|
распределение давлений по поверхности летательного аппарата р(х, z), которые
находятся расчётным путём или в результате испытаний так называемых
дренированных моделей летательных аппаратов в аэродинамических трубах. В оценке
местной прочности элементов конструкции используется аэродинамическое давление,
представляемое в форме эпюр — {{р}} для каждого расчётного случая (рис. 1): p =
(p-p{{?}})/q, где р{{?}} — давление в набегающем потоке, р—давление в
рассматриваемой точке, q — скоростной капор. В методе конечных элементов (см. в
статье Прочность) А. н. в узлах определяются суммированием давлений р по
выделенному участку поверхности ?S:
Pi = q{{??}}Spcos{{?}}idS
где {{?}}i — угол между нормалью в любой точке поверхности и любым i-м
направлением оси.
Для конструкций балочного типа определяются распределённая по длине
аэродинамическая сила {{P}} и точка её приложения — центр давления {{хд}}:
{{P}} = cnqb где
{{формула}}
{{?}}р}} — разность давлений на верхней и нижней поверхностях, {{х}} = х/b, b —
линейный размер сечении;
{{формула}}
Для определения распределённых А. н. проводят испытания дренированной модели
проектируемого летательного аппарата либо используют прикладные методы расчётов,
основанные на линейной
теории с введением поправок по результатам испытаний близких моделей. Для крыла
самолёта распределённые по размаху А. н. определяются по формуле:
{{формула}}
где Г(z) = cyсечbсеч/cyкрbкр — безразмерный коэффициент распределённых по
размаху крыла А. н. (сyсеч, cyкр — аэродинамический коэффициент подъёмной силы
сечения и крыла, bсеч, bкр — хорда сечения и среднегеометрическая хорда крыла,
G — вес летательного аппарата, l —размах крыла. Значения Г и {{xд}} зависят от
формы крыла в плане, его геометрической и аэродинамической крутки, отклонения
элементов механизации крыла, относительных размеров фюзеляжа, угла атаки и
числа M (Маха числа). В расчётах прочности принимается, что распределённая сила
сопротивления {{Рx}} = {{Py}}*cx/cy. А. н. на различные элементы механизации
крыла в неотклонённом положении находят как для соответствующей части крыла на
всех режимах полёта. При определении А. н. в отклонённом положении элементов
механизации крыла и органов управления вводятся коэффициент нормальной и
тангенциальной сил сn и {{ст}}, которые зависят от режима полёта и углов
отклонения. А. н. на оперении самолёта вычисляется как сумма нагрузок при
неотклонённых рулях и нагрузок от отклонения рулей. Первая распределяется по
размаху и хорде, как для крыла; вторая зависит от угла отклонения руля и
распределяется по размаху пропорционально размерам хорд руля, а вдоль хорды —
по приближённой эпюре (рис. 2). А. н. на створках и щитках находятся для
задаваемого значения сn; нагрузка распределяется равномерно по поверхности. А.
н. на корпусах и фюзеляжах определяются для носовой, центральной и хвостовой
частей в зависимости от угла атаки и числа М с учётом интерференции с крылом и
оперением. В манёвренных случаях нагружения летательного аппарата (см. Нормы
прочности) влияние нестационарности аэродинамических сил может не учитываться.
А. н. от неспокойного воздуха в специальных расчётах вычисляются с учётом
нестационарности нагружения.
В. М. Чижов.
Рис. 1. Эпюры распределения аэродинамического давления: {{рв}} — давление по
верхней поверхности; {{Рy}} — давление по нижней поверхности, {{рy}} —
распредслённая по длине аэродинамическая сила.
Рис. 2. Приближённая эпюра распределения аэродинамических нагрузок вдоль хорды
оперения.
аэродинамические силы и моменты летательного аппарата — результат силового
воздействия воздуха на движущийся в нем летательный аппарат. Именно эти силы,
имеющие динамическую природу, то есть возникающие только при движении
летательного аппарата, делают возможным полёт аппаратов тяжелее воздуха
(самолётов, вертолётов и др.), в то время как аппараты легче воздуха (дирижабли,
аэростаты и др.) поддерживаются в полёте аэростатической выталкивающей силой
(см. Аэростатика).
На каждый элемент поверхности движущегося летательного аппарата действуют
поверхностные силы, которые состоят из нормального напряжения, связанного с
давлением гидродинамическим, и касательных напряжений, обусловленных силами
трения. Если вязкостью пренебречь и считать воздух идеальной жидкостью, то его
воздействие приводит только к нормальным напряжениям. Нормальные и касательные
напряжения, непрерывно распределённые по всей поверхности летательного аппарата,
в совокупности определяют векторы равнодействующей аэродинамической силы
планера R и аэродинамического момента М относительно некоторой точки, например,
центра масс летательного аппарата.
В аэродинамике и динамике полёта обычно рассматривают проекции векторов А. с.
и м. на оси выбранной системы координат летательного аппарата, наиболее
употребительными из которых являются скоростная и связанная системы.
В скоростной системе координат составляющая вектора аэродинамической силы R
вдоль скоростной оси ха (см. рис.), взятая с обратным знаком, называется силой
сопротивления аэродинамического (лобового сопротивления) и обычно обозначается
Ха, составляющая вдоль оси yа называется подъёмной силой Ya, а составляющая
вдоль оси za — боковой силой Za. Составляющие вектора R вдоль осей связанной
системы координат называются соответственно продольной X (берётся с обратным
|
|