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.
|
Тема 1.3. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ СИЛЫОсновные части самолетаОсновными частями самолета являются: крыло, фюзеляж, оперение, шасси, силовая установка и система управления (Рисунок3.1 ). Крыло 2 является несущей поверхностью самолета, создает подъемную силу и обеспечивает поперечную устойчивость самолета. Фюзеляж 1 самолета служит для крепления крыла и оперения, а также для размещения экипажа, оборудования и различных грузов. Горизонтальное оперение состоит из подвижной части – стабилизатора 9 и подвижной части – руля высоты 8. Стабилизатор обеспечивает продольную устойчивость самолета. Руль высоты является органом продольной управляемости самолета и служит для нарушения или восстановления продольного равновесия самолета. Вертикальное оперение состоит из неподвижной части – киля 7 и подвижной – руля направления 6. Киль обеспечивает путевую устойчивость самолета. Руль направления является органом путевой управляемости и служит для нарушения или восстановления путевого равновесия самолета. Элероны 3 являются органом поперечной управляемости и предназначены для нарушения или восстановления поперечного равновесия самолета. Шасси 4 – система опор самолета, необходимая для стоянки, движения по земле, взлета и посадки. Для уменьшения сопротивления на современных скоростных самолетах шасси в полете убирается. Силовая установка 5 служит для создания силы тяги, необходимой для перемещения самолета. В настоящее время получили широкое применение три типа силовых установок: винтомоторные, реактивные и турбовинтовые. Геометрические характеристики крылаОни определяются формой профиля, формой в плане и видом крыла спереди. Профилем крыла называется форма (контур) сечения крыла, получаемая от пересечения крыла плоскостью, параллельной плоскости симметрии самолета. На Рисунок3.2 показаны формы профилей крыла. Рисунок 3.2 Формы профилей крыла 1 - симметричный; 2 - не симметричный; 3 - плосковыпуклый; 4 - двояковыпуклый; 5 - S-образный;6 -ламиниризированный; 7 - чечевицеобразный; 8 - ромбовидный; 9 - видный Крылья первых самолетов представляли собой тонкие изогнутые пластины. В 1910 – 1912 гг. Н.Е. Жуковским был теоретически разработан вогнутый профиль крыла 4, обладающий большой несущей способностью. В дальнейшем перешли к плосковыпуклым и двояковыпуклым профилям 2,3. S-образные профили 5 обладают лучшими характеристиками устойчивости. Ламинаризированные профили 6 обладают пониженным сопротивлением при полетах на максимальной скорости. Для сверхзвуковых самолетов были разработаны чечевицеобразные профили крыла 7, образованные пересечением дуг окружностей. Для гиперзвуковых полетов применяются ромбовидные и клиновидные профили 8,9 , предложенные К.Э. Циолковским . Основными характеристиками профиля крыла являются (Рисунок3.3): - хорда; - относительная толщина; - относительная кривизна; - координата максимальной толщины. Рисунок 3.3 Геометрические характеристики профиля Хордой b называется отрезок, соединяющий точку ребра атаки и точку ребра обтекания концевые точки профиля. Относительная толщина – это отношение максимальной толщины профиля к его хорде , измеряемое в процентах от длины хорды: . Здесь: cmax- максимальная толщина. Это расстояние между верхним и нижним скатами профиля Относительная толщина профилей крыльев современных дозвуковых самолетов лежит в пределах 10 – 15%, а сверхзвуковых – в пределах 2,5 – 5%. Чем тоньше профиль, тем меньше сопротивление крыла. Но при таком профиле несущие свойства и прочностные характеристики крыла ухудшаются. Координата максимальной толщины профиля . Измеряется в процентах от хорды, считая от носка хорды: , Для дозвуковых профилей равна 25 – 30%, для сверхзвуковых равна 50%. Эта координата показывает, где расположена точка перехода ламинарного течения пограничного слоя в турбулентный. Относительная кривизна (вогнутость) профиля – это отношение стрелки прогиба средней линии профиля к его хорде, измеряемое в процентах: . Здесь: fmax –максимальная кривизна (стрелка прогиба). Стрелкой прогиба называется максимальное отклонение средней линии профиля от его хорды. Средняя линия профиля – это линия, проходящая через середины отрезков, соединяющих точки с одинаковой координатой на верхнем и нижнем обводах профиля. Относительная кривизна профилей крыльев современных самолетов колеблется в пределах от 0% до 2%. Относительная толщина и относительная кривизна профилей крыла являются важными характеристиками, влияющими на подъемную силу крыла Исходя из требований аэродинамики и из конструктивных соображений крыло набирают из профилей с разной относительной толщиной. В корневых сечениях крыла из соображений прочности ставят более толстые профили, а на концах крыла – более тонкие. Для получения нужных характеристик устойчивости кривизну профилей увеличивают от корня к концам крыла. Такие крылья называются аэродинамически закрученными. Хорды профилей, составляющих крыло, могут иметь разные углы по отношению к оси фюзеляжа, которые у корня крыла больше, а на конце – меньше. Такие крылья называются геометрически закрученными. Угол, образованный так называемой средней аэродинамической хордой крыла (САХ) с осью фюзеляжа, называется углом установки крыла(Рисунок3.3-1). Рисунок3.3-1 Угол установки крыла Величина угла установки выбирается из условий наименьшего лобового сопротивления самолета при полете с максимальной скоростью и составляет примерно 0 – 3°. |