Тема 2. Основные сведения об аэродинамике ЛА. Этапы полета самолета.

2.1. Содержание науки аэродинамика.

Определение. Аэродинамикой (а/д) называется наука о законах движения воздуха и о законах силового взаимодействия воздуха с движущимися в нём телами.

АЭРО - греческое слово - воздух. ДИНАМИС - греческое слово - СИЛ А.

А/д - является теоретической основой авиации. На законах а/д базируются теории крыла и воздушного винта, динамика полёта, а/д расчёт, расчёт устойчивости и управляемости ЛА.

В зависимости от метода изучения явлений, а/д делится на теоретическую и экспериментальную.

В теоретической а/д для изучения явлений используются средства математики.

Экспериментальная а/д изучает такие же явления на основе

Наблюдений, экспериментов, моделирования явлений в а/д лабораториях с а/д трубами.

Задачи а/д - это опредление сил, моментов, действующих на ла, которые необходимы для а/д расчёта самолёта, расчёта на прочность, долговечность.

С помощью а/д определяются внешние формы частей самолёта, их взаимное расположене.

А/д даёт возможность определять допустимые при эксплуатации самолёта деформации, исключать вибрации и тряску, определить запретные режимы полёта и т. О. Обеспечить безопасность полёта (бп).

Основоположниками научной гидроаэродинамики считают членов российской академии наук леонардо эйлера (1707-1783гг) и

Даниила Бернули (1700-1782гг).

Эйлер вывел общие уравнения движения жидкостей и газов. Бернули установил зависимость между важнейшими параметрами потока.

В а/д применяется принцип обращения движения, т. е. безразлично, движется поток воздуха относительно неподвижного тела или тело с той же скоростью движется в неподвижном воздухе, их силовое взаимодействие одинаковое. Это явление используется при экспериментах в а/д трубах, где в потоке помещают испытуемую модель.

А - прямоточная

 

Б – циркуляционная

Рис.1 Аэродинамические трубы. 1 - Сужающееся сопло.

2 - решётки; 3 - рабочая камера; 4 – испытываемая модель;

5 – диффузор; 6 – вентилятор; 7 - эл. двигатель.

Наглядным примером является полёт воздушного змея. Ветер дует, а человек удерживает нить, соединённую со змеем, и стоит на месте в результате змей парит в воздухе.

Или наоборрт, в безветренную погоду человек бежит и тащит за нить змея, который удерживается в воздухе.

Нить указывает направление возникающей при этом полной а/д силы, а натяжение нити, величину этой силы. Плоская конструкция змея устанавливается под некоторым углом к набегающему потоку и за счёт этого отбрасывается поток воздуха вниз, а змей стремится улететь вверх, т. е. по направлению нити.

У R

 

→ Х

 

 

Рис. 2 Силы действующие на змея.

R - полная а/д сила; У - а/д подъёмная сила; X - сила лобового сопротивления; N - сила натяжения нити; α- угол атаки змея; G_B - масса отброшенного потока воздуха.

 

Также создаёт а/д силу крыло самолёта движущегося в воздухе.

 

 

Профиль крыла

X_цд - точка центра давления; X _f - точка а/д фокуса; Х_цт - точка центра тяжести

с-та; b - хорда крыла - отрезок прямой соединяющий крайние точки профиля

крыла; b_{сах -} хорда условного крыла.

 

Следовательно давление в потоке над крылом меньше давления под крылом. Разность этих давлений создаёт а/д силу крыла направленную вверх.

Что такое угол атаки α крыла? Угол атаки - это угол, заключённый между хордой и направлением вектора скорости набегающего потока

 

 

 

α > 0 α < 0

при наборе высоты

в горизонтальном полете α = 0 при снижении

Понятие об угле атаки

 

При определённой величине угла атаки α _кр возникает срыв потока на верхней поверхности крыла, это приводит к резкому увеличению давления, а значит, к падению подьемной силы.

 

К понятию α _кр