Понятие о пограничном слое - Расчет летно-технических характеристик самолета Boeing 767

Пограничный слой - это тонкий слой воздуха, непосредственно прилегающий к поверхности тела, в котором за счет сил вязкого трения происходит плавное выравнивание скоростей частиц от нуля у поверхности до скорости внешнего потока.

Независимо от чистоты обработки поверхности обтекаемого тела на нем остаются микронеровности, размеры которых значительно больше молекул. Молекулы, попадая в эти неровности, затормаживаются. Между заторможенными и более удаленными от поверхности частицами, из-за разности скоростей, возникают силы внутреннего трения, проявляется вязкость. Так как воздух обладает вязкостью, то это является причиной образования пограничного слоя, который во многом определяет характер обтекания тел.

Пограничный слой по своей природе является вихревым, так как в нем присутствует вращательное движение. При сходе с поверхности пограничный слой разрушается с образованием вихревого (спутного) следа. По своей структуре пограничный слой может быть ламинарным или турбулентным.

Ламинарный ПС - это пограничный слой, в котором течение воздуха слоистое, без смешивания между слоями, перемешивание частиц отсутствует. Такое течение присуще потокам, имеющим сравнительно малые скорости.

Турбулентный ПС - это пограничный слой, в котором движение воздуха характеризуется интенсивным перемешиванием частиц.

Процесс механического перемешивания частиц в турбулентном потоке обусловливает возникновение дополнительного сопротивления трения, эквивалентного многократному увеличению вязкости. Поэтому сопротивление движению тела в турбулентном потоке воздуха (например, горизонтального оперения самолета в турбулизированном крылом воздушном потоке) во много раз больше, чем в ламинарном потоке. В этом проявляется отрицательная роль турбулентности воздушного потока.

Тема 1.3 Силы, действующие на самолет в полете

На любое тело, движущееся в воздухе, в том числе и на самолет, действуют четыре основные силы, определяющие параметры движения этого тела:

    1) Сила веса; 2) Подъемная сила; 3) Сила тяги; 4) Сила сопротивления.

Эти силы обычно изображают в виде векторов, длина которых условно соответствует их относительной величине.

силы, действующие на самолет в прямолинейном равномерном полете

Рис. 7. Силы, действующие на самолет в прямолинейном равномерном полете:

    - подъемная сила - сила веса - сила сопротивления - сила тяги

Эти четыре силы всегда взаимодействуют парами: подъемная силаи сила веса, сила тяги и сила сопротивления. Самолет, летящий с постоянной скоростью, не выполняющий разворотов, не набирающий высоту и не снижающийся, находится в состоянии аэродинамического равновесия, т. е. тяга равна сопротивлению, а подъемная сила равна весу самолета. Если тяга станет больше сопротивления, скорость самолета начнет увеличиваться, соответственно начнет возрастать сопротивление, пока оно не станет равным тяге и скорость самолета снова стабилизируется. Если увеличится сопротивление начнет уменьшаться скорость полета до тех пор, пока сила сопротивления снова не станет равной силе тяги. Если подъемная сила станет больше силы веса самолета, самолет начнет набирать высоту, а если сила веса превысит подъемную силу - самолет начнет снижаться. Таким образом, избыток тяги самолет может использовать для ускорения или набора высоты. С другой стороны, если тяги недостаточно для компенсации силы сопротивления, самолет замедляет свое движение или снижается.

Все эти силы действуют по отношению к центру тяжести самолета. Центром тяжести самолета является точка приложения равнодействующей сил веса. Другими словами, центр тяжести это точка, по отношению к которой вес передней части самолета равен весу задней части, вес его левой части равен весу правой и вес верхней части равен весу нижней. В процессе полета эта точка постоянно смещается (в процессе выработки горючего, при перемещении людей по фюзеляжу и т. п.). Пересечение осей, вокруг которых вращается самолет, всегда находится в точке расположения центра тяжести.

Тема 1.4 Подъемная сила

Крыло самолета предназначено для создания подъемной силы, необходимой для поддержки самолета в воздухе.

При обтекании выпуклого профиля крыла над этой поверхностью скорость воздушного потока увеличивается, соответственно давление уменьшается, возникает разность давлений под крылом и над крылом и образуется подъемная сила.

подъемная сила

Рис. 8. Подъемная сила

Похожие статьи




Понятие о пограничном слое - Расчет летно-технических характеристик самолета Boeing 767

Предыдущая | Следующая