ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Тема 3. Аэродинамика и летающие модели из "Авиамодельный кружок " Расширить знания кружковцев по аэродинамике. [c.101] Методические рекомендации. С некоторыми простейшими понятиями теории полета учащиеся ознакомились в первый год занятий. В дальнейшем при прохождении различных тем они также будут изучать основные теоретические положения. На изучение данной темы отводится 3 ч — одно занятие. Это требует от руководителя тщательной подготовки материала. Иногда целесообразно изучать данную тему в течение 2 занятий по 1,5 ч, используя оставшееся время на практическую работу. [c.101] Аэродинамика — наука о законах движения воздуха и о силовом воздействии воздушной среды на движущиеся в ней тела. Аэродинамика является теоретической основой авиации, авиационного моделизма, фундаментом основных расчетов летательных аппаратов. [c.101] Теоретическая аэродинамика основывается на теоретической механике и изучает движение воздуха и воздушные силы путем математического анализа практическая (экспериментальная) — изучает движение воздуха и воздействие воздушной среды на движущиеся в ней твердые тела различной формы (самолеты, крылья) путем постановки специальных опытов в аэродинамических трубах или же путем исследования изучаемых объектов (их моделей) непосредственно в полете. [c.101] Различают аэродинамику малых скоростей, больших скоростей (газодинамику) и сверхзвуковых скоростей (гиперзвуковую). [c.101] Основоположниками современной аэродинамики являются крупнейшие русские ученые Н. Е. Жуковский (1847—1921) и С. А. Чаплыгин (1869—1942). Н. Е. Жуковским написано более 170 научных работ по механике, астрономии, гидравлике, аэродинамике, проведено много аэродинамических опытов. Еще в 1906 г. в своем труде О присоединяемых вихрях он впервые объяснил принцип создания подъемной силы крыла, а в 1912 г. в работе Вихревая теория гребного винта — возникновение силы тяги воздушного винта. [c.101] Состав и строение атмосферы. Атмосфера — воздушная оболочка Земли, состоящая из смеси газов, основные из них — азот (78,09% по объему) и кислород (20,95%) аргон составляет 0,93%, углекислый газ, водяной пар и остальные газы — 0,03%. Атмосфера Земли имеет слоистую структуру, она состоит из тропосферы, стратосферы и ионосферы. [c.101] Стратосфера расположена над тропосферой, ее верхняя граница находится на высоте 50 км. В стратосфере температура изменяется с высотой более медленно, чем в тропосфере. [c.102] Ионосфера — слой атмосферы, расположенный на высоте от 50 км до границы земной магнитосферы и содержащий большое количество заряженных электричеством частичек, называемых ионами. Температура в ионосфере растет до очень больших значений. В ионосфере наблюдается свечение газов, вызываемое действием отдельных видов солнечных лучей, имеющих электромагнитную природу. Такое свечение называется полярным сиянием. [c.102] Воздушные течения. Поверхность Земли под лучами Солнца нагревается быстрее, чем масса воздуха. Различные поверхности — пашни, леса, луга — прогреваются по-разному. Соприкасающийся с ними воздух также нагревается неравномерно. Теплый воздух, как более легкий, поднимается (всплывает), образуя восходящие потоки. Достигая некоторой высоты, воздух охлаждается влага, находящаяся в нем, сгущается и образует облака. Охладившись в верхних слоях атмосферы, массы воздуха опускаются, создавая нисходящие потоки, а на их место приходит более теплый воздух. Восходящие и нисходящие потоки принято считать вертикальными перемещениями воздушных масс. Эти перемещения будут происходить до тех пор, пока существует разница в температурах земной поверхности и воздуха. Практически воздух находится в постоянном движении. Горизонтальное перемещение воздушных масс называется ветром. [c.102] Штиль — это такое состояние воздушной среды, при котором нет заметного движения воздуха. Регулировать и запускать модели лучше во время штиля, а воздушные змеи — в ветреную погоду. Кружковцы должны уметь определять не только направление ветра, но и его скорость, или, как говорят, силу ветра. Для этого служат приборы — анемометры. Приближенно скорость ветра можно узнать по различным признакам движению дыма, веток и листьев деревьев, волнам на воде и т. д. [c.102] Один из способов увеличения продолжительности полета свободнолетающих моделей — использование восходящих потоков. Но они непостоянны как по силе, так и по направлению их сила уменьшается, если тучи затеняют земную поверхность, и увеличивается при усилившемся прогревании земли солнечными лучами. [c.102] Условием успешного полета моделей в свободном полете является их способность чувствовать — реагировать на восходящие воздушные перемещения и удерживаться в них. Силы, вводящие модель в поток, очень незначительны, поэтому чем меньше масса модели, тем легче она будет входить в восходящий поток и выходить из нисходящего. Но по правилам соревнований минимальная масса и площадь несущих плоскостей моделей ограниченны. Чтобы модель была более чувствительной, опытные авиамоделисты стремятся сделать конструкцию по возможности легкой, а массу модели доводят до нормы за счет балласта, размещенного вблизи центра тяжести. Груз, сосредоточенный у центра тяжести, не снижает чувствительности модели. Для повышения чувствительности модели не следует делать тяжелыми те ее части, которые расположены далеко от центра тяжести. Так, законцовки крыльев, оперение и хвостовую часть фюзеляжа надо облегчить настолько, насколько позволяют условия прочности. [c.103] Модели одинаковой массы и формы могут обладать различной подвижностью в зависимости от того, как распределена их масса. В механике распределение массы характеризуется величиной, называемой моментом инерции, который равен произведению массы тела на квадрат расстояния до оси его вращения. Такая ось у моделей проходит через центр тяжести. Необходимо стремиться к тому, чтобы момент инерции модели относительно центра тяжести был как можно меньше. [c.103] Физические свойства воздуха. Воздух, как и все материальные тела, обладает рядом физических свойств он имеет массу, вязкость, плотность. Так, благодаря массе воздух притягивается к Земле, оказывая давление на все находящиеся в нем тела. Это явление называется атмосферным давлением. Верхние слои воздуха давят на нижние, поэтому наибольшее давление — у поверхности Земли. Давление воздуха измеряют прибором, называемым барометром. [c.103] Плотность воздуха — это отношение его массы к объему, который он занимает, т. е. p = m/V. [c.103] В аэродинамических расчетах часто используют понятие относительной плотности, т. е. отношения плотности в действительных условиях к плотности в нормальных условиях (давлении 760 мм рт. ст. и температуре - -15 С) F = pg/po. [c.103] Сумма статического и динамического давлений во всех сечениях является величиной постоянной. Закон Бернулли имеет большое практическое применение в аэродинамике, устанавливая связь между скоростью потока в данном сечении струи жидкости (газа) и давлением в этом же сечении при увеличении скорости струи статическое давление в ней уменьшается. Закон Бернулли объясняет многие явления действие пульверизатора, принцип действия карбюратора авиамодельного двигателя, возникновение подъемной силы. [c.104] Аэродинамические спектры обтекания тел. Картину обтекания тел воздушным потоком принято называть аэродинамическим спектром. Характер его может быть различным в зависимости от формы тела и его ориентировки в потоке, от скорости потока и физических свойств среды. Обтекание может быть плавным и со срывом потока. Рассмотрим спектры обтекания пластины, шара и удобообтекаемого тела. [c.104] Вернуться к основной статье