Влияние интерференции на сопротивление ла

Увеличение лобового сопротивления крыла на дозвуковых скоростях обусловлено наличием сопряжений крыла с фюзеляжем и происходит, главным образом, из-за влияния фюзеляжа на величину и распределение циркуляции скорости по размаху крыла.

При размещении на крыле гондол двигателей сильно возрастает индуктивное сопротивление крыла. Рост индуктивного сопротивления учитывается введением эффективного удлинения крыла _эф вместо геометрического удлинения :

,

где эффективное удлинение определяется по формуле

.

Очевидно, что чем большая площадь крыла занята фюзеляжем и гондолами двигателей S_пф, тем меньше эффективное удлинение крыла и тем больше коэффициент индуктивного сопротивления.

Кроме того, вследствие сопряжения крыла с фюзеляжем возрастает и профильное сопротивление крыла.

Фюзеляж и крыло сопрягаются двумя криволинейными поверхностями и образуют вдоль задней кромки двугранный расширяющийся канал (диффузор), в котором пограничный слой нарастает гораздо быстрее, чем в случае обтекания изолированного крыла.

(Фактически два диффузора – по верхней и по нижней поверхностям крыла.) Рост толщины ПС и градиента давления приводит к преждевременному отрыву потока с верхней поверхности крыла вблизи фюзеляжа, при этом, чем больше угол раскрытия диффузора, тем больше величина градиента давления и тем резче отрыв. В результате увеличивается сопротивление и уменьшается подъемная сила ЛА.

Чтобы уменьшить отрицательную интерференцию крыла и фюзеляжа обеспечивают особую форму сопряжения этих частей с помощью зализов или применяют различные способы управления пограничным слоем.

На рис. представлены поляры различных компоновок самолетов с зализами и без них. Аэродинамическое качество высокоплана на 4…5% выше, чем у низкоплана. При расчете профильного сопротивления его увеличение вследствие интерференции обычно определяется по формуле:

, где

C_{x0из кр} – коэффициент сопротивления изолированного крыла,

k_инт – коэффициент интерференции.

Из этой формулы следует, что чем большая часть крыла занята фюзеляжем и мотогондолами, тем меньшая поверхность крыла обтекается потоком и, следовательно, полный коэффициент сопротивления уменьшается.

Коэффициент интерференции учитывает отрицательные явления, связанные с интерференцией. Для низкоплана k_инт=0.25…0.6, для среднеплана k_инт=0.85, для высокоплана k_инт=1 (так как над крылом фюзеляж отсутствует).

Нельзя не учитывать и интерференцию между крылом, фюзеляжем и мотогондолами, ВО и ГО. Скоростной напор, набегающий на ГО после крыла, может уменьшится на 20% по сравнению с обтеканием оперения невозмущенным потоком. Это торможение потока учитывается коэффициентами торможения. С учетом этого полное лобовое сопротивление ЛА:

.

Величины коэффициентов торможения k_ГО и k_ВО равны 1, если на оперение набегает невозмущенный поток (например, низкоплан с Т-образным стабилизатором), они больше 1, если оперение обдувается струями от воздушного винта или реактивного двигателя, и меньше 1, если оперение находится в зоне торможения находящегося впереди крыла.