ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Общие понятия и определения Аэродинамическое силовое воздействие из "Управление и стабилизация в аэродинамике " В настоящей книге, написанной с учетом опыта преподавания аэродинамики в МВТУ им. Баумана, рассматриваются некоторые аспекты аэродинамической теории управления и стабилизации. В гл. I анализируются аэродинамические схемы летательных аппаратов как объектов управления и стабилизации, исследуется влияние назначения и тактико-технических требований на выбор соответствующей схемы аппарата в целом, а также органов управления и стабилизации. Воздействие этих органов проявляется в изменении аэродинамических характеристик летательных аппаратов. В связи с этим рассматриваются общие понятия и определения действующих сил и моментов как в условиях стационарного обтекания, так и при неустановившемся движении. [c.5] Одним из важных последствий управляющего воздействия является устойчивость (или неустойчив-оеть) летательного аппарата в полете. Для более глубокого осмысления этого явления представляется удобным ввести понятие о статическое устойчивости как способности аппарата сохранять ориентировку (равновесие) по отношению к заданной траектории. В качестве управляющих устройств, обеспечивающих такую способность, используются стабилизаторы в виде хвостового оперения или каких-либо других несущих поверхностей, включающих в некоторых случаях и крылья. В книге рассматриваются возможные формы оперения (несущих поверхностей), используемые для аэродинамической стабилизации, а также излагается широко распространенный в практике метод гироскопической стабилизации. [c.5] Выбранная аэродинамическая схема и конкретная конструкция должны обеспечить необходимую управляемость летательного аппарата (гл. I). Управляемость летательного аппарата — это его способность реагировать на действие рулевых органов и изменять положение в пространстве. [c.6] Управляемость как степень восприимчивости объекта управления к воздействию рулей и устойчивость, характеризующая как бы невосприимчивость к подобному воздействию, являются в известном смысле противоречивыми понятиями. Действительно, чем более устойчив летательный аппарат, снабженный мощным хвостовым оперением, тем труднее осуществить его поворот при помощи руля. Правильный выбор соответствующей аэродинамической схемы, конкретной конструкции летательного аппарата, его органов управления и стабилизации с точки зрения обеспечения наивыгоднейшей управляемости и устойчивости составляет важнейшую задачу современной аэродинамики, в частности аэродинамической теории управления и стабилизации. При этом обеспечение управляемости и устойчивости связано с исследованием динамических свойств такого аппарата, описываемых указанной системой уравнений возмущенного движения. Их коэффициенты определяются компоновочной схемой, которой соответствуют определенные аэродинамические и геометрические характеристики, а также параметры движения по основной траектории. В результате решения этих уравнений выбирают наиболее рациональную динамическую схему летательного аппарата и соответствующую ей конструктивную компоновку, которая бы удовлетворяла баллистическим, технологическим и эксплуатационным требованиям, а также заданной управляемости и устойчивости. [c.6] Задачи, связанные с анализом динамических свойств летательных аппаратов на основе уравнений возмущенного движения, рассматриваются в книге лишь с целью иллюстрации влияния аэродинамических характеристик на управляемость и устойчивость. Более подробно эти задачи изучаются в курсах динамики полета, проектирования и расчета конструкций летательных аппаратов. [c.6] II посвящена изучению методов расчета аэродинамических сил и моментов, создаваемых несущими поверхностями (крыльями) и стабилизирующими устройствами (оперением), воздействие которых обеспечивает устойчивость и управляемость летательного аппарата. При этом рассматриваются различные конфигурации летательных аппаратов (типа корпус — оперение , корпус — оперение — крылья ) с плоским или полюсобразным расположением несущих (стабилизирующих) поверхностей. Влияние интерференции несущих поверхностей с корпусом на величину нормальной (боковой) силы и соответствующих моментов, оказывающих воздействие на управляемость и статическую устойчивость (продольную или боковую), определяется в рамках линеаризованной теории как для тонких, так и для нетонких комбинаций с учетом сжимаемости, пограничного слоя, торможения потока, а также характера обтекания (стационарного или нестационарного). Эффективность оперения исследуется с учетом интерференции с корпусом и крыльями, а также в зависимости от углов атаки комбинации и возникающих скачков уплотнения. [c.6] В современной авиационной технике все большее применение находят комбинированные органы управления, устройство и принцип работы которых основаны на использовании различных аэро- и газодинамических эффектов. В гл. V приведены методы расчета некоторых видов таких органов управления. [c.7] Изменение аэродинамических характеристик летательных аппаратов или их отдельных конструктивных элементов (крылья, корпус, оперение, рули) может быть достигнуто за счет управляющего воздействия на обтекающий поток, которое вызывает требуемое перераспределение давления, параметров трения и теплопередачи. Непосредственное управление процессами обтекания составляет один из важнейших разделов современной аэродинамической теории управления. [c.7] Управление процессами обтекания предполагает решение задач, связанных с исследованием устойчивости этого обтекания, под которым понимают свойство того или иного газового потока (или его отдельных участков) сохранить определенный режим и заданные параметры. Это решение в свою очередь связано с осуществлением мер, направленных на обеспечение устойчивости и составляющих содержание процесса стабилизации газового потока. В исследовании таких процессов значительное место занимают проблемы устойчивости ламинарного пограничного слоя и его стабилизации (гл. VII). [c.7] Современные представления об управлении обтеканием непосредственным образом связаны с отрывными течениями, которые широко встречаются как в случае внешнего обтекания ракетно-космических аппаратов, так и при движении газа внутри различных каналов (сверхзвуковые сопла реактивных двигателей и аэродинамических труб, диффузоры и др.). Интерес к исследованию таких течений в последнее время возрос из-за выявившейся возможности регулировать аэродинамические характеристики обтекаемых тел путем управления этими течениями и осуществлять соответствующие расчеты при помощи вычислительных машин. В гл. VI анализируются виды отрывных течений и рассматриваются случаи их реализации при управлении обтеканием. Эффект управления отрывным течением связан с предотвращением, затягиванием или созданием условий преждевременного отрыва потока при помощи соответствующих приспособлений. [c.7] VI содержит информацию, относящуюся к управлению лобовым сопротивлением и подъемной силой при помощи вспомогательных поверхностей, а также путем отсоса или вдува в пограничный слой дополнительной массы газа. [c.8] Основные теоретические разделы излагаемого материала завершаются примерами, содержащими решения соответствующих аэродинамических задач управления и стабилизации. Такие решения хотя и заканчиваются числовыми результатами, однако не являются частными, а имеют общий характер и охватывают определенный комплекс научной информации. При этом акцентируется внимание не только на рассмотрении числовых схем решения, но и на раскрытии физической сущности тех процессов, для которых находятся количественные характеристики. Все примеры сопровождаются достаточно подробными решениями, основная цель которых — изложить принципы этих решений, а также указать ориентир, который поможет отыскивать правильное направление, если будет предпринята попытка самостоятельно и в ином порядке, чем в рассматриваемом примере, решать сформулированную задачу. [c.8] Материал книги не охватывает, естественно, всего многообразия проблем управления и стабилизации, встречающихся в современной аэродинамике, однако может помочь читателю в самостоятельном ознакомлении с этими проблемами. [c.8] Авторы с благодарностью отмечают труд проф. И. П. Гинзбурга, а также проф. А. М. Мхитаряна и сотрудников руководимой им кафедры, внесших ценные предложения, которые были учтены в работе над рукописью. [c.8] Замечания по книге и предложения по улучшению ее содержания просим направлять в адрес издательства Высшая школа . [c.8] Вернуться к основной статье