Аэродинамическая интерференция

Опыт показывает, что сумма аэродинамических характеристик отдельно взятых частей ЛА (изолированных) не равна аэродинамическим характеристикам самолета в собранном виде. Это объясняется наличием такого явления, как аэродинамическая интерференция. Аэродинамическая интерференция – это взаимное влияние частей ЛА друг на друга. При этом изменяется форма линий тока на каждой части ЛА, вследствие чего изменяется распределение сил трения и давления на поверхности, т.е. изменяются аэродинамические силы и моменты.

Различают интерференцию трех типов:

1. между несущими и слабонесущими поверхностями (крыло и фюзеляж, оперение и фюзеляж и т.д.);

2. между несущими элементами (крыло и ГО);

3. между струями двигателей или винтов и частями самолета.

Интерференция бывает полезной и вредной. Первая улучшает АХ (уменьшается сопротивление и увеличивается аэродинамическое качество), вторая – ухудшает. Например, интерференция между крылом и фюзеляжем является полезной по коэффициенту подъемной силы и вредной по коэффициенту силы лобового сопротивления.

Кроме того, изменение АХ вследствие интерференции может быть полезным на одних режимах полета и нежелательным на других.

Наиболее сильно интерференция сказывается при объединении несущей поверхности и тела вращения. Поэтому далее рассмотрим комбинацию крыло – фюзеляж.

Влияние интерференции на подъемную силу ла

Коэффициент подъемной силы самолета в целом в большей степени определяется подъемной силой крыла. Остальные части ЛА (фюзеляж, горизонтальное оперение) также участвуют в создании подъемной силы, но в гораздо меньшей степени.

Рассмотрим обтекание комбинации «крыло-фюзеляж» потоком под некоторым углом атаки. Будем полагать, что фюзеляж это тело вращения цилиндрической формы, а крыло расположено на нем по схеме среднеплан.

Набегающий под углом атаки  поток можно разложить на две составляющих: вдоль оси фюзеляжа V_х= V_соs и нормально к ней V_y= V_sin.

При поперечном обтекании цилиндра от нижней точки до сечения максимальной толщины поток разгоняется. Его скорость в каждом следующем сечении становится равна V_y = V_y+dV_y.

Этот поток набегающей скоростью наносится на крыло, в результате чего увеличиваются углы атаки крыла. Вблизи фюзеляжа местные углы атаки увеличиваются почти в два раза по сравнению с изолированным крылом. Подъемная сила крыла вследствие этого возрастает, причем тем больше, чем ближе сечение крыла к фюзеляжу. Такая интерференция имеет место как на дозвуке, так и на сверхзвуке.

Крыло, в свою очередь, оказывает воздействие на фюзеляж. Увеличение давления на нижней поверхности крыла повышает давление на нижней поверхности фюзеляжа, а уменьшение давления над крылом приводит к снижению его над фюзеляжем, в результате чего подъемная сила фюзеляжа несколько увеличивается.

Тогда подъемная сила с учетом интерференции

.

При этом надо заметить, что в создании подъемной силы участвует только омываемая воздухом часть крыла, подфюзеляжная же часть не участвует ни в создании подъемной силы, ни в создании лобового сопротивления.