ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы ГЛАЁЛЕНИЁ Понятия об основных законах аэродинамики из "Физические основы аэродинамики ракет " Ё книге рассказывается о физических основах аэродинамики ракет, даются понятия об основных законах аэродинамики дозвукового и сверхзвукового полета ракет, об аэродинамическом управлении ракетами в полете и органах управления, о стабилизации ракет и их аэродинамических схемах. [c.2] Книга написана по материалам открытой отечественной и зарубежной печати и предназначена для широкого круга военных и гражданских читателей, интересующихся ракетной техникой. [c.2] Термин аэродинамика состоит из двух греческих слов аэр — воздух и динамис — сила. [c.3] Аэродинамика как наука сложилась во второй половине XIX в., когда стали создавать летательные аппараты тяжелее воздуха и появилась необходимость познать законы движения тел в воздухе и силы, возникающие при этом. [c.3] Некоторые закономерности полета тел в воздухе (как бросить точнее и дальше) люди знали еще в глубокой древности и использовали их при метании различных тел, например камня из пращи или какой-либо метательной машиной (баллиста, катапульта и т. п.). Точность и дальность полета стрелы, выпущенной из лука, и дротика также зависели от умения человека применить те и и иные навыки и познания в их метании. Ряд важных теоретических положений аэродинамики были высказаны учеными задолго до XIX столетия. [c.3] Появление ракет обычно связывают с изобретением пороха. Известно, что первые ракеты были созданы в Китае более двух тысяч лет назад. Вначале их использовали для увеселительных целей, а затем и для решения некоторых военных задач. Так, например, в XIII в. в Китае и в Индии ракеты широко применялись для поджога строений противника, а в конце XVIII столетия индусы использовали их как средство поражения в борьбе с английскими колонизаторами. Надо сказать, что уже в то время ракетам стремились придавать форму, уменьшающую сопротивление воздуха их полету. Помимо этого, к ним прикрепляли хвосты из тростника, которые в какой-то мере стабилизировали полет ракет. [c.3] В Европе пороховые ракеты появились в средние века и применялись для праздничных фейерверков. В начале XIX в. были созданы боевые ракеты. [c.3] Во второй половине XIX в. нарезная артиллерия, которая имела значительно большую дальность стрельбы, а также более высокую точность попадания снарядов в цель, вытеснила боевые ракеты. Они потеряли своё значение и были сняты х вооружения. [c.4] Новый этап в развитии ракет и теории их полета открыли труды выдающихся отечественных ученых Н. Е. Жуковского, И. В. Мещерского и особенно К. Э. Циолковского. [c.4] Они позволили находить наиболее приемлемые с точки зрения аэродинамики формы ракет при различных скоростях и высотах полета, что дало возможность при наименьших энергетических зат ратах летать с большими скоростями и на большие дальности. [c.4] Макетная техника все время совершенствуется растут скорости и дальности полета, стоит задача значительного удешевления ракет и их полетов. В решении этих задач во многом могут помочь успехи аэродинамики, ее возможности по разработке путей уменьшения сопротивления полету в плотных слоях атмосферы, что в свою очередь позволит снижать энергетические затраты, которые приводят к увеличению полезного груза ракет и более рациональному их использованию. [c.4] Положения аэродинамики ракет относятся не только к ракетам, но и к любым летательным аппа]ратам (самолетам, вертолетам, артиллерийским снарядам и т. п.). Поэтому в книге, наряду с понятием ракета , будет использоваться и более общее выражение — летательный аппарат или тело , под которым следует понимать любой летательный аппарат тяжелее воздуха (ракета, самолет, вертолет и т. п.). [c.4] В зависимости от особенностей конструкции корпуса современные ракеты разделяют на крылатые и баллистические. Отличие крылатых ракет от баллистических с точки зрения принципа их полета в воздухе состоит в следующем. [c.4] Эти ракеты как бы опираются крыльями о воздух. Поэтому они могут совершать полеты только в пределах атмосферы. [c.5] Крылатые ракеты могут иметь дальность полета до нескольких сот и даже тысяч километров. [c.5] Скорость их полета тоже колеблется в больших пределах от нескольких десятков метров до нескольких сот метров в секунду, но по сравнению со скоростями баллистических ракет она невелика. Скорость полета баллистических ракет составляет несколько километров в секунду. [c.5] На крылатую ракету воздух оказывает двоякое воздействие с одной стороны, полезное, поскольку аэродинамические силы удерживают ракету в воздухе при полете и могут также создавать управляющие усилия, если ракета имеет аэродинамические органы управления, а с другой — вредное, так как аэродинамические силы оказывают сопротивление движению ракеты и при этом возникает аэродинамический нагрев. [c.5] Баллистические ракеты крыльев не имеют. В основе их полета лежит реактивный принцип. Запускаются они с пусковых установок, как правило, под углом 90° к горизонту. Для взлета баллистической ракеты необходимо, чтобы тяга двигателей, создающих подъемную силу, превышала массу ракеты примерно-в 1,3 раза, в то время как для подъема крылатой ракеты, как указывалось ранее, она составляет 50—70% стартовой массы аппарата. Поэтому двигатели баллистических ракет значительно мощнее двигателей К рылатых ракет. [c.5] Когда скорость баллистической ракеты достигает расчетной величины, двигатели выключаются, система управления наклоняет ракету на заданный угол к горизонту, соответствующий максимальной дальности полета. Этот угол составляет примерно 45°. [c.5] Чтобы ракета преодолела силу притяжения Земли и стала искусственным спутником Земли (ИСЗ), ей необходимо сообщить первую космическую скорость, равную 7,91 км/с. На летящую в атмосфере ракету воздух, как мы уже знаем, оказывает вредное воздействие создает сопротивление, тормозящее полет ракеты, при этом происходит аэродинамический нагрев, который также вреден. Однако воздух имеет и неоценимое положительное значение при спуске ракеты (ИСЗ) на Землю. Если бы не было атмосферы, то для торможения ракеты потребовалось бы столько же топлива, сколько для вывода на орбиту. Например, для спуска десятитонного объекта пришлось бы применять трехступенчатую ракету с начальной массой 170 т. При современном состоянии техники такую задачу решить очень сложно. Воздух же, оказывая сопротивление спускающейся на Землю ракете, играет в этом случае большую роль, так как отпадает необходимость в создании мощных тормозных двигателей. [c.6] Вернуться к основной статье