| |
вертикальной составляющей реакции струи. Коэффициент cy полной подъёмной силы
крыла (см. Аэродинамические коэффициенты) изменяется приблизительно
пропорционально величине kc1/2{{?}}, где k — коэффициент, зависящий от
геометрических параметров крыла и С. з. (угла выдува струи, протяжённости С. з.
и его расположения по размаху крыла), c{{?}} — коэффициент импульса струи (см.
в статье Управление пограничным слоем). При больших значениях коэффициента
импульса струи (c{{? ?}} 3—5) значение cy для крыльев с удлинением 8—10 со С. з.
может достигать значений 10—15. При малых коэффициентах c{{?}} увеличение
подъёмной силы происходит главным образом за счёт воздействия струи на
обтекание крыла, при этом аэродинамическая часть приращения подъёмной силы
может в несколько раз превышать приращение подъёмной силы за счёт реакции струи.
С увеличением коэффициента c{{?}} всё большее значение приобретает
вертикальная составляющая реакции струи. При определённых, достаточно больших
значениях коэффициента c{{?}} на крыле конечного размаха со С. з. практически
прекращается рост аэродинамической части приращения коэффициента подъёмной силы,
который достигает своего предельного значения {{?}}cyA lim. Значение
{{?}}cyA lim возрастает с увеличением удлинения крыла, размаха С. з. и угла
выдува струи.
Первые исследования С. з. были проведены в 1938—1941. Практическая реализация С.
з. на самолёте связана с конструктивными трудностями, обусловленными
необходимостью обеспечения отбора сжатого воздуха от двигателя или специального
газогенератора и размещения каналов в крыле для подачи воздуха к щелевому соплу.
Лит.: Ружицкий Е. И., Безаэродромная авиация, М., 1959; Мартынов А. К.,
Прикладная аэродинамика, М., 1972.
А. В. Петров.
струйных течений теория — раздел гидродинамики, изучающий течения идеальной
жидкости или газа, ограниченные частично твёрдыми стенками и частично
свободными поверхностями, на которых давление и, согласно Бернулли уравнению,
скорость жидкости постоянны. При этом предполагается, что массовыми силами и
поверхностным натяжением можно пренебречь.
Схема струйного течения (СТ) с образованием в жидкости свободных поверхностей
тангенциальных разрывов была предложена Г. Гельмгольцем (1868). В 1869 Г.
Кирхгоф решил первые задачи плоских потенциальных СТ несжимаемой жидкости, в
частности истечения струи из отверстия в стенке и обтекания пластинки под углом
атаки {{?}} с отрывом потока от её кромок и образованием «застойной» (отрывной)
области, давление p0 в которой равно давлению p{{?}} в набегающем потоке (на
«бесконечности», рис., а). При истечении из отверстия С. т. т. позволяет
определить форму струи и коэффициент её сжатия. Струйное обтекание пластинки по
схеме Кирхгофа, в отличие от сплошного обтекания, при котором тело в
потенциальном, потоке не испытывает сопротивления (Д’Аламбера—Эйлера парадокс),
дает силу Fn, действующую по нормали к пластинке, и соответственно силу
сопротивления Fy = Fnsin{{?}} и подъёмную силу Fy = Fncos{{?}}. Коэффициент
нормальной силы Cn на единицу ширины пластинки выражается формулой Рэлея (1876)
{{формула}},
где {{?}} — плотность жидкости, v{{?}} — скорость потока на бесконечности, l —
длина пластинки. Эта сила, равно как получающаяся по формуле Ньютона (см.
Ньютона теория обтекания), —
Cn = 2sin2{{?}},
и по формуле, полученной Н. Е. Жуковским для случая безотрывного обтекания
пластинки при наличии подсасывающей силы, —
Cn = {{?}}sin2{{?}},
(последняя при {{?}} > 15° не соответствует экспериментальным данным). Позже
были открыты кавитационные течения, возникающие в капельной жидкости с
образованием за телом паровых или газовых каверн, в которых давление p0 <
p{{?}}. Разрежение в каверне характеризуется числом кавитации {{?}}:
{{формула}}.
В отличие от СТ Кирхгофа ({{?}} = 0), кавитационные течения имеют свободные
границы конечной длины. Известны различные кавитационные схемы (Жуковского —
Рошко, Рябушинского, Эфроса, By, Кузнецова и других), различающиеся способом
замыкания каверны. Наиболее совершенной, свободной от «лишних» параметров,
является схема Тулина — Терентьева, в которой границы каверны заканчиваются
спиралевидными (при математическом описании бесконечнолистными) завитками (рис.,
б). В реальных отрывных течениях при больших Рейнольдса числах Re давление в
отрывных областях вблизи тела практически постоянно, и при правильном выборе
{{?}} кавитационного течения оказываются их удовлетворительной расчётной
моделью. Для малых углов атаки, когда срыв потока происходит только с передней
кромки пластинки, используется схема частичной кавитации (рис., в),
оказывающаяся для заданных {{?}} и {{?}} двузначной по длине каверны и значению
Cn.
Для построения простых СТ применяется годографа метод комплексной скорости
{{v}} = vx - ivy = vexp{-iv}. В заданной области годографа непосредственно
или путём её конформного отображения на более простую определяется комплексный
потенциал скорости {{?}} = {{?}} + i{{?}} = {{?}}(v), после чего течение
в физической плоскости строится квадратурой:
{{формула}}.
Более общий приём был предложен Жуковским (1890). Он ввёл функцию {{?}} = lnv
= lnv - iv и производную комплексного потенциала d{{?}}/du как функции
параметрического переменного и в канонической области (верхней полуплоскости).
В случае СТ с кусочно-прямолинейными твёрдыми границами функции {{?}}(u) и
|
|