Лекция 7. Аэродинамические профили. Коэффициент подъемной силы. Коэффициент сопротивления

Крылья самолета, лопасти вертолета, поверхности хвостового оперения ракет, лопасти пропеллера - все это примеры аэродинамических профилей. Аэродинамические профили должны обладать большой подъемной силой и небольшим коэффициентом сопротивления.

На рис. 10 показано сечение аэродинамического профиля. Линия называется хордой профиля. Видно, что на рисунке участок профиля над хор дой отличается от участка под ней. Такие профили называются несимметричными. В симметричных профилях через хорду про­ходит секущая плоскость, разделяющая профиль на два симметричных участка над ней и под ней. При обтекании профиля потоком на него действует аэродинами­ческая сила, которую можно разделить

Рис. 9. Основные размеры аэродинамического сопротивления.

на две составляющие: подъемную силу и силу сопротивления. Подъемная сила действует на профиль перпендикулярно направле­нию скорости натекания потока . Сила сопротивления совпадает с направлени­ем вектора скорости натекающего потока. Эти силы обычно обозначаются и соответственно. Угол между направлением скорости натекающего потока и хордой профиля называется углом атаки.

Рис. 10. Действие давления на аэродинамический профиль

Для каждого профиля значения сил и определяются экспериментально при продувке в аэродинамических трубах. Рассматриваемые давления соотно­сятся со значением динамического давления (), поэтому можно выделить коэффициенты пропорциональности (коэффициент подъемной силы) и (коэффициент сопротивления):

, (18)

. (19)

Эти коэффициенты зависят от угла атаки, и для каждого профиля существуют соответствующие таблицы, устанавливающие их зависимости от угла атаки. В США создана база данных характеристик профилей NACA (предшественник NASA). В Германии аналогичная база разработана для профилей Gottingen. Для само­летов наибольший практический интерес представляют значения аэродинамиче­ских коэффициентов при малых углах атаки. Однако для некоторых профилей табличные данные составлены для полного диапазона углов атаки (от нуля до 360°). На рис. 11 представлена зависимость аэродинамических коэффициен­тов и от угла атаки для профиля Gottingen 420.

Рис. 11. Коэффициенты подъемной силы и силы сопротивления для профиля

Gottingen 420

Заметим, что у данного профиля подъемная сила возникает даже при не­больших отрицательных углах атаки. При нулевом угле атаки подъемная сила этого профиля в 16 раз больше силы сопротивления. Максимальное значение коэффициента подъемной силы имеет место при угле около 15°. При даль­нейшем увеличении утла атаки подъемная составляющая действующей силы уменьшается, а сила сопротивления, наоборот, увеличивается. Причиной по­явления подъемной силы является уменьшение давления на спинке профиля и его увеличение под ним.

Зависимость аэродинамических коэффициентов от скорости натекающего на профиль потока и его свойств определяется числом Рейнольдса.

Рис. 13.12. Коэффициент подъемной силы для профиля Gottingen420

Поиск по сайту: