4.2. Определение нелинейных составляющих для корпуса

Методика расчёта нелинейных составляющих для корпуса строится по аналогии с нестационарным двумерным течением [3,10]. Аналогия вихреобразования над корпусом при больших углах атаки и за цилиндром, мгновенно приведенным в движение из состояния покоя, позволяет вместо стационарного трёхмерного обтекания корпуса рассматривать в функции времени стационарное двухмерное обтекание цилиндра. Отсюда [10]

, (4.8)

где – коэффициент сопротивления цилиндра при установившемся поперечном обтекании со скоростью (рис. 4.1).

При дозвуковых скоростях величина коэффициента зависит от структуры пограничного слоя. Учитывая тот факт, что при дозвуковых скоростях возможно наличие смешанного пограничного слоя, в первом приближении можно принимать в этом диапазоне чисел .

П

Рис. 4.1. Коэффициент сопротивления цилиндра

осле аппроксимации интеграла в (4.8) линейной зависимостью получается следующая приближённая формула для определения нелинейной составляющей подъёмной силы изолированного корпуса:

. (4.9)

Аналогичным образом можно получить формулу для продольного момента от этой составляющей:

, (4.10)

где – характерный размер.

Из формул (4.9) и (4.10) можно получить

, (4.11)

. (4.12)

Следует иметь в виду, что при углах атаки нелинейная составляющая подъёмной силы корпуса принимается равной нулю, поэтому и величины, вычисляемые по формулам (4.9) – (4.12), должны быть также равны нулю.

4.3. Определение нелинейных составляющих для несущих поверхностей

Как уже упоминалось, величина нелинейной составляющей подъёмной силы для несущих поверхностей зависит от их удлинения, углов стреловидности кромок и числа потока. При этом если передняя кромка дозвуковая, то при больших углах атаки поток от неё отрывается (если кромка острая), образуя над несущей поверхностью сложную вихревую систему (структуру). Это препятствует выравниванию давления на крыле, что приводит к созданию дополнительного разрежения на верхней поверхности. Перетекание и отрыв потока прекращаются с переходом передних кромок на сверхзвуковой режим обтекания.

Учитывая сказанное, можно предложить следующую приближённую формулу для расчёта нелинейной составляющей подъёмной силы -й несущей поверхности:

, (4.13)

где параметр определяется как отношение полупериметра контура несущей поверхности в плане к размаху (см. подразд. 3.3).

Согласно (4.13), наибольший нелинейный эффект наблюдается в несжимаемом потоке ( ) у прямоугольного крыла при . В этом случае . Для треугольного крыла при получаем .

В сверхзвуковом потоке при передние кромки становятся сверхзвуковыми и .

Коэффициент продольного момента зависит от величины нелинейной составляющей подъёмной силы несущей поверхности и вычисляется по формуле

, (4.14)

где – расстояние от носика корпуса до начала бортовой хорды, а – координата от начала бортовой хорды до центра тяжести площади -й несущей поверхности в плане. Значение этой координаты можно определить по формуле

. (4.15)

Остальные коэффициенты для несущих поверхностей определяются следующим образом:

; (4.16)

; (4.17)

; (4.18)

. (4.19)

Необходимо помнить, что при вычислении коэффициентов несущих поверхностей должны быть использованы соответствующие параметры, а число должно определяться с учётом коэффициента торможения.