Механика сплошных сред. Алешкевич В.А - 88 стр.

UptoLike

Рубрика: 

88 Ìåõàíèêà ñïëîøíûõ ñðåä
òîì Ì, à íà÷èíàÿ ñ Ì = 4 ìåíÿþòñÿ ìàëî è ñðàâíèìû ñî çíà÷åíèÿìè êîýô-
ôèöèåíòîâ ïðè äîçâóêîâûõ òå÷åíèÿõ.
Ïðè ñâåðõçâóêîâûõ ñêîðîñòÿõ ìåíÿåòñÿ êàðòèíà îáòåêàíèÿ êðûëà ñà-
ìîëåòà. Íàä êðûëîì òå÷åíèå îòðûâàåòñÿ îò åãî ïîâåðõíîñòè, à ïîä êðûëîì
âîçíèêàåò ñêà÷îê ïëîòíîñòè. Ïðè òàêîì îáòåêàíèè, êàê ïîêàçûâàåò àíàëèç,
âåëè÷èíà ïîäúåìíîé ñèëû ìîæåò áûòü ãðóáî îöåíåíà ñ èñïîëüçîâàíèåì òåî-
ðèè Íüþòîíà, â êîòîðîé F
~
sin
2
α
.
Îäíèì èç óíèêàëüíûõ äîñòèæå-
íèé ñîâðåìåííîé àýðîäèíàìèêè ÿâëÿ-
åòñÿ ñîçäàíèå â Ðîññèè â 1997 ã. íîâåé-
øåãî èñòðåáèòåëÿ ÑÓ-37, ó êîòîðîãî
âïåðâûå â ìèðå èñïîëüçîâàíû êðûëüÿ ñ
îòðèöàòåëüíîé ñòðåëîâèäíîñòüþ. Êîíòóð
ýòîãî ñàìîëåòà èçîáðàæåí íà ðèñ. 4.39. Òà-
êîé ñàìîëåò èìååò ìåíüøåå àýðîäèíà-
ìè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå, ÷åì ñàìîëåò
ñ îáû÷íûì ñòðåëîâèäíûì êðûëîì. Ïî-
ìèìî ýòîãî, ó íåãî óâåëè÷åííàÿ ïîäúåì-
íàÿ ñèëà íà ìàëûõ è âûñîêèõ ñêîðîñòÿõ
è óíèêàëüíûå âçëåòíî-ïîñàäî÷íûå õà-
ðàêòåðèñòèêè.
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå àýðîäèíàìè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ.
Âçàèìîäåéñòâèå ëåòàòåëüíûõ àïïàðàòîâ ñ ïîòîêîì âîçäóõà èçó÷àþò
ýêñïåðèìåíòàëüíî â õîäå ëåòíûõ èñïûòàíèé. Äëÿ ýòîãî íà áîðò àïïàðàòà óñòà-
íàâëèâàåòñÿ ðàçíîîáðàçíàÿ àïïàðàòóðà, ôèêñèðóþùàÿ àýðîäèíàìè÷åñêèå
íàãðóçêè. Îäíàêî çíà÷èòåëüíî áîëüøèé îáúåì èíôîðìàöèè óäàåòñÿ ïîëó÷èòü
ïðè îáäóâàíèè ïîòîêîì âîçäóõà ëåòàòåëüíîãî àïïàðàòà â íàòóðàëüíóþ âåëè-
÷èíó èëè åãî óìåíüøåííîé ãåîìåòðè÷åñêîé êîïèè (ìîäåëè). Ýòî îñóùåñòâëÿ-
åòñÿ â àýðîäèíàìè÷åñêîé òðóáå, ñõåìà êîòîðîé èçîáðàæåíà íà ðèñ. 4.40. Â
çàìêíóòîì êàíàëå ïåðåìåííîãî ñå÷åíèÿ ñ ïîìîùüþ ìîùíîãî âåíòèëÿòîðà 1
ñîçäàåòñÿ ïîòîê âîçäóõà â íàïðàâëåíèè, óêàçàííîì ñòðåëêàìè.  óçêîé ÷àñòè
êàíàëà (ñîïëå), ãäå ñêîðîñòü ïîòîêà íàèáîëüøàÿ, ïîìåùàåòñÿ èññëåäóåìûé
îáúåêò 2 (èëè åãî ìîäåëü). Ýòîò îáúåêò ñâÿçàí ñ àýðîäèíàìè÷åñêèìè âåñàìè 3,
ïîçâîëÿþùèìè èçìåðÿòü àýðî-
äèíàìè÷åñêèå ñèëû è ìîìåí-
òû ñèë, äåéñòâóþùèå íà îáúåêò.
Êðîìå òðóá ñ çàìêíóòûì öèê-
ëîì ñóùåñòâóþò ðàçîìêíóòûå
àýðîäèíàìè÷åñêèå òðóáû, â êî-
òîðûå ãàç ïîäâîäèòñÿ èç ñïåöè-
àëüíûõ åìêîñòåé. Àýðîäèíàìè-
÷åñêàÿ òðóáà äëÿ ýêñïåðèìåíòîâ
ñ îáúåêòàìè â íàòóðàëüíóþ âå-
ëè÷èíó ÿâëÿåòñÿ ãðîìàäíîé,
ñëîæíîé è ÷ðåçâû÷àéíî äîðî-
ãîñòîÿùåé óñòàíîâêîé. Ïåðâàÿ â
ìèðå àýðîäèíàìè÷åñêàÿ òðóáà
áûëà ñîçäàíà â 1897 ã. Ê.Ý. Öè-
Ðèñ. 4.39
1
2
3
Ðèñ. 4.40
88                                             Ìåõàíèêà ñïëîøíûõ ñðåä
òîì Ì, à íà÷èíàÿ ñ Ì = 4 ìåíÿþòñÿ ìàëî è ñðàâíèìû ñî çíà÷åíèÿìè êîýô-
ôèöèåíòîâ ïðè äîçâóêîâûõ òå÷åíèÿõ.
       Ïðè ñâåðõçâóêîâûõ ñêîðîñòÿõ ìåíÿåòñÿ êàðòèíà îáòåêàíèÿ êðûëà ñà-
ìîëåòà. Íàä êðûëîì òå÷åíèå îòðûâàåòñÿ îò åãî ïîâåðõíîñòè, à ïîä êðûëîì
âîçíèêàåò ñêà÷îê ïëîòíîñòè. Ïðè òàêîì îáòåêàíèè, êàê ïîêàçûâàåò àíàëèç,
âåëè÷èíà ïîäúåìíîé ñèëû ìîæåò áûòü ãðóáî îöåíåíà ñ èñïîëüçîâàíèåì òåî-
ðèè Íüþòîíà, â êîòîðîé F⊥ ~ sin 2 α .
                                                Îäíèì èç óíèêàëüíûõ äîñòèæå-
                                        íèé ñîâðåìåííîé àýðîäèíàìèêè ÿâëÿ-
                                        åòñÿ ñîçäàíèå â Ðîññèè â 1997 ã. íîâåé-
                                        øåãî èñòðåáèòåëÿ ÑÓ-37, ó êîòîðîãî
                                        âïåðâûå â ìèðå èñïîëüçîâàíû êðûëüÿ ñ
                                        îòðèöàòåëüíîé ñòðåëîâèäíîñòüþ. Êîíòóð
                                        ýòîãî ñàìîëåòà èçîáðàæåí íà ðèñ. 4.39. Òà-
                                        êîé ñàìîëåò èìååò ìåíüøåå àýðîäèíà-
                                        ìè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå, ÷åì ñàìîëåò
                                        ñ îáû÷íûì ñòðåëîâèäíûì êðûëîì. Ïî-
                                        ìèìî ýòîãî, ó íåãî óâåëè÷åííàÿ ïîäúåì-
                                        íàÿ ñèëà íà ìàëûõ è âûñîêèõ ñêîðîñòÿõ
             Ðèñ. 4.39                  è óíèêàëüíûå âçëåòíî-ïîñàäî÷íûå õà-
                                        ðàêòåðèñòèêè.


        Ýêñïåðèìåíòàëüíûå àýðîäèíàìè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ.
        Âçàèìîäåéñòâèå ëåòàòåëüíûõ àïïàðàòîâ ñ ïîòîêîì âîçäóõà èçó÷àþò
ýêñïåðèìåíòàëüíî â õîäå ëåòíûõ èñïûòàíèé. Äëÿ ýòîãî íà áîðò àïïàðàòà óñòà-
íàâëèâàåòñÿ ðàçíîîáðàçíàÿ àïïàðàòóðà, ôèêñèðóþùàÿ àýðîäèíàìè÷åñêèå
íàãðóçêè. Îäíàêî çíà÷èòåëüíî áîëüøèé îáúåì èíôîðìàöèè óäàåòñÿ ïîëó÷èòü
ïðè îáäóâàíèè ïîòîêîì âîçäóõà ëåòàòåëüíîãî àïïàðàòà â íàòóðàëüíóþ âåëè-
÷èíó èëè åãî óìåíüøåííîé ãåîìåòðè÷åñêîé êîïèè (ìîäåëè). Ýòî îñóùåñòâëÿ-
åòñÿ â àýðîäèíàìè÷åñêîé òðóáå, ñõåìà êîòîðîé èçîáðàæåíà íà ðèñ. 4.40. Â
çàìêíóòîì êàíàëå ïåðåìåííîãî ñå÷åíèÿ ñ ïîìîùüþ ìîùíîãî âåíòèëÿòîðà 1
ñîçäàåòñÿ ïîòîê âîçäóõà â íàïðàâëåíèè, óêàçàííîì ñòðåëêàìè.  óçêîé ÷àñòè
êàíàëà (ñîïëå), ãäå ñêîðîñòü ïîòîêà íàèáîëüøàÿ, ïîìåùàåòñÿ èññëåäóåìûé
îáúåêò 2 (èëè åãî ìîäåëü). Ýòîò îáúåêò ñâÿçàí ñ àýðîäèíàìè÷åñêèìè âåñàìè 3,
                                              ïîçâîëÿþùèìè èçìåðÿòü àýðî-
                                              äèíàìè÷åñêèå ñèëû è ìîìåí-
                          3                   òû ñèë, äåéñòâóþùèå íà îáúåêò.
                                              Êðîìå òðóá ñ çàìêíóòûì öèê-
                       2                      ëîì ñóùåñòâóþò ðàçîìêíóòûå
                                              àýðîäèíàìè÷åñêèå òðóáû, â êî-
                                              òîðûå ãàç ïîäâîäèòñÿ èç ñïåöè-
                                              àëüíûõ åìêîñòåé. Àýðîäèíàìè-
                                              ÷åñêàÿ òðóáà äëÿ ýêñïåðèìåíòîâ
                                              ñ îáúåêòàìè â íàòóðàëüíóþ âå-
      1                                       ëè÷èíó ÿâëÿåòñÿ ãðîìàäíîé,
                                              ñëîæíîé è ÷ðåçâû÷àéíî äîðî-
                                              ãîñòîÿùåé óñòàíîâêîé. Ïåðâàÿ â
                    Ðèñ. 4.40                 ìèðå àýðîäèíàìè÷åñêàÿ òðóáà
                                              áûëà ñîçäàíà â 1897 ã. Ê.Ý. Öè-