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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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