Сопротивление при сверхзвуковом движении

В специальной литературе принято говорить в этом случае о волнах сжатия и разрежения (к первым относятся и ударные волны, играющие главную роль в образовании волнового сопротивления при сверхзвуковом движении). Прим. ред.) [c.394]

Отметим в заключение, что движение тела со скоростью V, близкой к Озв, весьма неустойчиво. Поэтому на практике стараются интервал околозвуковых скоростей проскочить как можно скорее. Движение со скоростью v > VaB вновь обретает устойчивость. Однако, как видно из вышеизложенного, лобовое сопротивление при сверхзвуковых скоростях довольно велико (оно пропорционально о ), и для поддержания этого движения требуются мощные двигатели. Очевидно, что сила лобового сопротивления будет меньшей, если движение происходит в верхних (разреженных) слоях атмосферы. [c.311]

Положительная сила Я >0 всегда появляется при сверхзвуковом движении и называется волновым сопротивлением. [c.429]

СТОЛЬ значительны, что они обусловливают основное сопротивление, испытываемое снарядами и самолетами при сверхзвуковых движениях. Указанные явления сложнее излучения Вавилова — Черенкова из-за нелинейности гидродинамических уравнений. [c.260]

На создание ударной волны расходуется часть энергии движущегося тела. Этот новый вид сопротивления среды, которое возникает при быстром движении тел, называется волновым сопротивлением. При скоростях, превышающих скорость звука, этот вид сопротивления имеет решающее значение. Величина волнового сопротивления зависит от формы не задней (как в случае обтекания), а передней части тела. Для ослабления возникающей ударной волны, а значит и волнового сопротивления, передняя часть тела (у которой возникает ударная волна) должна быть заострена. Например, у самолетов, летающих со сверхзвуковыми скоростями, передняя кромка крыльев делается гораздо более тонкой, чем у самолетов, скорости которых меньше скорости звука. [c.585]

При сверхзвуковых скоростях движения тела даже весьма малое притупление его переднего конца оказывает большое влияние на коэффициент сопротивления. При больших значениях числа Маха (например, начиная с М=4) коэффициент сопротивления практически уже не изменяется с дальнейшим увеличением скорости движения тела. На рис. 195 показана зависимость коэффициента сопротивления Сх от числа Маха (/ —для сферы, 2 — для цилиндра с конической головной частью). [c.242]

Определите коэффициент и силу волнового сопротивления, действующего на тонкий конус при его движении со сверхзвуковой скоростью (Моо = 2) вблизи поверхности Земли. Размеры конуса показаны на рис. 10.7. [c.477]

Рассмотрим еще раз обтекание тела установившимся потоком идеального совершенного газа при наличии адиабатич-ности, но в данном случае предположим, что либо набегающий поток сверхзвуковой, либо в возмущенном потоке вблизи тела образуются сверхзвуковые зоны. В этих случаях обычно возникают скачки уплотнения, и поэтому нельзя пользоваться принятым выше основным допущением о непрерывности движения. При наличии в потоке скачков уплотнения на линиях тока, пересекающих скачок, температура торможения Т по-прежнему сохраняется, а давление торможения р падает, так как при переходе через скачок благодаря росту энтропии появляются необратимые потери, связанные с переходом механической энергии в тепло. Наличие этих потерь в скачках, характеризующихся убыванием давления торможения, влечет за собой появление сопротивления при обтекании тел газом. [c.78]

Следовательно, при сверхзвуковых скоростях полета распределение давлений по поверхности гондолы, имеющей форму, отличную от цилиндрической, в общем случае оказывается таким, что равнодействующая сил давления, действующих на гондолу, является силой сопротивления движению. Это сопротивление иногда называют волновым сопротивлением гондолы. [c.244]

Движение тел в газах при сверхзвуковых скоростях. Сопротивление снарядов. В 2 мы выяснили, что в тех случаях, когда небольшое тело движется в газе со сверхзвуковой скоростью или, что сводится к тому же, газ движется равномерно со сверхзвуковой скоростью около небольшого неподвижного тела, возмущения давления распространяются только позади тела внутри определенного конуса, угол раствора которого зависит от скорости течения. Однако этот результат передает действительную картину явления только до тех пор, пока обтекаемое тело является малым. Если же размеры обтекаемого тела не малы, то действительная картина обтекания получается более сложной. Пусть тело имеет спереди тупую форму. Тогда при своем движении оно немного вытесняет газ вперед, и в середине закругления в критической точке А (рис. 249) возникнет подпор газа [ 5, п. с) гл. II]. Так как вытесняемая масса газа движется относительно тела с дозвуковой скоростью, то давление в ней распространяется также и в сторону движения тела, но на сравнительно [c.396]

Для движения на сверхзвуковой скорости наиболее выгодным профилем является тонкая пластинка, спереди и сзади заостренная и немного выгнутая кверху. Профили с утолщенным передним концом, выгодные для полета на обычных дозвуковых скоростях, дают при сверхзвуковых скоростях слишком большое сопротивление. [c.403]

Уже для тел вращения в рамках линейной теорий экстремальные задачи существенно усложняются. А. А. Никольский, ([1950] 1957) рассмотрел задачу о теле вращения с протоком, обладающем наименьшим внешним сопротивлением при заданной длине и радиусах входного и выходного сечений. В своей работе он применил новый плодотворный подход к решению вариационных задач сверхзвукового обтекания тел. Вместо отыскания общего выражения, определяющего сопротивление тела по его форме, и его варьирования, Никольский при помощи уравнений количества движения и расхода получил выражение для сопротивления тела и для геометрических величин, характеризующих данные линейные размеры тела, в виде интегралов от значений газодинамических параметров на контрольном контуре, состоящем из головной волны и характеристической поверхности, проходящей через заднюю кромку вперед до пересечения с головной волной. Учитывая наличие соотношений между дифференциалами координат на замыкающей характеристике, получается определенная вариационная задача для нахождения распределения газодинамических параметров на этой характеристике. После решения этой задачи образующая тела находится стандартным приемом по условиям на головной волне и на замыкающей характеристике. [c.179]

При сверхзвуковой скорости движения аэродинамическое сопротивление складывается из трех видов сопротивления, обусловливаемых тремя физическими процессами трением, вихреобразованием и ударными волнами. [c.73]

В пограничном слое часть энергии частиц воздуха необратимо теряется, переходя в тепло. Но в этом случае причина потерь энергии иная внутреннее трение в воздухе. Если механические потери в пограничном слое являются причиной сопротивления трения, то механические потери, происходящие при сверхзвуковой скорости движения, являются источником нового вида сопротивления, которое называется волновым. Конечно, сравнение здесь чисто внешнее, так как механизм передачи энергии различный. Волновое сопротивление возникает на скачке уплотнения и связано с ним. При этом говорят, что наступил волновой кризис. При волновом кризисе сопротивление резко возрастает, подъемная сила уменьшается, могут возникнуть вибрации, опасные для прочности отдельных частей или ракеты в целом. [c.84]

Волновое сопротивление (см. 53), возникающее при движении в среде тел со сверхзвуковой скоростью, связано с возбуждением в ней ударных волн и в основном определяется формой передней части тела. Форма задней части тела играет значительно меньшую роль, чем в случае обтекания его при дозвуковых скоростях. Для уменьшения волнового сопротивления самолетов, летающих со сверхзвуковой скоростью, применяют крылья стреловидной или [c.241]

Таким образом, при движении профиля со сверхзвуковой скоростью сопротивление не равно, , нулю даже в случае невязкого [c.42]

Этот результат показывает, что в трубе постоянного сечения с сопротивлением и при отсутствии отвода тепла непрерывный переход через скорость звука (т. е. от дозвуковой скорости течения к сверхзвуковой) невозможен. В самом деле, допустим, что скорость течения газа в трубе достигла значения W, большего местной скорости звука с. Так как точка w = является точкой максимума функции s(z >), то s энтропия газа по самой природе реальных процессов может только возрастать, но не убывать. Это и означает, что переход через скорость звука в трубе постоянного сечения неосуществим, т. е. при w = имеет место кризис течения, а сама скорость w есть критическая скорость течения Шкр. Как показывает опыт, течение газа по достижении критического значения скорости Шкр (равного местной скорости звука с) превращается из стационарного в нестационарное, или пульсирующее, т. е. в потоке газа при переходе через критическое значение скорости развиваются интенсивные колебания, приводящие к значительным потерям энергии движения и в конечном счете к возрастанию энтропии газа. [c.290]

Вихревая труба (рис. 3.9) — это простое устройство без движущихся частей. Сжатый газ вводится тангенциально в трубу 1 через сопло 2. В сопле сжатый газ с параметрами рс, to расширяется, приобретая звуковую или сверхзвуковую скорость. Выходящий из сопла газ в трубе приобретает сложное вихревое движение, характеризующееся винтовым перемещением, при котором внешние слои газа, вращаясь, передвигаются в осевом направлении от соплового сечения С—С в сторону регулирующего вентиля 4. В результате сопротивления, создаваемого вентилем 4, отдельные порции внешнего потока, находящиеся ближе к оси, поворачивают и начинают двигаться в обратном направлении в сторону диафрагмы 3. Сумма всех повернувших частиц образует внутренний поток, выходящий через диафрагму 3. [c.232]

Движение при линейном законе сопротивления. Известно, что в некотором интервале сверхзвуковых скоростей сила сопротивления среды С (у) может быть достаточно точно описана линейным законом С у) = аег , где ае — некоторый числовой коэффициент. [c.61]

При движении тела со сверхзвуковой скоростью появляется новый вид сопротивления. Для простоты будем пренебрегать вязкостью воздуха и допустим, что возмущения, вызываемые движением тела, можно считать малыми. На некотором расстоянии от движущегося тела это второе допущение будет вообще выполняться. Рассмотрим тело и окружающий его воздух внутри некоторой цилиндрической контрольной поверхности как одну механическую систему. Тогда согласно сосредоточенности действия, характеризующего распространение давления от источника, движущегося со сверхзвуковой скоростью, полный поток количества движения воздушных масс, входящих и выходящих сквозь цилиндрическую поверхность, остается конечным даже в том случае, когда эта граница удаляется на произвольно большое расстояние. Фиг. 2 относится к случаю плоского симметричного профиля с острой передней кромкой, движущегося в неподвижном воздухе. Рассмотрим поток сквозь плоскость, параллельную плоскости симметрии и находящуюся на некотором расстоянии от тела. На чертеже показано распределение скоростей и горизонтальных составляющих количества движения сквозь эту плоскость для трех случаев. [c.10]

При движении со сверхзвуковой скоростью, которая может быть достигнута, конечно, только путем предварительного прохождения газа через поставленное перед трубой сопло Лаваля, сужение расширяющегося потока влечет за собой уменьшение скорости и повышение давления. Скорость звука с, соответствующая критическому давлению, по-прежнему является предельной достижимой скоростью при непрерывном изменении давления. Однако эта предельная скорость может быть достигнута в действительности только при условии, что труба имеет вполне определенную, не очень большую длину, зависящую от начального состояния газа и величины сопротивления трения. В трубе же с большей длиной происходит где-либо внутри трубы скачок уплотнения, скорость течения из сверхзвуковой делается дозвуковой и дальнейшее течение происходит так, как было описано выше для случая дозвуковой скорости. [c.375]

Форма, которой должно обладать тело для того, чтобы при сверхзвуковом движении быть хорошо обтекаемым, т. е. испытывать по взможностн малую силу сопротивления, существенно отличается от соответствующей формы для дозвукового движения. Напомним, что в дозвуковом случае хорошо обтекаемыми являются продолговатые тела, закругленные спереди и заостренные сзади. При сверхзвуковом же обтекании такого тела перед ним появилась бы сильная ударная волна, что привело бы к сильному возрастанию сопротивления. Поэтому в сверхзвуковом случае хорошо обтекаемое удлиненное тело должно иметь заострен- [c.642]

При стационарном сверхзвуковом обтекании тела такой формы скорость газа даже вблизи тела будет везде лишь незначительно отличаться по величине и направлению от скорости натекающего потока, а образующиеся ударные волны будут обладать малой интенсивностью (интенсивность головной волны убывает вместе с уменьшением раствора обтекаемого угла). Вдали от тела движение газа будет представлять собой расходящиеся звуковые волны. Основную часть сопротивления газа можно представлять себе как обусловленную переходом кинетической энергии движущегося тела в энергию излучаемых им звуковых волн. Это сопротивление, специфическое для сверхзвукового движения, называют волновым )-, оно может быть вычислено в общем виде при любой форме сечения тела (Th. Кагтап, N. В. Moore, 1932). [c.643]

Весьма важной является задача о движении тела в сжимаемой жидкости при скоростях, близких к скорости звука. В этом случае характер обтекания резко различается при движении с числол Маха М>1 (сверхзвуковое движение) и М<1 (дозвуковое движение). Ссшротивление тел также сильно меняется с изменением числа Маха это можно видеть из кривых на рис. XIV.8, характеризующих зависимость коэффицие та сопротивления четырех снарядов различной формы от числа Маха. Как видно из этого рисунка, значения [c.233]

А. А. Гухман, Н. В. Илюхин, В. Л. Лельчук, В. Н. Тарасова), относящиеся к 1933—1938 гг., так же как и более поздние опыты зарубежных ученых (Фрёссель, Юнг, Кинен и Нейман), показали, что при дозвуковых скоростях можно с успехом пользоваться теми же степенными или логарифмическими формулами сопротивления, как и для несжимаемой жидкости, если под скоростью и плотностью понимать их определенным образом осредненные по сечению трубы значения ). Теоретически в бесскачковом потоке такая возможность сохраняется с достаточным приближением и для не слишком больших сверхзвуковых скоростей (М <1,7) 2), однако в действительности сверхзвуковые движения в трубах сопровождаются образованием сложных систем скачков уплотнения, которые не позволяют рассматривать поток как одномерный и пользоваться представлением об установившемся турбулентном движении. [c.716]

В предыдущих разделах было показано, что сверхзвуковое движение тел сопровождается вообще возникновением волнового сопротивления, которое не существует при дозвуковом движении. В случае тонких тел и тонких симметричных профилей волновое сопротивление пропорционально квадрату относительной толщины в случае несущей поверхности возникает дополнительное волновое сопротивление, пропорциональноа квадрату создаваемой подъемной силы. [c.43]

Согласно опытам Фресселя , коэффициент сопротивления А при течении газов в гладких трубах с дозвуковыми и сверхзвуковыми скоростями не отличается сколько-нибудь от коэффициента сопротивления при движении несжимаемых жидкостей. На рис. 228 изображены кривые изменения давления вдоль оси трубы, полученные Фрёсселем. Кривые, идущие сверху, относятся к дозвуковым течениям, а кривые, идущие снизу, — к течениям, начинающимся со сверхзвуковой скорости, но при достаточной длине трубы переходящим вследствие скачка уплотнения в дозвуковые течения. Числа, надписанные около кривых, указывают расход в долях максимального расхода, получающегося при истечении под тем же начальным давлением из короткого насадка с таким же диаметром, как у трубы. [c.376]

Носовая часть корпуса обычно полая, но может быть и сплошной. По форме носовая часть бывает коническая или оживальная (оживальная носовая часть образуется враш.ением дуги круга различного радиуса). Ракеты с такими формами носовых частей имеют наименьшее лобовое сопротивление при движении в воздухе как с дозвуковыми, так и со сверхзвуковыми скоростями. В зависимости от скорости ракеты угол конуса или радиус круга, образующие носовую часть ракеты, изменяют чем больше скорость ракеты, тем длиннее делают носовую часть. Это уменьшает ьолновое сопротивление. [c.96]

Оценивая влияние сжимаемости на коэффициент сопротивления трубы при сверхзвуковых скоростях, необходимо различать три основных режима течения в трубе. Первый режим отвечает бесскачковому движению потока, скорости которого в каждом сечении трубы сверхзвуковые. Как уже было показано, такой режим возможен, если длина цилиндрической трубы меньше предельного значения ( <Х 1акс) Если же в трубе имеется соответствующ.ий источник возмущения, то при Х<Хмакс сверхзвуковой поток может быть насыщен скачками уплотнения. Возмущение потока в трубе может быть вызвано угловым поворотом стенки, который образуется в сечении стыка сопла Лаваля с трубой. В простейшем случае расширяющаяся часть сопла выполняется конической с различными углами раствора. Чем больше угол раствора сопла, тем больше угол отклонения потока при входе в трубу и тем интенсивнее скачок, образующийся в точке поворота стенки. Такие режимы течения с коническими скачками, когда поток вплоть до выходного сечения остается сверхзвуковым, составляют [c.226]

Отрыв потока представляет собой одно из характерных явлений, сопровождающих движение лсидкости или газа. При отрыве происходит перераспределение давления на поверхности летательного аппарата, вследствие чего изменяются аэродинамическое сопротивление и подъемная сила. В диапазоне трансзвуковых скоростей отрыв усложняет управляемость, так как вызывает увеличение нестационарных нагрузок. При высоких сверхзвуковых скоростях он приводит к большим тепловым потокам на отдельных участках обтекаемой поверхности. [c.97]

Энергия движущегося тела (снаряда, пули и т. п.) в значительной степени расходуется на образование ударных волн, сопровождающих его движение со сверхзвуковой скоростью. Сопротивление двнжен] ю тела при такой скорости в основном является волновым сопротивлением. Частицы среды приходят в движение вследствие удара тела о частицы, встречающиеся на его пути. Частицы, о которые ударилось тело, расступаясь, вызывают движение частиц окружающей среды, которое начинается после прохода головной ударной волны. Энергия, затраченная на движение частиц и на тепло при ударе частиц, получается за счет уменьшения кинетической энергии движущегося тела или за счет источника, приводящего тело в движение. Форма передиеп части тела су щестсеино влияет па величину лобового сопротивления тела с заостренным носом и с малым поперечным сечением имеют меньшее лобовое сопротивление. Форма задней части тета не имеет уя е такого важного значения, как при небольшой скорости обтекания. [c.416]

С отрывом потока от твердых стенок приходится иметь дело во всех отраслях техники, связанных с течением жидкости или газа гидротехнике, транспортировке жидкостей и газов, гидравлических и газовых машинах, судостроении, авиации и ракетной технике. В большинстве случаев отрыв явление, приводящ,ез к вредным последствиям увеличению сопротивления движению жидкости или газа в трубопроводах ( местные сопротивления), увеличению сопротивления движению твердого тела в жидкости, уменьшению максимальной подъемной силы крыла, нестационарным нагрузкам, а при высоких сверхзвуковых скоростях — к возможности появления узких зон больших тепловых потоков к летательному аппарату и т. п. [c.5]

Выведенные здесь формулы для пересчета скоростей дают возможность решить практически важную задачу о том, какой по величине должна быть максимальная скорость нри обтекании профиля крыла несжимаемой жидкостью для того, чтобы в условиях потока газа с заданной скоростью на бесконечности на профиле не появились области движения газа со сверхзвуковой скоростью. Зная для каждой скорости полета величину этой максимальной скорости на профиле крыла, пли, что всё равно, величину соответствующего ей минимального давления при обтекании несжимаемой жидкостью, можно по данным продувок профилей на распределение давлений прп малых скоростях выбрать профиль, у которого в полете не будет сверхзвуковой области и, следовательно, не сможет возникнуть скачок уплотнения, сопровождаемый волновым сопротивлением. Зная минимальное давление на профиле крыла, можно решить и обратную задачу, т. е. определять максимальную допустимую для данного профиля скорость полета (допустимую в том смысле, чтобы при этом не появлялась сверхзвуковая область па профяле). [c.400]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...