| |
Первый успешно летавший Г. был продемонстрирован А. Фабром в 1910. В России Г.
в 1913 начал строить Д. П. Григорович (см. Григоровича самолёты). В советский
период разработки в этой области проводили Григорович, А. Н. Туполев (см. Ту),
Г. М. Бериев (см. Бe), В. Б. Шавров, И. В. Четвериков, Р. Л. Бартини, А. К.
Константинов и другие конструкторы.
А. И. Тихонов.
Рис. 1. Гидросамолёт с поддерживающими поплавками на концах крыла.
Рис. 2. Двухпоплавковый гидросамолёт.
Рис. 3. Самолёт-амфибия.
Рис. 4. Самолёт-амфибия «Си Стар» (ФРГ).
гиперзвуковая скорость — 1) скорость V газа, намного превышающая местную
скорость звука a: V > > a (Маха число M > > 1). 2) Г. с. полёта — скорость
летательного аппарата, намного превышающая скорость звука в невозмущенном
потоке (часто за полёт с Г. с. принимают полёт со скоростью, соответствующей
значению M{{?}} > 5). Полёт с Г. с. в атмосфере сопровождается интенсивными
ударными волнами, значительным аэродинамическим нагреванием (см. Гиперзвуковое
течение).
гиперзвуковое течение — течение газа с гиперзвуковыми скоростями. Особенности Г.
т. начинают заметно проявляться при достаточно больших, но различных для тел
разной формы (сфера, конус и т. п.) значениях Маха числа М. Поэтому и граница,
отделяющая сверхзвуковое течение от Г. т., весьма условна. Для всех Г. т.
характерным является большое значение отношения кинетическая энергия (энергии
поступательного движения частиц газа) к внутренней (тепловой) энергии газа,
равное по порядку величины М2. Вследствие этого в Г. т. относительное изменение
температуры и других термодинамических параметров много больше относительного
изменения скорости, и торможение обтекающего тело потока приводит к
значительным возмущениям его параметров. При гиперзвуковом обтекании тел
возникают интенсивные ударные волны и большая завихренность течения (см.
Вихревое течение). Для расчёта таких течений становиться необходимым
использование нелинейных уравнений движения, а также соотношений, описывающих
термодинамику газа при больших температурах. Полёт летательного аппарата с
гиперзвуковыми скоростями сопровождается сильным аэродинамическим нагреванием
поверхности и значительными отличиями аэродинамических характеристик от
аналогичных характеристик при сверхзвуковом полёте.
Особенности Г. т. удобно разделить на газодинамические, обусловленные большими
значениями чисел М, и термодинамические, проявляющиеся при больших абсолютных
температурах газа (характерных для гиперзвуковых режимов полёта летательных
аппаратов).
Газодинамические особенности Г. т. связаны с относительными изменениями
газодинамических переменных потока. При обтекании тела однородным потоком газа
с числом Маха в невозмущенном набегающем потоке М{{?}} > > 1 мерой возрастания
давления и внутренней энергии газа в возмущенной части поля течения служит при
слабом влиянии вязкости параметр K1 = M{{?}}sin{{?}} ({{?}} — характерный
угол наклона поверхности тела к направлению невозмущенного потока). В случае K1
> > 1 за головной ударной волной существенно увеличивается плотность,
многократно возрастают давление и температура газа. На границе возмущенного и
невозмущенного потоков возникают тонкие, примыкающие к носовой части тела слои
газа с относительно большой плотностью (так называемые ударные слои — см.
Ньютона теория обтекания). При K1 > > 1 в общем балансе сил и энергии можно
пренебречь давлением и внутренней энергией невозмущенного газа. Независимость
(точнее слабая зависимость) характеристик течения от этих параметров
набегающего потока — одно из важных свойств Г. т. Для случая совершенного газа
это свойство равносильно независимости течения от значения М{{?}} (закон
стабилизации по числам Маха). Другая важная особенность течений с М > > 1,
связанная с сильным торможением потока внутри пограничного слоя, — слабое
влияние вязкости (температуры) невозмущенного газа на вязкость газа в
пограничном слое. Поэтому в качестве характерного Рейнольдса числа Re,
определяющего режим Г. т., принято использовать параметр Re0 =
{{??}}V{{?}}L/{{?}}0, где {{??}}, V{{?}} — плотность и скорость набегающего
потока, L — характерный размер тела, {{?}}0 — характерное значение вязкости в
пограничном слое. Для совершенного газа в качестве {{?}}0 удобно выбирать
вязкость при температуре торможения.
Особые газодинамические свойства присущи случаю гиперзвукового обтекания тонких
тел (см. Тонкого тела теория), установленных под малыми углами к направлению
однородного набегающего потока ({{?}} < < 1, M{{?}} > > 1). Для таких течений
углы наклона головной ударной волны к направлению вектора V{{?}} всюду малы,
число Маха за волной (вне пограничного слоя) велико, а скорость газа меняется
(в основном приближении) лишь в направлении, перпендикулярном V{{?}}. Последнее
равносильно тому, что в системе координат, связанной с невозмущенным потоком,
смещение частиц газа происходит лишь в плоскостях, перпендикулярных направлению
движения. Течение в каждой из таких плоскостей не зависит от течения в
остальных, что и составляет содержание закона плоских сечений из которого
следует нестационарная аналогия. Согласно этой аналогии, обтекание тела
невязким газом при {{?}} < < 1 и М{{?}} > > 1 сводится к нестационарной
задаче расширения (сжатия) бесконечного цилиндрического поршня, находящегося в
покоящемся газе. Поперечное сечение поршня в момент времени t = x/V{{?}}, где
x — координата, отсчитываемая от вершины тела и параллельная V{{?}}, совпадает
с поперечным сечением тела в плоскости х.
Структура течения около тонкого тела существенно нарушается, если тело
затуплено. Тогда на носовой части тела sin{{?}} ~ 1, и возмущения потока в этой
|
|