Механизмы образования подъемной силы при дозвуковом и сверхзвуковом обтекании.

ЛА

1. Классификация ЛА по принципу реализации полета.

(картинка)

Силы, действующие на ЛА в полете.

Силы, действующие на Л. а. На Л. а. действует притяжение планеты и др. небесных тел, а при полёте в атмосфере — также и сопротивление среды. Действие этих сил преодолевается с помощью подъёмной силы (См. Подъёмная сила) и силы тяги. Подъёмная сила и сила тяги используются также для управления Л. а., т. е. для изменения величины и направления скорости полёта и положения Л. а. в пространстве.

Модели формы Земли.

• Первым по точности приближением к форме Земли является геоид. Геоид – это геометрическая фигура, ограниченная так называемой основной уровенной поверхностью Земли, то есть поверхностью, совпадающей с поверхностью мирового океана в состоянии полного покоя водных масс и продолженной под материками. Основная уровенная поверхность перпендикулярна силе тяжести, представляющей сумму гравитационной и центробежной сил, и аналитического описания не имеет.

• Более грубым приближением является эллипсоид вращения, который в данном случае при совпадении малой оси с осью вращения Земли называется земным эллипсоидом (эллипсоидом Клеро). Эллипсоид, ориентированный в теле Земли из условия минимума погрешностей аппроксимации основной уровенной поверхности на некоторой её части, называется референц-эллипсоидом.
  В нашей стране ещё в советское время введён референц-эллипсоид Красовского, имеющий a = 6378245,000 км, b = 6356863,019 км, c = 0,0033523299, e ² = 0,0066934216, e ^’2 = 0,0067385254.
  Для решения навигационных задач чаще используют сферу, на которую должна быть спроектирована поверхность земного эллипсоида.

4. Аэродинамическая сила - сила, с которой газообразная среда (например, воздух) действует на поверхность движущегося в ней твердого тела (например, крыла самолёта). Полную аэродинамическую силу (называется полным аэродинамическим сопротивлением) можно разложить на аэродинамическое сопротивление, подъёмную силу и боковую силу, перпендикулярную первым двум.

Статическая устойчивость - характеристика устойчивости летательного аппарата, определяющая его тенденцию к возвращению без вмешательства лётчика в исходное положение равновесия под действием аэродинамического, вызываемого отклонением летательного аппарат под действием какой-либо возмущения от положения равновесия после прекращения действия возмущения.

Механизмы образования подъемной силы при дозвуковом и сверхзвуковом обтекании.

Подъемная сила - проекция главного вектора аэродинамических сил (см. Аэродинамические силы и моменты), приложенных к обтекаемой поверхности тела, на нормаль к направлению его движения. Объяснение механизма образования и определение П. с. (так же, как и сопротивления аэродинамического) являются фундаментальными проблемами аэродинамики, в разработку которых внесли вклад многие выдающиеся учёные мира.

Появление П. с. Y при обтекании профиля и крыла потоком несжимаемой жидкости объяснил Н. Е. Жуковский (1906), связав её с образованием вихрей в потоке; П. с. Y профиля связана с циркуляцией скорости Г вокруг него соотношением (см. Жуковского теорема)

Y = (ρ)V(∞)Г,

где (ρ) — плотность жидкости, V(∞) — скорость набегающего потока. Поскольку возникновение вихрей в потоке идеальной жидкости невозможно, то появление их и, следовательно, П. с. есть результат проявления неидеальных свойств среды — действия трения. Несмотря на это, механизм образования П. с. моделируется в рамках теории идеальной жидкости путём введения циркуляции скорости, значение которой определяется на основе Чаплыгина-Жуковского условия (постулата) о конечности скорости на задней кромке профиля и крыла, при полнении этого условия около профиля реализуется такое поле течения, при котором на его верхней стороне имеет место разрежение, а на нижней — повышение давления; этот перепад давлений определяет П. с. профиля.

В сжимаемом дозвуковом потоке существует такой же механизм образования П. с., который также моделируется в рамках теории идеального газа. Для тонких профилей обычно используется линеаризированная теория, согласно которой для заданного профиля значения П. с. для сжимаемой (Yсж) и несжимаемой (Yн) жидкостей с одинаковыми параметрами на бесконечности связаны между собой соотношением (см. Прандтля — Глауэрта теория):

Yсж = Yн/(1-М2(∞))1/2,

где М(∞) < 1 — Маха число полёта.

 

При сверх- и гиперзвуковых скоростях полёта (М(∞) > 1) механизм создания П. с. иной. При этих скоростях на наветренной стороне профиля образуется область повышенного давления (pнв > p(∞)) из-за сильного торможения потока в скачках уплотнения, а на подветренной — область разрежения (p(∞) > рпв≥0; рнв, рпв,p(∞) — соответственно давления на наветренной и подветренной сторонах и в набегающем потоке). С увеличением числа Маха вклад подветренной стороны в создание П. с. быстро уменьшается. Этот механизм образования П. с. также моделируется в рамках теории идеального газа. Кроме того, он в общих чертах соответствует теории «ударного» возникновения давления при обтекании тела, которую предложил И. Ньютон (см. Ньютона теория обтекания), что и обусловило широкое применение формулы Ньютона, связывающей давление с местным углом наклона поверхности к направлению набегающего потока, для оценки аэродинамических характеристик гиперзвуковых летательных аппаратов.

Модель атмосферы Земли.