1.1.2. Аэродинамические характеристики крыла

Величины коэффициентов с_Y и с_Х зависят от профиля и формы крыла, качества поверхности обшивки, параметров газового потока (скорости и плотности), угла атаки α и определяются экспериментально.

А

Рис. 1.4. Аэродинамические характеристики крыла с профилем Жуковкого

эродинамическими характеристиками называются зависимости с_Y(α) и с_Х(α) (рис.1.4) для крыла конкретного формы и профиля при фиксированной скорости и плотности потока. Зависимости с_Y(α) и с_Х(α) определяются экспериментально с помощью продувок крыла в аэродинамической трубе.

При критическом значении угла атаки α_кр начинается срыв потока с верхней поверхности крыла (нарушается ламинарное обтекание), что приводит к резкому снижению с_Y, и росту с_Х, вследствие турбулизации потока (см. рис. 1.4).

Зависимости с_Y(α) и с_Х(α) определяют зависимость аэродинамического качества K от угла атаки α (рис. 1.5), так как:

. (1.4)

Зависимость с_Y = f(c_X) (рис. 1.6) для конкретного профиля и формы крыла или ЛА в целом при различных углах атаки α называется – «полярой» крыла.

Любой отрезок прямой, соединяющий начало координат с точкой на поляре, указывает направление вектора аэродинамической силы R, длина этого вектора равна значению коэффициента этой силы c_R, а тангенс угла наклона этого отрезка к горизонтальной оси равен аэродинамическому качеству K. Максимальное значение K_max для данного угла атаки достигается в точке касания с полярой указанного отрезка. Поляра характеризует аэродинамическое совершенство крыла или ЛА в целом.

Рис. 1.5. Зависимость K(α)

крыла с профилем Жуковского

Рис. 1.6. Поляра крыла

с профилем Жуковского

Методика определения величины аэродинамических коэффициентов

При движении тела в неподвижном воздухе возникает сила сопротивления, которая зависит от скорости перемещения тела относительно воздуха.

Если закрепить тело неподвижно и направить на него поток воздуха, сохранив относительную скорость, то сила сопротивления будет та же. Такой прием называется обращением движения. Следовательно, принцип обратимости состоит в том, что величина, направление и точка приложения аэродинамических сил не зависит от того, обтекается ли тело потоком воздуха, или движется в неподвижном воздухе.

Принцип обратимости дает возможность проводить аэродинамические исследования в лабораторных условиях, когда тело неподвижно закреплено в аэродинамической трубе, а воздушный поток, создаваемый вентилятором, обтекает тело с необходимой скоростью. Это значительно упрощает измерение величины аэродинамических сил и моментов. Однако проведение аэродинамических экспериментов на натурных летательных аппаратах сопряжено со значительными трудностями, поэтому эксперименты по определению аэродинамических сил часто проводят на моделях. Для того чтобы результаты (аэродинамические силы и моменты), полученные для модели, можно было пересчитать на натурный объект необходимо обеспечить геометрическое, кинематическое и динамическое подобие модели натурному объекту.

В результате проведения эксперимента определяют силы Х и Y, действующие на модель при скорости потока V, плотности ρ и различных углах атаки α. Значения коэффициентов с_Х и с_Y рассчитывают при обработке результатов по формулам:

, (1.5)

У современных самолетов аэродинамическое качество > 20