Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Микерин, И. К. Аэродинамика летательных аппаратов

.pdf
Скачиваний:
87
Добавлен:
22.10.2023
Размер:
11 Мб
Скачать

то 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

+

Суп'>

 

(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 = 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'*. * 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 - ^ - » 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

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ