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: 327

Скачиваний: 16

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

У читы вая, что

 

V

/

I D

Сук

17

/ — D

(*«.« + *«0®B)

 

Г

о

(

, -

2

l Kz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и используя соотношение

(6.33), получим

 

 

 

 

 

57,3

 

 

ьу 1 из.кр

К*а + Ы ь*

(6.45)

 

 

 

 

 

~ Т ,

D

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

_

 

 

 

 

 

 

 

 

1 — D

I

 

Таким образом, влияние горизонтальных консолей упрощенно сводится к тому, что набегающий на корпус поток скошен на угол е* и, следовательно, истинный угол атаки корпуса равен

п --- Р*

 

 

При таком

подходе

уравнения

линий тока (6.41) и (6.42)

остаются

в силе, если tg а

заменить

в них на

tg (a — в*).

практических рас­

Для удобства

четов построен график зависимости

y=f[x tg(a — е*)] при

различных

значениях параметра уа (рис. 6.14). Этот график дает в обобщенной фор­ ме семейство линий тока в плоскости хОу (или, что то же самое, семейство траекторий вихрей). Кривые, распо­

ложенные над осью абсцисс (г/>0), изображают траектории вихря, сбе­ гающего с верхней консоли, а кривые,

расположенные

под

осью

абсцисс

(у< 0 ) — траектории

вихря,

сбегаю­

щего с нижней консоли.

 

 

Положение

вихрей

относительно

задних

консолей. Чтобы

рассчитать

влияние

вихря

на поле

скоростей

у задней несущей поверхности, необ­ ходимо знать взаимное положение вихря и этой поверхности. Будем характеризовать его ординатой у в, измеренной в сечении, проходящем через середину САХ задних консолей.

Исходными данными для расче­ та у в является геометрия летатель­ ного аппарата, углы а и бв, а также число М. Расчет ведется в следую­ щем порядке:

— находим е* по формуле (6.45);

Рис. 6.14. График для определе­ ния координат вихрей

— находим уо по формуле (6.34) и отмечаем на общем виде летательного аппарата точку схода вихрей с передних консолей;

— измеряем расстояние

х и от

точки схода вихрей до сечения,

проходя­

щего через середину САХ

задних

консолей; затем подсчитываем

величину

— 2jfjj

•* tg (a — е*) = — ---- tg (a — e*);

u \ \

315


по графику на рис. 6.14 определяем значения у для верхнего и ниж­ него вихрей;

подсчитываем искомые-ординаты вихрей по формуле

Du -

Ѵв = —£ - У-

Впрактике расчетов могут встретиться случаи, когда абсцисса x tg (a —е*)

получается отрицательной (например,

если а= 0, а

бв>0). В этих

случаях

ординаты у для верхнего и нижнего

вихрей также

легко найти по

графику

рис. 6.14, пользуясь следующим очевидным свойством:

 

( 'i'B e p x ) j'tg - ( a — £ *) = — а ~

( l/ H H n a J jt g

( a — е*) =а

( 6 . 4 6 )

Пример. Определить </веРХ и увижв при у0=3; х tg ( a — е*)=_—1. Принимая вначале х tg(a — е*) = 1, находим по графику: г/верх= 3,91;

« /н и ж н = —1,17. Далее, учитывая соотношение (6.46), получаем искомые орди­ наты при х tg ( а — е*) = —1:

1 /в е р х — 1 . 1 7 ;

у н и ж н —

3 , 9 1 .

Влияние вихрей на момент крена -{--образных крыльев. Вихри, сбегающие

с верхней и нижней передних консолей, вызывают в области задних консолей

4

Рис. 6.15. Взаимное расположение

Рис. 6.16. К объяснению вза­

вихрей и задней несущей поверхно­

имного влияния

крестообраз­

сти:

ных крыльев при

возникнове­

1у 2 — в н е ш н и е в и х р и ; 1 2 ' — с о п р я ж е н ­

нии момента крена

н ы е в и х р и

 

 

индуктивные скорости, а следовательно, дополнительные углы атаки и сколь­ жения. Для расчета их примем следующие допущения:

1)вихри будем считать прямолинейными и бесконечными;

2)влияние корпуса учтем введением сопряженных вихрей (см. разд. 1.4 гл. Ill) с ординатами £>п2/4(/в,

где у в — ординаты внешних вихрей в сечении, проходящем через середину САХ задних консолей.

316


Рассмотрим вначале влияние верхнего вихря и соответствующего сопря­ женного вихря (рис. 6.15). Пользуясь известными формулами вихревой тео­ рии, находим дополнительный угол атаки, индуцируемый этими вихрями на горизонтальных консолях:

57, ЗГ

 

 

 

(6.47)

2лѴ

*2 +

УІ

ту

 

 

и и

 

 

 

г 2

+

 

 

 

 

4^8

 

и дополнительный угол скольжения, индуцируемый на вертикальных консолях:

57, ЗГ

__ 1__

1

 

(6.48)

2лѴ

 

У — Ув

 

 

 

 

 

 

 

 

У

±Ув

 

 

 

 

 

 

 

Здесь у и г — координатыточек на консолях, в

которых

определяются углы

Да и Aß.

 

 

2z

в

Введем безразмерные

 

 

координаты $ = - у —; С =

-----

 

и преобразуем выражения

 

 

hi

hi

(6.47) и (6.48) к виду

 

 

 

57,ЗГ

 

1

 

 

(6.49)

лѴ7п

 

С2 + 5в

Dt

 

 

 

 

 

 

С2

 

 

 

57,ЗГ

1

 

 

(6.50)

пѴІп

£ — £в

Di

 

 

 

Для определения момента крена воспользуемся так называемой теорией полос. Согласно этой приближенной теории, крыло разбивается на элементар­ ные полоски и подъемная сила каждой полоски считается пропорциональной местному углу атаки. Момент крена, создаваемый элементарной полоской горизонтальной консоли, выражается в виде

 

dMx =

— (t.dY)u z =

— (*сау1нашц £ тЬ ) п bazdz.

(6.51)

Здесь X — коэффициент, учитывающий

взаимное

влияние

горизонтальных и

вертикальных консолей.

 

 

 

рассмотрим

рис. 6.16.

Чтобы

объяснить

механизм взаимного влияния,

Пусть на консоли 1 появилась дополнительная подъемная сила AY. Эта сила

вызвана разностью давлений на нижней

и верхней поверхностях консоли. Но

повышенное

давление,

возникшее

над

консолью

1,

будет

в некоторой сте­

пени воздействовать на левую сторону консоли 4, а разрежение, возникшее под консолью 1 — на левую сторону консоли 2. Таким образом, вертикальная пара консолей будет создавать индуцированный момент крена, противополож­ ный по знаку моменту, создаваемому консолью 1.

Из этих рассуждений видно, что взаимное влияние крыльев уменьшает момент крена. Эффект взаимного влияния можно приблизительно определить

по графику, построенному да основании теории тонкого тела

(рис. 6.17).

Учитывая геометрическое соотношение для крыльев трапециевидной фор­

му в плане

 

 

' ь = Ь0 ( 1 —

с sign Л

(6.52)

V

/

 

317


иперейдя к коэффициенту момента крена, отнесенному к площади и размаху II несущей поверхности, получим .

dmx( г) =

d M x ( r )

gS u

/ п

 

1

X

С2+ £в

Введем обозначение

57,ЗГ

4яК5н

57,ЗГ

і а

J o

X

4яК

Ѵ С^1из-крй“

s

II

Csign £ Cdt. (6.53)

хс

а

k

аа

s

(6.54)

 

у 1 из.кр

 

 

к

Подставив сюда выражение (6.36) и геометрическое соотношение

 

_*о____2_

ук —Р

 

 

 

S

~ 1

% + 1 - 2 D ’

 

 

преобразуем формулу (6.54) к следующему виду:

 

 

5 7 ,3

7j / 1 — Z)

сг/1из.кр

 

•%— D

(6.55)

А = ■

 

 

80 7,(1(/I из.кр^ад

% + 1 — 27) / и

/,

 

 

Коэффициент момента, создаваемого горизонтальной парой консолей, най­ дем путем интегрирования выражения (6.53):

 

*(г)

— -4S„/,r

 

(6.56)

 

(г) >

 

 

где

 

 

 

 

f(r)~

1

1

- ( — — - )

Сsign С X

С2 +

п2 \ 2

 

^11

' %— Р

и

 

£2 +

 

 

 

 

 

X CdC.

 

(6.57)

318


Как видно, величина т х пропорциональна бн, поэтому в дальнейшем будем рассматривать частную производную

т х(т) — ^ Л г ) -

Путем аналогичных выкладок получим производную коэффициента мо­ мента крена, действующего на вертикальную пару консолей:

 

 

 

 

mХ(в) =

AI (в)

 

 

 

 

(6.58)

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-Du

 

 

 

1

 

 

 

 

%— 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 +

 

 

 

5 — Ев

 

 

Т?

 

 

 

Е^Е -

 

 

 

Е

 

 

 

ТІК— D , п

 

 

 

 

 

— J_1L

 

 

 

 

 

 

 

—1

 

 

 

Ев

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 +

I

Ѵк— 1

E £d£.

(6.59)

 

Е

Ев

 

Fr

 

 

~

 

 

 

 

 

% — D

hi

 

 

 

 

Е— _ і і

 

 

 

 

Oil

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общая

величина m

от

верхнего вихря

1

(и соответствующего

сопря­

женного вихря)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т х(і) ~ ^ ( 1 )

— А [ /

( г ) +

/ ( в ) ]

 

 

(6.60)

Вычисление интегралов (6.57) и (6.59) приводит к

следующему

выра­

жению:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У (1) — 2

 

 

 

Dг

 

D\i

[ arctg

arctg — I —

Ев ( arctg — — arctg - 7

 

Ев

 

 

Ев

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

•'Ік-

 

 

1 +

Е4

 

Ö4

 

 

1 + Ян/*?

 

V

D2

 

 

 

II

ln

 

 

D

2 +

Е2В

 

2Е2

 

 

 

 

 

 

О?! + Dnl£

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

In

 

EB D\\

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Di

1 —

"OK— 1

 

Di

In

1 О2]/Ев

 

+

 

 

Al — ^Іі/Ев

 

 

 

 

%•

D

£в

 

 

 

 

 

1 ( % _ 1 )

6.1 In

 

D + E B

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 + E B

 

 

 

D \\

1 +

 

 

 

Di

In

Ai "+■Du/Ев

(6.61)

H“

VK—D

 

 

1 + ^ /E B

 

 

 

 

 

 

 

 

319