┬шёыхэхт ┴.┬., ╩єч№ьхэъю ─.┬., 1939 - ╥хюЁш  ртшрЎшш■ (Висленев Б.В., Кузьменко Д.В., 1939 - Теория авиации), страница 5

18, ваемые попутные токи в. Обнаружить попутные токи очень легко с помощью шелковинки, помещенной на тонкой проволоке за пластинкой. Шелковинка устанавливается в направлении попутных токов (рис. 18). Массы воздуха, заключенные между встречными и попутными токами, приходгт во вращательное движение, образуя вихри, Вихри возникают вблизи края пластинки и по мере удаления постепенно затухают. Наличие в аэродинамическом спектре вихрей является показателем образовавшегося за телом разрежения и наличия попутных токов. Чем больше вихреобразование, тем сильнее разрежение и тем хугке форма обтекаемого тела.

Плоская пластинка является плохо обтекаемой формой. Она при своем движении создает перед собой сильное повышение давления, а за собой вызывает значительное понижение давления. Возникнгая оазкость давлений порождает силу, перпендикулярную паверхноспги пластинки и направленную в сторону, обратную дви»гению. Сила эпга называется силой сопротивления возоуха. При движении ненесуигих частей самолета, к которым относятся все его наружные детали, не создающие подъемной силы, как то: фюзеляж, шасси, колеса, поплавки, стойки, растяжки, подкосы и т. д., сила сопротивления воздуха является вредной, Оиа стремится остановить движение самолета, и в полете ее приходится преодолевать тягой винта. Поэтому все ненесущие части должны иметь форму, вызывающую наименьшую разность давлений между ггередней и задней своими поверхностями и дающую нпименыиее вихреобразование.

Такая форма называется удобообтекаемой. С-1г 1 го Рис. 19. Образовании увобообтекаемоа формы. Для уменьшения давления на переднюю поверхность тела необходимо увеличить скорость струй, двигающихся касательно к поверхности. Достигается это приданием поверхности выпуклой округленной формы. Для уменьшения разрежения за телом необходимо заполнить самой формой все то пространство, в котором происходит вихреобразование. Получить форму удобообтекаемого тела очень легко из аэродинамического спектра плоской пластинки, обводя его контур по ходу струй в спектре, На рис. 19 пунктиром показана форма удобообтекаемого тела, совпадающая с естественным ходом струй в спектре плоской пластинки. ~эсоп осгтс Рис.

20. Аэродинамический спектр удобообтекаемого тела имеет сходство со спектром плоской пластинки, ио в нем область повышенного давления занимает весьма небольшую часть у самого носка формы, а область попутных токов и вихрей имеется лишь у самого хвоста. Аэродинамический спектр удобообтекаемой формы показан на рис.

20. Характерным в этом спектре является следующее. 1. Плотное прилегание струй к поверхности обтекаемого тела и движение и» касательно» ней, 2. Быстрое сужспие потока в носовой частя тела и увеличение скорости струй. 3. Медленное и постепенное расширение потока в хвостовой части н уменьшение скорости струй. 4. Уменьшение давления у точек контура от 1 до 4 (согласно теореме Бернулли), причем в точках 2 и 3 оно значительно меньше, чем в соответствующих точках 2 и 3 (рис. 19) у плоской пластинки (причина: большая скорость потока). 5. Все давление на но- Я совую часть формы меньше, чем все давление на переднюю поверхность пло/ ской пластинки. Следует 8, в=ай, это из теоретических соображений и подтверждается опытоль — Я, б.

От точки 4, где давление минимально, происходит его увеличение, если перемещаться к хвостовой части в точки 5, б, 7. Объясняется это уменьшением скорости потока, От точки 7 до точки 8 давление вновь уменьшается. Причина этого будет объяснена несколько позднее. 7. Все давление на кормовую часть значительно больше, чем у плоской пластинки на ее заднюю поверхность. 8.

Вихреобразование ничтожно и наблюдается лишь у самого хвоста формы. Поток после прохождения тела остается почти невозмущенным. 9. Сила сопротивления воздуха в 15 — 25 раз меньше, чем у плоской пластинки, при прочих равных условиях (рис, 21). Рис. 21. Сравнение сил сопротивления круглой плоской пластинки и тела удобообтекаемой формы. 17. Парадокс' Эйлера Математическое исследование потока,произведенноеЛ.Эйлероы, привело к следующим выводам. Тело удобообтекаемой формы и с полированной поверхностью, двигаясь в идеальном газе 1молекулы которого представляют со. бой вполне упругие шары, что необходимо для отсутствия тре.

иия), ие испытывает силы сопротивления воздуха. Это утверждение носит название парадокса ! 1 т Рис. 22. Давление потока на носовую и кормовую части удобообтекасмого тела. л Парадоксом называется истина, которая на первый взгляд кажется невероятной. Эйлера. Суммнруя ллвлення нл отдельные элементы поверхности носовой части, показанные нз чертеже стрелками, Эйлер получил силу, направленную в сторону, обрзтпую движению тела, изображенную стрелкой А (рнс. 22). Пронзвеля такое же суммнрозлнне язвлений нл элементы хвостовой части, он получил силу В, нлпрлнлснную в сторону движения. Тлкнм образом, хвостовую часть можно уподобить клину, вытесненному струямч воздуха в нлпрзвленнн лвнження.

Млтемзтнческнй анализ покззывзет, что прн отсутствии трения силы А н В рзвны н, будучи нлпрлвлены в противоположные стороны, уничтожают друг друга. Тзкнм образом, рввнодействуюптзя всех давлений равна нулю, н тело сопротнзлення воздуха не испытывает. 18. Трение воздуха Заключение Эйлера согершенно справедливо для идеально полированного тела и для идеального газа, молекулы которого производят удары, как вполне упругие шары. На практике же такие условия невозможны. Нельзя придать телу идеально полированную поверхность, и нет идеальных газов, поэтому выступает новый фактор, а именно: трение струи воздуха о поверхность. Вследствие трения струй о поверхность, сопротивление воздуха не устранимо полностью, возможно лишь уменьшение его до определенного предела соответственным выбором формы и приданием телу возможно более гладкой поверхности. При движении таких тел, как плоская пластинка (и вообще плохо обтекаемых), трение не имеет почти никакого значения, у тел же удобообтекаемой формы трение имеет решающее значение.

Все наружные части самолета обычно делаются лакированными, что значительно уменьшает сопротивление. Придав удобообтекаемому телу шероховатую поверхность, можно в несколько раз увеличить его сопротивление. Содержание самолета в чистоте, удаление с него пыли, грязи и масла имеет значение не только для его сохранности, но и способствует уменьшению сопротивления, 19.

Несовершенные формы По конструктивным соображениям во многих случаях приходится уклоняться от формы наивыгоднейшего обтекания; в этом случае сопротивление воздуха значительно увеличивается. Рассмотрим обтекание некоторых из этих несовершенных н аэродинамическом отношении форм. Аэродинамический спектр цилиндрической стойки показан иа рис. 23. Передняя половина спектра почти ие отличается от спектра удобаобтекаемай формы. Давление на переднюю часть значительно меньше, чем у плоской пластияки.

Перейдя через точку 2 наибольшей скорости и наименьшего давления, струя некоторое время следует по поверхности цилиндра до точки 3, где отделяется от поверхности, стремясь по инерции следовать параллельно потоку. Это явление отделения струи от поверхности носит название срьша струи. У всех песочершеи- 26 ных форм наблюдается срыв струи„а ему всегда сопутствуют образование вихрей и увеличение разности давлений. Иногда сознательно создают срыв струи и вихреобразование с целью уменьшения скорости потока в некоторых точках обтекаемого контура. Примером могут служить козырьки, устанавливаемые перед лицом летчика для его защиты (рис. 24). Рис.

23. За козырьком образуется вихрь, скорость которого в нижней части вычитается из общей скорости потока, значительно ее уменьшая. Тот же воздух, который находится в самой кабине, увлекается вместе со всем самолетом и относительно него неподвижен. Формы, имеющие резко законченную кормовую часть, нужно считать плохо обтекаемыми, так как они всегда имеют срыв струи и вызыва1от за собой разрежение. Рис. 24. На величину сопротивления воздуха влияет форма и передней и задней частей тела. Если передняя часть плавная, а задняя угловатая или слишком быстро закругляется,— сопротивление большое.

Если задняя часть хорошая„а передняя неправильная,— тоже плохо, Стоит, например, на хорошее сигарообразное тело в самом толстом месте надеть кольцо, как вся форма будет испорчена. Из всех частей самолета труднее всего уменьшить сопротивление радиатора и моторов воздушного охлаждения. Звездообразный мотор воздушного охлаждения, стоящий и передней 27 части, совершенно портит обтекание фюзеляжа Мотор старались закрывать капотами, но так, чтобы не ухудшать охлаждения. Сопротивление прн этом уменьшалось, но незначительно. Позднее были введены кольцевые капоты Тауненда, принцип работы которых совершенно отличен от обычных обтекателей. Рис. 25. Обтекание открытого мотора.