Fluxul de aer pe aripa reală

La începutul aviației, în imposibilitatea de a explica procesele de formare a ascensorului, oamenii, atunci când au creat aripi, au căutat sfaturi de la natură și au copiat-o. Primul lucru pe care au acordat atenție sunt particularitățile structurii aripilor de păsări.







Sa observat că toate au o suprafață convexă la partea superioară și o suprafață plană sau concavă (vezi figura 34). De ce natura a dat aripilor de păsări această formă? Căutarea unui răspuns la această întrebare a constituit baza cercetărilor ulterioare.

Fig. 34. Aripile unei pasari

La viteze reduse de zbor, mediul aerian poate fi considerat incompresibil. Dacă fluxul de aer este laminar (irotațional), atunci acesta poate fi împărțit într-un număr infinit de fluxuri de aer elementare și neconcordate.

În acest caz, în conformitate cu legea conservării materiei, fiecare printr-o secțiune transversală a unei fluxuri izolate la mișcare constantă pe unitatea de timp este nevoie de aceeași masă de aer. Aria secțiunii fluxurilor poate varia. Dacă scade, viteza de curgere în țarc crește. Dacă secțiunea transversală crește, debitul scade (a se vedea figura 35).

Fig. 35. Creșterea vitezei de curgere cu reducerea debitului de gaz

matematician elvețian și inginer Daniel Bernoulli derivat legea, care a devenit una dintre legile de bază ale aerodinamicii și acum îi poartă numele: mișcarea constantă a unei sume ideală de gaz incompresibil energiilor cinetice și potențiale ale volumului său de unitate este constantă pentru toate secțiunile aceleași fluxuri.

P este presiunea în flux (energia potențială),

- capul dinamic (energia cinetică).

Din formula de mai sus este clar că dacă viteza de curgere în fluxul de aer crește, atunci presiunea în el scade. Dimpotrivă, dacă viteza de scurgere scade, presiunea în ea crește (vezi Figura 35). V1 P2.

Acum, să examinăm în detaliu procesul de curgere a unei aripi. Suprafața superioară a aripii este mai proeminentă decât cea inferioară. Aceasta este cea mai importantă circumstanță (a se vedea figura 36).

Luați în considerare fluxurile de aer care curg în jurul suprafețelor de sus și de jos ale profilului. Profilul curge fără răsuciri. Moleculele de aer din curenți, care se potrivesc simultan cu marginea anterioară a aripii, trebuie, de asemenea, să se deplaseze simultan de marginea posterioară.

În Fig. 36 că lungimea traiectoriei fluxului de aer care curge în jurul suprafeței superioare a profilului este mai mare decât lungimea traiectoriei de curgere în jurul suprafeței inferioare. Deasupra suprafeței superioare, moleculele de aer se deplasează mai repede și sunt situate mai puțin frecvent decât cele de mai jos. Se produce o scurgere.

Diferența de presiune sub nivelul inferior și deasupra suprafețelor superioare ale aripii conduce la apariția unei forțe de ridicare suplimentare. Spre deosebire de placă, la unghiul zero de atac pe aripa cu un profil similar, forța de ridicare nu va fi zero.







Fig. 36. Fluxul în jurul unui profil asimetric

Cea mai mare accelerație a debitului în jurul profilului de curgere se realizează deasupra suprafeței superioare, situată în apropierea marginii de ghidare. În consecință, se observă și rarefacția maximă. În Fig. 37 prezintă diagramele distribuției presiunii de-a lungul suprafeței profilate.

Fig. 37. Diagrame de distribuție a presiunii pe suprafața profilului

Cp este coeficientul de presiune; P este presiunea în flux; P∞ este presiunea în fluxul neperturbat; q∞ este capul vitezei fluxului neperturbat; ∞ - densitatea aerului în fluxul neperturbat; V∞ este viteza fluxului neperturbat.

Un corp solid, care interacționează cu fluxul de aer. își schimbă caracteristicile (presiunea, densitatea, viteza). Prin caracteristicile unui flux neperturbat, înțelegem caracteristicile de curgere la o distanță infinit de mare față de corpul investigat, adică unde nu interacționează cu fluxul, nu îl deranjează.

Coeficientul Cp indică diferența relativă dintre presiunea debitului de aer pe aripă și presiunea atmosferică în fluxul neperturbat. Unde Cp <0, поток разрежен. Там, где Ср> 0, fluxul are o compresie.

Amintim în special punctul A. Acesta este un punct critic. Se împarte fluxul. În acest moment, viteza de curgere este zero și presiunea este maximă. Ea este egală cu presiunea de frânare, iar coeficientul de presiune este Cp = 1.

P0 este presiunea de decelerare; P∞ este presiunea în fluxul neperturbat; q∞ este capul vitezei fluxului neperturbat.

Distribuția presiunii de-a lungul profilului depinde de forma profilului, unghiul de atac poate varia de la cea arătată în figură, dar este important să ne amintim că la temperaturi joase (subsonică) viteza principala contribuție la forța de ridicare face vid, care se formează pe suprafața aripii superioare pe primele 25% profilul profilului.

Din acest motiv, în aviația "mare" încercați să nu rupeți forma suprafețelor superioare ale aripii. nu puneți acolo locul de suspendare a încărcăturii, trapele de funcționare. De asemenea, ar trebui să acordăm o atenție deosebită conservării integrității suprafețelor superioare ale aripilor aparatului, uzura si patch-uri necorespunzatoare agraveaza semnificativ caracteristicile lor de zbor. Și aceasta nu este doar o reducere a volatilității aparatului. Aceasta este, de asemenea, o chestiune de asigurare a siguranței zborurilor.

În Fig. 38 prezintă polaritatea a două profiluri asimetrice. Nu este greu de observat că aceste polare diferă oarecum de polar al plăcii. Acest lucru se explică prin faptul că, la zero unghi de atac pe astfel de aripi, forța de ridicare va fi nenuloasă. Pe polarul profilului A, sunt marcate punctele corespunzătoare celor economice (1), cele mai avantajoase (2) și critice (3) unghiurilor de atac.

Fig. 38. Polari de profiluri aripi asimetrice

Se pune întrebarea: care este profilul mai bun? Este cu siguranță imposibil să-i răspunzi. Profilul [A] are mai puțină rezistență, mai mult decât y va zbura mai repede și mai departe pe aripa [B]. Dar există și alte argumente. Profilul [B] are valori mari ale lui Cy. O aripă cu un profil [B] va putea să stea în aer la viteze mai mici decât o aripă cu profil [A].

În practică, fiecare profil are propriul său domeniu de aplicare. Profilul [A] este profitabil în zborurile pe distanțe lungi, unde este nevoie de viteză și volatilitate. Profilul [B] este mai util în cazul în care există nevoia de a rămâne în aer la o viteză minimă. De exemplu, când se apropie.

În aeronavele "mari", mai ales atunci când se proiectează avioane grele, ele produc complicații semnificative în proiectarea aripii pentru a-și îmbunătăți caracteristicile de decolare și aterizare. După viteza de aterizare mare trage întregul complex de probleme, variind de la o complicație semnificativă a proceselor de decolare și aterizare și terminând cu necesitatea de construcție mai multe piste costisitoare și lungi la aerodromurile. În Fig. 39 prezintă profilul unei aripi echipate cu o lamelă și o clapă cu două fante.

Fig. 39. Mecanizarea aripii







Articole similare

Trimiteți-le prietenilor: