1. Расчёт и анализ аэродинамических характеристик ла

   1. Введение

Аэродинамический расчёт занимает ключевое, фундаментальное место в процессе проектирования ЛА. При исследовании его траекторий, устойчивости и управляемости, при расчёте на прочность, а также для решения многих других задач необходимо знание аэродинамических сил и моментов, действующих в полёте на ЛА.

Аэродинамические силы связаны с взаимодействием поверхности ЛА с обтекаемой его окружающей средой. Поэтому величина аэродинамической силы непосредственно связана с внешней формой ЛА, его ориентацией в пространстве и основными параметрами движения.

Обтекание современного ЛА на всех режимах полёта является очень сложным и слабо поддаётся математическому описанию. Суммарные аэродинамические силы, а также их составляющие, действующие на ЛА с определённой степенью точности можно рассчитать или получать различными методами. В настоящее время для этого используется:

• теоретические (аналитические) методы

• численный эксперимент

• метод аналогий

• физический эксперимент

Для получения аэродинамических характеристик ЛА (независимо от метода их получения) на различных этапах проектирования обычно используется два подхода. На завершающих этапах проектирования ЛА рассматривается как единое целое. Это позволяет получать наиболее достоверные сведения о его суммарных характеристиках. Однако при этом, оказывается, затруднительно выделить «вес» отдельных составляющих сил или каких-то элементов ЛА в суммарных характеристиках. А такая информация является весьма необходимой особенно на начальных этапах проектирования.

Поэтому на начальных этапах проектирования удобнее применять приближённые методы и рассматривать ЛА не как единое целое, а составленным из отдельных частей: корпуса, несущих поверхностей и т. д. Многие из этих элементов являются одинаковыми для различных ЛА, несмотря на большое многообразие летательных аппаратов. Это очень удобно для ракет, которые являются аппаратами одноразового применения и поэтому имеют более простые формы. Такой подход позволяет использовать громадное количество накопленных теоретических и экспериментальных материалов для изолированных корпусов и несущих поверхностей. При объединении этих элементов в единую конфигурацию, являющуюся ЛА, учитывается взаимное влияние между ними. При этом следует обратить внимание на то, что для рассматриваемых ЛА взаимное влияние его частей может оказаться настолько большим, что становится соизмеримым с вкладом отдельных изолированных элементов.

Этот подход позволяет достаточно быстро оценить аэродинамические характеристики ЛА и подобрать необходимую компоновку ЛА, варьируя размерами его частей (используя законы подобия) и их размещением. Следует отметить, что этот метод обеспечивает возможность быстрой оценки не только аэродинамических характеристик ЛА, но также его устойчивости и управляемости.

Кроме того, здесь, как и в некоторых других случаях при первом подходе, оказывается удобным также разделять силы на составляющие, имеющие различную физическую природу, а также различные методы их определения. Например, разделять их на силы трения и силы давления.

Этот подход более удобен на начальных этапах проектирования ЛА, так как он позволяет выделить роль отдельных составляющих сил и элементов ЛА, а также их взаимное влияние в формировании какой-либо суммарной величины. Так как он также является более удобным при изучении основ аэродинамики, то он будет использоваться и в дальнейшем. Конечно, он является приближённым, так как такое разделение является строгим и допустимым лишь при условии линейности уравнений, описывающих обтекание ЛА. Однако при правильном учёте взаимного влияния обычно удаётся получить достоверные результаты.