Файл: Микерин, И. К. Аэродинамика летательных аппаратов.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 17.10.2024

Просмотров: 96

Скачиваний: 0

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

Слои воздуха, находящиеся вблизи Земли, больше получают

от неё тепла, поэтому здесь

выше температура воздуха.

К верхней границе атмосф°ры температура воздуха пони­

жается до 2ІЗ-2І8°К в ср.дних

и до І93-203°К в экваториальной

областях.За среднюю высоту тропосферы принята высота I I км.

В тропосфере содержится до 75

-8С$ всей массы воздуха атмо­

сферы, в том числе почти весь

водяной пар. Благодаря сильному

перемешиванию воздуха в тропосфер происходят процессы обла-

кообразования и выпадания осадков, а у верхней границы

наблюдаются воздушные потоки, имеющие скорость до 500-600км/час. Вышележащий слой - стратосфера - простирается до высоты

примерно 40 км. Стратосфера отличяется от тропосферы законом изменения температуры и составом воздуха. Здесь меньше содер­ жится кислорода, но больше азота и озона.

Озон сильно поглощает солнечное излучение, поэтому в нижних слоях стратосферы,до высоты примерно 25 км, температура воздуха остается постоянной, а затем начинает повышаться. В стратосфере нет облачности, осадков и отсутствует опасность

обледенения. На доло стратосферы приходится до 20$ всей массы воздуха атмосферы.

 

Мезосфера - слой высотой

от 40 до 80 км. Здесь темпера­

тура

до высоты 50 км ещё повышается,

а затем быстро

снижает­

с я .

Повышение температуры в нижних слоях мезосферы

объясняется

так

же,как и в стратосфере,

поглощением

озоном

солнечного

излучения. В слое сосредоточено около

0,3$

всей

массы возду­

ха атмосферы.

 

 

 

 

 

 

Термосфера - слой воздуха от 80

до 800 км. Для неё харак­

терны весьма высокие температуры, так

как излучение

Солнца

15

2000 м до

вызывает здеиь диссоциацию и ионизацию молекул. Экзосфера - слой земной атмосферы на высоте более

800 км. Этот слой называется сферой рассеи-ания, так как он постепенно переходит в межпланетное пространство. Термосфе­ ру и экзосферу объединяют иногда в один слой, называемый

ионосферой. В ионосфере под действием солнечного и космичес­

кого излучений воздух находится

в ионизированном состоянии,

а молекулы газов диссоциируются

на атомы.

2.Стандартная атмосфера

При определении іэродинамических сил, действующих на летательный аппарат, необходимо знать основные параметры воздуха: J*,T, P . O . . Однако состояние атмосферы :яепостоян-

но. Оно зависит от времени года, суток, географической широты,

метеорологических условий, солнечной активности и т . д . Поэтому результаты летных испытаний летательных аппаратов необходимо приводить к атмосферным условиям, не зависящим от этих факторов, а являющиеся только функциями высоты.

В настоящее время в СССР принята таблица стандартной атмо­ сферы (CA) ГОСТ Н0'І - 64(таол . І . і),которая содержит средние значе­ ния физических характеристик атмосферы и устанавливает числен­ ные значения основных термодинамических параметров и других физически характеристик атмосферы дгч высот от

200000 м.

Таблица I . I .

ТАБЛИЦА CA ГОС: 4401-64

H

T

P

f

 

 

a

0

 

 

KM

гр H

К Г / М 2

 

A

 

M/ce«

M 2 / с е к

 

I

 

ъ

4

Ь

b

V

 

и

 

0

288,15

10332,3

1,2250

1,000

1,0000

340,28

1,4607 ' ю - 5

I

281,65

9164,8

1,1117

Ю.8870І

0,90751

336,43

1,5812 . ю - 5

2

275,14

8106,5

1,0066

0,78458

0,82171

332,52

1,71*. J

•

IQ"5

3

268,64

7150,8

0,90941

0,69208

0,74237

328,56

1,8624 «

І 0 ~ 5

4

262,13

6287,2

0,81942

0,60850

0,66891

324,56

2,0271 • ю - 5

5

255,63

5511,1

0,73654

0,53338

0,60125

320,51

2.2IC3

•

IQ"5

6

249,13

4814,4

0,66022

0.4C595

0,53095

316,41

2,4153 • ю - 5

7

242,63

4190,8

0,59010

0,40560

0,48171

312,25

2,6452

•

ю - 5

8

236,14

3635,1

0,52591

0,35182

0,42931

308,05

2,9030 • ю - 5

9

229,64

3139,8

0,46712

0,30388

0,38132

303,78

3,1942

•

ю - 5

10

223,15

2701,3

0.1-1:5?

0,26144

0,33761

299,45

3,5232

•

ю - 5

I I

216,66

2313,7

0,36485

0,22393

0,29784

295,07

3,8966

«

ю - 5

12

216,66

1977,3

0,31180

0,19137

0,25453

295,07

4,5595

•

IQ"5

14

216,66

1444,3

0,22776

0,13979

0,18593

295,07

6,2420

•

ю - 5

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение

табл. 1.1

 

 

 

I

2

3

4

5

6

7

8

 

 

16

 

216,66

1055,3

0,16640

0,10213

0,13584

295,07

8,^437

• I0~ 5 ,

Ігі

 

216,66

771,10

0,12159

0,074630

0,099257

295,07

1,1692

• I 0 ~ 4

20

'

216,66

563,59

0,088870

Û,054546

J,072547

295,07

1,5997

.

i o ~ 4

22

 

216,66

412,00

0,064966

0,039875

0,053033

295,07

2,1883

• I 0 " V

24

 

216,66

301,23

' 0,047501

0,029155

0,038776

295,07

2,9929

. и г *

25

 

216,66

257,60

0,040621

0,024932

0,033160

295,07

3,4998

•

к г *

26

 

219,40

220,50

0,034336

0,021341

0,028030

296,93

4,1842

• i c r *

28

 

224,87

162,58

0,024701

0,015736

0,020164

300,61

5,9370

• IO" 4

30

 

230,35

120,69

0,017901

0,011681

0,014613

304,25

8,3565

• I O " 4

При составлении таблицы основные параметры воздуха

взаимосвязаны уравнениями состояния идеального газа и гидро­

статики. При расчете табличных значений за определяющие параметры взяты температура и молекулярный вес воздуха. На высотах до 200000 м г э характеру изменения температуры атмосфера делится на I I слоев. Общее свойство всех слоев-

линейность изменения молекулярной температуры. На высотах:

ІІ000 - 25000м

; 46000 - 54000 м и 80000 -

95000 м согласно

CA температура

не изменяется. Графические

зависимости темпе­

ратуры и плотности в функции высоты приведены на р и с . 1 . 5 .

§ 1.3. Основные допущения, принимаемые при изучении движения жидкости

Реальное течение жидкости отличается от движения твердого тела своим многообразием. Отсутствие жестких связей между частицами жидкости приводит к сложному харак­ теру её движения, что представляет большие трудности для исследования. Поэтому при теоретических и экспериментальная исследованиях аэродинамических явлений возникает необходи­ мость эти явления упрощать, схематизировать, не учитывать второстепенные факторы. Прежде чем приступать к рассмотре­ нию основных законов движения, ознакомимся с некоторыми допущениями и упрощающими предположениями, которыми будем пользоваться.

I .

Гипотеза сплошности среды

 

 

 

 

 

Воздух, как и любое другое вещество, имеет молекуляр­

ную, прерывистую

структуру.

Однако во многих

задачах

аэро­

 

динамики можно отказаться от молекулярного строения возду­

 

ха и рассматривать его как

сплошную среду.

Действительно,

 

если взять частицу воздуха объемом в I мм3 ,

то при исследо­

ваниях её можно считать

точкой. Но у поверхности

Земли в

 

I мм3 воздуха содержится

27

• ІО*6 молекул,

так

что дискрет­

ность строения воздуха при исследованиях не скажется.

 

 

Схема, заменяющая прерывистую структуру воздуха сшіош-

яой средой, получила название гипотезы сплошности среда.

 

При этом предположении получены основные законы движения.

 

Следовательно, они имеют

силу в достаточно плотных слоях

 

атмосферы на высотах

И

6z

60 - 80

км. При больших И

 

гипотеза сплошности среды не применима и таи имеют силу

 

законы аэродинамики разреженных

газов.

 

 

 

 

 

 

2. Принцип обращенности движения

 

 

 

ПрЕ определении аэродинамических сил, действующие:

 

на поверхность тела, движущегося в воздухе,

обычно исполь­

 

зуют принцип обращенности движения, то есть

полагают,

что

 

ае тело движется в неподвижном воздухе,

а

неподвижное

тело

обтекаемся потоком воздуха,

имеющим во

всех

точках вдали

 

от тела скорость,

равную по величине скорости полета

тела,

но

обратную по направлению

(рис.1.6).Законность

этого приема

вы­

текает из принципа относительности Галилея, который в данном случав применяется к системе "тело-среда". Такое обращение 20

Смотрите также файлы