Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии

Стартовая страница

О системе

Технические требования

Синтез

Обучающий модуль

Справка по системе

Контакты
Искать:
  Расширенный   Формализованый   По связи разделов
 А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я 
Общий каталог эффектов

Аэродинамическое качество
Аэродинамическое качество

Анимация

Описание

 
Аэродинамическое качество – безразмерная величина, являющаяся мерой транспортной эффективности летательного аппарата, движущегося в атмосфере. Она характеризует энергетические затраты па перемещение груза на заданное расстояние. Отношение массы m летательного аппарата в полёте к силе тяги Р двигательной установки представляет собой количество кг полетной массы, приходящихся на единицу силы тяги. При установившемся горизонтальном полёте приближенно можно считать, что тяга Р уравновешивает силу лобового сопротивления Ха летательного аппарата, а подъёмная сила Ya – полётную массу летательного аппарата, поэтому соблюдается численное равенство mg/P=Ya/Xa. Величина

называется аэродинамическим качеством летательного аппарата (Cyкоэффициент аэродинамической подъемной силы, Cxкоэффициент лобового сопротивления). При отсутствии боковых составляющих аэродинамической силы аэродинамическое качество равно тангенсу угла наклона результирующей аэродинамической силы к направлению скорости полёта.
Графическая зависимость Cy = f(Cx) называется полярой, она позволяет определить аэродинамическое качество (рис.1):

Рис.1, с-относительная толщина профиля.
Типичные поляры самолёта для различных чисел Маха.
Рис.2
Максимальному аэродинамическому качеству соответствует точка касания поляры с прямой, проведенной из начала координат.
Аэродинамическое качество оценивает, в частности, дальность планирования Lпл летательного аппарата с выключенным двигателем с высоты Н:
, которая будет максимальной при угле атаки αн соответствующем Кмакс (рис.3):
           Рис.3
Аэродинамическое качество определяется главным образом формой тела, а также условиями полёта (скорость, высота и т.п.) и меняется от 0 (сфера) до нескольких десятков (крыло). Для наиболее совершенных аэродинамических форм (планер) аэродинамическое качество при малых дозвуковых скоростях может превышать 40, у дозвуковых самолётов 15–20. Для тела заданной формы вид зависимости Сy=f(Сx) меняется с изменением чисел Маха М и Рейнольдса Re, соответствующим условиям полета. При сверхзвуковых скоростях полёта (рис.2) аэродинамическое качество тела значительно меньше, чем при дозвуковых, и для лучших несущих поверхностей ~6.

 

 

 

Ключевые слова

 

Разделы наук

 

Используется в научно-технических эффектах

Схема прямоточного воздушно-реактивного двигателя. Типы ПВРД. Характеристики. Область применения. (Характеристики дозвукового ПВРД.)
Cопло с центральным телом (Cопло с центральным телом)

 

Используется в областях техники и экономики

1Ракетно-артиллерийское вооружение
2Воздушный транспорт
1Технологии переработки твердых горючих полезных ископаемых
1Технологии взрывчатых веществ и средств химической защиты
1Технологии органических веществ и продуктов
2Космическая техника и ракетостроение
2Авиастроение
2Двигателестроение
1Электрические машины
1Энергетическое машиностроение
1Теплоэнергетика и теплотехника

 

Используются в научно-технических эффектах совместно с данным эффектом естественнонаучные эффекты

1Критерий подобия Кнудсена (Критерий подобия Кнудсена)
2Аэродинамическое качество (Аэродинамическое качество)
2Критерии подобия. Число Маха (Критерии подобия. Число Маха)
1Сверхзвуковой пограничный слой при обтекании тела потоком с большим числом М (Сверхзвуковой пограничный слой при обтекании тела потоком с большим числом М)
1Отрыв пограничного слоя от поверхности (Отрыв пограничного слоя от поверхности)
1Истечение газа со сверхзвуковой скоростью в область, где давление меньше давления в струе (Истечение газа со сверхзвуковой скоростью в область, где давление меньше давления в струе)
2Возникновение резкого увеличения давления, скорости, температуры и уменьшение скорости течения газа в сверхзвуковой области (Точка разветвления струй, критическая скорость потока при обтекании)
1Общие условия перехода от дозвукового течения к сверхзвуковому и обратно (Условия перехода от дозвукового течения к сверхзвуковому и обратно)
1Распределение давления по профилю крыла (Распределение давления по профилю крыла)
2Вихревое движение газа (Вихревое движение газа)
2Сопротивление движению тела со стороны обтекающей его жидкости или сопротивление движению жидкости, вызванное влиянием стенок труб, каналов и т.д. (Гидродинамическое сопротивление)
2Струя – форма течения жидкости, при которой жидкость(газ) течёт в окружающем пространстве, заполненном жидкостью (газом) с отличающимися от струи параметрами (скоростью, температурой, плотностью, составом и тому подобное) (Течение в сверхзвуковой струе)
2Распространение ударных волн (Распространение возмущений, содержащих разрывы плотности, давления и скорости распространения, в нелинейных средах)
1Резкое изменение давления в жидкости (Гидравлический удар)
1Ускорение ламинарного воздушного потока при прохождении через плавное сужение (Инжекции эффект)
1Трение при относительном движении соприкасающихся тел (Трение скольжения)
1Создание момента силы (Создание момента силы )
1Эффект передачи момента силы посредством твёрдого тела (Механического рычага эффект)
1Переход ламинарного пограничного слоя в турбулентный. Критическое число Рейнольдса (Переход ламинарного пограничного слоя в турбулентный. Критическое число Рейнольдса)
1Возникновение скачка уплотнения воздуха, образующегося перед летящим со звуковой скоростью телом и имеющим форму конуса (Волны возмущения у тела, движущегося с дозвуковой скоростью)

 

Применение эффекта


Примеры аоэродинамических качеств различных летательных аппаратов:
Первый полёт ЛА АК режим полёта Тип
1966 «Союз» 0,25-0,3 полёт в атмосфере Спускаемый аппарат
1968 «Аполлон» 0,368 полёт в атмосфере Спускаемый аппарат
1981 Спейс Шаттл 1 на гиперзвуке Многоразовый космический ЛА
  Воробей 4 полёт в атмосфере Птица семейства воробьиных
1969 Aérospatiale-BAC Concorde 4,35 на посадке Сверхзвуковой пассажирский самолёт
  Серебристая чайка 10 полёт в атмосфере Морская птица семейства чайковых
1969 Boeing 747 17 полёт в атмосфере Широкофюзеляжный пассажирский самолёт
  Альбатрос 20 полёт в атмосфере Морская птица отряда буревестникообразны
1935 Göppingen Gö 3 28 при 72 км/ч Планёр

 


 

 

Реализации эффекта

Планер ОК (орбитальный корабль) по внешнему виду и составу элементов напоминает обычный самолет схемы "бесхвостка" и состоит из фюзеляжа, крыла, снабженного элевонами, функционирующими как рули высоты при управлении по тангажу и как элероны при управлении по крену, вертикального оперения с рулем направления, конструктивно состоящим из двух расщепляющихся створок, работающих при раскрытии в режиме воздушного тормоза, а также балансировочного щитка в хвостовой части для обеспечения балансировки и разгрузки элевонов на гиперзвуковых скоростях и больших углах атаки, где их отклонения ограничены температурным фактором.
К особенностям конфигурации крыла следует отнести его двойную стреловидность, что обеспечивает необходимые несущие свойства и благоприятное изменение аэродинамических характеристик на сверхзвуковых и трансзвуковых скоростях полета. Профиль крыла ОК по сравнению с профилями, применяющимися в современной сверхзвуковой авиации, отличается большей толщиной и большим радиусом передней кромки, что уменьшает температуру нагрева конструкции при входе и полете в плотных слоях атмосферы. Для управления по крену и рысканию при полете на больших скоростях и больших углах атаки, когда руль направления неэффективен, используется реактивная система управления ОК, двигатели которой расположены в двух блоках.
 Компановка орбитального корабля "Буран":
Рис 1.
 
В процессе оптимизации аэродинамических характеристик планера были проведены многочисленные экспериментальные исследования параметрических моделей ОК на дозвуковых, трансзвуковых, сверхзвуковых и гиперзвуковых скоростях в аэродинамических трубах, которые определили влияние на аэродинамические характеристики формы профиля крыла, его стреловидности по передней кромке наплыва и основной трапеции, профиля и габаритных размеров вертикального оперения и установки внешних элементов. По результатам исследований были выбраны:
• крыло со стреловидностью 450 по основной трапеции, 780 по наплыву, с симметричным базовым профилем, максимальная толщина которого, равная 12% хорды, расположена на 40% ее длины;
• фюзеляж с цилиндрической подрезкой по нижней образующей хвостовой части в боковой проекции, равной 140 ;
• вертикальное оперение с чечевицеобразным профилем, максимальная толщина которого расположена на 60% длины хорды.
Анализ характеристик показал, что максимальное балансировочное значение аэродинамического качества К на дозвуковом режиме полета равно 5,6, а на гиперзвуковом режиме – 1,3.

Литература

1.Физическая энциклопедия / Гл. ред. А.М. Прохоров. Ред. кол.: Д.М. Алексеев, А.М. Балдин, А.М. Бонч-Бруевич, А.С. Боровик-Романов. 2.Большая Российская энциклопедия. Т1. Ааронова-Бома эффект – Длинные линии. 1998. 704 с.

Формализованное описание Показать

Стартовая страница  О системе  Технические требования  Синтез  Обучающий модуль  Справка по системе  Контакты 
Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина