Файл: Микеладзе, В. Г. Основные геометрические и аэродинамические характеристики самолетов и крылатых ракет.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 30.10.2024

Просмотров: 67

Скачиваний: 0

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

В. Г. МИКЕЛАДЗЕ, В. М. ТИТОВ

ОСНОВНЫЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ

И А Э Р О Д И Н А М И Ч Е С К И Е ХАРАКТЕРИСТИКИ САМОЛЕТОВ

И КРЫЛАТЫХ РАКЕТ

Москва

■ М А Ш И Н О С Т Р О Е Н И Е »

1 9 7 4

М 59 УДК 533.6(629.735.33 + 629.764)

4 ys

Микеладзе В. Г., Титов В. М. Основные геометрические и аэродинамические характеристики самолетов и крылатых ракет. М., «Машиностроение», 4974, 152 с.

В книге приведены современные определения и обозначения основных геометрических и аэродинамических характеристик самолетов и крылатых ракет на основе существующего в СССР

ГОСТ 1075—41 и новой системы символов механики полета, разработанной Международной организацией по стандартиза­ ции (ИСО).

Наряду с определением геометрических и аэродинамических характеристик в книге даны общие сведения относительно понятий о несущих, управляющих и стабилизирующих пововхностях, механизации крыла, аэродинамической компенсации, критериях подобия.

Книга предназначена для научных и инженерно-технических работников промышленности, она может быть полезна препо­ давателям и студентам вузов.

Табл. 36, ил. 135, список лит. 16 назв.

М

31808—158

158—74

 

038(01)—74

© Издательство «Машиностроение», 1974 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Отсутствие в научно-технической авиационной литературе си­ стематизированных материалов по однозначному определению важнейших параметров и понятий, используемых в конструктор­ ских бюро и научно-исследовательских институтах, побудило к созданию настоящей книги.

Основной материал книги построен на базе существующего в СССР ГОСТ 1075—41, но авторы значительно расширили круг определений с учетом развития авиационной техники за годы, прошедшие после выхода этого ГОСТа.

В настоящее время в ряде стран принята новая система координат и обозначений, рекомендованная Международной ор­ ганизацией по стандартизации (ИСО) и поэтому значительная часть книги посвящена изложению этих рекомендаций. При этом определения ГОСТ 1075—41 сопоставляются с рекомендациями ИСО, что позволяет лучше уяснить разницу между существую­ щей системой координат и новой.

Приведенные в книге сравнительные диаграммы и таблицы наглядно иллюстрируют особенности систем координат и обозна­ чений по ГОСТ 1075—41 и ИСО. При подготовке этих диаграмм и таблиц были использованы рекомендации ИСО.

Книга состоит из шести разделов и снабжена предметным указателем. В каждом разделе определение или толкование тер­ мина дано под своим номером, например, определение «механи­ зация передней кромки крыла» — под номером 1.125. В пред­ метном указателе это определение имеет тот же номер 1.125; первая цифра указывает номер раздела, в котором дано опре­ деление термина. Такую же нумерацию имеют и рисунки, пояс­ няющие этот термин. Так, рис. 1.125 иллюстрирует определение

3950 •

3


термина механизация передней

кромки

крыла», стоящего

под

этим номером в предметном указателе.

 

 

 

 

Авторы выражают

благодарность

докторам

техн.

наук

Г.

В.

Александрову и

Л. А.

Симонову и канд.

техн.

наук

В.

К.

Овятодуху за ценные указания, сделанные при просмотре

рукописи.

 

 

 

 

 

 

Все замечания по книге следует направлять по адресу: Моск­

ва,

Б-78, 1-й Басманный пер., д. 3, изд-во «Машиностроение».

ВВЕДЕНИЕ

При проведении расчетов, связанных с проектированием опытных самолетов и ракет или с обработкой материалов испы­ таний их моделей в аэродинамических трубах и материалов лет­ ных испытаний, или с выполнением сравнительного анализа ре­ зультатов испытаний моделей и натурных объектов, используют геометрические и аэродинамические характеристики. Поэтому большое значение имеет однозначное определение этих характе­ ристик, так как разногласие в толковании одного и того же па­ раметра может приводить к серьезным ошибкам в расчетах и выводах.

Ниже перечисляются основные характеристики, определяемые в книге,— геометрические и аэродинамические. К числу основных геометрических характеристик самолета и крылатой ракеты мо­ гут быть отнесены:

размах несущей поверхности (крыла);

хорда несущей поверхности, например корневая. Выбор той или иной хорды обычно связан с условиями задачи; так, например, при определении продольной устойчивости самолета за характерную хорду принимают среднюю аэродинамическую;

углы стреловидности крыла, которые определяются или по передней кромке крыла, или по линии 1/4 хорд, а для случая

самолета с изменяемой стреловидностью в полете — по перед­ ней кромке центроплана (неподвижной части крыла) и, кроме того, по передней хромке консоли крыла (подвижной части крыла);

площадь несущей поверхности (крыла), где большую роль играет базовая площадь крыла, определяемая как площадь про­ екции крыла на базовую плоскость крыла. Базовая площадь ис­ пользуется как характерная — при вычислении безразмерных величин (сх, Су, тх, тг и т. д .);

площади стабилизирующей и управляющей поверхно­ стей. Они разделяются на омываемые потоком и на габаритные; так, например, омываемая потоком площадь горизонтального оперения представляет площадь проекции на базовую плоскость части горизонтального оперения, находящейся в потоке при ну­ левом угле атаки и нулевом угле отклонения руля высоты (а


при наличии триммера еще и при нулевом угле отклонения трим­ мера) ;

— углы отклонения рулей, предкрылков, элеронов, закрыл­ ков (эти углы отсчитываются в плоскости, перпендикулярной осп вращения указанных поверхностей), углы отклонения стаби­ лизатора, которые определяются в плоскости, параллельной плоскости симметрии самолета.

Кчислу основных аэродинамических характеристик самолета

икрылатой ракеты могут быть отнесены:

— зависимость коэффициента подъемной силы су (или сг в системе ИСО), характеризующая несущие свойства крыла, зави­ симость коэффициента лобового сопротивления сх, характери­ зующая сопротивление самолета или крылатой ракеты или от­ дельных их элементов, от числа М, числа Re, угла атаки а, угла скольжения р и углов отклонения управляющих и стабилизирую­ щих поверхностей;

поляра самолета и крылатой ракеты, поляра крыла, аэро­ динамическое качество, которое широко используется в аэроди­ намических расчетах и при проектировании опытных самолетов

икрылатых ракет;

зависимости коэффициентов аэродинамических Моментов тх, ту, тг (или си сп и ст в системе ИСО) от числа М, угла

атаки а, угла скольжения (3 и угла управляющих поверхностей;

— зависимости коэффициентов шарнирных моментов управ­ ляющих поверхностей от числа М, от углов а и р, углов откло­ нения управляющих поверхностей; эти зависимости широко ис­ пользуются при проектировании управляющих поверхностей, при определении шарнирных моментов, действующих на управляю­ щие поверхности, и при определении усилий на штурвале управ­ ления самолетом.

Определение геометрических и аэродинамических характе­ ристик самолета и крылатой ракеты связано с необходимостью уточнения наименования самих объектов и их элементов, явля­ ющихся предметом изучения, поэтому в разд. 1 приведены опре­ деления основных понятий, используемых в данной книге, на­ пример, определение термина «механизация крыла».

Раздел 1

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1.000. АЭРОДИНАМИКА

Аэродинамика — область механики, изучающая законы дви­ жения газов (воздуха) и взаимодействия между газом (возду­ хом) н движущимся в нем твердым телом. Аэродинамику обыч­ но разделяют на теоретическую, экспериментальную и при­ кладную.

1.005. Аэродинамика теоретическая

Этот раздел использует математические (численные) методы как основное средство исследования законов движения газов и взаимодействия между газом и твердым телом. В теоретической аэродинамике при разработке теории создаются так называемые модели явления, с помощью которых представляется возможным описать явление.

1.010. Аэродинамика экспериментальная

В этом разделе аэродинамики используются эксперименталь­ ные (физические) методы исследования, например испытания в аэродинамической трубе или в полете.

1.015. Аэродинамика прикладная

Прикладная аэродинамика — это раздел аэродинамики, ис­ пользующий результаты теоретических и экспериментальных ис­ следований для решения вопросов прикладного характера. При­ кладную аэродинамику иногда представляют в виде отдельных частей, например, аэродинамика летательных аппаратов, аэро­ динамика несущей поверхности, аэродинамика органов управле­ ния, аэродинамика воздушных винтов, аэродинамика корпуса

(фюзеляжа), аэродинамический расчет летательных аппаратов и т. д.

7


1.021. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ СИЛЫ

При движении летательного аппарата в газовой среде на все его элементы, обтекаемые газом, действуют силы, вызываемые взаимодействием между газом и движущимся в нем летатель­ ным аппаратом. Эти силы принято называть аэродинамическими. Указанные силы могут быть сведены к одной так называемой результирующей (полной, суммарной) аэродинамической силе/?, приложенной в некоторой точке, называемой центром давления силы R (см. 1.190). В системе ИСО сила R обозначается через RA

(см. 4.005, 4.100 и 4.112).

При исследовании движения летательного аппарата обычно рассматривается не результирующая сила R (пли RA), а проек­ ции этой силы на оси прямоугольной системы координат, кото­ рая выбирается в зависимости от условий задачи (см. 4.035).

1.022. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ МОМЕНТЫ

Результирующая (полная, суммарная) аэродинамическая си­ ла R (или RA в системе ИСО), приложенная в центре давления, создает относительно центра масс летательного аппарата мо­ мент, называемый результирующим аэродинамическим момен­ том М. В системе PICO результирующий момент не имеет обоз­ начений (см. 4.010 и 4.120). При R = 0 на самолет может дейст­ вовать момент от пары сил Мгй или Му0 в системе ИСО. В этом случае центр давления уходит в бесконечность.

По аналогии с 1.021 при исследовании движения летательно­ го аппарата обычно берется не результирующий момент, а его проекции на оси прямоугольной системы координат, выбирае­ мой в зависимости от условий задачи (см. 4.040).

1.035. ДАВЛЕНИЕ БАРОМЕТРИЧЕСКОЕ

Барометрическим, или атмосферным, давлением называется давление в покоящейся газовой среде.

Барометрическое давление в большинстве -случаев измеряет­ ся барометрами в миллиметрах ртутного столба. Барометриче­ ским давлением на уровне моря (принимаемом за начало от­ счета высоты, т. е. Н 0) называется такое давление, при кото­ ром высота ртутного столба равна 760 мм на географической широте ф= 45°32'40" (температура воздуха на уровне моря в этом случае принимается Г=288,15К)- Давление измеряется так­

же в миллибарах (мбар) и в кгс/м2.

Барометрическое давление

на уровне моря (т. е. при h — H = 0),

выраженное в указанных

единицах, будет 760 мм рт. ст.= 1013,25 мбар = 10332,3 кгс/м2 = = 101325 Н/м2 при молекулярном весе воздуха М0 = 28,966.

8


1.040. ДАВЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКОЕ р

Статическим давлением р называется давление в точке атмос­ феры, совпадающей с мгновенным положением движущейся точ­ ки (например, лежащей на поверхности крыла летящего само­ лета). В рекомендациях ИСО это давление обозначается ps-

1.045. ДАВЛЕНИЕ ПОЛНОЕ (ДАВЛЕНИЕ ТОРМОЖЕНИЯ р0)

Полным давлением рй, или давлением изэнтропического тор­ можения в данной точке движущегося потока, называется дав­ ление, определяемое в предположении изэнтропического тормо­ жения скорости потока до скорости, равной нулю в этой точке. В рекомендациях ИСО полное давление обозначается через pt или Pt-

1.050. ДАВЛЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЕ ря

Под динамическим давлением ря понимается разность между полным ра и статическим давлением р газового (воздушного) по­ тока, т. е.

Ря=Ро—Р-

В рекомендации ИСО динамическое давление обозначается в виде разности р*—ps или pt—р,- Динамические давления под­ считываются для ряда значений скоростей и высот полета и да­ ются в виде таблиц динамических давлений, используемых для градуировки и поверки пилотажно-навигационных приборов ле­ тательных аппаратов.

1.055. СКОРОСТНОЙ НАПОР q

Скоростной напор q определяется как половина произведения массовой плотности воздуха q на квадрат скорости набегающего потока:

дК^,

/

пуз

\

q= —-—

(или q = - > в системе

ИСО) .

1.060. КОЭФФИЦИЕНТ ДАВЛЕНИЯ р

При обработке результатов измерения распределения давле­ ния по поверхности тел, находящихся в потоке, пользуются не абсолютным значением давления, а безразмерным коэффици­ ентом давления, который представляет отношение разности ста­ тических давлений в изучаемой точке р и в невозмущенном по­ токе Цоо к скоростному напору q, т. е.

Р =

Р — Роо

---------- •

 

Я

Таким образом, коэффициент давления р характеризует из­ быточное давление в изучаемой точке, т. е. показывает разность

9