Прандтль Л., Титьенс О. Гидро- и аэромеханика (1123881), страница 63
Текст из файла (страница 63)
Лилиенталь з), когда он производил (!870) свои знаменитые опыты с плоскими и изогнутыми пластинками, наклоненными к направлению движения. Одна из применявшихся им ротатнвных машин схематически изображена на фиг. 221; она была приспособлена также для измерения подъемной силы. По сравнению с позднейшичи конструкциями Ланглея з) илн Дина ") ротативная мэшинз Лилиенталя, приводившзяся в движение при помощи гирь, является весьма примитивной. Это объясняетсз теми незначительными денежными средствами, которыми располагал Лилиенталь. Поэтому тем более должны быть оценены его фундаментзльные резульгати.
Главный недост ток ротативного Фиг. зз!. гчтятнаная мзмз а О..чзампъм. способа заключается в том, что исследуемое тело после одного поворота (нлн полуоборота в случае рычага с двумя плечами) цзин!ется уже не в покоящемся воздухе, а н завихренном, причем этот воздух постепенно приводится во вращение рычагами машины.
Хотя Лилиенталь знал об этом вовлечении воздуха в круговое движение, тем не менее при вычислении своих результатов он его ис учитывал. Для получения точных реаультатов надо было бы измерить скорость этого движения при помощи очень чувствительного анемометра нли .ке влектрическим способом н учитывать ее при определении скорости испытуемой модели относительно воздуха. Еще труднее учесть действие центробежных ускорений. Поэтому, с тех пор как были построены аэродинзмические трубы, измерением сопротивления воздуха при помощи ротатизных машин почти совершенно перестали пользоваться. Упомянем также еще об одном способе измерения сил сопротивления, тоже основанном на движении модели в неподвижном воздухе. При этом способе модель укрепляется на конце мзятника. Этот способ применячся уже Борда (Во!ба) и впоследствии был разработан Гергезелем ( Негйезей) н франком (А.
ггапК). Не говоря уже о том, что здесь приходится иметь дело с ускоренныч и замедленным лвижением, скорости движения при 5 См, литературные указания у В а и К1, (1.: Еле!5!е-()тчгапс(!ппйеп1пр1пзз!5- Кепеп, стр. 424. Вег11п 1921. К!!1е п15а!, Ос Оег Нойе51ий а1з С!пад!айе бег ЕйейеКипзь Вег!!и 1889. ° ! К аз 5!еУ, 5. Р.: Тье !п1егпа1 ЖогК о1 Гпе мг1пб. РК41. Мак. (5), т. 87, стр. 425. 18у7.— Ехрег!епсез д'Азгобупаш19ие. Кем Аегопаи119пе 1891. 4) 0!лез, 1Ч.
Нс Боп1е Ехрегрпепйк шас$е 1о 1пчезййа1е 1Ке Соппес1!оп Ье1мееп!Пе Рг!езм1ГЕ апо Не!осйу ог Гпе Цг1!пб. С)иат!ег!у Д те1еог. Вес., т. !5. 1889. измвпяние сопуотивлания нл кгтвстванном вятгв 255 таком способе получаются слишком малыми. Кроме того, качание модели сильно возмущает окружающий воздух.
Поэтому этот способ измерения сопротивления в настоящее время почти не имеет никакого значения. От описанных способов принципиально отличается второй метод измерения сопротивления, когда исслелуемое тело неподвижно, а среда, в которой оно находится, натекает на него. 1я9. Измерение сопротивления ва еетвеявеввов ветре. Иа первый взгляд кажется, что самым простым способом измерения сопротивления тел является помещение исследуемого тела в естественный поток воздуха, т. е. установка его на ветру, скорость которого можно измерить олним из упоминавшихся способов, Этот способ и был первым, которым воспользовались экспериментаторы.
Среди других этим способом пользовался и Лилиенталь. На фиг. 222 изображена схема прибора. при помощи которого он производил свои измерения. Левое расположе- М' ние прибора соответствует измерению лобового сопротивления, а правое — измерению подъемной 4 сипы. Значения сопротивления, полученные при помощи этого способа Лилиенталем и другими, значительно отличаются от значений, полученных при помощи ротативного способа. В свое время это лало многим повод утверждать, что лля измерения лобового сопро- Фнг. 222.
Илнороиии лобоиого оопротии.гении и тИВЛЕНИЯ И ПОДЪЕМНой СИЛЫ От" полъоиноя лили иногнутил пллгтн он ии есте- ГГ!ОЛЬ НЕ бвараЗЛИЧНО, дзижвтгя сгионно» ветРе пРнборои О. Лилие тпл», лн тело в покоящемся воздухе, илн же, наоборот, воздух с одинаковою скоростью натекает на неподвижное тело. Однако, причина несовпадения значений, получаемых при измерении на ротативной машине и на естественном ветре, заключается просто в слишком большой неточности обоих способов н наличии в них обоих систематических ошибок гвовлечение в движение неподвижного воздуха и возмущение течения центробежным ускорением нри ротатнвном способе; действие момента сил давления воздуха прн пользовании прибором, изображенным на фиг.
222). Слелует отметить, что способ измерения сопротивления иа естественном ветре в двух отношениях существенно отличается от способа буксировки или от способа падения. Именно, в то время как при движении тела в покоящемся воздухе течение послелнего относительно системы отсчета, связанной с телом, происходит совершенно равномерно нли ламинарно,— естественный ветер всегда обладает большей или ьтеньшей степенью завихренности или турбулентности. С другой стороны, при измерениях на естественном ветре следует иметь в виду — особенно, если эти измерения производятся вблизи поверхности земли, — что Распределение скоростей ветра по высоте ни в коем случае че равномерное; напротив, скорость ветра, равная нулю непосредственно у земли, начиная отсюла быстро возрастает.
Кроме того, даже самые незначительные повышения почвы как в геради испытательной установки, тан и повали нее могут вызвать метОды экспегиментьльных исследований значительные возмущения потока воздухз н тем самым внести значительные ошибки в результаты измерений. Наконец, если учесть, что естественный ветер очень редко сохраняет постоянное направление даже в течение небольшого промежутка времени, что, наоборот, он обыкновенно дуег очень неправильно и порывами и, далее, что часто приходится очень долго ждать, чтобы установилась как раз желательная скорость ветра, то непригодность измерения сопротивления на естественном ветре станет совершенно очевидной. 130. Преимущества изпереввп сопротввлеипп в вскусствеввов потоке воздуха.
В силу изложенных выше причин вскоре перешли к исследованию моделей в искусственном потоке воздуха, создаваемом при помощи вентилятора. После всего сказанного ясно, что этот способ измерения сопротивления несравненно удобнее и выгоднее всех других способов. В самом деле, компоненты результирующей силы сопротивления воздуха, действующей на неподвижное тело, легко могут бы ь последовательно измерены прн помощи чувствительных весов, так кзк время измерения ничем не ограничено, между тем как в случае неподвижного воздуха и движущегося тела приходится пользоваться регистрирующими приспособлениями, показания которых менее точны.
Кроме того, неподвижность модели устраняет все те трудности, которые возникают прн других способах измерения вследствие появления больших сил инерций, вызываемых ускоренным (в первое время) движением всей довольно тяжелой установки. Наконец, при неподвижной модели в искусственном потоке воздуха можно вынести все приспособления для измерения сил за пределы потока, самую же модель держать в потоке воздуха подвешенной на тонких проволоках или державке, благодаря чему возмущения воздушного потока вокруг исследуемой модели сводятся к минимуму.
Но для того чтобы при помощи искусственного потокз воздуха воссоздать условия, имеющие место при движении тела в покоящемся воздухе, необходимо, чтобы поток воздуха набегал на исследуемое тело возможно более равномерно и без завихрений. Какими средствами это требование достигается и в какой мере оно удовлетворяется в существующих подобного рода устройстаах, мы увидим в следую!цей главе. С. Аородвваввчеекве трубы. 1о1. Первые открытые аородвваввчоекве труби: Сгаптова в Рябущивэкого. Первая аэродинамическая труба подобного рода была построена Т. Е. Стантином ') в 1903 г. в Национальной физической лаборатории в Лондоне (фиг.
223). Устройство втой трубы следующее, Через вертикально поставленную направляющую трубу гс' всасывается при помощи вентилятора 1г воздух, который обдувает исследуемое тело К, подвешенное в нижнем конце трубы )с. Здесь труба переходит в ящик, з который вделаны чувствительные весы. Модель прикрепляется тонкой державкой к коромыслу весов. В этой трубе можно было достичь скорости воздуха до 9 ж(сек; диаметр струи воздуха составлял 60 см. В результате работы с этоЙ трубой Стантон установил весьма важный ') 8!а и1о и. Т.
Ес Ои Ече кеа!Е1а1асе о1 Р1аие Еш1асез !и 1)и!!Опп Си!ген! о1 А!г. М1и. Ргос. !из!. С!ч. Еийз., т. 156. 1оидои 1903 — 1904. пеРВые БАмкнуГые Аэродинлл!ические тРуБы: ГеттинГенскАя и стАнтонл 257 факт, впоследствии подтвержденный Рябушинским и заключанпцийся в том, что стенки трубы влияют на сопротивление даже сравнигельно небольших поверхностей, поставленных перпендикулярно к направлению возлушного потока. Именно, сильное увеличение сопротивления на единицу плоитади наблюдалось для поверхносгей, днаметр которых прав»!пал 5 сж, т. е.
составлял более 8а) диаметра трубы. В 1906 г. Ряоушинский ') в Москве л построит по указаниям Н. Е. Жуковского аэродиналгическую лабораторию, по тому йдм времени чрезвычайно богато и разносторонне оборудованную. Среди проч го оборудования в ней имелась аэродинамическая труба с диачетрол! 1,20 лг и длиною 14,50 м. В этой трубе модели подвешивались в середине ее, причем здесь деревянные с~сики Р были заменены стекляннылщ, что позволяло наблюдать испытуемую модель во время эксперимента.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
