4.1. Координата фокусу літака по куту атаки
Фокусом літака по куту атаки називається точка, розташована на лінії перетину площини хОz пов'язаної системи координат з площиною симетрії, щодо якої аеродинамічний момент тангажа залишається постійним при малих змінах одного кута атаки, тобто
.
Це визначення можна застосувати і до частини літака, наприклад, до крила, фюзеляжу або горизонтальному оперенню.
У цій главі розглядається лише фокус по куту атаки як одна з характерних аеродинамічних точок, до числа яких належить фокус по куту ковзання, фокус по відхиленню органу управління тангажу і фокус по відхиленню органу управління рискання. Як випливає з визначення, фокус по куту атаки - це точка прикладення приросту підйомної сили літака при малих змінах тільки кута атаки на даному числі М польоту.
Фокус
літака зазвичай визначають щодо носка
середньої аеродинамічної хорди, а його
відносну координату (
)
виражають у частках цієї хорди
де
відстань від носка
до фокуса по куту атаки;
середня аеродинамічна хорда крила літака;
відносна координата фокусу.
Якщо
розглянути суму моментів (мал.4.1) відносно
осі Oz,
проходить через носок
,
викликаних зміною кута атаки на
,
отримаємо
Висловивши
прирощення підйомних сил літака і його
частин через відповідні похідні
та
і розділивши почленно рівність (4.2) на
добуток
,
можна записати вираз відносної координати
фокуса (
)
літака по куту атаки в наступному вигляді
,
де
,
,
,
- похідні
літака і його частин, обчислені з
урахуванням інтерференції (див. гл.2);
,
,
відносні координати фокусів ізольованого
крила, горизонтального оперення і
фюзеляжу. Розрахункова схема для
визначення координати фокуса ЛА показана
на рис. 4.1.
Рис.4.1 Розрахункова схема
Таким чином, задача розрахунку відносної координати літака зводиться до визначення координат , , .
4.2. Визначення координати фокуса ізольованого крила
Відносна координата фокусу ізольованого крила (див. рис.4.1) визначається наступним співвідношенням
,
де
відносна координата фокусу омиваної
частини крила;
, середні аеродинамічні хорди омиваної частини і всього крила;
відстань
між носками
та
.
Відносна
координата омиваної частини крила
залежить
складним чином від числа М та геометричних
параметрів крила і визначається за
графіками (рис.4.2), побудованих за
параметрами подібності
,
,
.
4.3. Визначення координати фокуса ізольованого горизонтального оперення
Відносна координата фокусу ізольованого горизонтального оперення ( ) (див. рис.4.1) визначається наступним співвідношенням
,
де
відносна координата фокусу омиваної
частини горизонтального оперення;
середня
аеродинамічна хорда омиваної частини
горизонтального оперення;
відстань
між носками
та
.
Відносна координата визначається так само, як і крила (рис.4.2).
Рис.4.2. Залежність відносної координати омиваної частини крила (горизонтального оперення) від параметрів подібності
4.4. Визначення координати фокуса фюзеляжу
Відносна
координата фокусу ізольованого фюзеляжу
(див.
рис.4.1) визначається співвідношенням
.
де
координата фокусу фюзеляжу щодо його
носка;
відстань
між носком фюзеляжу і носком
.
У загальному випадку, коли фюзеляж складається з носової, циліндричної і хвостовий частин, координату можна записати у вигляді
де
похідна
носової частини фюзеляжу з урахуванням
впливу на неї циліндричної частини
(див. п. 2.6);
похідна
хвостової частини фюзеляжу, величина
якої для звужуючоїся хвостової частини
визначається за напівемпіричною формулою
[1]
координата
фокусу носової частини фюзеляжу з
урахуванням впливу на неї циліндричної
частини, визначається за формулою [1]
(тут
об'єм носової частини фюзеляжу;
зміщення фокусу носової частини фюзеляжу,
обумовлене впливом циліндричної частини,
визначається за графіками рис.4.3);
координата
фокусу хвостової частини фюзеляжу,
визначається виразом
Примітка: координати та відлічуються від носка фюзеляжу.
Визначивши відносні координати фокусів ізольованих частин літака, необхідно підставити їх значення відповідні вирази (4.4), (4.5) та (4.6), у вираз (4.3) і обчислити відносну координату фокусу літака на заданому числі М.
Рис.4.3. Графік для розрахунку