2. Распределение давления по профилю крыла (25 мин.)

На предыдущих занятиях мы установили, что вследствие изменений величины поперечных сечений струйки изменяется скорость и давлений в ней. Величины деформации струйки зависит от формы обтекаемого тела (профиля) и его расположения относительно потока, т.е. угла атаки. Это значит, что и распределение давления по профилю крыла зависит от формы профиля и его угла атаки. Графическое изображение распределения давления по профилю крыла называется картиной распределения давления. Она получается опытным путем или расчетным путем и изображается способом векторов или способом эпюры.

При векторном способе величина избыточного давления (по отношению к атмосферному), измеренная в данной точке профиля, откладывается на чертеже в масштабе перпендикулярно поверхности профиля. Положительное избыточное давление отмечается стрелками, направленными к контуру, а отрицательное (разрежение) – стрелкой, направленной от контура (рис.1).

Рис.1 Распределение давления на профиле крыла векторным способом.

Для простоты, мы будем использовать знаки «-» для разряжения и «+» для положительного избыточного давления.

Рис.2 Обтекание воздухом профилей различной формы.

Из-за обтекания выпуклой части профиля поток сжимается, скорость в нём растёт и соответственно падает давление (закон Бернулли). Поэтому на плосковыпуклом профиле при a = 0 возникает разность давлений под крылом и над крылом и появляется подъёмная сила.

Рис.3 Обтекание крыла при a > 0.

При обтекании крыла когда a > 0 (рис.3), происходит столкновение потока с плоскостью под углом a и он отбрасывается параллельно плоскости, изменяя направление - вниз, при этом возникает сила A — реактивная сила (второй закон Ньютона).

Кроме этого, поток, встречая препятствие и изменяя направление движения, несколько тормозится и в нём повышается давление (закон Бернулли). В совокупности с разрежением, возникающим над верхней поверхностью крыла, образуется аэро­дина­ми­че­ская сила — R или полная аэро­ди­на­ми­че­ская сила, которая отклонена несколько назад из-за сопротивления воздуха. Полная аэро­ди­на­ми­че­ская сила представляется в виде вектора приложенного в точке, которая называется центром давления (рассмотрим позже).

Кроме силы R, на крыло действуют ещё две силы — это сила тяжести G и сила тяги P. Вот собственно эти самые лебедь, рак и щука преследуют самолёт в полёте постоянно и управляя балансом этих зверей, лётчик управляет самолётом.

3. Связанная и скоростная система координат (10 мин.)

Системы координат, применяемые в аэродинамике, часто имеют начало координат в центре тяжести (ЦТ), так как ЦТ или центр масс (они совпадают) являются такой точкой, вокруг которой происходят все вращения и повороты тела в пространстве.

Скоростная система координат (рис.4), — это система координат, ось Х в которой параллельна вектору потока, а ось Y — перпендикулярна ей.

Рис.4 Скоростная система координат.