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

Раздел 5

КОЭФФИЦИЕНТЫ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ СИЛ И МОМЕНТОВ

5.000. К О Э Ф Ф И Ц И Е Н Т Ы А Э Р О Д И Н А М И Ч Е С К И Х СИЛ И МО МЕНТОВ

При решении задач по аэродинамике и динамике полета обычно пользуются безразмерными коэффициентами аэродина­ мических сил и моментов. Эти коэффициенты задаются в виде зависимостей от углов атаки а, углов скольжения |3, углов от­ клонения управляющих поверхностей б, числа М, числа Re и т. д.

5.005. Определение коэффициента аэродинамической силы

Коэффициентом аэродинамической силы называется безраз­ мерная величина, равная отношению этой силы к скоростному напору q и характерной площади 5, за которую обычно принима­ ют для самолета и крылатой ракеты базовую площадь крыла S с подфюзеляжной частью и для бескрылого аппарата или аппа­ рата с небольшой несущей поверхностью — площадь миделевого сечения фюзеляжа (корпуса) (см. 2.142 и 2.172).

Рис. 5.005. Ракеты с небольшой несущей поверхностью:

/—рули; 2—ось вращения руля; 3—несущие поверхности

95

Так, например, для крылатой ракеты с цилиндрическим кор­ пусом и с небольшой несущей поверхностью за S принимают площадь, равную nd2/4, где d — диаметр корпуса (рис. 5.005). Таким образом, коэффициент аэродинамической силы, напри­ мер, результирующей силы R будет

R CR qS ■

Коэффициенты проекций результирующей аэродинамической силы R на оси координат х, у, z будут соответственно

Для указания системы координат, по осям которых даны про­ екции результирующей аэродинамической силы, безразмерным коэффициентам приписываются дополнительные индексы.

5.010. Коэффициенты аэродинамических сил в связанной системе координат

Коэффициенты проекций результирующей аэродинамической силы R на оси связанной системы координат обозначаются cvb cyi, сг 1 и называются соответственно коэффициентом продольной силы, коэффициентом нормальной силы, коэффициентом по­ перечной силы.

5.015. Коэффициенты аэродинамических сил в скоростной системе координат

Коэффициенты проекций результирующей аэродинамической силы R на оси скоростной системы координат обозначаются cxv, cyv, czV и называются соответственно коэффициентами ло­ бового сопротивления, подъемной силы, боковой силы.

5.020. Коэффициенты аэродинамических сил в полусвязанной системе координат

Коэффициенты проекций результирующей аэродинамической силы R на оси полусвязанной системы координат обозначаются сх, су, сг (т. е. без дополнительных индексов). Эти коэффициен­ ты имеют те же наименования, что и в скоростной системе ко­ ординат (см. 5.015).

5.025. Коэффициенты аэродинамических сил в земной системе координат

Коэффициенты проекций результирующей аэродинамической силы R на оси земной системы координат обозначаются cxg,

Cyg, czg.

96

5.026. Коэффициенты сил (Force coefficients) по ИСО

В соответствии с рекомендациями ИСО, утвержденными в но­ ябре 1969 г. и опубликованными в 1970 г., коэффициентом силы (Force coefficient) называется безразмерная величина, равная отношению этой силы к скоростному напору q = 1/2 5 V2 (см. 1.055) н характерной площади 5 (см. 5.005). За такую силу принимает­

ся сила R пли модуль силы (R) (см. 4.110), которая является равнодействующей системы сил, в общем случае состоящей из аэродинамических сил и реактивных (например, тяги двигате­

лей). Коэффициенты проекций указанной силы R на оси коорди­ нат будут соответственно следующие.

1. В связанной системе координат (3.026)

Cx—X/qS, cy=Y/qS, cz=Z/qS,

где X, Y и Z определяются из 4.111.

2. В скоростной системе координат (3.027)

с.Vа = XдIqS, cya= Ya/qS, cza=Za/qS,

где Ха, Ya п Za определяются из 4.111.

5.027. Коэффициенты аэродинамических сил (Airframe aerodynamic force coefficients) по ИСО

Коэффициентом аэродинамической (результирующей) силы называется безразмерная величина, равная отношению резуль­ тирующей аэродинамической силы (4.113) (см. также 5.005) к скоростному напору q (см. 1.055), к характерной площади 5 (см. 5.005).

Коэффициенты проекций силы RA (см. 4.112) на оси коорди­ нат будут соответственно следующие.

1. В связанной системе координат (3.026)

r t = X AlqS, Cy — YKjqS, cA= Z AjqS,

где ХА, УА и ZA определяются из (4.113).

2. В скоростной системе координат (3.027)

cAa — XalqS, Суа— Ya/qS, cAa= Z A/qS,

где Х А, Ya и Za определяются из (4.113).

5.028. Коэффициенты моментов (Moment coefficients),

рекомендованные ИСО

За коэффициент момента принимается безразмерная величи­ на, равная отношению_рассматриваемого момента к скоростному напору (см. 1.055), характерной площади 5 (см. 5.005) и харак­

97

терной длине I (см. 5.030), причем во всех случаях за / берется одна и та же величина, например размах крыла, в то время как в СССР по ГОСТ 1075—41 для определения коэффициента мо­ мента тангажа самолета берется средняя аэродинамическая хор­ да, а для коэффициентов момента крена и момента рыскания — размах крыла (см. 5.030).

Рассматриваемый момент может быть моментом от аэроди­ намических, реактивных и других сил. Условные обозначения бу­ дут зависеть только от вида системы координат, на которую про­ ектируется рассматриваемый момент. Коэффициенты проекций указанных моментов будут соответственно следующие.

1. В связанной системе координат (3.026) ct=L/qSl, cm—M/qSl, cn = N/qSl,

где L, М и N определяются из (4.121).

2. В скоростной системе координат (3.027)

У

С\а~ LalqSl, cma= Ma/qSl, cna= Na/qSl,

где La, Ма и Na определяются из 4.121.

5.030. Определение коэффициента аэродинамического момента

Коэффициентом аэродинамического момента называется без­ размерная величина отношения этого момента к скоростному на­ пору q, характерной площади S и характерному линейному раз­

тельно оси а; /ф — длине корпуса (длине фюзеляжа) для бескрылых лета­

тельных аппаратов.

Таким образом, коэффициент аэродинамического момента, на­ пример результирующего аэродинамического момента MR, будет

т. _Мя q S l

Коэффициенты проекций результирующего аэродинамическо­ го момента М самолета на оси координат будут соответственно

а для бескрылого летательного аппарата

пг,

q S l

98

нии тг — хорда 6 а- Проекции на оси всех упомянутых систем координат (связан­

ной, скоростной, полусвязанной, земной) имеют одинаковые наз­ вания:

для тх — коэффициент момента крена; для 1пу— коэффициент момента рыскания; для тг — коэффициент момента тангажа.

5.035. Обозначения коэффициентов тх, ту, mz

в разных системах координат

Коэффициенты момента крена тх, рыскания ту, тангажа тг обозначаются в связанной системе координат mxl, myl, tnzi, в ско­

ных индексов) в полусвязанной. Если расчеты ведутся в одной системе координат и об этом в начале расчета сделано замеча­ ние, то допускается опускание дополнительных индексов.

5.050. Сравнение обозначений аэродинамических сил, моментов и их коэффициентов

В табл. 5.1 и 5.2 приведено сравнение обозначений аэродина­ мических сил, моментов и их коэффициентов, применяемых в

СССР, с рекомендуемыми Международной организацией по стандартизации. Из табл. 5.1 видно, что аэродинамические си­ лы и их коэффициенты имеют верхний индекс «А», указываю­ щий на то, что эти силы и их коэффициенты относятся только к аэродинамическим силам.

В связанной системе координат продольная сила обозначает­ ся —КА, поперечная ГА, а нормальная —ZA вместо Хь Zi и Yi в обозначениях, принятых в СССР. Коэффициенты продольной силы, поперечной и нормальной по ИСО обозначаются соответ­

же со знаком минус), и поляра по внешней форме, построенная в системе координат ИСО, ничем не будет отличаться от поля­ ры, построенной в системе координат по ГОСТ 1075—41.

В скоростной системе по рекомендации ИСО лобовое сопро­ тивление обозначается — , а в СССР Ху или Хс; боковая сила по ИСО имеет символ У%, а в СССР обозначается Z v или Zc, подъемная сила по ИСО обозначается через —Z^, а в СССР Yy

99