Я радий вітати всіх передплатників розсилки.
Крім статті розміщеної в розсилці звертаю Вашу увагу на другий матеріал про стійкість і керованості - Бічна статична стійкість і керованість. який можна (і буде набагато зручніше) прочитати на сайті.
Аеродинамічні сили, що виникають від взаємодії профілю з потоком, що набігає, можна умовно розділити відповідно до природи їх виникнення на два види
- сили, обумовлені нормальними тисками на поверхні профілю (подьемная сила і сила опору)
- сила, викликана дотичними напруженнями і пов'язана з проявом в'язкості повітря - опір тертя
Сили в'язкості, що виникають при русі шарів повітря один щодо одного, роблять помітний вплив на перебіг в тонкому шарі повітря, що прилягає до поверхні профілю. У цьому шарі, званому прикордонним, відбувається різке наростання скоростіпо нормалі до стінки від нуля (частки, які прилипли до стінки повністю загальмовані) до місцевої швидкості зовнішнього течії. Якщо частинки повітря пошарово рухаються в прикордонному шарі - протягом називається ламінарним. При деяких умовах шарувату (ламинарное) протягом руйнується і виникає протягом з бурхливим перемішуванням шарів - турбулентний. Умовою, що визначає перехід від одного типу течії до іншого, є параметр Рейнольдса (Re). Значення параметра Re. при якому відбувається перехід ламінарного течії в турбулентний, називається критичним числом - Reкр. Величина Reкр істотно залежить від ступеня шорсткості тіла: чим менше висота мікронерівностей, тим вище значення Reкр. тим довша довжина ламинарного ділянки при обтіканні тіла. Характер плину в прикордонному шарі істотно впливає на величину опору тертя: при ламінарному плині коефіцієнт тертя в кілька разів нижче, ніж при турбулентному.
Розглядаючи обтікання профілю на різних кутах атаки, можна відзначити два принципово різняться режиму:
- безвідривне обтікання - коли прикордонний шар і протягом в цілому приєднані до поверхні профілю, при цьому подьемная сила пов'язана з кутом атаки лінійною залежністю, а опір профілю мінімально
- обтікання з відривом прикордонного шару від верхньої поверхні профілю, що має місце на кутах атаки 14-20 градусів. Цей режим обтікання характерний порушенням лінійної залежності підйомно сили від кута атаки і різким підвищенням опору тиску
Основним призначенням поверохності літального апарату є створення сили, яка використовується як подьемная, керуюча або стабілізуюча.
Кут атаки профілю, відповідний нулеврй підйомно силі, в основному визначається його кривизною. Відносна товщина профілю мало впливає на величину цього кута.
Похідна Cy a (відношення приросту коефіцієнта підйомно сили до відповідного збільшенню кута атаки)
Для звичайних профілів похідна Cy a зменшується при збільшенні отностиельно товщини. Встановлено також, що зменшення кута сходження (кута при задній кромці) профілю призводить до деякого збільшення Cy a.
Максимальні несучі властивості
Для більшості відомих профілів при збільшенні відносної товщини до значення 12% Cy max зростає. Подальше збільшення товщини профілю не робить істотного впливу на його максимальні несучі властивості. Важливо відзначити, що збільшення відносної товщини профілю супроводжується зростанням збільшення підйомно сили, викликаного відхиленням механізації задньої кромки.
Криловиє профілі з положенням максимальної кривизни поблизу передньої кромки проявляють схильність до зриву потоку з різкою втратою несучих властивостей. Пологіша форма піку залежності Cy (a) в околиці Cy max досягається, коли положення максимальної кривизни зміщене назад. За впливом числа Re на Cy max профілі можна умовно розділити на чотири групи:
- до першої групи належать симетричні профілі та профілі з малою кривизною не більше 2-2,5% від хорди, тонкі профілі з середньою кривизною, максимальна ордината якої знаходиться в задній половині хорди профілю. Cy max профілів цієї групи зростає при збільшенні чіслаRe
- до другої групи профілів відносяться профілі з товщиною 12-16% із середньою кривизною 3-4% від хорди, максимальна ордината якої розташована на відстані (0,4-0,45) b від носка. Величина Cy max профілів цієї групи дуже слабо убуває при зростанні Re
- до третьої групи належать сильно увігнуті профілі з середньою кривизною близько 3-4%, але з ординатою максимальної кривизни, розташованої на відстані (0,2-0,25) b від носка і товсті профілі з середньою кривизною. Cy max цих профілів сильно убуває при зростанні Re
- до четвертої групи належать профілі з гострою або злегка закругленою передньою кромкою. Cy max цих профілів дуже малий (0,4-0,5). Збільшення Re злегка збільшує значення Cy max
Експериментально встановлено, що шорсткість поверхні, особливо поблизу передньої кромки, сильно впливає на несучі властивості профілю. Величина Cy max помітно зменшується зі збільшенням шорсткості поверхні. Для профілю з шорсткою передньою кромкою Cy max повільно збільшується з ростом числа Re. У той же час шорсткість поверхні, розташована за положенням максимальної товщини профілю, мало впливає на його несучі властивості і величину Cy a.
Шорсткість поверхні профілю при товщині більше 18% призводить до зменшення похідною Cy a. Для профілів з меншою відносною товщиною вплив шорсткості на Cy a значно слабкіше.
Зміна відносної товщини профілю слабо впливає на величину моменту тангажа при нульовій підйомно силі, приводячи до незначного зменшення його величини при підвищенні товщини профілю.
Збільшення кривизни профілю супроводжується збільшенням поздовжнього моменту на пікірування. Фокус профілю при збільшенні відносної товщини зміщується вперед.
Значення мінімального опору гладкого профілю залежить головним чином від числа Re і протяжності ділянки ламінарного обтікання і слабкіше від відносної товщини і кривизни. Коефіцієнт опору зазвичай зменшується зі зростанням числа Re. Збільшення кривизни профілю практично не призводить до змін в значенні Cxp min. Збільшення відносної товщини профілю, також як і її зміщення її положення до носку, супроводжується підвищенням мінімального лобового опору.
Шорсткість поверхні профілю може значно збільшити його мінімальний опір, тому важливо зберігати глаадкость поверхні при будь-якому характері течії в пограничному шарі.
Рекомендації по вибору профілю несучої поверхні
Вибір профілю крила починають з оцінки параметра, що характеризує мінімальну і максимальну швидкість літального апарату. В якості такого параметра зазвичай розглядають відношення максимального коефіцієнта підйомно сили при повністю відхиленою механізації до коефіцієнта профільного опору при значенні Cy. відповідному польоту на максимальній швидкості: Cy хутро max / Cxp. Великі значення цього відношення відповідають більшій досяжною величиною максимальної швидкості польоту при заданій посадкової швидкості.
Вибираючи профіль за критерієм Cy хутро max / Cxp необхідно пам'ятати, що для окремих класів літальних апаратів (високоманеврені літаки) важливо додаткове дотримання певного ставлення | Cy max | / | Cy min |. що вимагає застосування профілів близьких до симетричним (наприклад NACA 230). Для більшості літаків самодіяльної споруди (неманевренних або обмежено маневрених літаків) цей критерій не відіграє суттєвої ролі. В цьому випадку можна підвищити Співвідношення Cy хутро max / Cxp застосовуючи несиметричні профілі, які мають великі значення Cy max і більш плавну залежність Cy (a) в області критичних кутів атаки, що підвищить безпеку при польоті на околокрітіческіх кутах атаки (посадка, крутий віраж).
Серед обраних класів профілів, так само задовольняють розглянутим вище оцінки, слід віддати перевагу профілям, які мають мінімальне значення коефіцієнта поздовжнього моменту при нульовій підйомно силі cm0. Подальше звуження класів розглянутих профілів проводиться на основі задоволення додаткових вимог, яким повинен відповідати проектований літальний апарат.
Всі профілі можна розділити на кілька груп:
- профілі серій P-II, P-III, NACA 44, ЦАГІ-846, Go відносяться до класичних профілів, розробленим в 30-і роки. Ці профілі мають гарні несучими властивостями, плавної залежністю Cy (a) в області критичних кутів атаки, що не пред'являють особливих вимог до якості поверхні і точності виконання контуру профілю. Такі профілі можуть бути використані для крил з м'якою обшивкою, при цьому втрати в несучих властивостях і аеродинамічному опорі, в порівнянні з жорстким крилом, будуть не дуже значні. З цієї причини такі профілі можуть знайти широке застосування на легких літаках схематичних конструкцій
- до іншої групи профілів відносяться P-III, MS 16/209, Д-2, К-3, NACA 230, NACA 430, GA (W) -1. Вони володіють хорошими несучими властивостями і високим значенням відношення Cy max / Cxp min. Ці профілі предьявляют більш високі вимоги до дотримання форми контуру і можуть бути рекомендовані для застосування на легких літаках з жорстким крилом
- профілі серії С мають високі несучі властивості і різкою зміною залежності Cy (a) в області критичних кутів атаки. Вони пред'являють високі вимоги до чистоти поверхні і точності контура профілю і призначені для пілотажно-акробатичних літаків. Застосування таких профілів для крил аматорських літаків загального призначення небажано через підвищеної небезпеки до звалювання
- ламінарізірованние профілі серії FX. розроблені Вортманна, мають високі несучі властивості і аеродинамічним якістю, в тому числі на малих числах Re. Такі профілі можуть бути рекомендовані для планерів і легких рекордних літаків з жорстким крилом. Ці профілі предьявляют підвищені вимоги до якості поверхні і точності виконання контуру профілю при створенні літального апарату і в процесі експлуатації.
за матеріалами: С.Т. Кашафутдінов В.Н. Лушин "Атлас аеродинамічних Криловим профілів"