Коэффициент лобового сопротивления ла
Суммарный коэффициент лобового сопротивления ЛА может быть определён по следующей формуле:
где
- коэффициенты трения, донного и волнового
сопротивления. При работающем двигателе
,
поэтому
Для заданной высоты
полёта с указанием роли отдельных частей
ЛА был построен график зависимости
коэффициента лобового сопротивления
ЛА при
и Н=12 км от числа М (рис. 2.5.). Волновое
сопротивление вместе с сопротивлением
трения вносят примерно одинаковый вклад
в коэффициент лобового сопротивления.
При М=1.2 вклад волнового сопротивления
в лобовое сопротивление составляет
,
при М=2.4 это значение составляет
,
при М=3.2 -
.
2.3 Производная от коэффициента подъёмной силы ла по углу атаки
Рассматриваемые ЛА
компонуются из корпуса большого удлинения
и несущих поверхностей обычно малого
удлинения. Для них характерно нелинейное
изменение подъёмной силы и продольного
момента по углам атаки. Поэтому
аналогичными свойствами обладают и
аэродинамические коэффициенты ЛА. Для
ЛА, обладающего горизонтальной плоскостью
симметрии, изменение коэффициентов
подъёмной силы и продольного момента
по углам атаки удобно представить в
виде суммы двух слагаемых. Первые
слагаемые изменяются по линейному
закону от угла атаки (
и
),
а вторые (
и
)
– по почти квадратичному:
,
,
Здесь
и
– производные от коэффициентов подъёмной
силы и продольного момента по углу атаки
при
;
коэффициенты
и
– вторые производные по углу атаки при
.
Интерференция корпуса и несущих поверхностей
Рассмотрим физическую картину взаимодействия корпуса и несущей поверхности, полагая, что поверхность расположена на его цилиндрической части по схеме среднеплан.
Набегающий на тело
поток можно представить как результат
наложения друг на друга двух потоков:
параллельного оси тела со скоростью
и поперечного потока со скоростью
.
Рассматривая обтекание цилиндрической
части тела поперечным потоком, можно
прийти к выводу, что в точках, лежащих
в месте предполагаемого размещения
несущей поверхности, местные скорости
потока больше, чем
.
Согласно теории потенциального обтекания
цилиндра несжимаемой средой поперечная
скорость на этой линии определяется по
выражению
,
где
– расстояние от оси цилиндра. Если на
корпусе в этой плоскости разместить
несущую поверхность, то фактический
угол атаки каждого её профиля будет
переменным по размаху:
.
В бортовом сечении
угол атаки
,
а по мере удаления от него он уменьшается,
приближаясь к значению угла атаки на
бесконечности, т. е. к
.
Следовательно, подъёмная сила консолей,
установленных на корпусе по схеме
среднеплан, должна быть больше подъёмной
силы аналогичных изолированных
поверхностей.
Для учёта этого
явления вводится коэффициент интерференции
,
определяемый как отношение дополнительной
подъёмной силы, возникшей на консолях
-той
несущей поверхности при установке их
на корпус, к подъёмной силе изолированной
несущей поверхности. Например, для
первых несущих поверхностей
Консоли несущей
поверхности в свою очередь оказывают
воздействие на обтекание корпуса, так
как давление на верхней и нижней
поверхностях консолей передаётся на
соответствующие участки поверхности
корпуса. В результате такого воздействия
на корпусе образуется дополнительная
подъёмная сила, которая учитывается
введением коэффициента интерференции
.
Например, для первых несущих поверхностей:
Часть корпуса, расположенная за несущей поверхностью, может попасть в зону влияния вихревой пелены, сходящей с поверхности, что вызовет уменьшение угла атаки на этом участке корпусе. Однако это влияние обычно оказывается не очень существенным.
Некоторые исследования свидетельствуют о том, что на коэффициенты интерференции оказывает влияние вязкость среды. Это влияние выражается в увеличении эффективного радиуса корпуса на толщину вытеснения пограничного слоя, что приводит к увеличению коэффициентов интерференции. Это же приводит к уменьшению эффективной площади консолей, находящихся во внешнем потоке, что влечёт за собой уменьшение их подъёмной силы. Поэтому влиянием пограничного слоя на коэффициенты интерференции в большинстве случаев можно пренебречь.
Влияние числа
на коэффициенты интерференции можно
учесть введением поправочного множителя
,
который при дозвуковых скоростях
принимается равным единице, а при
может быть вычислен по формуле
.
Число также оказывает существенное влияние на распределение дополнительной подъёмной силы, возникающей на корпусе. При дозвуковых и околозвуковых скоростях полёта зона влияния несущей поверхности на корпус в основном расположена между бортовыми хордами. Однако при сверхзвуковых скоростях полёта возмущения от консолей распространяются вниз по потоку так, что зона влияния каждой консоли будет ограничена винтовыми линиями, выходящими от начала и конца бортовой хорды и пересекающими образующие корпуса под углом Маха. Смещение зоны влияния вниз по потоку будет тем сильнее, чем больше число . Это смещение сказывается на положении центра давления дополнительной подъёмной силы, индуцируемой поверхностью на корпусе, а иногда и на величину этой силы. Если длина хвостовой части корпуса, расположенной за бортовой хордой несущей поверхности, достаточно велика, то можно считать, что эта сила реализуется полностью. Однако, если несущая поверхность расположена вблизи донного среза, то эта сила полностью реализоваться не может и с ростом числа будет наблюдаться её уменьшение.
Для учёта этого
влияния вводится поправочный коэффициент
,
который при дозвуковых скоростях полёта
равен единице.
Для данного ЛА роль интерференции велика и это влияние слабо изменяется при изменении числа М. При числах М>1 зоны влияния бортовых хорд смещаются назад, корма обрезается, и часть подъемной силы не реализуется, что сказывается на коэффициенте интерференции.
Так, коэффициент
интерференции, при изменении числа М
от 0.4 до 4 изменяется:
,
для
