Лекции по аэродинамике. Учебное пособие по аэродинамике содержание содержание 2 раздел I. Основы аэродинамики 4 Тема основные понятия и законы аэродинамики 4 Классификация летательных аппаратов 5 атмосфера земли 6
 Скачать 9.65 Mb.
|
|
КГБОУ СПО «Комсомольский-на-Амуре авиационно-технический техникум» УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ПО АЭРОДИНАМИКЕ СОДЕРЖАНИЕСОДЕРЖАНИЕ 2 РАЗДЕЛ I. ОСНОВЫ АЭРОДИНАМИКИ 4 Тема 1.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ АЭРОДИНАМИКИ 4 Классификация летательных аппаратов 5 АТМОСФЕРА ЗЕМЛИ 6 Физические свойства воздуха 7 Параметры воздуха 8 Стандартная атмосфера 10 Тема 1.2. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ДВИЖЕНИЯ ГАЗОВ 12 Пограничный слой 13 Закон Бернулли. 18 Тема 1.3. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ СИЛЫ 21 Основные части самолета 21 Геометрические характеристики крыла 22 Форма крыла в плане 25 Геометрические характеристики крыла в плане 26 Обтекание тел воздушным потоком 28 Полная аэродинамическая сила 35 Подъемная сила крыла 37 Лобовое сопротивление крыла 39 Аэродинамическое качество крыла 45 Поляра крыла 47 Аэродинамические силы летательного аппарата 49 Закрылки. 53 Предкрылки. 54 Тема 1.4. СИЛОВАЯ УСТАНОВКА САМОЛЕТА 55 Общая характеристика воздушных винтов 56 Геометрические характеристики винта 57 Скорости движения элементов лопасти 61 Угол атаки элементов лопасти 62 Характеристики силовой установки 68 Тема 1.5. ОСНОВЫ АЭРОДИНАМИКИ БОЛЬШИХ СКОРОСТЕЙ 74 Понятие звука 74 Особенности движения сжимаемого газа 76 Волновое сопротивление 79 Зависимость аэродинамических коэффициентов от числа Маха 83 Аэродинамические формы скоростного самолета 87 Раздел II ДИНАМИКА ПОЛЕТА 88 Тема 2.1. РЕЖИМЫ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ПОЛЕТА 89 Характеристики горизонтального полета 90 Влияние высоты на горизонтальный полет. 92 Влияние угла атаки на горизонтальный полет. 93 Кривые Жуковского 94 Первые и вторые режимы горизонтального полета 99 Тема 2.2. РАВНОВЕСИЕ И БАЛАНСИРОВКА ЛА 104 Центр тяжести самолета 105 Центровка самолета 106 Средняя аэродинамическая хорда крыла 107 Продольное равновесие и балансировка самолета 108 Поперечная балансировка 110 Путевая балансировка 111 Тема 2.3. УСТОЙЧИВОСТЬ САМОЛЕТА 113 Понятие устойчивости 113 Продольная устойчивость самолета 115 Поперечная устойчивость самолета 118 Поперечная устойчивость на больших углах атаки 120 Путевая устойчивость самолета 121 Тема 2.4. УПРАВЛЯЕМОСТЬ САМОЛЕТА 123 Аэродинамическая компенсация 132 Тема 2.5. РЕЖИМ ПОДЪЕМА САМОЛЕТА 135 Тема 2.6. РЕЖИМ ПЛАНИРОВАНИЯ САМОЛЕТА 143 Тема 2.7. ВИРАЖИ И РАЗВОРОТЫ САМОЛЕТА 151 Понятие виража самолета 152 Скорость, потребная для виража 155 Тема 2.8. РЕЖИМ ВЗЛЕТА САМОЛЕТА 161 Тема 2.9. РЕЖИМ посадки самолета 165 Занятие №1 РАЗДЕЛ I. ОСНОВЫ АЭРОДИНАМИКИТема 1.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ АЭРОДИНАМИКИАэродинамика, её содержание и место в ряду специальных дисциплин Аэродинамикой называют науку, изучающую законы движения воздуха (газа) и механическое взаимодействием между воздухом (газом) и движущимся в нем телом. Раздел аэродинамики, рассматривающий воздух как несжимаемую жидкость, носит название гидроаэродинамики. Рассматривать воздух в виде жидкости можно при малой скорости его движения. При скорости, близкой к скорости распространения звука, проявляется сжимаемость воздуха, т.е. он ведет себя как газ. Изучением движения газа с большой скоростью занимается аэродинамика больших скоростей или газовая динамика. Обтекание тел при очень больших, так называемых гиперзвуковых скоростях, которые в 5 и более раз превышают скорость звука, изучается в разделе аэродинамики, называемой гипераэродинамикой. Обтекание тел сильно разреженным газом, встречающееся на больших высотах, рассматривается аэродинамикой разреженных газов (супераэродинамикой). При движении с большими гиперзвуковыми скоростями возникают явления ионизации молекул воздуха, изменяющие его физические свойства. Аэродинамика ионизированного газа называется магнитоаэродинамикой. Аэродинамика является теоретической основой авиации. На ней базируются науки: - теория крыла, - теория воздушного винта, - динамика полета, - аэродинамический расчет, - устойчивость и управляемость самолета. Попытки летать предпринимались человеком еще в глубокой древности, о чем повествуют дошедшие до нашего времени летописи и легенды. Исследованиями проблем полета занимался Леонардо да Винчи (1452 – 1519 гг.). Сохранились эскизы его проектов «крыльчатой» машины, машины вертикального взлета. Возможность летания на аппаратах тяжелее воздуха проверялась в исследованиях И. Ньютона (1642 – 1727) гг. Ньютон установил зависимость величины аэродинамической силы от плотности среды, площади несущей поверхности и квадрата скорости перемещения. Почва для зарождения аэродинамики как науки была подготовлена трудами М.В. Ломоносова (1711 – 1765 гг.) и его современников Л. Эйлера (1707 – 1783 гг.), Д. Бернулли (1700 – 1782 гг.) М.В. Ломоносов занимался исследованиями атмосферы, заложившими основы научной метеорологии. Л. Эйлер создал теорию несжимаемой (так называемой идеальной) жидкости, на базе которой решены некоторые задачи современной аэродинамики. Д. Бернулли вывел одно из важнейших уравнений аэродинамики, дающее простое физическое объяснение образования подъемной силы. В конце XIX века в период с 1882 по 1884 гг. русским изобретателем А.Ф. Можайским был построен первый самолет. Самолет Можайского имел крыло площадью примерно 370м2, фюзеляж в виде лодки, горизонтальное и вертикальное оперение, четырехколесное шасси, три воздушных винта. Винты приводились во вращение двумя паровыми машинами общей мощностью примерно 30 л.с. Общий вес аппарата был около 900 кг. В 1903 г. поднялись в воздух изобретатели братья Райт. Самолет братьев Райт имел два крыла, расположенные одно под другим, и вынесенное вперед оперение. Воздушный винт толкающего типа приводился во вращение двигателем внутреннего сгорания. Вместо колесного шасси стояли полозья. За период, прошедший со времени постройки самолета А.Ф. Можайского, аэродинамика получила значительное развитие благодаря трудам Н.Е. Жуковского (1847 – 1921 гг.), которого В.И. Ленин назвал “отцом русской авиации”. В 1918 г. В.И. Ленин подписал декрет об организации ЦАГИ (Центрального аэрогидродинамического института), первым руководителем которого был Н.Е. Жуковский. Н.Е. Жуковским и его учениками С.А. Чаплыгиным, В.П. Ветчинкиным, Б.Н. Юрьевым и другими были заложены основы современной аэродинамики. Неоценимое значение для развития реактивной авиации и ракетной техники имели работы К.Э. Циолковского (1857 – 1935 гг.), который разработал теорию реактивного движения, обосновал возможность полетов в межпланетном пространстве. Последующее поколение отечественных ученых – аэродинамиков М.В. Келдыша, Н.Е. Кочина, С.А. Христиановича, В.В. Струминского, Я.М. Серебрийского, А..А.. Дородницина и других успешно продолжили и развили работы Н.Е. Жуковского. |