2.3.3. Коэффициент донного сопротивления несущих поверхностей, имеющих профиль с плоским торцом на задней кромке

Применение на несущих поверхностях профилей с плоским торцом на задней кромке позволяет улучшить их аэродинамические характеристики при больших числах . Однако за такой тупой кромкой происходит отрыв потока, что приводит к появлению донного сопротивления. Здесь, как и у корпуса, основными параметрами, влияющими на донное давление и сопротивление, являются числа и , а также форма хвостовой части профиля.

В дозвуковом потоке коэффициент донного давления на плоском торце профиля -й несущей поверхности можно вычислить по формуле [9]

, (2.37)

где – коэффициент сопротивления трения -й несущей поверхности ( определяется по (2.15), а – по (2.23)).

В сверхзвуковом потоке коэффициент донного давления за тупой кромкой, как и в случае корпуса, отличается от предельного значения, что и учитывается введением коэффициента . Поэтому

, (2.38)

где значения коэффициента определяются по формуле (2.36) для значений , вычисленных согласно (2.37).

Коэффициент донного сопротивления -й несущей поверхности по известному коэффициенту донного давления вычисляется по следующей формуле:

. (2.39)

Здесь, как и в предыдущих формулах, необходимо подставлять для несущих поверхностей соответствующие значения относительной толщины торца , угла стреловидности по задней кромке , а числа находить с учётом коэффициентов торможения потока.

Небольшие углы атаки и отклонения несущих поверхностей практически не влияют на величину донного сопротивления.

Систематические исследования донного давления и сопротивления плоских и осесимметричных тел с анализом влияния различных факторов можно найти в монографии [9].

4. Критическое число несущих поверхностей, корпуса и летательного аппарата

При некотором числе , называемом обычно критическим, на поверхности ЛА будет достигнута скорость обтекания, равная местной скорости звука ( ). При дальнейшем увеличении скорости полёта на поверхности тела и в потоке образуются скачки уплотнения, наличие которых приводит к появлению новой составляющей сопротивления – волнового сопротивления. Поэтому значение является одним из важнейших характеристик ЛА.

К настоящему времени разработаны достаточно точные методы определения критического числа для авиационных профилей. Расчёт при пространственном обтекании тел (несущих поверхностей, корпуса, летательного аппарата) ведётся по данным, полученным обработкой экспериментальных исследований.

Величина несущих поверхностей зависит, главным образом, от относительной толщины профиля , углов стреловидности , удлинения поверхности , а также от угла атаки . При этом значение тем больше, чем меньше , и , а также чем больше углы стреловидности , причём влияние удлинения на сказывается только при . Влиянием на других параметров профиля и поверхности в первом приближении можно пренебречь для несущих поверхностей, используемых на рассматриваемых типах ЛА.

Значение для -й несущей поверхности при можно определить по следующей приближённой формуле:

, (2.40)

где – угол стреловидности по линии максимальных толщин. Точнее, угол стреловидности следует определять по линии минимальных давлений, однако при эта линия в большинстве случаев близка к линии наибольших толщин.

В эту формулу следует подставлять величины параметров для соответствующей поверхности.

Поскольку несущие поверхности находятся в заторможенном потоке, то число , вычисленное по формуле (2.40), нужно увеличить в раз ( – коэффициент торможения потока в районе -й несущей поверхности).

Величина корпуса зависит от удлинения всего корпуса, а также от конфигурации и удлинения его головной части. Она может быть приближённо определена по формуле

. (2.41)

Определяя значение критического числа для ЛА, необходимо взять его верхним пределом наименьшее из вычисленных значений для изолированных несущих поверхностей и корпуса. Из-за взаимного влияния этих частей найденная величина должна быть уменьшиться примерно на 5%. Поэтому

. (2.42)

Наличие подъемной силы приводит к уменьшению значения . Однако по данному вопросу имеются только разрознённые данные.