книги из ГПНТБ / Микерин, И. К. Аэродинамика летательных аппаратов
.pdfто есть в сечениях крыла, находящихся у поверхности корпуса углы атаки в присутствии корпуса будут в два раза больше углов атаки изолированного крыла. По мере удаления от корпу
са оі |
з ф . уменьшаются |
, однако |
по |
всему |
раьіяаху крыла |
они |
||
остаются большими, чем |
°£ |
(рис. |
8 . 3) . |
|
|
|
||
|
Увеличение эффективных |
углов |
атаки |
отдельных |
сечений |
|||
крыла |
приводит к увеличению |
У |
, |
следовательно, |
и |
Су |
||
всего |
крыла. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Таким о б т з о м , одной из |
причин интерференции |
крыла и |
|||||
корпуса является изменение поперечной составляющей скорости потока Ѵу< , вызванное присутствием корпуса. Увеличеиие ско
рости Ѵу< приводит к увеличению подъемной силы крыла, по сравнению с его значением для изолированного крыла.
Второй причиной интерференции крыла и корпуса является
неодинаковые величины местных давлений на односторонних по-- верхяостях крнла и корпуса при одном и том же значении угла
атаки (рис. 8 . 4) .
Известно, что крыло имеет более высокие несущие свой ства, чем корпус, так кчк перегад давлений между нижней и
верхней |
поверхностями у кдала больше, чем у корпуса. То есть- |
||||
при положительном значении ;гла атаки у нижней поверхности |
|||||
крыла |
абсолютное |
давление всегда больше (особенно |
п р и М ^ М ) , |
||
чем у |
корпуса, а |
вверху, наоборот, давление над корпусом |
|||
больше, |
чем над |
крылом. В результате различных |
давлений в о з |
||
дух из-под крыла |
течет под корпус, а с верхней |
поверхности |
|||
корпуса |
- к верхней поверхности крыла (рис. 8 . 4) . |
Такое пере |
|||
текание |
воздуха приводит к уменьшению перепада давлений на |
||||
крыле |
и к увеличению перепада давлений на корпусе, |
поэтому |
|||
часть нагрузки с крыла снимается, а на корпусе возникает дополнительная подъемная сила, обусловленная присутствием крыла.
За счет этих двух причин увеличиваются подъемные силы как на крыле, так и на корпусе по сравнению с их значениями для изолированных элементов (рис. 8 . 5 ) .
Обшую подъемную силу комбинации "крыло + корпус" мож но записать в виде:
|
|
|
«И5 корп. * А У«р * »i *opn - W« |
|
ttf»«pn?*y, |
|||||
где |
|
Уюкр, У и*, корп. - |
подъемные |
силы |
изолированного |
|||||
|
|
|
|
|
крыла и корпуса |
соответственно; |
||||
|
|
|
л Укр |
- |
приращение |
подъемной |
силы |
на |
крыле; |
|
|
|
|
Уікорп. - |
приращение |
подъемной |
силы |
на |
корпусе; |
||
|
|
дУ<р + Уі«рігл У~ |
общее приращение подъемной силы на |
|||||||
|
|
|
|
|
крыле и корпусе. |
|
|
|
||
|
Теоретические и эксперимеятй-хьные данные показывают, |
|||||||||
что |
сила |
Д. У |
пропорциональна подъемной силе изолированного |
|||||||
крыла, поэтому |
методически удобнее |
не разделять ее на й Укр- |
||||||||
и |
Уі коргс, а включить в |
подъемную |
силу |
крыла, |
то |
есть пред |
||||
ставить |
следующим образом: |
|
|
|
|
|
||||
|
|
Укр*коро. * |
Уиѵкорп. * * |
^из.кр., |
|
|
|
|||
|
|
, |
дУ |
|
|
|
|
|
|
|
где |
к * V +• |
у и з К р |
|
- коэффициент интерференции, |
учитываю |
|||||
|
|
|
|
|
щий приращение подъемных сил на кры-, |
|||||
|
|
|
|
|
ле и корпусе. |
|
|
|
|
|
|
Так как неравномерное распределение давлений, |
приводя |
||||||||
щее к появлению подъемной силы, может создаваться |
как за счет |
|||||||||
угла атаки (у крыла и корпуса), так |
и за |
счет |
угла |
отклонения |
||||||
23* |
|
|
|
|
|
|
|
|
355 |
|
к р ш і а , т о вычисление |
|
Д У сводят к трем |
случаям: |
|
|||||||
|
а ) |
Сду.чай |
" |
|
" - учитывает интерференцию крыла и |
||||||
корпуса |
только |
за счет |
наличия угла |
атаки. При этом |
полага |
||||||
ют, |
ч т о углы атаки |
корпуса и крыла |
равны |
clip |
= |
^карп.. |
|||||
|
б) |
Случай |
" |
^ 0 |
" - учитывает интерференцию крыла и |
||||||
корпуса |
при отклонении |
крыла на угол |
& |
при угле |
атаки |
||||||
c i » |
0 ° . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Следовательно, |
в |
этом случае |
о^к 0 ( > а = 0, |
°£кр.~ В . |
||||||
|
в) |
Случай |
" |
|
|
- учитывает |
интерференцию крыла и |
||||
корпуса |
как за счет угла атаки, |
так и за счет отклонения |
||||||||
к р ы л а . |
Оа включает в себя |
случаи |
*dd* и " <>о ". |
|||||||
|
Выражения для коэффициента |
подъемной силы |
комбинации |
|||||||
" к р ы л о |
+ корпус" в каждом из |
этих случаев будут |
различными. |
|||||||
Т а к |
к а к случай |
"old |
« учитывает |
только угол |
атаки, т о |
|||||
(CütptwpnJ^j3 С У<р(°0+ |
Сукорп^ = C-VKptKopn.d |
+ д |
(8.2) |
|||||||
где |
• |
С ^ м р п . |
= |
С ^ Р |
+ |
Су"Рп'> |
|
(8.3) |
||
|
|
С у к р |
= |
Суи».гр . <W=< KP — g - , |
|
(8.4) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(8 . 5), |
|
|
д С у |
= Д С у и з к о р п . — g " ; |
|
( 8 . 6 ) |
|||||
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
• |
Сунзкр/ Суизкорц. -производные от коэффициентов Су,- ц о
углу атаки, вычисленные для изолиро
ванного крыла и корпуса соответствен
но;
356
à Су «корп. ~iu,J.z - нелинейная составляющая коэффициен
|
|
|
|
|
|
та |
С У |
изолированного |
корпуса; |
||||||
|
|
Км |
«.p |
- |
коэффициент |
вдтерференции, |
учитываю |
||||||||
|
|
|
|
|
|
щий увеличение подъемной силы на |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
крыле |
и корпусе |
за |
счет |
угла |
атаки; |
||||
|
|
S s p ; |
S u |
- |
соответственно |
площади |
консольного |
||||||||
|
|
|
|
|
|
крыла и миделя, характерные площади |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
к которым отнесены |
аэродинамические |
||||||||
|
|
|
|
|
|
характеристики |
изолированных |
элемен |
|||||||
|
|
|
|
|
|
тов; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
- |
характерная |
площадь летательного аппа |
||||||||
|
|
|
|
|
|
рата. Удобнее всего принять за нее |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
площадь |
консольного |
крыла |
^ к р , . |
||||||
При учете только угла отклонения крыла выражение для |
|||||||||||||||
коэффициента |
( |
С у Kpt корп. ) g 0 |
будет |
иметь |
вид: |
|
|
|
|||||||
|
|
( С у |
icpt KopnJ'èû |
- |
С й |
5" |
, |
|
|
|
|
(8.7) |
|||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с \ |
|
g |
а с . к р п . с ^ р . К і о К ц |
|
|
(8.8) |
|||||||||
К So |
- |
коэффициент интерференции, |
учитывающий |
прираще |
|||||||||||
|
|
ние подъемной силы при отклонении крыла; |
|||||||||||||
6" |
- |
угол |
отклонения |
крыла; |
|
|
|
|
|
|
|||||
-поправочный коэффициент,учитывающий наличие щели между поворотным крылом и корпусом.
Если крыло не жестко закреплено к корпусу, то между крылом и корпусом будет небольшой зазор, через который в о з дух перетекает из области повышенного давления в область пониженного давления, что ведет к падению коэффициента Си ,
357
Ориентировочно Кі^ может |
быть принят: |
||
Ки; = 0,& |
п р и |
М _ |
Д М к Р |
|
|
|
(8.9) |
|
К щ - 0,95 4-1,0 |
при |
|
М ~ > 1 , 4 |
|
. |
|
|
|
||||||
|
В общем случав |
при учете |
интерференции |
за счет угла |
|||||||||||
атаки в угла отклонения крыла |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
(Суіср + icopnJSol = (С Укр^корпJc/od |
+ (Сйкр*KopnJSa |
~ |
|
||||||||||||
- Сукрисорп |
оІ + Сц О +- Л С« |
= |
С у из кр ( К ^ |
|
(8.10) |
||||||||||
|
Коэффициенты |
интерференции |
|
|
|
ж |
К So зависят |
||||||||
от |
соотношения |
|
£. |
, |
сужения консольного |
крыла |
£Ѵр'і| |
||||||||
и вычисляются |
по соотношениям: |
|
K«£°£ |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( 8 . I I ) |
|
К |
So |
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(8.12) |
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
г д е |
c іLм |
-- диаметр корпуса в |
месте |
крепления крыла; |
|||||||||||
|
|
С |
- |
размах фиктивного |
крыла. |
|
|
|
|
|
|||||
|
Значения |
коэффициентов |
К^и |
и |
К го , |
|
вычисленные |
||||||||
по |
соотношениям ( 8 . I I ) |
и |
(8.12)} |
представлены на рис. 8.6. |
|||||||||||
|
Соотношения ( 8 . И ) и (8.12) справедливы, |
если за крылом |
|||||||||||||
находится участок |
корпуса |
длиной |
более (ім |
. Если же крыло |
|||||||||||
358 |
|
|
|
|
. |
|
|
|
• • |
|
|
|
|
|
|
расположено на конце корпуса или имеет позади себя небольшой
участок, то сила Уі КОРП. реализуется неполностью.
В этом случае
s 44. |
к'*. * [к и* |
_ |
- |
If |
sTvk ' |
( 8 Л І а > |
|
_ |
f |
А. I I/ |
|
I —~ |
|
||
Ks0 5 |
К so |
|
1 |
|
|
К W S< * S s j , |
(8.12a) |
I
где К ЬЬ - коэффициенты интерференции, вычислен ные по соотношениям ( 8 . I I ) и (8.12);
|
г — ~ - |
|
- соотношение |
площадей, |
учитывающее |
|
||||
|
Si +• Ь Г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
неполностью |
реализованную силу |
ц і карп, |
|||||
|
|
|
(рис. 8 . 7) . |
|
|
|
|
|||
|
Площади |
S i |
(находится на продольном |
разрезе |
корпуса)и |
|||||
|
|
£ 2 |
(находится вне корпуса) |
определяются |
гра |
|||||
|
|
|
фически. |
|
|
|
|
|
||
|
Причины интерференции |
оперения и корпуса такие же, как |
||||||||
|
у крыла и корпуса. Поэтому |
взаимное влияние оперения и корпу |
||||||||
са |
учитывается |
также, |
как и для крыла введением коэффициентов |
|||||||
интерференции |
К°?Уоп |
и |
|
Ю о о п , . |
|
|
|
|||
|
Коэффициенты |
интерференции |
Кии en и |
К Sa on вычисляют |
||||||
ся |
по соотношениям |
( 8 . I I ) |
и |
(8.12) или (8 . 11а) и (8 . 12а) |
как |
|||||
функции параметров |
|
i |
t |
кап. |
|
|
|
|||
где |
& |
- |
диаметр цилиндрической |
части корпуса |
|
|
|
в районе расположения |
оперения; |
|
£оп |
- |
размах фиктивного оперения; |
|
|
* £ < № |
- |
сужение консольного оперения. |
|
359
Некогщрв аеашааестА а жределенЕи коэффициента К<* «п
необходимо учесть, если оперение расположено на суживающейся головной части корпуса. В этом случае К ^ о п . меньше, чем при расположении на цилиндрической части корпуса и приближен но может быть определен по такой зависимости:
|
|
|
|
|
|
( 8 . I I 6 ) |
|
U u n . - K ^ e n |
5 |
L r j ion |
V'd |
e ^ n . ' j |
|
где |
^ |
- |
отношение |
участка |
бортовой |
хорды, распо- |
Гложеняоа на головной частник длине голов ной части;
don- ^ " - средний диаметр корпуса в месте располо-, жения оперения (рис. 8 . 8) .
§ |
8.3. |
Интерференция крыла и оперения (интерферен |
|
|
|
ция несущих поверхностей) |
|
Поток, |
набегающий на крыло со скоростью |
под углом |
|
атаки |
оі , |
отходит от крыла искаженным. Во время |
обтекания |
крыла по-ок несколько притормаживается и отклоняется от пер
воначального |
направления |
на |
угол скоса потока |
<5 |
. Поэтому, |
|||
если оперение |
расположить |
за |
крылом, |
оно |
будет |
находиться |
||
в приторможенном потоке, |
а его угол |
атаки |
окажется |
меньшим |
||||
на |
величину & . |
|
|
|
|
|
|
|
|
Средняя |
скорость и |
соответствующее |
ей число |
M пото |
|||
ка, |
набегающего на оперение, будут равны: |
|
|
|
||||
Von - |
коп ; м on = м ^ |
ifiTön. ; |
где |
Kon - коэффициент торможения |
потока. |
360
|
Для этих значений скорости и числа |
Mon |
должны быть |
|||||||||||||
определены все аэродинамически^ характеристики |
изолированно |
|||||||||||||||
го |
оперения. Ориентировочно |
величина |
Коп |
может |
быть |
|
||||||||||
принята: |
для рулей |
планера |
нормальной |
аэродинамической |
с х е |
|||||||||||
мы и стабилизаторов |
планера |
с |
поворотным крылом |
К0 п. = |
0,85, |
|||||||||||
если они находятся с крылом в |
одной плоскости |
(схемы "XX" и |
||||||||||||||
"++"), |
Коп. - 0,90, |
если они повернуты |
относительно |
плоскос |
||||||||||||
тей |
крыльев' на угол |
45° (схемы |
"Х+" и |
"+Х"), |
|
|
|
|
|
|||||||
|
У летательного |
аппарата |
схемы "УТКА" |
впереди |
находят |
|||||||||||
ся |
рули, которые |
по площади и parмаху |
значительно |
меньше |
||||||||||||
крыльев и не могут притормозить весь поток, |
набегающий на |
|||||||||||||||
крыло, |
поэтому Коп = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Кроме |
того, |
эффективный |
угол |
атаки |
оперения, |
располо |
|||||||||
женного |
за крылом |
равен |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
oi on. - ol - £> , |
|
|
|
|
|
|
|
||||
где |
|
ol |
- |
угод |
атаки летательного аппарата; |
|
|
|
|
|||||||
|
|
S |
- |
средний |
угол скоса потока за крылом. |
|
|
|
||||||||
|
ТСак показывает |
эксперимент, |
величина S |
зависит |
от |
|||||||||||
подъемной |
силы элементов планера, |
расположеннвх впереди |
||||||||||||||
оперения, |
геометрии |
крыла, |
расстояния |
между |
крылом и опере- |
|||||||||||
-нием, расположения оперения относительно вихревой пелены, сбегающей с крыла и других факторов.
|
Обычно угол |
Е |
выражают в виде |
линейной |
зависи- • |
|
мости: |
|
|
|
|
|
|
|
|
С = |
6 <р.к;орп.^ + £ ф ö |
j |
(8.14) |
|
где |
оі |
„ угол |
атаки |
корпуса; |
|
|
|
& |
_ угол |
отклонения крыла^ |
|
|
|
361
& < р ю р л . ^ 1 > 5 Г 7 €>сР= |
~д$:~~ п р о и з в о д н ы е от у г л а с к о с а |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
п о т о к а по °1 и |
Б" с о о т |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
в е т с т в е н н о . |
|
|
|
|
Производные |
всркорп. |
и |
S |
ср. |
з а в и с я т от г е о м е т р и и |
|||||
к р ы л а , |
С у к р . |
, |
С у к р . |
, |
С у г |
, |
р а с с т о я н и я |
между |
крылом |
||
и о п е р е н и е м , |
Х ф " Ф - і |
о т н о с и т е л ь н о г о р а с с т о я н и я |
|
||||||||
между |
о п е р е н и е м и. в и х р е в о й |
п е л е н о й |
( р и с . 8 . 9 ) |
и д р у г и х ф а к |
|||||||
т о р о в . |
Обычно |
они |
о п р е д е л я ю т с я |
приближенно н а |
о с н о в а н и и |
||||||
8кспериментальных |
д а н н ы х . |
|
|
|
|
|
|
||||
|
Выражения д л я |
ни х иньJT |
в и д : |
|
|
|
|||||
с* |
_ Ке A |
r°j- |
|
|
__ S „ [ к — R у ) |
( 8 . 1 5 ) |
|||||
( 8 . 1 6 )
г д е |
К& |
- |
коэффициент |
п р о п о р ц и о н а л ь н о с т и д л я т р е у г о л ь |
||
|
|
|
н о г о к р ы л а . О п р е д е л я е т с я к а к ф у н к ц и я п а р а м е т |
|||
|
|
|
р о в Аф-іф . = Я ф к р У м ^ Н |
и б е з р а з м е р н о й |
||
|
|
|
к о о р д и н а т ы |
эс = |
( р ц с . 8 . 1 0 ) ; |
|
|
Д |
- |
к о э ф ф и ц и е н т , |
учитывающий |
форму крыла в |
п л а н а ; |
|
|
|
д л я к р ы л ь е в с / Х < / é= 2 0 ° з н а ч е н и е À п р и в е д е |
|||
|
|
|
н о н а р и с . 8 . I I ; |
|
|
|
|
X |
- |
р а с с т о я н и е между з а д н е й |
кромкой крыла |
и |
|
|
|
|
ц е н т р о м д а в л е н и я о п е р е н и я ; |
|
||
|
$ 0 |
- к о р н е в а я х о р д а к р ы л а ; |
|
|
||
362
кр. - удлинение фиктивного крыла} |
|
||||
* |
* |
u |
Sicp ' / |
Sw |
(8.17) |
Сj/<P.<copn. - |
СУ»>*Р |
<Р - ^ - » с «"»*°P"• - g - ^ |
|
||
S |
- |
характерная площадь |
летательаого |
аппарата? |
|
S<p.Kprплощадь фиктивного крыла;
В- коэффициент, учитывающие уменьшение скоса
гпотока при удалении от вихревой пелены
(рис. 8.12);
У*1~тг/- относительная координата оперения;
•L - |
размах фиктивного крыла. |
|
|
Координата |
У |
при расположении крыла и оперения в |
|
одной плоскости |
определяется по соотношению: |
|
|
y , i | t e t » y - * ^ . |
( 8 Л 8 ) |
||
Если же плоскость оперения повернута на 45° относительно плоскости крыла (схемы Х+ и +Х), то
и |
- ^Ф&п + ^Q^P |
ta В - X |
Ц°£ |
(8 . 18а) |
где |
^<fon ~ Р 3 3 * 4 3 * |
фиктивного |
оперения; |
|
/„ . - средняя аэродинамическая хорда крыла.
|
При определении Скржорп.и |
с ср. |
необходимо учесть, |
||||
что соотношения (8.15) s (8.16) справедливы |
при |
ВУ - |
0,7. |
||||
Если |
В У > 0,7, то в расчетах |
необходимо |
принять В У =0,7 . |
||||
|
Такова |
последовательность |
определения |
Ъ |
в случав |
||
поворотного |
крыла. Если же крыло жестко |
закреплено на корпу |
|||||
с е , а |
оперение находится позади |
него (нормальная схема), |
то |
||||
|
|
|
|
|
|
|
363 |
