Полная аэродинамическая сила, ее составляющие (35 мин.)

Если силу R разложить по осям скоростной системы координат, то получим 3 (три) её составляющие: X, Y и Z (рис.7).

Рис.7Полная аэродинамическая сила, ее составляющие.

Где: X — сила лобового сопротивления, Y — подъёмная сила, Z — боковая сила.

Полная аэро­ди­на­ми­че­ская сила: R= C_R S

Угол b (бета), — угол скольжения. Это угол между продольной плоскостью симметрии ЛА и вектором скорости набегающего потока.

Сила Z возникает только при возникновении скольжения. Без скольжения сила R раскладывается только на Y и X.

Подъёмная сила возникает вследствие обтекания крыла и образования разности давлений под крылом и над крылом.

Лобовым сопротивлением крыла называется аэродинамическая сила, которая тормозит движение крыла в воздухе и направлена в сторону, противоположную движению.

Формулы этих сил одинаковы, разница только в коэффициентах.

Y= Cy S

X= Cx S

Значения коэффициентов подъемной силы C_y и лобового сопротивления C_x получают экспериментально, путём продувки крыла в аэродинамической трубе.

График примерной зависимости C_y от a имеет вид:

Как видно из графика Cy практически линейно растет с увеличением a, вплоть до a_кр, то есть до срыва потока с крыла.

Значение C_y колеблется на большинстве самолётов от 0 до 2. По сути коэффициент C_y характеризует способность крыла преобразовывать скоростной напор в подъёмную силу. Существуют самолёты, оснащённые мощной механизацией крыла для уменьшения посадочной скорости и уменьшения взлётной дистанции, они имеют более высокие значения C_y. Однако более C_y = 6 человеку достичь не удалось, тогда как C_y большого орла при взлёте с добычей с земли достигает значения 14.

Коэффициент C_x, как, впрочем, и сила X, состоит в основном из 3-х составляющих. Волновая — 4-я составляющая, появляется при числах M, близких к M критическому, около M = 0,8.

C_{x тр} (трения) — возникает из-за трения воздуха о ЛА.

C_{x р} давления (или вихревое) — возникает из-за разности давлений перед крылом и за крылом.

C_xi (индуктивное) — возникает из-за так называемого скоса потока (рис.8). Когда набегающий поток встречает наклонную, нижнюю, плоскость крыла, он изменяет направление движения параллельно плоскости, то есть несколько наклоняется вниз. Подъёмная сила отклоняется вместе с потоком на такой же угол назад, так как является производной от потока, изменившего направление. Появившаяся составляющая подъёмной силы на оси X и есть индуктивная составляющая.

Рис.8 Отклонение подъемной силы.

C_xi возникает ещё и из-за перетекания воздуха через торцы крыла и из-за разности давлений под крылом и над крылом (рис.9).

Рис.9 Картина перетекания потока воздуха через торец крыла.

Чем короче и шире крыло, тем интенсивнее происходит перетекание потока и больше индуктивное сопротивление.

Чем больше , тем также интенсивнее происходит перетекание и увеличивается X_i. Вот почему у спортивных планеров такие узкие и длинные крылья — для снижения индуктивного сопротивления. Для уменьшения индуктивного сопротивления сегодня применяют аэродинамические ножи, гребни, крутку законцовок крыла.

C_{x тр} трения и C_{x р} давления в пределах эксплуатационных  практически не изменяются, а коэффициент C_xi в зависимости от  изменяется по параболическому закону (рис.10).

Рис.10 Зависимость C_xi от .

Дата добавления: 2015-05-08