 1, та зсувається до області надзвукових швидкостей.
Зменшення подовження вирівнює тиск на верхній та нижній поверхнях крила, що збільшує значення Мкр. Хвильова криза крила 3 проходить більш “м’яко”, ніж у крила 2, а максимум зміщується до надзвукових швидкостей.

ущільнення на закритичних числах М зсуває фокус крила назад тим більше, чим більше число М.

незмінній стрілоподібності дає суттєвий виграш у максимальній аеродинамічній якості на надзвукових швидкостях.

1) у дозвуковому діапазоні швидкостей доцільно використовувати пряме крило;

2) для трансзвукових швидкостей вигідніше використовувати стрілоподібні крила;

Кмах

Мкр

1

М

потоком його передні крайки можуть обтікатися дозвуковим або надзвуковим потоком залежно від величини нормальної складової швидкості Vn

Якщо
Vn < a – то крайка дозвукова;
Vn = a – то крайка звукова;
Vn > a – то крайка надзвукова

що виходить з її передньої точки. При цьому кут напіврозхилу конуса слабких збурень μ1 > 90° – χ;

що виходить з її передньої точки.
При цьому μ = 90° – χ;;

μ

збурень. При цьому. μ2 < 90° – χ

μ2

зміна тиску по поверхні може бути проаналізоване на основі відомих законів. Як приклад, розглянемо обтікання прямокутного крила.

М>1

Оскільки бічні крайки завжди дозвукові, то через них відбувається перетікання потоку і вирівнювання тиску на нижній і верхній поверхнях. Це перетікання охоплює не всю поверхню крила а тільки область, обмежену конусом Маха

М>1

М<1

М<1

течії на крилі нескінченного розмаху – профілю, для якого

де знак "+" відповідає Срн,
а знак "–" відповідно Срв.

Для крил з λ = ∞ у надзвуковому потоці визначається за формулою:

, і по розмаху крила в районі задньої крайки буде мати вигляд.

Тому коефіцієнт підйомної сили крила кінцевого розмаху буде меншим від нескінченного:

зменшуються. Зі збільшенням числа М відбувається звуження конуса Маха, площі областей зменшуються, а несучі властивості крила кінцевого розмаху наближаються до значень профілю.

частини , м;

–довжина кормової частини , м;

– довжина корпуса (фюзеляжу):

– діаметр міделевого перерізу ;

– діаметр донного зрізу ;

подовження головної, циліндричної та кормової частин відповідно:

– подовження фюзеляжу: ;