┬шёыхэхт ┴.┬., ╩єч№ьхэъю ─.┬., 1939 - ╥хюЁш  ртшрЎшш■ (Висленев Б.В., Кузьменко Д.В., 1939 - Теория авиации), страница 6

Рис. 26. Обтекание мотора е кольцом Таунеида. Рис 26. Самолет е кольцом Тауиенда Пусть мы имеем фюзеляж ' с мотором без капота (рис. 26). В этом случае мотор ~оздает сильное завихрение. ЕслйЖа мотор надеть кольцо, форма сечения которого напоминает профиль крыла, то зто кольцо как бы прижимает к фюзеляжу сон рвавшиеся струн и устраняет зарин,22. Схема обтекании вихрение (рис. йб). Кольцевые е капотом КАСА. . капоты значительно улучшили полетные качества самолета. Кроме кольцевых капотов Тауненда, в настоящее время широко применяются капоты типа МАСА (рис.

27). Принцип нх действия тот же, что и кольца Тауненда, но, помимо плавного обтекания, капот МАСА при соответствующем расчете входного и выходного отверстий позволяет получить малую скорость обдува Ркс. ка Самолет с капотом КАСА. мотора, дающую малое сопротивление, но достаточную д~ля нормального охлаждения мотора, что особенно важно для скоростных самолетов.

На рис. 28 и 29 показаны самолеты с капотами Тауненда и НАСА. Ознакомившись в общих чертах с качественной стороной явлений обтекания и причинами возникновения силы сопротивления, перейдем теперь к количественной их оценке, т. е. к выявлению тех закономерностей, которые имеются между величиной силы сопротивления воздуха и факторами, его определяющими.

'20. Основной закон сопротивления воздуха Впервые основной заной сопротйвленйя воздуха был сформулирован основателем классической механики И. Ньютоном. Закон этот гласит: 1. Величина силы сопротивления зависит от плотности воздуха (Р) и прямо пропорциональна ей. Это значит, что чем плотнее среда, в кбторой происходит движение, тем больше сила-сопротивления (при прочих равных условиях). 2. Величина силы сопротивления зависит от формы тела. Влияние формы на величину силы учитывается числом определяемым опытным путем и называемым ноэфициентом формы.

Сила сопротивления прямо пропорциональна ноэфициенту формы (при прочих равных условиях). Коэфнциент формы принято обозначать буквой С. 29 3. Сила сдпротивления прямо пропорциональна плогцади л»иделевого сечения тела, а у тел пластинчатмх — их пло»цади в плане. Под площадью миделевого сечения»'рис. 30) подразумевается площадь поперечного сечения тела в наиболее утолщенной части, перпендикулярная направлению движения. Обозначение площади — 5 в м'", Рис.

ЗЭ. Миделено се»ение фюзеляжа. 4, Сила сопротивления прямо пропорциональна квадрату скорости двиз, ения — »га, Для скоростей, близких и ббльших скорости звука»340 м»сек), этот закон оказывается неверным. Сопротивление возрастает пропорционально не ьгз, а высшим степенял»»г. Таким образом, для скоростей, меньших скорости звука, при увеличении скорости вдвое и при сохранении всех условий прежними сила сопротивления возрастает вчетверо, при увеличении скорости в 3 раза сила возрастает в 9 раз. Объясняется это тем, что скоростной напор потока, а следовательно, и производимое им давление пропорциональны квадрату скорости.

Изображая основной закон математическим способом, получаем формулу сопротивления воздуха: где гс — сила сопротивления в килограммах. Формула эта является основной, и в дальнейп»ем на нее и на ее видоизменения придется опираться„изучая полет самолета'. Величина силы сопротивления находится подстановкой в формулу данных, соответствующих условиям задачи. Чтобы сила гс была выражена в килограммах, необходимо„чтобы р было дано кг сек' в —,, 5 в л»я.

уг в и,'сек. Иногда скорость выражена в км,'час, тогда для перевода в и!сек необходимо»»м»час разделить на 3,6. рук рн' ' В послеаиее нремя формула нилонзиенена так; к = С5 —, гле —— з ' ' 2 скоростной напор. Задача 1. Найти сопротивление воздуха при движении фюзеляжа самолета, причем р= —; 8=1,2 мз; р=30 л7сек; С=0,12. 1 И = — 0,12 1,2 30' = 13,2 кж 1 3 Задача 2. Найти сопротивление парашюта, находящегося на высоте 2000м, если его площадь Б = 50 иг, скорость движения У= 4,5 гг7сек, ковфициент формы парашюта С = 0,72.

1 Нзкодим величину р по таблице. На высоте 2000 м р = — 0. 17 = — 0,72 50 4,5г = 72,9 кг. 1 1О Таблица ковфициентов С для тел различной формы Таблица ноэфнцнентон С длн тел разднчной формы (продолжение) Для решения задач ца нахождение силы сопротивления пользуются готовой таблицей коэфициентов формы, найденных опытным путем, — продувкой моделей илн самих деталей самолета в аэродинамической лаборатории (см. таблицу на стр. 31 — 32). Сравнивая коэфициенты в таблице, легко притти к следующим заключениям.

1. Для пластинчатой формы при движении перпендикулярно потоку коэфициент можно считать постоянным, равным.О,б4. 2. Наименьшее сопротивление дают тела веретенообразной формы, двигающиеся выпуклой и утолщенной частью вперед. 32 3. Удлинен!се формы, т. е. отношение длины ее к наибольшей толщине, сильно сказывается на величине «оэфссциента. Слишком малое удлинение невыгодно вследствие срыва струй, а слишком большое — вследствие увеличения трения. Наивыгоднейшее удлинение надо считать от 3 до б, 4. Наличие выступов, ступенек и заклепок сильно увеличивает сопротивление и козфициент формы (фюзеляж плохой формы и летающая лодка с реданом).

5. Шероховатая поверхность также сильно увеличивает сопротивление. Все коэфипиенты в этой таблипе даны для случая движения тел параллельно их оси симметрии. Если форма симметрична, то при таком движении она будет подвергаться со всех сторон одинаковому обтеканию, т. е. аэродинамический спектр будет сим- Рис. 3!. Направление силы сонроьсетричным.

Давления воздуха нс. тиалеииа ири симметричном обтепытываемые при этом формой справа и слева, сверху и снизу, будут одинаковыми; останутся неуравновешенными только разность давлений в направлении, обратном движению, и сила трения, действующая также обратно движению. Сила сопротивления воздуха, при симлсетричнам обтекании, направлена параллельно потоку, но в сторону, обратную движению, и приложена на оси тела (рис. 51).

Такой случай движения называется прямым ударом. Удобообтекаемые и удлиненные формы при прямом ударе испытывают наименьшее сопротивление. При небольших отклонениях оси от направления движения сопротивление изменяется очень мало, и этим изменением можно пренебречь. Можно считать без большой погрешности, что в полете все пенесущие части подвер- гасотся прямому удару.

21. Вывод основного закона сопротивления воздуха При движении пластинки (или тела иной формы) массы воздуха, лежащие на ее пути, частично увлекаются ею н начинают двигаться в направлении ее движения (рис. 32). На сообщение скорости атич массам воздуха должна затрачиваться работа силы, движущей пластинку. Если бы вся масса воздуха, лежрщая на пути пластинки, увлекалась ею, то объем ее, равный о(г, имел бы массу пс = роК % Если сделать второе допущение, что вся ага масса приобретает скорость пластинки, то определить работу, затраченную на преодоление инерции воздуха, было бы очень легко из уравнения живых сил: работа равно произведению силы на пройденный путь и ранна приращению живой силы.

В данном случае работа, совершенная в ! секунду силой, движущей пластинку, будет, с одной стороны, равна Лс, а с другой — приращению ж)св >анной силы, равному — — . 2 3 теория авиации з5рь Так как масса воздуха равна рЮР, то после подстановки получим г ( заметим, что и это выражеиие входит скоростной напор — ы 2 5ггз 2 сокращая иа $~, получим: Я = — а5Р. 1 2 Рис. 32. Это уравиеяие дает велячииу силы сояротиялеяия ири допущеиик, что вся масса воздуха увлекается пластинкой со скоростью Ь'.

На самом деле этого кет: всякак форма увлекает лишь часть воздуха, лежащего из ее пути, Число, показывающее, какая часть всей массы увлекается пластиакой с аи. тегральиой скоростью, и могущее называться коэфициеитом увлечсиия яоздуха, лолжио как миожитель войти в формулу. Обозиачив этот коэфициеит через с, получаю Йюс5 —. р $/э 2 Эта формула основного закока соиротивлхиия получает распростраиеиис в аэродйиамике. Принятый в данной книге способ выражения основ- е ного закоиа требует подстайовки коэфицисита С= — . 2 ' Тогда имеем: Н = ас5 Коэфициеиты С и с определяются опытным путем. 22.

Несимметричное обтекание В авиационной практике значительно чаще прямого удара, представляющего случай симметричного обтекания, встречается несимметричное обтекание, называемое косым ударом. Косой удар имеет место в случаях: а) если симметричная форма движется не параллельно своей оси силгметригг; б) если сама форма несимметрична; в) в случае плоской пластинни, если угол, образованный плоскостью с направлением Ивилсения, меньше прялгого; г) в случае движения кривой пластинни. Положение обтекаемой формы относительно движении определяется углом атаки.