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

1.145. Осевая и роговая компенсации

Осевая компенсация широко используется в практике само­ летостроения вследствие высокой эффективности и простоты уст­ ройства. На рис. 1.145 и 1.145.1 показаны органы управления с осевой и роговой компенсацией. В случае осевой компенсации (см. рис. 1.145) компенсатором является часть органа управле­ ния (руля элерона), размещенная перед осью вращения. Пло­ щадь осевой компенсации заштрихована на рис. 1.145.

O C h б п п ш р и п а п и п п

При отклонении органа управления на компенсирующей по­ верхности за счет перепада давления создается момент, обрат­ ный по знаку моменту от части органа управления, расположен­ ной за осью вращения. К недостаткам осевой компенсации относится наличие уступов на профиле крыла при отклонении ор­ гана управления, что приводит к росту лобового сопротивления и уменьшению эффективности органов управления при больших углах отклонения.

Другим простым видом компенсации является роговая (рис. 1.145.1). Роговым компенсатором является часть поверхности руля или элерона, вынесенная также перед осью вращения и размещенная в концевой части руля или элерона.

28

1.150. Компенсация аэродинамическая внутренняя

При внутренней аэродинамической компенсации компенси­ рующая поверхность руля и элерона перед осью вращения за­ ключена в камеру с прорезями (рис. 1.150). Камера разделена на две части герметическим гибким устройством (сильфоном). При отклонении руля между верхней и нижней камерами уста-

Рис. 1.150. Внутренняя компенсация

навлпвается перепад давления, который создает на компенси­ рующей поверхности шарнирный момент, обратный по знаку мо­ менту, создаваемому рулевой поверхностью за осью вращения.

К преимуществам внутренней компенсации относится малое лобовое сопротивление, к недостаткам — ограничение углов от­ клонения органа управления, сложность в эксплуатации.

1.160. Сервокомпенсация

Сервокомпенсация является одним из эффективных средств уменьшения шарнирных моментов. В качестве сервокомпенсато­ ра используется рулевая поверхность, составляющая часть по­ верхности основного' органа управления, отклонение которой в сторону, противоположную отклонению основного органа управ­ ления, позволяет уменьшить шарнирный момент. Различные ва­ рианты сервокомпенсаторов показаны на рис. 1.162, 1.164, 1.166, 1.168.

1.162. Кинематический сервокомпенсатор

В кинематическом сервокомпенсаторе угол отклонения вспо­ могательной рулевой поверхности кинематически связан с углом отклонения управляющей поверхности. При отклонении руля в потоке, например, вниз происходит автоматическое отклонение вспомогательной поверхности вверх. Возникающая на серво­ компенсаторе сила (аэродинамическая) способствует отклоне­ нию руля. Таким образом, кинематический сервокомпенсатор облегчает работу основного руля летательного аппарата (рис. 1.162).

1.164. Пружинный сервокомпенсатор

Пружинный сервокомпенсатор (рис. 1.164) применяется не только как устройство, уменьшающее усилие для отклонения руля, но и как устройство, компенсирующее увеличение усилия на тяге, вызванное увеличением скорости полета. Усилие от лет-

29

чика по тяге передается к качалке, шарнирно закрепленной на оси руля. При жесткой связи, осуществляемой в начальный мо­ мент при первоначальной затяжке пружины, основной руль вме­ сте с вспомогательной рулевой поверхностью будет отклоняться

Рис. 1.162. Кинематический сервокомпенсатор:

/—сервокомпенсатор; 2—руль

на тот же угол, что и качалка. Однако по достижении некоторой величины шарнирного момента, определяемой начальной затяж­ кой пружины, связь становится упругой и качалка будет повора­ чиваться вокруг оси, как вокруг шарнира, и тогда вспомогатель­ ная рулевая поверхность будет работать как сервокомпенсатор.

Рис. 1.164. Схема пружинного сервокомпенсатора:

/—качалка; 2—пружина; 3—руль; •/—сервокомпенсатор

Сувеличением шарнирного момента угол отклонения сервоком­ пенсатора будет увеличиваться и компенсировать увеличение усилия на тяге от основного руля, вызванное увеличением скоро­ сти полета или угла отклонения руля.

1.166. Триммер

Триммер (рис. 1.166) представляет вспомогательную поверх­ ность относительно небольшой площади, размещенную на зад­ ней кромке рулевой поверхности (руля).

30

Триммер управляется летчиком отдельно от основного руля и служит для уменьшения шарнирного момента руля, отклонен­ ного на заданный угол, а следовательно, для уменьшения усилий на штурвале управления.

/Г управлению

Куправлению триммером

Рис. 1.166. Схема триммера

1.168. Серворуль

Серворуль (рис. 1.168) представляет относительно неболь­ шую поверхность, размещенную на задней кромке управляющей поверхности (руля) и отклоняемую летчиком при помощи про­ водки системы управления, идущей к штурвалу. Под действием

2

Рис. 1.168. Схема серворуля:

/ —серворуль; 2—руль;

аэродинамических сил, возникающих на серворуле, отклоняется свободно навешенный на ось основной руль. Усилие, необходи­ мое для отклонения серворуля, значительно меньше, чем усилие, необходимое для поворота основного руля, площадь которого в несколько раз больше площади серворуля.

31

1.190. Центр давления

За центр давления в аэродинамике принимается условная точка приложения равнодействующей аэродинамических сил R (или RA в системе ИСО), определяемая как точка пересечения линии действия силы R (или ЯА) с хордой крыла пли с другой характерной для данного тела линией.* Центр давления летатель­ ного аппарата (симметричного относительно плоскости симмет­ рии) при угле скольжения |3 = 0 лежит в плоскости симметрии.

Аэродинамический момент относительно центра давления ра­ вен нулю.

1.195. ТЯГА СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ

Тяга силовой установки — сила, создаваемая силовой уста­ новкой в направлении ее оси (без учета сил, возникающих при обтекании набегающим потоком внешних элементов силовой ус­ тановки). При набегании потока под углом атаки ко входу в си­ ловую установку может возникнуть дополнительная сила и соот­ ветствующий момент, связанные с поворотом струп, забираемой двигателем, от направления набегающего потока к направлению оси двигателя.

1.196. ЭФФЕКТИВНАЯ ТЯГА

Эффективной тягой называется тяга силовой установки за вычетом внешнего сопротивления, создаваемого силовой уста­ новкой (внешнее сопротивление воздухозаборника, гондолы, хво­ стовой части гондолы и др.).

1.197. ТЯГА ДВИГАТЕЛЕЙ (ПО РЕКОМЕНДАЦИЯМ ИСО

ИПО ПРОЕКТУ ГОСТа СССР «МЕХАНИКА ПОЛЕТА»)

Врекомендациях ИСО под тягой двигателей F понимается система движущих реактивных сил. Сила тяги определяется про­ извольно (различными путями) путем разложения равнодейст­ вующей R системы сил, действующей на самолет или ракету (на тягу и на аэродинамическую силу). В проекте ГОСТа СССР для тяги Р принято аналогичное определение.

1.200. КРИТЕРИИ ПОДОБИЯ

Критерии подобия используются при исследовании аэродина­ мических и других характеристик летательных аппаратов и раз­ личных объектов. С помощью критериев подобия можно перехо­ дить от результатов экспериментов с моделями или макетами в аэродинамических трубах или в других установках к аэродина­ мическим (или другим) характеристикам натурных объектов.

Критерии подобия представляют безразмерные параметры, с

* Например, иа линии пересечения плоскости, симметрии и плоскости Охг связанной системы координат.

32

помощью которых устанавливается подобие модели и натурного объекта. В каждом отдельном явлении при помощи критерия подобия учитывается основной фактор, управляющий этим явле­ нием, например, сжимаемость газовой среды (воздуха) при по­ лете иа больших скоростях; если процесс имеет колебательный характер, то учитывается периодичность явления наряду с дру­ гими факторами. К критериям подобия относятся число Рей­ нольдса, число М, число Фруда, число Струхаля, число Нуссельта и др.

1.202. Число Рейнольдса Re

Числом Рейнольдса (Re) называется безразмерный параметр, характеризующий отношение инерционных сил к силам вязкости набегающего на тело воздушного (газового) потока:

V

где V — скорость полета;

/— характерная длина;

v— кинематический коэффициент вязкости.

1. 204. Число М

Числом М называется безразмерный параметр, характери­ зующий отношение инерционных сил к силам давления (или сжимаемость газовой или воздушной среды):

м = Л ,

а

где V —• скорость полета; а — скорость звука.

1.206. Число Фруда Fr

Число Фруда (Fr) — безразмерный параметр, характеризую­ щий отношение инерционных сил к силе тяжести:

1.208. Число Струхаля Sh

Число Струхаля (Sh) — безразмерный параметр, учитываю­ щий периодичность явления (при наличии периодически повто-

ряющихся процессов). Определяется по формуле

где пс — число колебаний в секунду.

1.210. Число Нуссельта Nu

Число Нуссельта (Nu) — безразмерный параметр, опреде­ ляемый по формуле

где а — коэффициент теплоотдачи;

к— коэффициент теплопроводности;

/— характерная длина.

1. 212. Число Прандтля Рг

Числи Прандтля (Рг) — безразмерный параметр, определяе­ мый по формуле

где ср — удельная теплоемкость при постоянном давлении; р, — динамический коэффициент вязкости среды; к — коэффициент теплопроводности среды.

1.214. Число Кнудсена Кп

Числом Кнудсена (Кп) называется безразмерный параметр, представляющий отношение средней длины свободного пробега молекул ксс к характерной длине / тела, т. е.

X

Кп = — .

I

Если Кпс§>1, то газовая (воздушная) среда сильно разреже­ на. Течение такого газа (воздуха) исследуется с помощью кине­ тической теории; если Kn<Cl, то газовая (воздушная) среда сла­ бо разрежена. Течение такого газа (воздуха) исследуется с по­ мощью теории сплошной среды.

Число Кнудсена можно также записать в другой форме, при­ нявза характерную длину толщину пограничного слоя б;

34