Рейтинг:  0 / 5

Звезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активна
 

Аэродинамика малых скоростей

 

Аэродинамика малых скоростей

 

ОТ ПЕРЕВОДЧИКА

     Аэродинамика малых скоростей в последнее время привлекает все большее внимание. В ее развитии прежде всего заинтересованы авиамоделисты-спортсмены. Авиамоделизм вступил в такую стадию, когда дальнейшее повышение летных результатов моделей, завоевание новых рекордов и успешное выступление на международных соревнованиях невозможно без глубоких знаний процессов обтекании и теории полета моделей.

     К сожалению, теория полета моделей сложна и в отдельных вопросах значительно   сложнее   теории   полета большого самолета. Это вызвано тем, что модели летают в так называемой критической области чисел Рейнольдса, в которой все аэродинамические характеристики претерпевают резкие, малоизученные скачки   и   зависят к тому же от направления изменения скорости и угла. Поляра перестает быть постоянной и большинство самолетных теорий становятся неприменимыми к модели или нуждаются в сильном изменении. В этом отношении полег модели можно сравнить с полетом самолета при скорости звука, причем модели приходится летать в критической области постоянно.

    Для теории модели не всегда применим прием линеаризации  характеристик, широко используемый в теории большой авиации, а разделение в динамической устойчивости колебаний на коротко и длиннопериодические не выражено так резко, как у самолетов, ввиду принципиальной разницы в инерционных и массовых величинах. Кроме того, очень мало поставлено экспериментов в аэродинамике авиамодельных скоростей. Приводимая работа   немецкого ученого Шмитца,   а   также   его   книга являются почти единственными исследованиями, выполненными с высокой точностью и на должном научном уровне.

     Явление кризиса при обтекании шара известно давно, но никто не предполагал, что для хорошо обтекаемых тел типа фюзеляж или крыло возможны резкие скачки аэродинамических коэффициентов. В 1937 г. советский аэродинамик А. П. Ковалей  в аэродинамическое трубе Центральной авиамодельной лаборатории провел ряд продувок фюзеляжей модели и получил резкое увеличение сопротивления на малых скоростях. Однако правильно объяснить это явление в то время не удалось.

    В дальнейшем, по-видимому, в 1939—1940 гг., этот вопрос с большой тщательностью был исследован Шмитцем. Он обратил внимание на то, что турбулентность потока в трубе оказывала значительное влияние на величину аэродинамических коэффициентов, и принял ряд мер к понижению этой турбулентности, к созданию так называемой ламинарной трубы.

     Проводить эксперименты с такими скоростями в существующих аэродинамических трубах с их оборудованием трудно, а иногда и невозможно. Имеющиеся малоскоростные трубы рассчитаны па скорости 30— 50 м/сек, и при скоростях 4—12 м/сек, которые интересуют моделистов, имеют неустойчивый поток. Турбулентность таких труб высока, поэтому их необходимо специально модернизировать. Кроме того, силы, действующие на модель при продувке на таких скоростях, малы и нужна аппаратура высокой точности для замера этих сил и параметров потока в трубе.

Многие продувки, проведенные самими моделистами, противоречивы и полученные результаты вызывают сомнение.

     Приведенные в этой брошюре результаты получены ученым, специалистом в данной области, выполнены в известном научно-исследовательском аэродинамическом центре в Геттингене (ФРГ) на специально оборудованной аэродинамической трубе и опубликованы в 1953 г. в научном журнале WGL.

     В Советский Союз поступил, по-видимому, единственный экземпляр этого журнала и статья Шмитца не стала известна широкой авиамодельной общественности. Лишь некоторые сведения из нее были опубликованы в 1958 г. в книге И. К. Костенко и в 1962 г. в книге Л. Л. Болонкина. Результаты, полученные Шмитцем. настолько интересны, что должны быть известны всем авиамоделистам.

     Хотя эти результаты были опубликованы в научном журнале, но изложены они очень просто. В них могут разобраться не только специалисты, но и авиамоделисты средней квалификации знакомые с основами аэродинамики. Много внимания автор уделяет физике кризисных явлений, технике постановки эксперимента. Полученные результаты подробно анализируются и даются практические рекомендации, например, как выбрать оптимальный профиль, рассказывается о направлении дальнейших исследований.

     В отличие от своей книги Шмитц в данной работе привел исследования сильно изогнутой пластинки 417в, которая по своим размерам близко подходит к современным профилям, применяемым на моделях. Много внимания уделяет автор и турбулизаторам потока. Все это позволяет в первом приближении оценить величину аэродинамических коэффициентов и хотя бы понять причины, почему резко отличаются полетные результаты моделей, близких по своим размерам, или различны результаты полетов одной и той же модели в холодное и жаркое время дня.

     Кроме авиамоделизма, с аэродинамикой малых чисел Рейнольдса приходится сталкиваться и в других областях техники Давно было подмочено, что тщательное моделирование большого самолета для продувки в трубе обычно ни к чему хорошему не приводило. Так, шасси модели, выполненное со всеми деталями шасси самолета, давало такое большое относительное сопротивление, которое на самолете не наблюдалось. Работа Шмитца эти явления объясняет просто и позволяет правильно проектировать продувочные модели самолетов, а в результаты продувок вносить необходимые поправки

     С подъемом на высоту числа Рейнольдса самолета падают быстро, так что на тихоходных самолетах и планерах, а также на лопатках турбин двигателей может наблюдаться докризисное обтекание. Докризисное обтекание может наблюдаться и в обычном полете на отдельных мелких выступающих частях самолета, таких как расчалки, разного рода обтекатели, выступающие детали шасси и т. п.

    С аэродинамикой малых чисел Рейнольдса (Rе  = 40 000—200 000) приходится сталкиваться и конструкторам небольших вентиляторов. Специалистам, занимающимся изучением полета птиц и насекомых, будет также интересно ознакомиться с данной работой.

    Наконец, нельзя не сказать и о прикладном значении моделизма: постройке уменьшенных моделей-копий новых самолетов для исследования вопросов устойчивости, управляемости, штопора и т. п. В последнее время за границей такие исследования получают все большее распространение, так как они экономичны и безопасны.

Во всех этих случаях необходимо хорошо знать аэродинамику малых скоростей.

Будем надеяться, что аэродинамика малых скоростей привлечет к себе внимание специалистов исследователей и мы получим новые интересные результаты в этой крайне мало изученной области.

    Ждет своих исследователей и аэродинамика сверхмалых скоростей (Rе = 300 — 2000). Именно при таких числах Рейнольдса летают комнатные модели, обтекается корда у кордовой модели. В этом диапазоне скоростей, к сожалению, пока еще не проведено ни одного эксперимента.                                                                       

А. Болонкин

 

СОДЕРЖАНИЕ

От переводчика

  1. Основания для исследований на приз Людвига Прантля.....................................................1
  2. Диапазоны чисел Rе.......................................................................................................... 8
  3. Обоснование специальных методов исследования ...........................................................10
  4. Эффект турбулентности для шара и крыла...................................................................... 11
  5. Петля гистерезиса........................................................................................................... 17
  6. Нить в качестве турбулизатора.......................................................................................   20
  7. Носик крыла и перемещение передней критической точки повышенного   давления ....  24
  8. Результаты измерении на крыле с профилем № 60........................................................ 26
  9. Изогнутая пластинка 417а (f/b=0,058)...........................................................................  28
  10. Изогнутая пластинка 417в (f/b=0,087).............................................................................. 31
  11. Сравнение результатов   измерений................................................................................. 40
  12. Выбор профиля в соответствии с числом Rе ....................................................................  46
  13. Сравнение большого самолета и летающей модели ........................................................ 46
  14. Применение исследований ..............................................................................................48
  15. Значение исследований..................................................................................................  54

Заключение .............................................................................................................................. 56

Список литературы.................................................................................................................... 57

Список отечественной литературы,   в  которой    освещены вопросы  аэродинамики   малых скоростей ...... 58


 Скачайте книгу Аэродинамика малых скоростей пройдя по ссылке