Тема № Основные свойства воздуха - polpoz.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
Похожие работы
Тема № Основные свойства воздуха - страница №1/17


АЭРОДИНАМИКА



Практическая аэродинамика

Тема № 1. Основные свойства воздуха

Вопросы:

Атмосфера Земли.


Физические характеристики атмосферы и их влияние на полет.
Температура воздуха.
Атмосферное давление.
Плотность воздуха.
Международная стандартная атмосфера.
Инертность, вязкость и сжимаемость воздуха.
Скорость звука и скачки уплотнения.
Основные законы движения газов: закон неразрывности струи и уравнение постоянства расхода газа.
Закон Бернулли для струи несжимаемого газа.
Аэродинамические трубы. Типы труб и принцип их работы

Тема № 2. Аэродинамические силы

Вопросы:

Обтекание тел воздушным потоком.


Основной закон сопротивления воздуха.
Крыло и его назначение.
Основные геометрические характеристики крыла: размах, хорда, площадь, форма в плане, удлинение, основные профили и толщина крыла.
Основные сведения об углах атаки и скольжения.
Аэродинамический спектр крыла.
Возникновение подъемной силы и лобового сопротивления крыла.
Аэродинамическое качество крыла.
Построение аэродинамических характеристик крыла и самолета: поляра самолета, качество по углу атаки; определение по этим графикам всех необходимых данных самолета.
Причины падения коэффициента подъемной силы на закритических углах атаки.
Способы увеличения коэффициента подъемной силы и особенности аэродинамики механизированного крыла.
Понятие о распределении давления по хорде и размаху крыла.
Перемещение центра давления крыла и самолета.

Тема № 3. Силовая установка самолета

Вопросы:

Назначение и виды авиационных силовых установок.


Классификация воздушных винтов.
Геометрические характеристики винта: диаметр, форма лопасти, форма профиля, элемент лопасти, хорда сечения лопасти и угол наклона, геометрический шаг.
Скорость движения и угол атаки элемента лопасти винта. Аэродинамические силы винта, влияющие на величину силы тяги винта.
График располагаемой тяги самолета в зависимости от скорости полета.
Мощность винта.
Коэффициент полезного действия винта.
График располагаемой мощности винта в зависимости от скорости полета.
Понятие о влиянии высоты полета на располагаемую мощность.
Особенности работы винта с изменяющимся шагом.

Тема № 4. Горизонтальный полет самолета

Вопросы:

Горизонтальный полет (определение).


Схема и соотношение сил в установившемся горизонтальном полете.
Скорость, потребная для горизонтального полета.
Потребная тяга и мощность для горизонтального полета.
Кривые Жуковского потребных и располагаемых тяг.
Диапазон скоростей горизонтального полета.
Первый и второй режимы горизонтального полета и их особенности.

Эволютивная скорость горизонтального полета (определение).


Запас скорости и его значение в летной работе.
Влияние высоты на потребные скорости горизонтального полета.
Влияние массы самолета на потребные скорости.
Техника выполнения прямолинейного полета; требования к нему.
Влияние различных факторов на скороподъемность самолета.

Тема № 5. Подъем самолета

Вопросы:

Условия установившегося подъема самолета.


Уравнение движения при подъеме.
Связь между углами наклона траектории подъема, углом атаки и углом наклона продольной оси самолета.
Потребная скорость для подъема.
Указательница траектории подъема самолета и пользование ею.
Первый и второй режимы подъема и их особенности.
Барограмма подъема.
Теоретический, практический и динамический потолки самолета.

Тема № 6. Планирование самолета

Вопросы:

Силы, действующие на самолет при планировании.


Уравнение движения.
Потребная скорость планирования.
Угол планирования.
Вертикальная скорость планирования.
Дальность планирования.
Влияние различных факторов на дальность планирования.
Указательница траекторий планирования.
Первый и второй режимы планирования и их особенности.
Понятие о скольжении.
Влияние щитков на угол и дальность планирования.

Тема № 7. Взлет самолета

Вопросы:

Определение взлета.


Профиль и элементы взлета.
Силы, действующие на самолет при взлете.
Скорость отрыва самолета от земли.
Изменение сил, действующих на самолет в процессе разбега.
Влияние основных факторов на длину разбега.
Причины разворота самолета на разбеге: действие реакции винта, прецессионного момента, закрутки струи винтом.
Влияние ветра на технику выполнения взлета.
Этапы взлета. Взлетная дистанция.
Техника выполнения взлета.

Тема № 8. Посадка самолета

Вопросы:

Элементы посадки.


Силы, действующие на самолет на различных этапах посадки.
Посадочная скорость и факторы, влияющие на эту скорость.
Пробег самолета и факторы, влияющие на длину пробега.
Посадочная дистанция.
Факторы, влияющие на технику выполнения посадки: состояние посадочной полосы; режим работы двигателя; схема шасси; выпуск щитков; направление и скорость ветра.
Техника выполнения посадки.
Ошибки при выполнении посадки.
Особенности техники выполнения вынужденной посадки.

Тема № 9. Устойчивость и управляемость самолета

Вопросы:

Равновесие сил и моментов.


Оси вращения самолета.
Виды равновесия.
Центровка самолета.
Виды центровки.
Продольное равновесие самолета.
Сущность продольной устойчивости самолета и условия ее обеспечения.
Основные факторы, влияющие на продольную устойчивость самолета: центровка, площадь стабилизатора, длина фюзеляжа, работа винта.
Продольная управляемость самолета (определение).
Сущность продольной управляемости и основные факторы, влияющие на эту управляемость самолета.
Работа руля высоты.
Работа триммера.
Боковое равновесие самолета (определение).
Условия бокового равновесия самолета.
Факторы, влияющие на боковое равновесие самолета: косая обдувка самолета от винта, влияние отклонения элеронов и руля направления, прецессионное действие винта.
Боковая устойчивость самолета (определение).
Факторы, обеспечивающие флюгерную и поперечную устойчивость.
Проявление в полете боковой устойчивости самолета.
Понятие о путевой устойчивости самолета.
Боковая управляемость самолета (определение). Путевая управляемость самолета.
Работа и назначение руля поворота.
Поперечная управляемость самолета.
Работа и назначение элеронов. Простые и дифференциальные элероны. Щелевые и элероны с аэродинамическим тормозом.
Способы, облегчающие боковое управление самолетом.
Вибрация самолета.

Тема № 10. Штопор (прямой, обратный)

Вопросы:

Определение, траектория движения самолета на штопоре и виды штопора.


Краткая история овладения штопором. Значение овладения штопором для техники пилотирования.
Причины возникновения штопора. Основные признаки и характеристики крутого, плоского штопора Признаки стремления самолета к переходу из крутого штопора в плоский.
Понятие о взаимодействии сил при штопоре. Влияние центровки, удельной нагрузки и разноса грузов на ввод в штопор, характер штопора и вывод из него.
Центровка, при которой запрещается выполнение штопора.
Причины ослабления действия рулей на штопоре: затенение вертикального и горизонтального оперения. Особенности действий элеронов на штопоре. Влияние дачи газа на вывод самолета из штопора в зависимости от децентрации винта и направления вращения винта и самолета. Потеря скорости и непроизвольный срыв самолета в штопор, скорость срыва.
Характеристика штопора самолета.
Признаки перевернутого штопора и особенности вывода самолета из такого штопора.

Тема № 11. Фигуры простого пилотажа

Вопросы:

Назначение фигурного пилотажа.


Понятие о перегрузках.
Гироскопический момент и его проявление при выполнении пилотажа.
Вираж. Схема сил и уравнение движения при выполнении правильного виража.
Потребные скорость и мощность для выполнения виража.
Перегрузка на вираже и влияние тренировки на сопротивляемость организма летчика действию перегрузок.
Радиус и время виража.
Предельные виражи.
Влияние располагаемой мощности, полетной массы и высоты полета на характеристики виража.
Возникновение скольжения на вираже.
Ошибки на вираже и их устранение.
Спираль. Требования к выполнению спирали.
Схема сил при спирали и их взаимодействие.
Скорость на спирали.
Шаг спирали, наивыгоднейшая спираль.
Ошибки при выполнении спирали и методы их исправления.
Пикирование и горки с углами до 45°. Способы ввода и вывода самолета из фигуры.
Схема сил и их изменения в процессе выполнения фигуры.
Скорость на выводе из пикирования.

Тема № 12. Фигуры сложного пилотажа

Вопросы:

Боевой разворот (определение).


Требования к выполнению боевого разворота.
Влияние величины угла крена и начальной скорости на время выполнения и величину набора высоты при боевом развороте.
Ошибки при выполнении боевого разворота и методы их исправления.
Бочка (определение). Управляемые и штопорные бочки. Начальная скорость, перегрузка, углы атаки при выполнении управляемых и штопорных бочек, время выполнения.
Полубочка (определение). Ошибки при выполнении бочек и полубочек и методы их устранения.
Переворот, переворот на горке (определение). Управляемые и штопорные перевороты. Скорость ввода и вывода, потеря высоты. Требования к выполнению. Ошибки и методы их устранения.
Петля Нестерова (определение).
Схема и взаимодействие сил в различных точках петли, начальная скорость, необходимая для выполнения петли. Перегрузки. Ошибки при выполнении петли и методы их устранения.
Петля в наклонной плоскости.
Полупетля (определение). Начальная скорость, перегрузка. Требования к выполнению.
Пикирование и горки с углами более 45°.
Поворот на горке (определение). Способы выполнения в зависимости от угла горки.

Тема № 13. Фигуры высшего пилотажа

Вопросы:

Перевернутый полет.


Отличие перевернутого полета от нормального полета. Особенности перевернутого полета.
Аэродинамические характеристики крыла в перевернутом полете.
Кривые Жуковского для перевернутого полета.
Устойчивость и управляемость самолета в перевернутом полете.
Схема сил в горизонтальном перевернутом полете.
Схема сил при подъеме в перевернутом полете.
Схема сил при планировании в перевернутом полете.
Обратный пилотаж (определение).
Схема сил на правильном обратном вираже.
Сравнение параметров обратного виража с параметрами прямого виража.
Техника выполнения обратного виража на самолете.
Схема сил на обратной петле.
Расчет радиуса петли, скорости полета по траектории на петле, изменения перегрузки.
Расчет начальной скорости ввода в петлю.
Техника выполнения обратной петли.
Управляемые и штопорные бочки и полубочки в вертикальной плоскости и техника их выполнения.
Меры безопасности при выполнении нисходящих, восходящих бочек и штопорной бочки на нисходящей вертикали. Характерные отклонения и ошибки.
Колокол с прямого и обратного полета. Схема и взаимодействие сил в различных точках колокола.
Начальная скорость, необходимая для выполнения колокола. Техника выполнения колокола.
Поворот на вертикали. Схема сил на вводе в вертикаль и на повороте (в различных точках). Начальная скорость поворота на вертикали.
Техника выполнения поворота на вертикали.

Тема № 14. Дальность и продолжительность полета

Вопросы:

Основные понятия и определения: дальность и продолжительность полета самолета, техническая дальность полета, практическая дальность полета, часовой расход топлива, километровый расход топлива.


Влияние на дальность и продолжительность полета скорости полета и аэродинамики самолета, удельного расхода топлива и коэффициента полезного действия винта, высоты полета, полетной массы, температуры наружного воздуха, выполнения полета строем, ветра.
Практическое выполнение расчета дальности и продолжительности полета самолета для выполнения перелета и маршрутного полета.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ВОЗДУХА

АТМОСФЕРА ЗЕМЛИ

Рис. 0 Строение атмосферы

Атмосферой называется газовая оболочка, окружающая земной шар. Газ, составляющий эту оболочку, называется воздухом

Высота газовой оболочки Земли велика и составляет более 2000 км. Точно определить границу атмосферы трудно, так как переход от земной атмосферы к межпланетному пространству совершается плавно и на больших высотах плотность воздуха очень мала. Можно только отметить, что в пределах околоземного пространства до высоты 20 км находится около 95% всей массы атмосферного воздуха

Атмосфера разделяется на тропосферу, стратосферу и ионосферу. Такое разделение основано на физических свойствах этих слоев и характере их изменения с подъемом на высоту. Давление и плотность воздуха с увеличением высоты во всех трех слоях атмосферы уменьшается (Рис. 0)

Рис. 0 Изменение температуры воздуха по высотам для стандартных условий средней широты

Тропосферой называется нижний слой атмосферы. Толщина ее над полюсами 7 - 8 км, над экватором 16 - 18 км, высота верхней границы изменяется в зависимости от характера поверхности Земли, атмосферных процессов, теплового состояния воздуха, а также от суточных и годовых изменений. Температура воздуха в тропосфере с подъемом на высоту падает (6,5° на каждые 1000 м), так как нагрев воздуха обусловливается основном отраженными от земной поверхности солнечными лучами. Изменение температуры воздуха с высотой приводит к перемещению воздушных масс, холодные верхние слои опускаются, а теплые поднимаются. Вследствие этого образуются облака, выпадают осадки, дуют ветры. Из-за перемещения воздушных масс состав воздуха тропосферы практически постоянен. В нем содержится 78% азота, 21% кислорода и около 1% других газов (аргон, углекислый газ, водород, неон, гелий). Кроме указанных газов в тропосфере сосредоточен почти весь водяной пар, находящийся в непрерывном кругообороте (испарение - конденсация и кристаллизация с облакообразованием - осадки). В нижних слоях тропосферы множество различных примесей в виде мельчайших твердых частиц (пыль). Содержание в воздухе тропосферы водяного пара и пыли приводит к ухудшению видимости.

Стратосфера - слой воздуха, лежащий непосредственно над воздушными слоями тропосферы. В ней наблюдается полное отсутствие облаков и наличие сильных ветров, дующих с большой скоростью и в одном направлении. Вертикальные перемещения воздушных масс отсутствуют. В стратосфере с высоты: на экваторе - 17 км, полюсе - 8 км, средней широте - 11 км и до высоты в среднем 25...30 км температура постоянна и составляет -56°С. С высоты 30 км и до 55 км температура воздуха повышается до +75°С вследствие повышенного содержания озона, который обладает способностью поглощать ультрафиолетовое излучение. С высоты 55 км и до 80 км температура воздуха понижается в среднем на 4°С на каждые 1000 м из-за уменьшения процентного содержания озона в воздухе. На высоте 82...83 км температура воздуха составляет -35°С (рис. 2).

Ионосфера - слой воздуха, лежащий непосредственно над воздушным слоем стратосферы. Высоты ионосферы от 85 до 500 км. Из-за наличия в ионосфере огромного количества ионов (заряженных молекул и атомов атмосферных газов, движущихся с большими скоростями) ее воздух сильно нагревается. Воздух ионосферы также характеризуется высокой проводимостью, преломлением, отражением, поглощением и поляризацией радиоволн. В ионосфере из-за вышеуказанных свойств наблюдаются свечения ночного неба, полярные сияния, магнитные бури.

ТЕМПЕРАТУРА ВОЗДУХА

Температура - величина, характеризующая степень теплового состояния тела (газа) или скорость хаотического движения молекул (чем выше температура, тем больше скорость их движения, и наоборот). Температуру воздуха можно измерять по двум шкалам: Цельсия и абсолютной шкале Кельвина. За нуль градусов по шкале Цельсия принято считать температуру таяния льда, а за 100° - температуру кипения воды при атмосферном давлении, равном 760 мм рт. ст.

Если известна температура воздуха у земли, то можно определить температуру воздуха в тропосфере на любой высоте по формуле:

tH=tO-6,5Н,

где tн - температура воздуха на определяемой высоте;

to - температура воздуха у земли;

Н - заданная высота, км.

Задача Температура воздуха у земли +10°С. Определить температуру воздуха над данным участком земли на высоте 7 км. Решение Тн= 10-6,5*7= - 35,50 Температура воздуха на высоте 7 км равна -35,5°С.

АБСОЛЮТНАЯ ТЕМПЕРАТУРА

Температура, отсчитываемая от абсолютного нуля по шкале Кельвина, называется абсолютной температурой.

За нуль Кельвинов (К) принята температура, при которой прекращается тепловое передвижение молекул, она составляет-273° по шкале Цельсия (°С). Если известна температура воздуха t по шкале Цельсия, то абсолютную температуру можно найти по формуле:

T=t+To,

где То=-273К;



t - температура воздуха по шкале Цельсия.

Зная температуру воздуха у земли по шкале Цельсия, можно найти температуру воздуха на различных высотах по формуле:

T=273K+t-6,5H,

где Т - температура на высоте Н, К;

t - температура воздуха у земли, °С;

Н - высота, км.

Задача Температура воздуха по шкале Цельсия равна -7°. Определить температуру воздуха на высоте 4 км. Решение: Т=273+(-7)-6,5-4=240 К. Температура воздуха на высоте 4 км равна 240 К.

ДАВЛЕНИЕ ВОЗДУХА

Давление - это сила, действующая на единицу площади перпендикулярно к ней. Всякое тело, находящееся в неподвижном воздухе, испытывает со стороны последнего давление, одинаковое со всех сторон (закон Паскаля). Атмосферное давление объясняется тем, что воздух подобно всем другим веществам обладает весом и притягивается землей.

Атмосферным давлением называется давление, вызываемое весом вышележащих слоев воздуха и ударами его хаотически движущихся молекул. За единицу давления принята техническая атмосфера (атм.) - давление, равное одному килограмму силы на один квадратный сантиметр (кгс/см2). Давление обозначается буквой Р, на уровне моря - Ро.

По международной системе СИ давление измеряется в Паскалях, т. е. ньютонах на квадратный метр (Н/м2).

Барометрическое давление - это давление, измеренное в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.). Обозначается буквой В, на уровне моря - Во.

Стандартным барометрическим давлением называется давление на уровне моря в мм рт. ст. Оно в зависимости от температуры и влажности колеблется от 700 до 800 мм рт. ст. и в среднем равно 760 мм. рт. ст.

Давление по международной системе единиц СИ определяемся по формуле:

где Р - давление, кгс/см2;

р - сила, с которой давит 1 м3 воздуха;

S - площадь, см2.

Рис. 0 Манометр

Давление в 1 кгс/см2 равнозначно столбу ртути высотой 735,6 мм и называется технической атмосферой. Перевод давления из размерности мм рт. ст. в кгс/см2 производится по формуле:

где В - барометрическое давление.

В физике под барометрическим давлением 1 атм. подразумевается давление воздуха, равное 1,0332 кгс/см2 или стандартному барометрическому давлению 760 мм рт. ст.

При аэродинамических исследованиях часто приходится измерять разность давлений. Для этого используются ртутные приборы - манометры (Рис. 0). Для определения очень малых разностей давлений применяется чувствительный прибор - микроманометр, в котором используется жидкость более легкая, чем ртуть. Принцип работы следующий: один конец трубки (например, правый) подсоединяется к пространству с атмосферным давлением, второй - к поверхности измеряемого участка (там, где давление больше или меньше атмосферного) допустим, что меньше. Уровень ртути в левом колене повысится, так как на поверхность ртути давит меньшее давление. Разность уровней и покажет разность давления:

h=Po-P1.

ПЛОТНОСТЬ ВОЗДУХА

Плотность воздуха - это количество воздуха, содержащегося в 1 м3 объема. В физике существует понятие двух видов плотности - весовая (удельный вес) и массовая. В аэродинамике чаще всего пользуются массовой плотностью. Весовая плотность (удельный вес) воздуха - это вес воздуха в объеме 1 м3. Обозначается буквой ѓЧ.

где ѓЧ - удельный вес, кгс/м3;

G - вес воздуха, кгс;

v - объем воздуха, м3.

Вес воздуха G - величина непостоянная и изменяется в зависимости от географической широты и силы инерции, возникающей от вращения Земли вокруг своей оси. На полюсах вес воздуха на 5% больше, чем на экваторе.

Установлено, что 1 м3 воздуха при стандартных атмосферных условиях (барометрическое давление 760 мм рт. ст., t=+15°С) весит 1,225 кгс, следовательно, весовая плотность (удельный вес) 1 м3 объема воздуха в этом случае равна ѓЧ=1,225 кгс/м3.

Массовая плотность воздуха - это масса воздуха в объеме 1 м3. Обозначается греческой буквой р. Масса тела - величина постоянная. За единицу массы принята масса гири из иридистой платины, хранящейся в Международной палате мер и весов в Париже.

Согласно второму закону Ньютона определим, что масса воздуха равна его весу, деленному на ускорение силы тяжести.

где m -масса тела, кг с2/м.

Массовая плотность воздуха (в кг с2/м4) равна

Массовая плотность и весовая плотность (удельный вес) воздуха связаны зависимостью

Зная это соотношение, легко определить, что массовая плотность воздуха при стандартных атмосферных условиях равна:

Изменения массовой и весовой плотности воздуха до высоты 5 км показаны в табл. 1.

Таблица 0

ЗАВИСИМОСТЬ ПЛОТНОСТИ ВОЗДУХА ОТ ЕГО ТЕМПЕРАТУРЫ И ДАВЛЕНИЯ

При изменении давления и температуры изменяется плотность воздуха. Плотность воздуха (в кгсЧс2м4) непосредственно не измеряется, а определяется по формуле:

где В - барометрическое давление, мм рт. ст.;

Т-температура воздуха по шкале Кельвина.

Согласно закону Бойля-Мариотта плотность воздуха будет тем больше, чем больше давление, а согласно закону Гей-Люссака плотность воздуха тем больше, чем меньше температура воздуха. Объединив эти два закона для определения зависимости между плотностью, давлением и температурой воздуха, получим уравнение состояния газа (закон Бойля-Мариотта - Гей-Люссака)

Pv =RT,


где Р - давление, кгс/м2;

v - удельный объем, м/кг;

R - газовая постоянная, кгс м/кг град или Дж/кгК (для воздуха равная 27,3).

Задача 1 Определить массовую плотность воздуха на уровне моря, если барометрическое давление В =800 мм рт. ст., а температура воздуха t = - 23°C.

Решение.

Массовая плотность больше стандартной, так как барометрическое давление больше стандартного, а температура ниже стандартной.

Таким образом, можно сделать заключение, что чем выше давление и ниже температура, тем больше плотность воздуха. Поэтому наибольшая плотность воздуха зимой в морозную погоду, а наименьшая летом в теплую погоду. Также следует заметить, что плотность влажного воздуха меньше, чем сухого (при одних и тех же условиях). Поэтому иногда учитывают и влажность, вводя при этом в расчеты соответствующие изменения.

С высотой плотность воздуха падает, так как давление в большей степени падает, чем понижается температура воздуха. В стратосфере (примерно с высоты 11 км и до 32 км) температура почти постоянна, и поэтому плотность воздуха падает пропорционально уменьшению давления

МЕЖДУНАРОДНАЯ СТАНДАРТНАЯ АТМОСФЕРА

Изменение основных параметров воздуха (давления, температуры и плотности) влияет на величину сил, возникающих при движении самолета в воздушном потоке. Поэтому при полетах в разных метеорологических и климатических условиях изменяются летные и аэродинамические характеристики самолетов.

Чтобы охарактеризовать летные и аэродинамические данные самолетов при одинаковых параметрах воздуха, всеми странами принята единая Международная стандартная атмосфера (МСА). Таблица МСА составлена на основании среднегодовых условий средних широт (широта около 45°) на уровне моря при влажности нуль процентов и следующих параметрах воздуха:

барометрическое давление В =760 мм рт. ст. (Ро= 10330 кгс/м2);

температура t=+15°C (То=288 К);

массовая плотность ѓво=0,125 кгс см4;

удельный вес -ѓnѓЧ =1,225 кгс/см3.

Согласно МСА температура воздуха в тропосфере падает на 6,5°С на каждые 1000 м. В данном учебнике приводится часть таблицы МСА до высоты 5 км.

Международная стандартная атмосфера используется при градуировании пилотажно-навигационных и других приборов, при инженерных и конструкторских расчетах.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОЗДУХА

На характер обтекания самолета воздушным потоком и на величину сил, возникающих при взаимодействии частей самолета и воздушного потока, существенное влияние оказывают физические свойства воздуха: инертность, вязкость, сжимаемость.

Инертность - свойство воздуха сопротивляться изменению состояния покоя или равномерного прямолинейного движения (второй закон Ньютона). Мерой инертности является массовая плотность воздуха. Чем больше массовая плотность воздуха, тем большую силу необходимо приложить к воздуху, чтобы вывести его из состояния покоя или равномерного прямолинейного движения. Следовательно, чем больше сила самолета, действующего на воздух, тем больше сила, действующая со стороны воздуха на самолет (третий закон Ньютона).

Вязкость-свойство воздуха сопротивляться взаимному сдвигу частиц. Молекулы воздуха обладают определенной скоростью беспорядочного хаотического движения, зависящего от температуры, а также скоростью общего поступательного движения. Попадая из быстро движущегося слоя в медленный, молекулы ускоряют движение медленно движущихся молекул, и наоборот - медленно движущиеся молекулы, попадая в быстро движущийся слой воздуха, притормаживают быстро движущиеся молекулы.

При движении самолета в воздушном потоке возникает сопротивление трения, которое определяет вязкость воздуха. Вязкость воздуха также определяет динамический коэффициент вязкости Чем больше температура воздуха, тем больше коэффициент вязкости, обусловленный увеличением хаотического движения молекул и ростом эффективности воздействия одного слоя воздуха на другой.

Сжимаемость - свойство воздуха изменять свою плотность при изменении давления.

Самолеты Як-52 и Як-55 летают на скоростях менее 450 км/ч, при которых существенного изменения давления при обтекании самолета воздушным потоком не происходит и сжимаемость воздуха на аэродинамические характеристики и летные данные самолетов влияния практически не оказывает.

СЖИМАЕМОСТЬ ВОЗДУХА И СКОРОСТЬ ЗВУКА

Помимо стационарных движений газовых потоков в аэродинамике изучаются и некоторые нестационарные процессы, например образование и распространение звуковых волн.

Способность воздуха сжиматься объясняется большими расстояниями между молекулами. Так как у любого газа (а следовательно, и воздуха) межмолекулярные силы сцепления малы, то газ, всегда стремясь расшириться, занимает весь предоставленный ему объем.

Таким образом, воздух при изменении объема или сжимается или расширяется. При этом соответственно изменяется и его плотность: при увеличении объема она уменьшается, а при уменьшении увеличивается. Количественно сжимаемость оценивается отношением изменения плотности ѓґѓв к изменению давления ѓґР, т. е. их относительной величиной. .Это отношение будет являться мерой сжимаемости. Чем больше отношение тем больше сжимаем этот газ (или воздух).

Со сжимаемостью связана скорость распространения в воздухе звуковых волн.

Под звуковыми волнами следует понимать всякие малые возмущения плотности и давления, распространяющиеся в воздухе, а под скоростью звука - скорость распространения этих возмущений.

СКАЧКИ УПЛОТНЕНИЯ

Рассмотрим картину распространения звуковых волн (малых возмущений) при движении источника возмущений (источника звука).

Рис. 0 Распространение волн слабых возмущений иг источников возмущений, движущихся с различными скоростями

Если источник возмущений неподвижен, то волны будут распространяться с одинаковой скоростью во все стороны в виде концентрических сфер, в центре которых находится источник возмущения. Каждое возмущение (звуковая волна) представляет собой местное уплотнение молекул воздуха, которое передается от одного слоя молекул к другому, удаляясь от источника возмущения (Рис. 0, а).

При движении точечного источника возмущения со скоростью, меньшей скорости звука, звуковые волны идут как вперед, так и назад (Рис. 0, б). В результате сферические волны будут смещены в сторону, обратную движению источника возмущений, однако источник останется внутри сфер.

Если скорость движения точечного источника возмущений сравняется со скоростью звука, то возмущения, вызванные источником, не успевают уйти от источника и в месте нахождения источника возмущений в каждый данный момент происходит наложение возмущений друг на друга. Образовавшаяся в результате этих наложений фронтальная поверхность разделяет пространство на две области: возмущенную (сзади источника) и невозмущенную (перед источником), как показано на Рис. 0, в.

следующая страница >>