3. Коэффициент донного сопротивления ла

Корпуса многих типов ЛА имеют кормовую часть, оканчивающуюся донным срезом, где обычно располагается выходное сопло реактивного двигателя. Если двигатель не работает, то на донном срезе в полёте возникает разрежение, увеличивающее лобовое сопротивление ЛА. Аналогичное разрежение возникает также на плоских торцах задних кромок несущих поверхностей, имеющих профили со срезом на задней кромке.

Экспериментальные исследования показывают, что донное давление почти равномерно распределяется по сечению донного среза корпуса или плоского торца профиля. Поэтому коэффициенты донного сопротивления корпуса и несущих поверхностей определяются по формулам

,

,

,

где и – относительные толщины задних кромок профилей несущих поверхностей, вычисленные по средним сечениям соответствующих консолей

( , ).

Суммируя коэффициенты донного сопротивления этих частей, получим коэффициент донного сопротивления ЛА.

Величина разрежения, устанавливающего на донном срезе корпуса, зависит от многих факторов, из которых в первую очередь следует отметить числа и , форму кормовой части

Влияние числа Рейнольдса на донное давление сказывается, в основном, при дозвуковых скоростях полёта, где разрежение на донном срезе корпуса определяется эжектирующим действием внешнего потока. Пограничный слой в окрестности донного среза подобен цилиндрической изолирующей оболочке, отделяющей внешний поток от внутренней полости, расположенной за дном. Эффект отсоса будет возрастать с уменьшением толщины пограничного слоя в кормовой части, а следовательно, и с увеличением числа .

При сверхзвуковых скоростях влияние числа на донное сопротивление уменьшается и основную роль здесь играет число и форма кормовой части корпуса.

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.

Наибольшее влияние коэффициент донного сопротивления оказывает на трансзвуковых скоростях полёта ЛА, а с возрастанием чисел Маха и высоты полёта ЛА влияние коэффициента донного сопротивления убывает (рис. 2.3.).

В кормовой части корпуса есть довольно толстый пограничный слой, что значительно уменьшает действие набегающего потока. С ростом числа Маха возрастает число , толщина пограничного слоя падает, т.е. с уменьшением числа защитная роль пограничного слоя снижается. Величина возрастает до значения М=1.2, а затем постепенно снижается. С ростом высоты от 0 до 20 км уменьшается. Например, при М=1.2 уменьшается на , при М=2.4 – на , при М=3.2 – на

4. Коэффициент волнового сопротивления ла

При скоростях полёта, соответствующих числам , в потоке вблизи поверхности ЛА возникают скачки уплотнения, которые приводят к появлению волнового сопротивления и к резкому увеличению сопротивления ЛА и его частей.

Для уменьшения волнового сопротивления необходимо применять длинные корпуса с острыми носовыми частями. Относительная толщина профилей несущих поверхностей должна быть, как можно меньше, так как волновое сопротивление пропорционально квадрату относительной толщины. Если большая часть траектории полёта ЛА происходит в диапазоне чисел , при котором передняя кромка несущей поверхности является сверхзвуковой, то для уменьшения волнового сопротивления необходимо применять профиль с заостренной передней кромкой. При дозвуковой передней кромке рекомендуется для реализации подсасывающей силы использование профилей с закруглённой передней кройкой. Для уменьшения волнового сопротивления в заданном диапазоне чисел необходимо соответствующим образом подбирать стреловидности несущих поверхностей или использовать «правило площадей».

Волновое сопротивление ЛА определяется суммой сопротивлений его частей с учетом взаимного влияния между ними. Однако для рассматриваемых ЛА используются обычно несущие поверхности с профилями малой относительной толщины ( ), расположенные на цилиндрической частя корпуса ко схеме среднеплан, а «правило площадей» не используется. Поэтому расчётную формулу для коэффициента волнового сопротивления ЛА можно представить в следующем виде:

Определим значение для данного ЛА.

Значение для несущих поверхностей при можно определить по следующей приближённой формуле:

где - угол стреловидности по линии максимальных толщин, - относительная толщина профиля.

Для первых несущих поверхностей:

Для вторых несущих поверхностей:

Величина корпуса зависит, в основном, от удлинения всего корпуса и его носовой части и может быть приближённо посчитана по следующей формуле:

, получим .

Определяя значение для ЛА, необходимо принять его верхним пределом наименьшее из значений для изолированных несущих поверхностей и корпуса. Из-за взаимного влияния этих частей друг на друга найденная величина должна быть уменьшена на 5%.

Для заданной высоты полёта методом наложения с указанием отдельных частей ЛА был построен график зависимости коэффициента волнового сопротивления ЛА и его частей от числа М (рис. 2.4.). Волновое сопротивление до равняется нулю. При дальнейшем увеличении числа М приблизительно до увеличивается. Дальнейшее увеличение числа М приводит к уменьшению . Наибольшее вклад в формировниедонного сопротивления вносит фюзеляж. При М=2.4