ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Теории сопротивления и поверхностного трения из "Аэродинамика " Проанализируем все силы, действующие на тело, которое двигается в жидкости, иервоначально находящейся в состоянии покоя. Мы имеем сопротивление давления и сопротивление трения. Сопротивление давления является составляющей, параллельной направлению движения тела, силы, результирующей из всех давлений. Сопротивление трению является равнодействующей всех касательных сил, взятых в том же направлении. Источником сопротивления давлению являются два явления. Одно относится к подъемной силе, т. е. к работе, которая должна быть израсходована, чтобы получить подъемную силу. Сила, которая делает необходимым расходование этой работы, называется индуктивным сопротивлением. Другая часть сопротивления давлению независима от подъемной силы, и мне хотелось бы назвать ее сопротивлением следа . [c.68] Сопротивление следа и сопротивление трения вместе называются профильным сопротивлением, потому что они определяются местным нонеречным сечением (профилем) крыла. Поэтому существует две точки зрения на классифицирование лобового сопротивления одна — возникает ли лобовое сонротивлепие на основе давлений или сил трения другая — зависит ли оно от подъемной силы или профиля крыла. [c.69] Рассмотрим внимательнее эти отчасти разные виды сопротивления. Авиационный инженер обычно применяет вместо самих сил безразмерные коэффициенты. Панример, коэффициент подъемной силы С ь, уже исиользоваппый в главе П, и коэффициент лобового сопротивления Со соответственно определяются делением подъемной силы и лобового сопротивления на площадь крыла и динамическое давление, соответствующее скорости полета. Динамическое давление — величина увеличения давления, которая появляется, если ноток жидкости с плотностью р и скоростью и останавливается она равна На рис. 28 показана диаграмма, очень хорошо знакомая авиационным инженерам, так называемая полярная диаграмма, на которой построен график коэффициента подъемной силы в зависимости от коэффициента лобового сопротивления. Угол атаки использован в качестве параметра. Данные являются результатом измерений крыльев относительного удлинения от единицы до семи в аэродинамической трубе [1]. Относительное удлинение крыла, как объяснено в главе П, получено делением размаха на среднюю хорду. [c.69] Хотя для аэродинамических характеристик, особенно для благоприятного аэродинамического качества и дальнего действия, очень большое относительное удлинение было бы желательно, но конструктивные соображения ограничивают практические значения для самолетов со средней скоростью пределом от восьми до десяти. Важное ис-ключепие — транспортный самолет, недавно построенный Дюбуа-Юре во Франции, относительное удлинение крыла которого примерно равно двадцати пяти. Несомненно, что вставленная между фюзеляжем и крылом специально разработанная распорка обеспечивает необходимую жесткость конструкции крыла без избыточного превышения в весе. Для самолетов, приближающихся или превосходящих звуковую скорость, индуктивное сонротивлепие относительно малое, по сравнению с другими составляющими сонротивления следовательно, в таких самолетах конструкторы обычно применяют малые относительные удлинения крыла, вплоть до двух или даже полутора. [c.74] Теперь мы подошли к вопросу сопротивления следа. В соответствии с теорией Даламбера, сопротивлепие следа пулевое. Кирхгоф и Рэлей пытались избежать этого вывода, предположив, что поверхности разрыва образуются па краях пластины (см. главу I). Однако физически это совершенно невозможно, потому что это означает, что бесконечная масса жидкости переносится с пластиной как застойная жидкость . Это остается невозможным, даже если пластина очень медленно ускоряется нз состояния нокоя. Следует обязательно признать, что реальная картина течения ие вполне понятна. Возьмем, напрнмер, явно простую задачу сферы, равномерно двигающейся в жидкости мы точно ие зпаем как выглядит картина течения. [c.74] Когда он сообгцил об этом Прандтлю, то последний сказал ему Очевидно Ваш цилиндр не круговой . [c.77] Однако даже после очень тш,ательпой механической обработки цилиндра, течение продолжало колебаться. Затем Химепцу сказали, что, возможно, канал не был симметричным, и он начал его выравнивать. [c.77] Это была моя первая статья по этой теме. Затем, так как я полагал, что мое допуш епие было отчасти слишком произвольным, я рассмотрел систему, в которой все вихри были подвижными. Это потребовало несколько более сложного математического расчета, по через несколько педель я закончил расчет и написал вторую статью. [c.78] Иногда меня спрашивают Почему Вы опубликовали две статьи через три недели Одна из них должна быть неверной . Неверная, ие совсем точное выражение, но в первый раз я дал грубое приближение, а затем уточнил его. Результат но существу оказался одинаковым отличалось только численное значение критического соотношения. [c.78] Мне хотелось бы кратко описать задачу уменьшения сонротивления следа. Как я уже объяснял в начале этой главы, сопротивление следа вызвано тем фактом, что линии тока пе придерживаются всей поверхпости тела, а отрываются от иее в некоторой точке. Например, в круговом цилиндре линии тока отрываются от новерхности где-то в середине нути между передней и задней частью цилиндра, таким образом оставляя по потоку вихревую область значительной протяженности. Такой отрыв может быть если пе полностью исключен, то, но крайней мере, отсрочен, если мы аккуратно придадим форму контуру тела, особенно сзади, так что линии тока могут придерживаться ио-верхпости насколько возможно дольше. Корпус дирижабля — хороший пример такого рода тела, которое обычно называют хорош,о обтекаемым телом. Еш,е один пример — тонкий профиль крыла, показанный на рис. 53 (стр. 130). [c.79] Нрипции придания обтекаемой формы стал широко применяться в конструкции самолета для уменьшения лобового сонротивления. [c.79] На довольно больших высотах, где плотность воздуха очень мала и где молекулы воздуха находятся на большом расстоянии друг от друга, воздух может скользить но новерхности твердого тела, как одно твердое тело ско.льзит по поверхности другого. (Раздел аэродинамики, занимающийся такими явлениями, называется супераэродинамикой или аэродинамикой разреженных газов но в данное время мы забудем об этом и не будем учитывать течение такого разреженного воздуха.) Поэтому предположим, что скорость воздуха совпадает со скоростью твердого тела па поверхности и что трение, действующее как па поверхности, так и во внутренней области течения является вязким трением, определяемым градиентом скорости течения. [c.81] Стокс (1819-1903) [14]. Предполагается, что касательная сила, действующая на единицу площади между двумя граничащими слоями жидкости, пропорциональна градиенту скорости течения. Постоянная иронорциональности называется коэффициентом внутреннего трения или вязкостью, и это одна из характерных физических постоянных жидкости. Опа велика для липких жидкостей типа смазочного масла и мала для водянистых жидкостей тина самой воды или воздуха. [c.82] Теперь рассмотрим явления течения, где геометрические формы границ или погруженных тел подобны. Например, рассмотрим две картины течения, в каждой из которых сфера движется с равномерной скоростью в бесконечно простирающейся жидкости в состоянии нокоя. Диаметр сферы, скорость движения, а также плотность и вязкость жидкости могут быть различными. Мы хотим пайти условие, при котором картина течения останется подобной. Другими словами, мы хотим найти закон механического подобия для геометрически подобных ситуаций. [c.82] Вернуться к основной статье