Практическая аэродинамика Основы аэродинамики

ПРАКТИЧЕСКАЯ АЭРОДИНАМИКА ОСНОВЫ АЭРОДИНАМИКИ [c.134]

Русский ученый П. Л. Чебышев (1821—1894) своими многочисленными научными трудами создал основы науки, выделившейся из теоретической механики и носящей название Теория механизмов и машин . Огромный вклад внесли русские ученые в механику жидких и газообразных тел. Одно из первых мест среди них принадлежит Н. Е. Жуковскому (1847—1921) —основоположнику русской школы в области теории авиации. Трудами отца русской авиации Н. Е. Жуковского были заложены основы аэродинамики и авиационной науки в целом. Одним из выдающихся учеников Н. Е. Жуковского — академиком Героем Социалистического Труда С. А. Чаплыгиным (1869—1942), был разрешен ряд важнейших проблем из области сверхскоростной авиации и других вопросов механики, имеющих большое теоретическое и практическое значение. [c.7]

Возрастающие масштабы, повышение научного уровня и практической значимости исследований газодинамических процессов и явлений, усиление внимания к их преподаванию и изучению в высшей школе теснейшим образом связаны с реализацией задач по дальнейшему развитию воздушного транспорта, освоению космического пространства, сформулированных в решениях партии и правительства. К таким задачам относятся также работы по созданию различных видов летательных аппаратов для укрепления обороноспособности нашей страны. Надежной теоретической основой современной авиационной и ракетно-космической техники является аэродинамика. [c.3]

Отсутствие метода определения циркуляции скорости вокруг крыла затрудняло использование формулы Жуковского для практических расчетов. Эту принципиально важную задачу решил ученик и последователь Жуковского С. А. Чаплыгин [40] и почти одновременно с ним В. Кутта [41]. Начиная с 1910 г. Чаплыгин проводит цикл работ по теории крыла. В статье О давлении плоско-параллельного потока на преграждающие тела (к теории аэроплана) (1910 г.) Чаплыгин сформулировал положение (постулат Чаплыгина — Жуковского ), согласно которому при безотрывном обтекании профиля крыла потоком идеальной жидкости хвостовая точка профиля (точка заострения) является точкой схода потока с верхней и нижней поверхностей крыла. Этот постулат позволил вычислить циркуляцию скорости по замкнутому контуру, охватывающему профиль крыла, и тем самым определить подъемную силу по формуле Жуковского. В этой работе Чаплыгин изложил основы плоской задачи аэродинамики и дал формулы для расчета сил давления потока на различные профили крыла. Он впервые вывел общие формулы для силы и аэродинамического момента указал на наличие значительного опрокидывающего момента, действующего на самолет, и вследствие этого опасность потери устойчивости [c.287]

В современных вихревых теориях задачу определения индуктивных скоростей, нагрузок и аэродинамических характеристик несущего винта решают численно, используя сложные схемы следа. К таким схемам относятся представление следа дискретными концевыми вихрями и зачастую даже схемы, учитывающие деформацию свободных вихрей. Поэтому современные теории имеют практическое значение только при использовании быстродействующих цифровых ЭВМ. Хотя численные решения в принципе ближе к действительности, чем классические, попытки усовершенствовать на их основе расчет аэродинамических характеристик несущего винта на режиме висе-ния оказались нелегкими. Часто усовершенствование заключается лишь в небольшом, но важном уточнении, но чтобы его найти, нужно использовать более подробную схему течения, которая требует тщательного исследования. Однако многие сложные явления, связанные с аэродинамикой несущего винта, еще недостаточно выяснены, а другие явления трудно исследовать. Кроме того, усовершенствование расчетной схемы должно быть совместным, т. е. должно затрагивать одновременно аэродинамическую, динамическую и конструктивную схемы несущего винта. В методах расчета аэродинамических характеристик винта на висении был достигнут определенный прогресс, но и теперь эти методы имеют ряд недостатков. Подробное [c.98]

М. В. Келдыш и М. А. Лаврентьев (1935) исследовали аэродинамику колеблющегося крыла, пользуясь нестационарной теорией. Сравнительно простую теорию флаттера крыла построил Е. П. Гроссман (1937), который опирался на гипотезу стационарности, но учел пространственный характер обтекания крыла. На основе гипотезы стационарности был получен ряд полезных практических результатов и для других случаев флаттера, связанных с колебаниями фюзеляжа самолета, элеронов и оперения. [c.104]

Учебник содержит систематическое изложение основ современной газовой динамики. Физическое моделирование исходит из рассмотрения достаточно общей модели — многокомпонентной смеси химически реагирующих идеальных газов. Модели, используемые в различных приложениях газовой динамики, получаются как частные случаи. Движение газа моделируется на основе уравнений баланса, а состояние — на основе принципа локального термодинамического равновесия для конечного числа подсистем, составляющих газовую среду. Рассматриваются одномерные стационарные и нестационарные течения, двумерные стационарные течения и задачи внешней аэродинамики, включая аэродинамические задачи космических спускаемых аппаратов. Практически во всех разделах анализируются проблемы релаксационной газовой динамики и демонстрируются физические эффекты, полученные в этом анализе. [c.6]

Лишь в годы первых пятилеток, обеспечивших бурный расцвет советской авиационной науки и техники, эта работа С. А. Чаплыгина получила широкое освещение и огромное практическое применение. Она явилась основой новой отрасли аэродинамики — газодинамики. [c.16]

Таким образом, практическое применение результатов, полученных на основе указанных выше методов, крайне ограничено и для аэродинамики интереса не представляет. [c.239]

Основу советской фронтовой бомбардировочной авиации к концу 30-х годов составляли скоростные бомбардировщики СБ А. Н. Туполева, Созданная еще в 1934 г., эта машина практически уже исчерпала возможности дальнейшего совершенствования. На базе компоновки СБ под руководством А. А. Архангельского в 1939 — 1940 гг. последовательно были разработаны самолеты Ар-2 и Б , в которых предусматривалась возможность бомбометания с пикирования. В их проектировании нашло отражение стремление увеличить в первую очередь максимальную скорость полета. Коренная модификация СБ при переходе к Ар-2, а позднее к Б заключалась в увеличении нагрузки на крыло, общем улучшении аэродинамики и установке моторов М-105 повышенной по сравнению с М-103 мощности. На Ар-2 удалось увеличить максимальную скорость по сравнению с ее значением у СБ на 30 км/ч, что было все же недостаточно. Одновременно сильно ухудшилась продольная устойчивость. И хотя Ар-2 с 1940 г. выпускался серийно, проблема создания пикирующего бомбардировщика, в полной мере удовлетворяющего возросшим требованиям, нуждалась в срочном решении. [c.53]

Практическая аэродинамика — прикладная наука. Теоретической основой ее является аэродинамика, теория двигателей и динамика полета. Первые две дисциплины раскрывают физическую природу и закономерность изменения внешних сил, действующих на самолет, третья — динамика полета — законы движения самолета под действием указанных сил. В практической аэродинамике эти законы являются определяющими, поэтому ее с полным основанием можно называть динамикой полета. [c.3]

В настоящей книге, являющейся учебным пособием, излагаются основы прикладной аэродинамики — одного из важнейших разделов современной аэродинамической науки. Быстрое развитие ракетно-авиационной техники стало возможным благодаря успехам этой области аэродинамики, вобравшей в себя не только достижения современной аэродинамической теории, но и других наук, прежде всего вычислительной математики. Здесь прикладная аэродинамика рассматривается в более широком плане как совокупность классических разделов, относящихся к методам и практике экспериментальных исследований, а также вопросов и задач по общему курсу аэродинамики. Такой подход к изложению учебного материала более эффективен в целях усвоения научной информации, развития умения и навыков в использовании этой информации, правильной постановки эксперимента, оценки его точности и обобщения полученных результатов. Именно такой единый процесс исследования, основанный на глубоких теоретических знаниях и носящий экспериментальный характер, свойствен практической деятельности современного инженера-аэродинамика. [c.3]

В постановке и решении ряда задач аэродинамики, в частности для схематизации движения воздуха и его действия на тела, немаловажную роль ыграли различные гидродинамические модели [26] При этом большую роль сыграли ударная теория сопротивления И. Ньютона (1686 г.), теория идеальной несжимаемой жидкости, разработанная Д. Бернулли (1738 г.) л Л. Эйлером (1769 г.), теория вязкой несжимаемой жидкости, созданная А. Навье (1822 г.) и Дж. Г. Стоксом (1845 г.), теория струйного обтекания тел, развитая Г. Гельмгольцем (1868 г.), Г. Кирхгофом (1869 г.), а в дальнейшем Рэлеем (1876 г.), Д. К. Бобылевым (1881 г.), Н. Е. Жуковским (1890 г.), Дж. Мичеллом (1890 г.), А. Лявом (1891 г.). Особое значение для становления аэродинамики имели работы Г. Гельмгольца, заложившего основы теории вихревого движения жидкости (1858 г.). В начале XIX в. появились понятия подъемной силы (Дж. Кейли) и центра давления. Дж. Кейли впервые попытался сформулировать основную задачу расчета полета аппарата тяжелее воздуха как определение размеров несуш,ей поверхности для заданной подъемной силы [27, с. 8]. В его статье О воздушном плавании (1809 г.) предложена схема работы плоского крыла в потоке воздуха, установлена связь между углом атаки, подъемной силой и сопротивлением, отмечена роль профиля крыла и хвостового оперения в обеспечении продольной устойчивости летательного аппарата я т. п. [28]. Кейли также занимался экспериментами на ротативной маши-де. Однако его исследования не были замечены современниками и не получили практического использования. [c.283]

Одной из особенностей созДаМия Но ых конструкций современных ракет является неразрывная связь проектирования с аэродинамическими, температурными, динамическими и прочностными расчетами. Инженер, специализирующийся в области ракетостроения, должен уверенно ориентироваться в теоретических основах и практических методах всех этих расчетов. В настоящее время имеются учебники, учебные пособия и монографии, в которых достаточно полно, строго и доступно изложены вопросы аэродинамики, теплопередачи, динамики применительно к ракетостроению. Поэтому в настоящем учебнике было решено ограничиться только вопросами, непосредственно связанными с прочностными статическими расчетами конструкции ракет. [c.4]

С начала XIX века достижения в области теоретической механики получают все большее практическое применение. Н. Е. Жуковский открыл основные законы аэродинамики, которые были положены в основу воздухоплавания. К. Э. Циолковский (1857—1935) — крупный теоретик и исследователь реактивного движения — стал автором первого проекта космического корабля. Достижения в области науки дополнялись успехами талантливых русских изобретателей. В историю техники вошли имена создателя первой в мире паровой машины И. П. Ползунова, всесторонне одаренного механика И. П. Кулибина, А. К. Нартова, А. Ф. Можайского и многих других. Все они внесли большой вклад в развитие отечественной техники. [c.7]

Характеризуя кратко основные направления деятельности советских аэродинамиков, следует отметить большие достижения советской школы аэродинамиков в разработке проблем теории крыла. Методы Н. Е. Жуковского и С. А. Чаплыгина заложили прочную основу теории крыла в плоскопараллельном потоке и привели к установлению практически важных профилей крыла. Дальнейшее развитие этой теории связано с именем ученика [c.21]

Первые теоретические исследования снегозаносов были проведены проф. Н. Е. Жуковским на основе законов аэродинамики. Математические исследования проводил аэродинамик С. А. Чаплыгин. Первые экспериментальные исследования были выполнены проф. Н. А. Рыниным. При этих работах установили основные законы переноса и отложения снега, которые впоследствии были приняты за основу при дальнейших практических работах и теоретических исследованиях. На основе раскрытия механизма метелей разработаны законы переноса снега и предложены расчет- [c.115]

Изучение сверхзвуковых потоков разреженных газов представляет интерес как для решения практических задач, связанных с полетами тел на больших высотах, так и для решения принципиальных вопросов аэродинамики разреженных газов. Экспериментальных работ в области сверхзвуковых течений разреженных газов опубликовано мало. Это объясняется в большой степени методическими трудностями. Большинство методов, успешно применяемых для исследования течений плотных газов, или не применимо в случае течений разреженных газов, или их применение требует сложных усовершенствований. Так обстоит дело с интерферометрическим методом, шлиренметодом, методами спектрального поглощения, а также методами поглощения рентгеновских и электронных пучков [1]. Их применимость ограничивается давлениями 1— 10 мм рт. ст. Поэтому метод визуализации, использующий свойства послесвечения, представляется наиболее перспективным для исследований течений разреженных газов. В основе метода лежит зависимость интенсивности послесвечения от термодинамического состояния газа. Применение метода ограничивается давлением, при котором уже невозможно организовать разряд, вызывающий длительное послесвечение. В зависимости от условий эксперимента, предельное давление может быть доведено до 8—6- 10 мм рт. ст. В статье [1] дается обзор работ, посвященных исследованию свойств послесвечения в азоте и воздухе и их применению в газодинамических исследованиях. Преимущество азота и воздуха по сравнению с другими газами состоит в том, что в них легко вызывается послесвечение большой длительности (1 —10 сек). Медленное затухание свечения позволяет работать на стационарных аэродинамических установках и получать картины обтекания тел регистрацией на фотопластинку. В таких газах, как Не, Аг, Ые, Нг и др., послесвечение длится в среднем 10 —10 сек. При таком быстром затухании приходится работать в области малых интенсивностей света, а это вызывает необходимость фотоэлектронной регистрации. Малая продолжительность послесвечения накладывает ограничение на скорость исследуемых процессов — они должны протекать за 10— 10 сек. Процесс сжатия газа в ударной волне отвечает этому требованию. Что касается более медленных процессов, то они будут регистрироваться с искажениями, вызванными наложением процесса высвечивания на исследуемый процесс. Возможность использования послесвечений небольшой длительности позволяет выбрать наиболее простой тип возбуждающего разряда. [c.138]

При изучении любого курса, в том числе и аэролниачики, главным является глубокое усвоение его важнейших теоретических основ, без чего невозможны творческое решение практических задач, научные поиски и открытия. Поэтому особое внимание должно быть уделено ознакомлению с материалами первых пяти глав книги, в которых излагаются основные понятия и определения аэродинамики кинематика жидкой среды основы динамики жидкости и газа теория скачков уплотнения метод характеристик, наиболее широко используемый при исследовании сверхзвуковых течений. К числу фундаментальных следует отнести материалы, отиоснщиеся к обтеканию профилей крыльев (гл. VI, П), которые дают достаточно полное представление об обще теории движения газа в двухмерном пространстве (теория так называемых двухмерных движений). Непосредственно с этими материалами связана научная информация о свер.хзвуковом обтекании крыла, завершающая первую часть кинги (гл. У1П). Результаты исследо- [c.3]

Любопытно, что коллективом Греттрупа рассматривалось несколько возможных вариантов компоновки этой ракеты К-12 (исходный вариант с тремя двигателями Г-1 ), К-12А (двухступенчатая ракета конической формы с тремя двигателями Г-1 на первой ступени и одним двигателем Г-1 —на второй), К-12В (одноступенчатая тактическая ракета на основе второй ступени К-12А ), К-12С (двухступенчатая ракета, вариант К-12А с верхней ступенью большего диаметра), К-12Е (двухступенчатая ракета с цилиндрической первой ступенью и аэродинамическими стабилизаторами), К-120 (одноступенчатая ракета конической формы), К-12Н (одноступенчатая ракета цилиндрической формы, с аэродинамическими стабилизаторами), К-12К (одноступенчатая ракета со сбрасываемыми разгонными двигателями). Все эти варианты предназначались для практической отработки конструктивньгх узлов и аэродинамики будущей ракеты Г-2 . [c.413]

Для газа можно показать [1], что если /< 1/т, где / — частота колебаний, а г — время свободного пробега между столкновениями, то газ можно рассматривать как сплошную среду, характеризуемую некоторыми постоянными. Такой метод рассмотрения принят в аэродинамике и в теории упругости. Игнорируя атомизм среды, мы не можем вполне строго и безупречно рассчитать явление дисперсии звука. К счастью, в большинстве практических вопросов дисперсия звука не имеет большого значения. Поэтому в этой книге мы не будем касаться явлений, требующ,их учета атомизма среды, и положим в основу теоретического анализа проблемы акустики движущейся среды уравнения аэродинамики сжимаемого газа. [c.9]

Работами М. В. Келдыша были заложены фундаментальные основы теории такого явления, как флаттер, и были показаны возможность для неконсервативных механических систем с распределенными параметрами эквивалентного описания колебаний уравнениями при конечном числе дискретно заданных форм (степеней свободы) с последующим использованием для интегрирования уравнений метода Бубнова — Галер-кина возможность использования стационарной аэродинамики при определении аэродинамических сил, действующих на колеблющееся крыло возможность балочной аппроксимации упругой системы самолета. Это позволило разработать практический метод определения критической скорости флаттера, надежность которого была подтверждена большим числом экспериментов и практическим опытом (Е. П. Гроссман, М. В. Келдыш, Я. М. Пархомовский и Л. С. Попор). [c.305]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...