|
получены фундаментальные результаты. Были созданы новые методики
аэродинамического расчёта летательных аппартов с реактивными двигателями,
учитывающие специфику полёта с большими скоростями, ускорениями и углами набора
высоты. Большим достижением экспериментальной А. летательных аппаратов,
существенно расширившим возможности исследования, явилось создание
аэродинамических труб с перфорацией стенок их рабочей части, что позволило
проводить испытания летательных аппаратов или их моделей с непрерывным
переходом через скорость звука. Первая такая труба была введена в эксплуатацию
в 1947 в СССР. Комплексные исследования в области А. летательных аппаратов
околозвуковых скоростей явились тем фундаментом, на основе которого был в конце
40х гг. создан ряд реактивных самолётов с прямыми и стреловидными крыльями,
обладавших высокими летно-техническими характеристиками.
Совершенствование турбореактивных двигателей, особенно в направлении увеличения
развиваемой ими тяги на больших скоростях полёта, и использование стреловидного
крыла создали реальные возможности для быстрого прогресса в освоении
сверхзвуковых скоростей полёта. Прогрессу в этой области способствовали
разработка и строительство сверхзвуковых аэродинамических труб больших размеров,
вступивших в строй в конце 40х — начале 50х гг. в СССР и за рубежом.
Развитие сверхзвуковой авиации и создание ракетной техники сделали актуальным
решение ряда проблем, в том числе проблемы волнового сопротивления. С середины
40х гг. получает широкое развитие линейная теория крыла в сверхзвуковом потоке.
Систематические экспериментальные исследования и сравнение их результатов с
результатами линейной теории показали возможность её использования для
практических целей. Основным и наиболее эффективным способом снижения волнового
сопротивления являлось увеличение стреловидности крыльев и уменьшение
относительной толщины профилей. Одновременно со стреловидными крыльями стали
рассматриваться трапециевидные крылья малого удлинения (ромбовидные крылья), а
также крылья треугольной формы в плане с малой относительной толщиной. Все эти
крылья нашли практическое применение на сверхзвуковых самолётах и ракетах.
Экспериментальные исследования показали, что значительная часть прироста
волнового сопротивления, особенно на скоростях, близких к скорости звука,
обусловлена интерференцией аэродинамической. В результате экспериментальных и
теоретических исследований было сформулировано правило площадей. Это простое
правило, учитывающее изменение площади поперечных сечений летательного аппарата
по его длине, создало удобное для аэродинамического проектирования
геометрическое представление, а его реализация в компоновке летательного
аппарата снижала волновое сопротивление.
Значительные усилия направлялись на экспериментальную проверку теоретических
положений о возможности уменьшения сопротивления, обусловленного подъёмной
силой, путём реализации эффекта подсасывающей силы при дозвуковых передних
кромках крыла. Для ряда случаев были получены положительные результаты, давшие
заметное уменьшение сопротивления, особенно с применением специальной
деформации передней кромки, так называемой конической крутки крыла, которая
использовалась на некоторых сверхзвуковых самолётах.
Развитие сверхзвуковой авиации было неразрывно связано с совершенствованием
силовых установок. Их размещение, и особенно размещение и устройство
воздухозаборников, во многом определяют облик летательного аппарата и его
аэродинамические характеристики. Были созданы регулируемые входные системы для
воздухозаборников различных типов, что позволило увеличить скорость и дальность
полёта сверхзвуковых самолётов.
Быстрое развитие электронно-вычислительных машин существенно расширило
возможности численного решения задач А. летательных аппаратов. К ним относятся:
расчёт аэродинамических характеристик летательных аппаратов, основанный на
теории несущей поверхности, панельном методе (см. Крыла теория); численные
методы расчёта оптимальной деформации срединной поверхности тонкого крыла;
расчёты обтекания стреловидных крыльев вязким потоком при трансзвуковых
скоростях, обтекания крыльев при больших углах атаки; оптимальных режимов
полёта. Благодаря широкому применению электронно-вычислительных машин стали
развиваться методы выбора оптимальных параметров летательных аппаратов.
В связи с созданием самолётов вертикального взлёта и посадки перед А.
летательных аппаратов возникли новые задачи, наиболее существенной из которых
является учёт влияния вертикальной струи подъёмного двигателя на обтекание
крыла и всего самолёта, особенно вблизи поверхности земли.
Дальнейшее развитие авиации поставило ряд новых проблем. Значительный рост
воздушных перевозок требует создания пассажирских и транспортных самолётов с
высокой топливной эффективностью, что может быть обеспечено путём дальнейшего
совершенствования аэродинамических характеристик летательных аппаратов и
использования экономичных двигателей. В целях повышения экономического
совершенства летательных аппаратов разрабатываются крылья со сверхкритическим
профилем и большого удлинения, изучается возможность уменьшения сопротивления
трения путём естественной и искусственной ламинаризации пограничного слоя.
Экономичность силовой установки повышается путём увеличения степени
двухконтурности. Изучается возможность использования воздушных винтов нового
поколения — винтовентиляторов. В целях повышения эффективности военных
самолётов продолжаются исследования аэродинамических компоновок самолётов с
крылом изменяемой в полёте стреловидности, способных совершать полёт на
различных режимах с оптимальной для выбранного режима конфигурацией крыла.
Ведётся разработка компоновок высоко манёвренных самолётов различных
аэродинамических схем с использованием для улучшения лётных характеристик на
около- и сверхзвуковых скоростях полёта и при больших углах атаки сравнительно
|
|