4. Фокус ла

Для решения задач, связанных с балансировкой, устойчивостью и управляемостью, необходимо знать положение центра давления и фокуса ЛА. Центром давления принято считать точку пересечения результирующей аэродинамической силы с продольной осью ЛА. Фокусом по какому либо параметру называется точка пересечения приращения аэродинамической силы с осью ЛА при малом изменении этого параметра (например, угла атаки, угла поворота управляющей поверхности, высоты полёта и т. п.). Здесь будет рассматриваться только фокус по углу атаки. Вместо этого термина далее также будет употребляться для краткости термин «фокус». Сказанное выше относится и к отдельным частям ЛА, а также к их комбинациям.

Положение центра давлении и фокуса по углу атаки определяются по следующим формулам:

где – характерный размер.

Для ЛА, имеющего горизонтальную плоскость симметрии, при центр давления будет совпадать с фокусом . Их положение определяется по формуле:

.

Для данного ЛА фокус, а также фокусы отдельных составляющих ЛА с увеличением числа М будут увеличиваться (рис. 3.4.).

3. Нелинейность аэродинамических коэффициентов

   1. Зависимость коэффициента подъёмной силы ла от угла 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.

При обтекании корпуса при больших углах атаки происходит отрыв пограничного слоя. Оторвавшийся пограничный слой над корпусом сворачивается и образует сложную вихревую структуру. Это приводит к созданию дополнительного разряжения на верхней поверхности корпуса, что проявляется в нелинейном изменении аэродинамических коэффициентов по углу атаки.

Для несущих поверхностей (крыльев и оперения) эти эффекты можно объяснить влиянием поперечного течения на продольное. У несущей поверхности большого удлинения перетекание потока с нижней поверхности на верхнюю влияет на продольное течение в основном только в области концов, поэтому нелинейные эффекты здесь выражены слабо. С уменьшением удлинения области влияния поперечного течения увеличиваются, поэтому учёт этих явлений становится существенным для поверхностей малого удлинения. Кроме удлинения, на величину не линейных эффектов также влияют степень заострения кромок, углы стреловидности, а также число М.

В первом приближении будем считать, что коэффициенты интерференции остаются неизменными при увеличении угла атаки.

Для данного ЛА при увеличении угла атаки значение коэффициента подъёмной силы увеличивается.

При М=0.8

При М=1.2

При М=2.4

2. Поляра ла

Суммарный коэффициент сопротивления ЛА определяется следующим образом:

,

где коэффициент является суммой коэффициентов отдельных составляющих сопротивления при .

Зависимость суммарного коэффициента сопротивления от коэффициента подъёмной силы называется полярой. При малых углах атаки, а также в случае линейной зависимости коэффициента подъёмной силы от угла атаки ( ) уравнение поляры можно представить в виде

,

где , а при отсутствии подсасывающей силы .

В общем случае зависимость является не линейной, поэтому уравнение поляры будет отличаться от квадратной параболы.

Для данного ЛА коэффициент лобового сопротивления увеличивается до .

При

С увеличением числа М ветви поляры будут расходиться.