Файл: Лебедев А.А. Динамика полета беспилотных летательных аппаратов учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 283
Скачиваний: 16
При определении ( Еср)х+ надо учитывать формулы (3.96) и (3.97).
Производная |
ё |
J I |
варианте «Х+ » имеет ту же |
величину, |
что и в |
||||||
су |
в |
||||||||||
схеме с горизонтальным положением несущих поверхностей: |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3-109) |
Вариант «+ Х». Производная |
с 1 |
определяется |
по аналогии |
с |
выраже |
||||||
нием (3.49): |
с |
1)/г- iх |
= |
|
[ |
( (су1Ѵ |
Ss £ |
^T) |
ni ]+ |
+ |
x( 3 -. 1 1 0 |
( |
|
||||||||||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
і |
|
|
( C4-l)j-X = |
су\ = |
( с^іиз.к[Двоп)і; |
|
|
(3.111) |
||||
|
( СЩі) + Х = |
~ |
( с^1из.кр^м)п ( еср) f X» |
|
|
(3.112) |
{ £ср)+Х= ( £ср)х+.
Производная ( с4,П)+х определяется из соотношения
к * " К х = « ;" Ѵ 7 . |
о .» « |
4.3. КОЭФФИЦИЕНТ ПОДЪЕМНОЙ силы
КРЕСТОКРЫЛОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА ПРИ БОЛЬШИХ УГЛАХ « и 6
Общие выражения коэффициентов подъемной и нормальной сил, выведен ные для летательных аппаратов с плоским расположением несущих поверхно стей [см. формулы (3.69) и (3.70)], справедливы и для крестокрылых аппара тов. Однако при расчете входящих в эти выражения величин сѵі, сѵп, суп и Суш необходимо учитывать некоторые особенности.
Передние несущие поверхности. Очевидно, что при + -образной ориенти ровке передних консолей зависимости суі(а, 6і) и Cj,,i(a, öi) имеют точно такой же характер, как и в двухкрылой схеме. При Х-образной ориентировке передних консолей этого сказать уже нельзя. В данном случае эффективный угол атаки консолей можно выразить в виде
(а эффі)х — k a a I |
+ (^50п 8)і - |
(3.114) |
V 2 |
|
|
Сравнивая это выражение с аналогичным |
выражением |
(3.76), видим, что при |
тех же величинах а и бі эффективный угол атаки Х-образных консолей мень ше, чем у горизонтальных консолей.
Коэффициент нормальной силы одной пары Х-образных консолей запи
шем по аналогии с выражением (3.78): |
|
( с«і)х = 57,3 (с“і из.кр sin схэфф cos аэфф), + (A sin2a3l(t,s ig n e t^ ),. |
(3.115) |
Проекция двух векторов (спі)х на связанную с корпусом ось Оу] |
равна |
(Сп cos б)іУ2. Добавив к ней коэффициент индуцированной нормальной силы
196
корп уса и вы чтя проекцию |
д вух векторов |
~ с хоі, найдем |
|
{cyll)x — |
■(слі)х cos 8 У У — 2CXQ sin 5 |
(3.116) |
Коэффициент подъемной силы передних несущих поверхностей определяется по аналогии с выражением (3.80):
К.
|
( ^ і ) х — (с «і)х |
cos а cos В У 2 — 2sin а sin В ) |
— |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— 2см |
sin (а + В,). |
|
|
(3.117) |
||
В частном случае, |
когда бі = 0, |
выражения |
(3.114), (3.116) |
и |
(3.117) при |
|||
нимают вид |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(а эфф1і)х = |
^яссі |
— |
! |
|
(3.118) |
|
|
|
( су іі)х — ^ |
k |
(cni)x V |
2 ; |
|
(3.119) |
|
|
|
|
|
|||||
|
(c</i)x= |
(слі)х cos а ’*^2"— 2c^oi sin а . |
|
(3.120) |
||||
Задние несущие поверхности. Рассмотрим особенности расчета коэффи |
||||||||
циентов Суп и сѵщ в |
зависимости |
от |
поперечной |
ориентировки |
передних и |
|||
задних |
консолей. |
расчет ведется по тем же формулам, что и для схемы |
||||||
В |
варианте « + + » |
|||||||
с горизонтальным расположением несущих поверхностей. |
|
потока вер. |
||||||
В |
варианте «Х+ » имеется особенность в |
расчете угла скоса |
В данном случае задняя несущая поверхность находится в поле действия двух пар вихрей 1 и 2 (рис. 3.41) с координатами
(3.121)
(3.122)
(3.123)
(3.124)
По этим координатам, пользуясь рис. 3.17, можно найти коэффициенты влия ния вихрей 1 и 2 на горизонтальную поверхность ц и і2, а также определить
путем графического построения |
и |
фе2. Далее учитывая, что напряжен |
||
ность вихрей пропорциональна (спі)х |
и применяя формулу (3.85), получим |
|||
|
57,3 |
Ік\ |
(Слі)х |
*1 ^ 1 + ‘2^2 |
£ср — еср1 |
2 л г в |
/КІІ |
ХКІ |
(3.125) |
|
^aali |
197
Определив еСр, |
можно подсчитать |
величины |
а Эф ф п , |
спіі, |
(с„і)ц и сун |
|
по формулам (3.84), |
(3.86) — (3.91). |
угла скоса |
потока |
еСр*, |
измеренного |
|
В варианте «+ Х» введем |
понятие |
|||||
в плоскости, перпендикулярной |
плоскости какой-либо пары задних консолей. |
С учетом этого понятия можно записать следующее выражение эффектив ного угла атаки задних консолей:
|
|
еср*) |
(3.126> |
|
|
(а эффіі)х — |
Ѵ2 |
hoпЬ |
|
|
|
|
|
|
Зная |
а Эфф, можно подсчитать величины |
(Cnii)x, (С;,ііі)х, |
(сѵп) х по фор |
|
мулам |
(3.115) —(3.117), в которых индексы |
I следует заменить на индексы IL |
Рис. 3.41. Взаимное расположение |
Рис. 3.42. Взаимное расположение |
вихрей и задних несущих по |
вихрей и задних несущих поверх |
верхностей при а=^=0; 6іФ 0 (ва |
ностей при а=т^0; бі=5 ^ 0 (вариант |
риант «Х+ ») |
«+ Х») |
Для определения еСр* рассмотрим рис. 3.42. Координаты вихрей 1 и 2*
относительно задней несущей поверхности а выражаются формулами |
|
|||||
D + z B(ll — D) |
|
Jfu sin a — х рв о!sin11 UI |
— |
(3.127> |
||
Іи Ѵ 2 |
|
|
|
и |
У 2; |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
D + z B{ll — D) |
|
х п |
sin a — х в sin |
V2; |
|
|
hl У 2 |
|
|
|
’ |
(3.128) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
2г/в |
|
|
2z B |
|
(3.129) . |
|
hi |
/1 |
\ |
hi |
/2 |
|
|
|
|
|||||
2yB \ |
/ |
2zB |
|
(3.130) . |
||
hi |
/2 |
\ |
hi |
/1 |
|
|
|
|
По этим координатам, пользуясь рис. 3.17, можно найти коэффициенты влияния і\ и (г, а также определить путем графического построения феі и
198
Угол скоса |
потока |
по |
нормали |
к плоскости а определяется по аналогии |
||||
с выражением |
(3.125): |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
1 |
57,3 |
/кі |
сп\ |
<Ѵ|ЕІ + ‘ѴК2 |
|
|
|
|
2 і2 л г в |
|
|
(3.131) |
||
|
с р * |
/ к И |
Х к [ |
^ < ш і і |
||||
.Множитель Ѵг учитывает тот факт, |
|
|||||||
что в данном случае вместо двух пар |
|
|||||||
вихрей имеются два одиночных вихря. |
|
|||||||
4. |
В варианте |
«XX» |
остается |
|
||||
справедливым |
выражение |
(3.126), |
а |
|
||||
также |
формулы |
(3.115) —(3.117), |
в |
|
||||
которых индексы I заменены на ин |
|
|||||||
дексы |
11. |
|
|
|
|
|
|
|
При определении еср, надо рас |
|
|||||||
сматривать четыре |
одиночных |
вихря |
|
|||||
J, 2, 3 и 4 со следующими координата |
|
|||||||
ми |
относительно |
поверхности |
а |
|
||||
(рис. 3.43): |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 3.43. Взаимное расположение вихрей « задних несущих по верхностей при а=^0; öi=^0 (ва риант «XX»)
|
'D) |
|
х п sin а |
|
.— |
|
|
----- + ---------- |
:----------- |
V |
2 ; |
(3.132) |
|
|
|
|
‘и |
|
|
|
2zn |
sin а |
— |
2х„ sin |
|
|
[(3.133) |
|
|
1/2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3.134) |
|
|
|
|
|
|
(3.135) |
|
|
|
|
|
|
(3.136) |
|
|
|
|
|
|
(3.137) |
|
|
|
|
|
|
(3.138) |
По этим координатам |
определяются |
коэффициенты |
|
влияния |
й — і4 и |
|
■фзі — фе4 (причем из рис. |
3.43 очевидно, |
что |
фе1 = ф е2, |
а |
фб3 = фе4). Опре |
деляя коэффициенты і по рис. 3.17, необходимо принимать во внимание, что я(—2 В) = — I'(ZB ), т . е. отрицательным значениям zB соответствуют отрицатель ные значения і, в то же время знак у в не влияет на величину і.
199
Угол скоса потока по нормали к плоскости а подсчитывается по формуле
4
СР |
2 2l^ B /КЦ |
£ |
' Ж ' . , |
(ЗЛ39) |
^КІ |
КЯ«ІІ |
|
Рассмотренные выше методы расчета подъемной силы летательных аппа ратов с Х-образной ориентировкой несущих поверхностей не учитывают того обстоятельства, что при а ^ О верхние и нижние консоли находятся в разных условиях. Действительно, из-за несимметричного обтекания носовой части корпуса и особенно вследствие срыва потока на «подветренной» стороне кор пуса подъемная сила верхних консолей несколько уменьшается по сравнению с нижними консолями, в результате чего падает и общая величина подъемной
силы. Разница в |
обтекании верхних и нижних консолей |
выражена тем силь- |
|
нее, чем больше |
- |
- |
D |
относительный диаметр корпуса D = |
.у Расчетные ме |
тоды, позволяющие учесть это явление, в настоящее время разработаны еще недостаточно.
§ 5. БОКОВАЯ СИЛА
Боковой силой Z принято называть проекцию полной аэро динамической силы на скоростную ось Oz. Наряду с боковой силой часто рассматривают также поперечную силу Z і, пред ставляющую собой проекцию полной аэродинамической силы на связанную ось Oz\. Коэффициенты боковой и поперечной сил связаны между собой соотношением
cz= cz i cos ß -f-C n sin 3, |
(3.140) |
где ß — угол скольжения. |
а попе |
Боковая сила является аналогом подъемной силы, |
|
речная сила — аналогом нормальной силы. Поэтому |
коэффи |
циенты сг и cz1 можно рассчитать таким же методом, как и ко эффициенты Су и Суі, если рассматривать летательный аппарат повернутым относительно оси Ох на 90° по часовой стрелке (при виде сзади). Тогда роль угла атаки будет играть угол скольже ния, а роль угла отклонения рулей высоты бв — угол отклонения рулей направления бнРазличие будет состоять только в том, что в силу принятых правил знаков положительным значениям ß и бн соответствуют отрицательные значения сг и сг\. Поэтому в рас
четные |
формулы |
вместо а надо |
подставлять (—ß), |
а вместо |
бв—(—б„). |
|
|
|
|
Для |
крестокрылых летательных аппаратов справедливы ра |
|||
венства |
|
|
|
|
|
Сг = |
Сгя= — СУ > |
с*(Э, К )= ■Су{а, 8В) |
(3.14Г |
У двухкрылых аппаратов (самолетной схемы) сила Z соз дается только корпусом и вертикальным оперением, поэтому она значительно меньше, чем у крестокрылых аппаратов.
200