книги из ГПНТБ / Микерин, И. К. Аэродинамика летательных аппаратов

во

-

SOL

І

следовательно,

^ К -

г

Я

-

к

м и

Ѵм

JUL.. .

M

я

=

М м

(4.10)

Таким образом, для обеспечения часта-ІНОГО подобия с

учетом сжимаемости

среды необходимо

выполнить равенство чисел

M модели

и натуры.

Если

сопоставить

2-й

и 3-й,

а

также 2-й и 1-й члены

соотношения (4 . 8),

получим ещё 2

критерия

аэродинамического

подобия: числа

Г

?

^

;

__

__

F**

=

F«

;

о ) м

=

ЛОц

Г

ѵ

где г

-

~д£

- число Фруда,

учитывающее

подобие

явлений

it) =

T T

- число Струхаля, учитывающее подобие

явлений

по периодичности колебаний испытуемого тела

в случае

его нестационарного движения;

U)

- частота

колебаний

тела.

С л е д о в а т е л ь н о , при п р о в е д е н и и

эксперимента

на

модели

н е о б х о д и м о

добиваться равенства чисел M , R ^ ,

F

, LU

сил л моментов,

зависит в общем случае

от

геометрии

тела,

ориентировки

его

относительно

потока

(углов

<^

и

£

) ж

критериев

аэродинамического

подобия:

M

,

Й£,

Г

,

и т.д.

То есть

Сц - С £ (геометрии,

d

,

ß

,

Re.,

M ,

F

,

Û> . . . ) .

Однако

при аэродинамических

исследованиях

моделей

осуществить

полное аэродинамическое

подобие,

как правило,

ческой

трубе

является

воздух,

то

для обеспечения равенства

R ? M

-

$ Zu

скорость

обтекания модели должна быть боль­

ше, чем

Яіі

в

раз,

для

обеспечения равенства

тасел

М м г

^„скорости

модели и натуры должны быть раваг, а

для

обеспечения

равенства

чисел

Fw

- FH скорость модели

раз.

Поэтому

чаде всего

при

проведении эксперимента

доби­

ваются лишь частичного

подобия. При этом учитывают, что не все

Та к, например,

при исследовании стационарного движения

отпада­

ет надобность

в обеспечении равенства чисел Струхаля;

при и с ­

числа

Й£ и M .

• Обеспечить одновременное равенство даже

деух

критериев

в обычных условиях не всегда удается.

Так,

например, обеспечить

одновременное

равенство

чисел

M и

Й£

можно лишь в специальных трубах,

(где рабочим

телом

являются

другие газы; или з трубах переменной

плотности). А в

обычных условиях добиваются равенства чисел

,

если

полет

натуры

происходит со скоростью,

яри которой

не сказывается

Практически

при

М н >

0,3

* 0,4 необходимо

учитывать

сжимаемость

воздуха

и добиваться

равенства М м

«

M tf.

Таким образом, для большинства практически важных случаев,

полагают,

что аэродинамические коэффициенты являются функциями:

C j

-

С j, ГгЕОМЕтрии.^,/8,

ьл)у

где j

=

R ,ОС ,

У

.

Ï

и т . д .

'

§

4.6.

Весовой

метод

аэродинамического

эксперимента

щих на модель,

а по их

величине

вычисляют

аэродинамические

коэффициенты (например,

Сх=

~$ ) .

Силы и моменты проще всего можно определить путем весо ­

вых испытаний,

то есть

непосредственного

их измерения. Эти и з ­

есть

i

Pi

-

Pi - P«, - hi X

где

hi

-

перепад

уровней жидкости в коленах манометра;

У

-

удельный рес жидкости в манометре.

Для замера давления в нескольких точках сечения тела

по контуру

сечения сверлят соответствующее количество отверс­

тий,

к каждому из

которых подводят тонкую трубочку, соединяя

(рис.

4.13),

состоящего из нескольких

{J

-

образных ма­

нометров.

Модель

с просверленными

на её поверхности

отверстиями

для замгра статического давления

называется

дренированной.

Обычно рассматривают не перепад абсолютных

давлений

д 0 і

, а коэффициент давления

Р І

, являющийся отношением

д P-t

к скоростному напору невыпущенного

потока

Di

=

~~Т^][

•

'S

Величину С^ор легко определить в аэродинамической тру­

бе с помощью приемника воздушных

давлений

(ПВД).

Распределение

коэффициента

давления

P j

по поверх­

ности тела называют картиной распределения давления.

При небольших

дозвуковых скоростях,

при которых

не ска­

зывается сжимаемость воздуха, картина распределения

давление

не зависит от скорости

потока.

Действительно,

на основании

уравнения Бернулли

(1.37)

можно записать:

179

р _

+ ^

= Р . + К

откуда

Р-,

=

Л ^ - ^ Ч ^ и л і )

то

есть

величина

Pi зависит

от

отношения

местной

скорости

к скорости невозмущеиного потока, которое ч данной точке при

одинаковой ориентировке тела по отношению к вектору скорости

Уэ»

остается постоянным.

Картину распределения давления изображают двумя способа­

ми: векторным и эпюрным.

При векторном

способе

коэффициент давления откладывают

в некотором масштабе по нормали к контуру профиля в виде

стрелок. При положительном

значении " Р -(

стрелки

направля­

ются в сторону профиля, при

отрицательном значении

- от про

-*

филя (рис. 4~.І4а).

Этот способ очень нагляден, но из-за своей сложности

неудобен при вычислении аэродинамических сил.

На практике более удобным оказался эпюрный способ. В этом

случае

коэффициент

давления

откладывают по

нормали

к хорде,

в

профиля (рис. 4.146). При этом

положительные

значения

Pt

откладываются вниз, а отрицательные вверх.

Из

соотношения

( 4 . I I )

видно, что

коэффициент давления

может быть

положительным,

отрицательным

и принимать нулевое

значение.

В несжимаемой

среде максимальное

значение

коэффициента

давления равно +1 (

в точке полного торможения, где

ѵ

= 0 ) .

В

тех

точках,

где

А/і

Z

Ѵ«*> ; Р

і

> О

при М\

= Ѵс*, Т>, * Q,

а при

V i

V « .

P i

t~

О.

•__

С изменением углов атаки величина

,

Р І

меняется,

прячем,

отрицательное

ьлачение

может достигать

-

5 и

180

даже

-

б ,

О влиянии сжимаемости и угла атаки на

к: ртину распреде­

ления

дав.-эния

будет

сказано

в главе

УІ.

В предыдущей главе была указана вторая причина образова­

ния аэродинамических сил - вязкость среда.

Для определения аэродинамических сил, зависящих от вяз ­

кости, необходимо знать распределение напряжения

трения,

по поверхности

тела. Определить непосредственно

величину

Т о

в аэродинамическом эксперименте очень трудно, поэтому приме­

няется чаще всего косвенный мел>д.

Из соотношения (1.4)

видно, что

величину

можно

вычислить, если определить на границе пограничного слоя и

поверхности тела градиент

скорости по

нормали

к

поверхности

и динамический

коэффициент

вязкости

ß

.

Зная

среду,

облекающую тело,и её те.лпературу у поверхности тела, можно

определить коэффициент

ß

.

Тогда

определение

Т0

сведет­

ся к определению градиента счсрости у поверхности тела. Для

этого

замеряют

скорость

в

пограничном слое

вблизи

поверхности

* тела

в

р.;де точек одной

и

той

же нормали. После

чего

значение

:

находите"

графически или численным

дафференцирова-

Э П У п - о

нием.

Так как пограничный слой очень тонок,(по длине тела

толщина

пограничного

слоя

изменяется

от

нуля до несколь- .

ких сантиметров,),

то

измерители скорости имеют

очень

малые

размеры.

В качестве

измерителей скорости

применяют

систему,со-

с гоящую из приемников

полного

и статического

давлений^ или

теплоэлектроаяемометры .

|в,

гл.з] .

І

8 І