книги из ГПНТБ / Павловский К.М. Практическая аэродинамика и динамика полета летательных аппаратов учебное пособие

- SI -

-52 -

§13. ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОФИЛЯ

НА АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Как известно, основными геометрическими характеристиками профиля являются: относительная толщина С, относительная кривизна у 1- , очертания кромок и форма обводов профиля.

От величины относительной толщины зависит деформация струек воздушного потока.Малые значения -С у профилей крыла сверхзвуковых самолетов (С =0,06* 0,04 и менее) вызы­

вают небольшие деформации струек, что способствует повышению Мкр (р и с .2 .1 8 ).и снижению СХо за счет волновой составляющей (формула 2 .1 5 ). Недостатком малых С является интенсивное снижение C-v и С„__ , а также уменьшение жесткости крыла.

Чем больше относительная кривизна, то есть, чем больше несимметрич­ ность профиля, тем большая его несущая способность и более вы­ сок Суи<хх. Но одновременно уве­

личивается Сх и сильно смещает­ ся назад ЦД и фокус при увели­ чении угла атаки, что влечет нарушение пилотажных характери­ стик. У симметричного профиля эти смещения значительно мень­

ше, а поэтому профили с малыми f широко применяются на сверхзвуковых самолетах. Однако низкие Су т ^при этом ухуд­ шают взлетно-посадочные, маневренные и некоторые другие летные характеристики.

Закругленная передняя кромка способствует образованию подсасывающей силы, что снижает Сх и до 30 % повышает Сул^ ,

по сравнению с заостренной кромкой.Но на сверхзвуке перед ней возникает мощный прямой скачок, резко повышающий Сх .

создает подсасывающей силы и влечет ранние срывы потока при

профилю, а также при.учете коэффициента Кв , от которого за­ висит Сх (формула 2 .1 5 ).

Минимальное значение Кв = 4 получается у ромбовидного профиля (рис. 2 .1 9 ). У чечевицеобразного-Кв = 5,33, но зато он обеспечивает увеличенные внутренние объемы крыла, оолъшую жесткость и прочность.

§ 14. ВЛИЯНИЕ УДЛИНЕНИЯ КРЫЛА НА АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

удлинения имеет меньший наклон вправо. Это означает, что аэро­

Таким образом, чем боль­ ше стреловидность, тем до больших скоростей по­ лета картина обтекания будет дозвуковой.

Это позволяет у стрело­ видных и треугольных кры­ льев применять закруг­ ленную переднюю кромку и использовать ее досто­ инства при значительных, сверхзвуковых скоростях. Концевой эффект перете­ кания воздуха и взаимо­ влияние обтекания (ин­ терференция) крыла и

фюзеляжа несколько умень­ шают эффект стреловидно­ сти, но все же она дает весьма ощутимые резуль­ таты.

Надо иметь в виду также то, что даже появившийся перед стреловидным крылом прямой скачок для всего крыла является косым, так как его фронт будет под углом ^ к набегающему

потоку. Это значительно снижает Сх .

Процесс обтекания крыла со стреловидной кромкой характерен нарушением плоскопараллельности потока: вследствие того, что ближе к фюзеляжу поток встречает крыло раньше, чем на кон­ цах крыла, струйки потока, обтекая крыло, искривляются (рис. 2.21 б ). Получается "размытый" по обтекаемой поверхнос­

ти поток, что влечет выравнивание давлений на ней. Это повы­ шает Мкр(рис. 2 .2 2 ), так как давление и температура в кри­

- 56 -

тических сечениях повышаются, что влечет увеличение местных скоростей звука. Одновременно это способствует более плавному протеканию Су и Сх в трансзвуковой зоне (рис. 2 .1 5 ).

Основными недостат­ ками стреловидно­ сти являются: пере­ текание погранич­ ного слоя вдоль размаха, благода­ ря составляющей скоробти Ут . Это влечет "набухание" погранслоя и ран­ ний брив его с

увеличиением угла атаки, особенно на концах крыла, что нару­ шает характеристики устойчивости и управляемости. Для сгла­ живания этого недостатка приходится применять аэродинами­ ческие гребни, снижающие перетекание погранслоя. Кроме этого, снижается Сушях , что ухудшает связанные с этим летные

характеристики; ухудшается эффективность механизации и элеронов, размещенных на задней кромке под углом к набегающему потоку; более трудно обеспечить достаточную жесткость крыла.

Теперь рассмотрим особенности аэродинамики треугольного крыла малого удлинения.

Т р е у г о л ь н о е к р ы л о сочетает в себе до­ стоинства крыла малого удлинения и стреловидности передней кромки, но оно более жесткое благодаря большой корневой хор­ де. ^то позволяет применять профиль с малыми значениями С при большей абсолютной толщине в центральной части.Наличие стреловидной передней кромки усиливает эффект пространствен­ ного обтекания, что еще больше повышает МКр и снижает пере­ текание пограничного слоя вдоль размаха. В ряде случаев мож­ но обойтись без аэродинамических гребней или применить не­ большие гребни на передней части профиля в консольной части крыла. Прямая задняя кромка повышает эффективность элеро­ нов и механизации.

- 5 7 -

Основными недостаткамитреугольного крыла являются почти все недостатки крыла малого удлинения и-стреловидной кромки, но в более выраженной форме. Кроме того, треугольное крыло обладает слабыми способностями гасить поперечные колебания, что влечет ряд особенностей пилотажных характеристик, особен­ но на больших высотах и сверхзвуковых скоростях.При до­ звуковых скоростях треугольное крыло имеет большое индуктив­ ное сопротивление и поэтому нерационально.

В заключение отметим, что если летательный аппарат рас­ считан для применения в основном на таких больших скоростях,

динамических преимуществ перед таким прямым крылом малого удлинения, у которого большое сужение ( € конц: 6 корн) •

§ 16. ОСОБЕННОСТИ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КРЫЛА С ИЗМЕНЯЕМОЙ СТРЕЛОВИДНОСТЬЮ

Крыло с изменяемой стреловидностью ("ИСО наиболее полно удовлетворяет требованиям к сверхзвуковому самолету вообще и к многоцелевому самолету, в частности. По образному выраже­ нию заслуженного летчика - испытателя Федотова, изменяя стре­ ловидность в полете, летчик как бы пересаживается на каче­ ственно другой самолет.

Все аэродинамические особенности самолета с НИСП вытека­ ют из тогб, что при увеличмении стреловидности уменьшается размах, удлинение и относительная толщина крыла.Так,например,

- 58 -

- 5 9 -

при различных углах стреловидности плавно уменьшается и при

быть усилен применением геометрической крутки крыла, которая значительно снижает индуктивное сопротивление при М < I , благодаря подсасывающей силе.Большой эффект крутки получа­ ется у крыла с дозвуковой передней кромкой в том случае, когда стреловидность по передней кромке меньше угла конуса