Экспериментальные методы определения аэродинамических характеристик.

Основным типом аэродинамического эксперимента является весовые испытания модели самолета в АДТ. Модель устанавливается в рабочей части АДТ на специальных весах электромеханического типа с помощью стоек, или державок.

С помощью весов производится непосредственное измерение сил и моментов, действующих на модель при различных углах атаки, скольжения, отклонения органов управления, механизации крыла, а также при различных скоростях набегающего потока. Замеряется также плотность воздуха.

Замеренные результаты служат основой для вычисления аэродинамических коэффициентов по формулам типа:

(5)

с

0,7

0,4

троятся зависимости основных аэродинамических коэффициентов и их производных от угла атаки, числа М и т.д. В нашем курсе основное внимание будет уделено продольным аэродинамическим коэффициентам C ,C , . Их зависимости от угла атаки и числа М, как правило представляюcя в виде (рис. 7, 7a):

0,78

0,6

M=0,2

M=0,2

0,85

0,85

M=0,85

“-“

M=0,2

Рис. 7. Поляра самолета Рис. 7а.

Если вид зависимостей остаточно стабилен то вид кривой зависит от выбора точки (оси Z), относительно которой рассчитывается момент (рис. 8).

Принято считать , если момент относительно оси действует на увеличение угла атаки.

момент относительно оси Z

z

0

Рис. 8.

Критерии подобия в аэродинамическом эксперименте

Как указано выше, путем продувок в аэродинамической трубе можно получить основные зависимости аэродинамических коэффициентов от угла атаки, числа М и т.п. Однако, чтобы данные эксперимента можно было бы перенести на натурные условия (натурный самолёт и натурный режим полета), необходимо выполнять эксперимент при строгом соблюдении критериев подобия (подробнее см.). В первую очередь требуется выполнение следующих критериев подобия:

1. Подобие по размерности. (Практически обеспечивается)

Все геометрические размеры модели должны быть выполнены в одном масштабе по отношению к самолёту. Масштаб модели выбирается в соответствии с размером той аэродинамической трубы, в которую данная модель предназначена, ниже приведены размеры основных АДТ ЦАГИ и примерные масштабы моделей для этих АДТ.

2. Подобие по сжимаемости. (Практически обеспечивается)

Критерий подобия: числа М модели и натуры должны быть одинаковыми.

(а - скорость звука)

Этот критерий определяет характер обтекания (дозвуковой, сверхзвуковой, смешанный - см. выше).

При выполнении этого критерия обеспечиваются одинаковые условия обтекания в плане развития скачков уплотнения и других явлений, присущих тому или иному типу обтекания на модели и на натуре.

3. Подобие по вязкости среды. (Не выполняется)

Критерий подобия: числа Рейнольдса модели и натуры должны быть одинаковыми.

(6)

V - скорость

b - длина средней хорды крыла (средней аэродинамической хорды, длина фюзеляжа, любой другой характерный линейный размер)

ϑ- кинематический коэффициент вязкости, находится по таблице стандартной атмосферы, зависит от высоты полёта или высоты расположения АДТ над уровнем моря.

Как правило, критерий подобия по вязкости не выполняется, в первую очередь вследствие существенно разных линейных размеров модели и натуры, а также из-за отличия значений ϑ для условий полёта и эксперимента в АДТ. Вследствие этого, результаты, полученные в АДТ нельзя прямо переносить на натуру, требуется вносить поправки.

Отличие чисел Rе в АДТ и на натуре приводит к тому, что аэродинамические коэффициенты, величины которых зависят от вязкости, имеют разные значения в АДТ и у самолёта.

От вязкости зависят:

1.Сопротивление трения, составляющее на режиме наиболее длительного крейсерского полёта половину общего коэффициента .

(7)

Это объясняется в первую очередь разным состоянием пограничного слоя - тонкого слоя вязкого газа вблизи поверхности модели или самолёта.