s- ფორმის ფრთის პროფილის თვისებები. თვითმფრინავის ფრთის პროფილი: ტიპები, ტექნიკური და აეროდინამიკური მახასიათებლები, გაანგარიშების მეთოდი და მაქსიმალური აწევა. მთლიანი აეროდინამიკური ძალა და მისი პროგნოზები

თქვენს ყურადღებას ვაქცევ სტატიას მასალების ციკლიდან ALS-ის მოყვარულ დიზაინერებს დასახმარებლად. სამეცნიერო კონსულტანტი - მოსკოვის საავიაციო ინსტიტუტის საავიაციო ინჟინერიის კათედრის პროფესორი, ტექნიკურ მეცნიერებათა დოქტორი, სახელმწიფო პრემიის ლაურეატი ა.ა. ბადიაგინი. სტატია გამოქვეყნდა ჟურნალში "სამშობლოს ფრთები" #2 1987 წელს.

გეკითხებით, რატომ გვჭირდება სტატია ულტრამსუბუქი თვითმფრინავების პროფილის შესახებ? მე ვპასუხობ - ამ სტატიაში გამოთქმული აზრები პირდაპირ გამოიყენება თვითმფრინავის მოდელირებაში - სიჩქარეები შედარებულია და, შესაბამისად, დიზაინისადმი მიდგომა.

საუკეთესო პროფილი

თვითმფრინავის დიზაინი ჩვეულებრივ იწყება ფრთის პროფილის არჩევით. დირექტორიებსა და ატლასებზე ერთი-ორი კვირა ჯდომის შემდეგ, მათი ბოლომდე გააზრების გარეშე, მეგობრის რჩევით, ის ირჩევს ყველაზე შესაფერისს და აშენებს თვითმფრინავს, რომელიც კარგად დაფრინავს. შერჩეული პროფილი გამოცხადებულია საუკეთესოდ. სხვა მოყვარული იმავე გზით ირჩევს სრულიად განსხვავებულ პროფილს და მისი თვითმფრინავი კარგად დაფრინავს. მესამეზე, თვითმფრინავი ძლივს აფრინდება მიწიდან და თავიდან ერთი შეხედვით ყველაზე ხელსაყრელი ფრთის პროფილი აღარ არის შესაფერისი.

ცხადია, ყველაფერი არ არის დამოკიდებული პროფილის კონფიგურაციაზე. შევეცადოთ გავერკვეთ. მოდით შევადაროთ ორი ფრთა სრულიად განსხვავებული პროფილებით, მაგალითად, სიმეტრიული Yak-55 და ასიმეტრიული Clark YH - Yak-50. განვსაზღვროთ შედარებისთვის რამდენიმე პირობა. პირველი: სხვადასხვა პროფილის ფრთებს უნდა ჰქონდეს ასპექტის თანაფარდობა (l).

l = I2 / S,
სადაც I არის დიაპაზონი, S არის ფართობი.

მეორე: ვინაიდან სიმეტრიული აეროდრომისთვის ნულოვანი აწევის კუთხე 00-ის ტოლია, მის პოლარს (იხ. ნახაზი 1) გადავიტანთ მარცხნივ, რაც ფიზიკურად შეესატყვისება ფრთის დამონტაჟებას თვითმფრინავზე გარკვეული დადებითი მართლწერის კუთხით. .

ახლა, გრაფიკის დათვალიერებისას, შეგიძლიათ მარტივად გამოიტანოთ მნიშვნელოვანი დასკვნა: შეტევის ფრენის კუთხეების დიაპაზონში, ფრთის მახასიათებლები პრაქტიკულად დამოუკიდებელია პროფილის ფორმისგან. რა თქმა უნდა, ჩვენ ვსაუბრობთ გამარტივებულ აეროდრომებზე, რომლებსაც არ აქვთ ნაკადის ინტენსიური განცალკევების ზონები შეტევის ფრენის კუთხეების დიაპაზონში. თუმცა, ფრთის მახასიათებლებზე შეიძლება მნიშვნელოვანი გავლენა იქონიოს ასპექტის თანაფარდობის გაზრდით. შედარებისთვის, გრაფიკი 1 გვიჩვენებს ფრთების პოლარებს იგივე პროფილებით, მაგრამ ასპექტის თანაფარდობით 10. როგორც ხედავთ, ისინი უფრო ციცაბოდ წავიდნენ ან, როგორც ამბობენ, CU წარმოებული a-სთან მიმართებაში უფრო მაღალი გახდა (CU არის ფრთა. ამწევის კოეფიციენტი, a არის შეტევის კუთხე). ეს ნიშნავს, რომ დრეკადობის გაზრდით შეტევის იმავე კუთხით, პრაქტიკულად იგივე წევის კოეფიციენტებით Cx, უფრო მაღალი ტარების თვისებების მიღება შესაძლებელია.

ახლა მოდით ვისაუბროთ იმაზე, თუ რა არის დამოკიდებული პროფილის ფორმაზე.

პირველ რიგში, პროფილებს აქვთ განსხვავებული მაქსიმალური ამწევის კოეფიციენტი CU max. ასე რომ, სიმეტრიული ფრთებისთვის, ფრთის ამწევის კოეფიციენტი არის 1.2 - 1.4, ჩვეულებრივი ასიმეტრიული ამოზნექილი ქვედა ზედაპირით შეიძლება ჰქონდეს 1.8-მდე, ქვედა ზედაპირის ძლიერი ჩაზნექით ის ზოგჯერ აღწევს 2-ს. თუმცა, უნდა გვახსოვდეს. რომ პროფილებს ძალიან მაღალი CU max-ით ჩვეულებრივ აქვთ მაღალი Cx და mz - გრძივი მომენტის კოეფიციენტი. ასეთი პროფილის მქონე თვითმფრინავის დასაბალანსებლად, კუდის ერთეულმა უნდა განავითაროს დიდი ძალა. შედეგად, იზრდება მისი აეროდინამიკური წინააღმდეგობა და საგრძნობლად მცირდება მაღალი ტარების პროფილის გამო მიღებული საერთო მოგება.

CU max მნიშვნელოვნად მოქმედებს მხოლოდ თვითმფრინავის მინიმალურ სიჩქარეზე - გაჩერებაზე. ის დიდწილად განსაზღვრავს მანქანის პილოტირების ტექნიკის სიმარტივეს. ამასთან, CU max-ის გავლენა ჩერდება სიჩქარეზე შესამჩნევად ვლინდება მაღალი სპეციფიკური დატვირთვების დროს ფრთაზე G/S (G არის თვითმფრინავის წონა). ამავდროულად, სამოყვარულო თვითმფრინავისთვის დამახასიათებელი დატვირთვების დროს, ანუ 30 - 40 კგ / მ 2, დიდი CU max არ არის მნიშვნელოვანი. ასე რომ, მისმა მატებამ 1.2-დან 1.6-მდე სამოყვარულო თვითმფრინავზე შეიძლება შეამციროს გაჩერების სიჩქარე არაუმეტეს 10 კმ/სთ-ით.

მეორეც, პროფილის ფორმა მნიშვნელოვნად მოქმედებს თვითმფრინავის ქცევაზე თავდასხმის მაღალი კუთხით, ანუ დაბალი სიჩქარით სადესანტო მიდგომისას, შემთხვევით „სახელურის თავისკენ მიზიდვის“ შემთხვევაში. ამავდროულად, თხელი პროფილებისთვის შედარებით მკვეთრი თითი, დამახასიათებელია ნაკადის მკვეთრი შეჩერება, რომელსაც თან ახლავს აწევის სწრაფი დაკარგვა და თვითმფრინავის მკვეთრი გაჩერება ტრიალში ან ცხვირზე. სქელებს ბლაგვი თითით ახასიათებთ „რბილი შესვენება“ აწევის ნელი ვარდნით. ამავდროულად, პილოტი ყოველთვის ახერხებს გაიგოს, რომ ის სახიფათო რეჟიმშია და მანქანა მიიყვანოს შეტევის ქვედა კუთხით, აშორებს სახელურს. მკვეთრი სადგომი განსაკუთრებით სახიფათოა, თუ ფრთას გეგმაში აქვს კონუსური და ფრთის ბოლოს უფრო თხელი პროფილი. ამ შემთხვევაში, ნაკადის შეჩერება ხდება ასიმეტრიულად, თვითმფრინავი მოულოდნელად ეცემა ფრთაზე და გადადის ბრუნში. ეს არის ეს პერსონაჟი, რომელიც ჩნდება იაკ-50 და იაკ-52 თვითმფრინავებში, რომლებსაც აქვთ ძალიან წვრილი პროფილი ძლიერ შეკუმშული ფრთის ბოლოს (9% ბოლოს და 14,5% ფესვზე) ძალიან ბასრი თითით - კლარკ იჰ. აქ ვლინდება პროფილების მნიშვნელოვანი თვისება: უფრო თხელებს აქვთ დაბალი Cymax და დაბალი შეტევის კრიტიკული კუთხეები, ანუ კუთხეები, რომლებზეც ხდება ნაკადის შეჩერება.

მუდმივი ფარდობითი პროფილის სისქის მქონე ფრთებს სიგრძის გასწვრივ აქვთ ბევრად უკეთესი სადგომის მახასიათებლები. მაგალითად, Yak-55 ზომიერად შევიწროებული ფრთით, მუდმივი 18% პროფილის გასწვრივ, ბლაგვი თითით, შეტევის მაღალ კუთხებზე მიღწევისას, შეუფერხებლად აქვეითებს ცხვირს და ჩადის ჩაძირვაში, რადგან ნაკადის შეჩერება ხდება ფრთის ფესვი, რომელიც არ ქმნის ქუსლის მომენტებს. ფესვის სადგომის მისაღებად უმჯობესია ფრთას საერთოდ არ ჰქონდეს კონუსური. ეს არის ეს ფრთები, რომლებიც დამონტაჟებულია საწყის მომზადების თვითმფრინავების უმეტესობაზე. ადრეული ფესვის შეჩერება ასევე შეიძლება გამოწვეული იყოს ფრთაზე გადახურვის დაყენებით, ნაჩვენებია ნახ. 2. ამ შემთხვევაში ფესვის პროფილი იღებს უფრო მცირე ფარდობით სისქეს და „ნაკლებად მზიდ ფორმას“. ექსპერიმენტულ Yak-50-ზე ასეთი ნაკადის დაყენებამ ერთხელ საგრძნობლად შეცვალა თვითმფრინავის სადგომის ბუნება: შეტევის მაღალ კუთხებზე მიღწევისას ის ფრთაზე აღარ დავარდა, ცხვირი ჩამოწია და ჩაყვინთვის შევიდა.

მესამე პარამეტრი, რომელიც არსებითად დამოკიდებულია პროფილის ფორმაზე, არის წინააღმდეგობის კოეფიციენტი Cx. თუმცა, როგორც სამოყვარულო თვითმფრინავის მშენებლობის პრაქტიკა გვიჩვენებს, მისი შემცირება სამოყვარულო თვითმფრინავზე 30-40 კგ/მ2 სპეციფიკური დატვირთვით, მაქსიმალური სიჩქარით 200-250 კმ/სთ, პრაქტიკულად არ მოქმედებს ფრენის მახასიათებლებზე. ამ სიჩქარის დიაპაზონში, ფრენის შესრულებაზე პრაქტიკულად არ მოქმედებს შეუქცევადი სადესანტო მოწყობილობა, საყრდენები, ბრეკეტები და ა.შ. პლანერის აეროდინამიკური ხარისხიც კი, პირველ რიგში, დამოკიდებულია ფრთის გახანგრძლივებაზე. და მხოლოდ აეროდინამიკური ხარისხის დონეზე 20-25 და ლ 15-ზე მეტი პროფილის შერჩევის გამო, ხარისხი შეიძლება გაიზარდოს 30-40%-ით. 10-12 ხარისხის სამოყვარულო თვითმფრინავზე ყოფნისას, ყველაზე წარმატებული პროფილის გამო, ხარისხი შეიძლება გაიზარდოს არაუმეტეს 5-10%-ით. გაცილებით ადვილია ასეთი ზრდის მიღწევა, საჭიროების შემთხვევაში, გეგმაში ფრთის გეომეტრიის შერჩევით. გაითვალისწინეთ კიდევ ერთი მახასიათებელი: სამოყვარულო თვითმფრინავის სიჩქარის დიაპაზონში, აეროდრომის ფარდობითი სისქის 18-20%-მდე ზრდა პრაქტიკულად არ მოქმედებს ფრთის აეროდინამიკურ წევაზე, ამავდროულად, აწევის კოეფიციენტზე. ფრთა მნიშვნელოვნად იზრდება.

მოგეხსენებათ, ფრთის ტარების მახასიათებლების მნიშვნელოვანი ზრდა შეიძლება მიღწეული იყოს ფლაპების გამოყენებით. უნდა აღინიშნოს, რომ ფლაპით აღჭურვილი ფრთების ერთი სპეციფიკური მახასიათებელია ის, რომ გადახრისას, CU max მცირედ არის დამოკიდებული იმაზე, თუ რომელ CU max-ს ჰქონდა საწყისი პროფილი და პრაქტიკაში განისაზღვრება მხოლოდ გამოყენებული ფლაპის ტიპის მიხედვით. უმარტივესი, ყველაზე ფართოდ გამოყენებული უცხოური მსუბუქი ძრავის თვითმფრინავებზე და მისი მახასიათებლები ნაჩვენებია ნახ. 3.

იგივე ფლაპები გამოიყენება ჩვენი მოყვარული P. Almurzin-ის თვითმფრინავზე. უფრო ეფექტურია ნახვრეტებიანი, ორმაგი ნაპრალები და შეკიდული ფლაპები. ნახ. 4 აჩვენებს მათგან უმარტივესს და, შესაბამისად, უფრო ხშირად გამოიყენება.

CU max ერთნაჭრიანი ფლაპით შეიძლება მიაღწიოს 2.3-2.4-ს და ორნაჭრიანი ფლაპით - 2.6 - 2.7. აეროდინამიკის ბევრ სახელმძღვანელოში მოცემულია ჭრილის ფორმის გეომეტრიული აგების მეთოდები. მაგრამ პრაქტიკა გვიჩვენებს, რომ თეორიულად გამოთვლილი უფსკრული მაინც საჭიროებს დაზუსტებას და დაზუსტებას ქარის გვირაბში, ეს დამოკიდებულია პროფილის სპეციფიკურ გეომეტრიაზე, ფრთის ფორმაზე და ა.შ. ამ შემთხვევაში, სლოტი ან მუშაობს, აუმჯობესებს ფლაპის მახასიათებლებს, ან საერთოდ არ მუშაობს და ალბათობა იმისა, რომ თეორიულად, აფეთქების გარეშე, შესაძლებელია გამოთვალოთ და შეარჩიოთ სლოტის ერთადერთი შესაძლო ფორმა, ძალიან მცირეა. . პროფესიონალური აეროდინამიკაც კი, და მით უმეტეს, მოყვარულები, იშვიათად ახერხებენ ამას. ამიტომ, უმეტეს შემთხვევაში სამოყვარულო თვითმფრინავებზე, ფლაპებზე და ალერონებზე სლოტები, თუნდაც ეს ასეც იყოს, არანაირ ეფექტს არ იძლევა და რთული სლოტიანი ფარფა მუშაობს როგორც უმარტივესი. რა თქმა უნდა, შეგიძლიათ სცადოთ ისინი სამოყვარულო მოწყობილობებზე, მაგრამ ჯერ კარგად უნდა იფიქროთ, აწონ-დაწონოთ ყველა დადებითი და უარყოფითი მხარე.

და კიდევ რამდენიმე პრაქტიკული რჩევა, რომელიც შეიძლება სასარგებლო იყოს სამოყვარულო თვითმფრინავების მშენებლობაში. სასურველია ფრთის პროფილი ძალიან ზუსტად შევინარჩუნოთ ცხვირიდან მაქსიმალური სისქის წერტილამდე. კარგია, თუ ფრთის ამ ნაწილს მყარი კანი აქვს. კუდის მონაკვეთი შეიძლება შემოიხვიოს ტილოზე და, ტექნოლოგიის გასამარტივებლად, გასწორდეს კიდეც „სახაზავი ქვეშ“, როგორც ეს ნაჩვენებია 5-ზე. ფრთის მოხრილი კუდის მონაკვეთი, თეთრეულის საფარით, რომელიც ნეკნებს შორის არის ჩამოკიდებული, მეტი აზრი არ აქვს. ფრთის უკანა კიდე არ უნდა დაიწიოს ბასრ „დანად“. მას შეიძლება ჰქონდეს სისქე 10-15 მმ, მაგრამ არაუმეტეს აკორდის 1,5%-ისა (იხ. სურ. 5). ეს საერთოდ არ მოქმედებს ფრთის აეროდინამიკურ მახასიათებლებზე, მაგრამ აირერონების ეფექტურობა გარკვეულწილად იზრდება და ამარტივებს ტექნოლოგიასა და დიზაინს.

პროფილის მნიშვნელოვანი ელემენტია აილერონის ფეხის ფორმა. ყველაზე გავრცელებული ვარიანტები ნაჩვენებია სურათზე 6.

"პარაბოლა 100"-ის მიერ წარმოქმნილი პროფილი გამოიყენება აეროდრომებზე და საჭეებზე, რომლებსაც აქვთ ღერძული აეროდინამიკური კომპენსაცია, როდესაც ცხვირი შედის ნაკადში, მაგალითად, Yak-55-ზე. ცხვირის ასეთი „ბლაგვი“ ფორმა ღერძული აეროდინამიკური კომპენსაციის ძალიან დიდი მნიშვნელობით (20% და მეტი) იწვევს საკონტროლო ჯოხზე ძალისხმევის არაწრფივ ზრდას, როდესაც აირერონები ან საჭეები გადახრილია. ამ მხრივ საუკეთესოა "წვეტიანი" წინდები, როგორც სუ-26-ზე.

ფრთის სიმეტრიული პროფილები გამოიყენება ემპენაჟისთვის. საჭეები, ისევე როგორც ელერონები, შეიძლება ჩამოყალიბდეს სწორი მშვილდებით, ბლაგვი უკანა კიდით. თხელი ბრტყელი პროფილის მქონე კუდს, როგორც ამერიკულ აერობატულ თვითმფრინავზე "პიტსი", "ლაზერი" და სხვა, აქვს საკმარისი ეფექტურობა (იხ. სურ. 7).

ქლიავის სიმტკიცე და სიმტკიცე უზრუნველყოფილია ბრეკეტებით, გამოდის ძალიან მსუბუქი და სტრუქტურულად მარტივი. პროფილის ფარდობითი სისქე 5%-ზე ნაკლებია. ასეთი სისქით, ქლიავის მახასიათებლები საერთოდ არ არის დამოკიდებული პროფილის ფორმაზე.

აქ არის მონაცემები სამოყვარულო საფრენი აპარატებისთვის ყველაზე შესაფერისი პროფილების შესახებ. რა თქმა უნდა, შესაძლებელია სხვა ვარიანტებიც, მაგრამ გაითვალისწინეთ, რომ სამოყვარულო თვითმფრინავების სიჩქარის დიაპაზონში საუკეთესო თვისებებია 15-18 პროცენტი ბლაგვი თითით და მაქსიმალური ფარდობითი სისქით, რომელიც მდებარეობს აკორდის 25%-ში.

რეკომენდებულ პროფილებს აქვთ შემდეგი მახასიათებლები: P-II და P-III შემუშავდა TsAGI-ში. მათ აქვთ მაღალი მზიდი თვისებები და კარგი მახასიათებლებიშეტევის მაღალი კუთხით. ისინი ფართოდ გამოიყენებოდა 30-40-იან წლებში და დღემდე გამოიყენება.

NACA-23015 - ბოლო ორი ციფრი მიუთითებს შედარებით სისქეს პროცენტებში, პირველი არის სერიის ნომერი. პროფილს აქვს საკმაოდ მაღალი Cy max დაბალ Cx-ზე, დაბალი გრძივი მომენტის კოეფიციენტი Mz, რომელიც განსაზღვრავს მცირე დაბალანსების დანაკარგებს. ამ აეროდრომის მქონე თვითმფრინავების სადგომის ნიმუში "რბილია". NACA - 230 შედარებით სისქით 12 - 18% გამოიყენება მსუბუქ ძრავებზე, მათ შორის სამოყვარულო, ამერიკულ თვითმფრინავებზე.

NACA - 2418 - 200 - 250 კმ/სთ-ზე ნაკლები სიჩქარისთვის ითვლება უფრო მომგებიანად ვიდრე NACA - 230. იგი გამოიყენება ბევრ თვითმფრინავზე, მათ შორის ჩეხოსლოვაკიის ზლინზე.

GAW არის სუპერკრიტიკული საჰაერო ხომალდი, რომელიც შექმნილია ამერიკელი აეროდინამიკოს Whitcomb-ის მიერ მსუბუქი თვითმფრინავებისთვის. მომგებიანია 300 კმ/სთ-ზე მეტი სიჩქარით. "მკვეთრი" თითი წინასწარ განსაზღვრავს მკვეთრ შესვენებას შეტევის მაღალი კუთხით, უკანა კიდე "მოხრილი" ქვევით ხელს უწყობს Cymax-ის გაზრდას.

"კრი-კრი" - ლამინირებული პლანერის პროფილი, შემუშავებული დასავლეთ გერმანელი აეროდინამიკოსის ვორტმანის მიერ და ოდნავ მოდიფიცირებული "კრი-კრი" ფრანგული კოლუმბანის დიზაინერის მიერ. პროფილის ფარდობითი სისქე არის 21,7%, რის გამოც მიიღწევა მაღალი ტარების მახასიათებლები. GAW-1-ის მსგავსად, ეს პროფილი მოითხოვს ძალიან მაღალ თეორიულ კონტურის სიზუსტეს და Მაღალი ხარისხიფრთის ზედაპირის დასრულება. პროფილის კოორდინატებს ვაძლევთ მმ-ში, დიზაინერის მიერ ხელახლა გამოთვლილ კრი-კრი თვითმფრინავის ფრთის აკორდს, ტოლია 480 მმ.

P-52 არის TsAGI-ში შემუშავებული თანამედროვე პროფილი მსუბუქი ძრავიანი თვითმფრინავებისთვის. აქვს ბლაგვი თითი და სწორი კუდი.

Yak-55 არის აერობატული სპორტული თვითმფრინავების სიმეტრიული პროფილი. ფრთაზე ფარდობითი სისქე 12-18%-ია, ბუმბულზე - 15%. თვითმფრინავის სადგომის ნიმუში ძალიან "რბილი" და გლუვია.

V-16 - ფრანგული სიმეტრიული პროფილი, აქვს მაღალი Su max, გამოიყენება სპორტულ თვითმფრინავებზე KAP-21, „Extra-230“ და სხვა.

Su-26 - 18%, Su-26 - 12% - სპეციალური პროფილები სპორტული და აერობატული თვითმფრინავებისთვის. სუ-26-18% გამოიყენება სუ-26-ის ფრთის ძირში, სუ-26 - 12% - ფრთის წვერში და კუდზე. პროფილს აქვს "მკვეთრი" თითი, რაც გარკვეულწილად ამცირებს ტარების თვისებებს, მაგრამ საშუალებას გაძლევთ მიაღწიოთ მანქანის ძალიან მგრძნობიარე რეაქციას საჭეების გადახრის მიმართ. მიუხედავად იმისა, რომ ასეთი თვითმფრინავით ფრენა რთულია დამწყებთათვის, გამოცდილი სპორტსმენები იძენენ უნარს შეასრულონ თვითმფრინავისთვის მიუწვდომელი ფიგურები სახელურის მოძრაობაზე "რბილი" დაგვიანებული რეაქციით პროფილის ბლაგვი თითის გამო. Su-26 ტიპის პროფილის მქონე თვითმფრინავის ავარია ხდება სწრაფად და მოულოდნელად, რაც აუცილებელია თანამედროვე საცობიანი ფიგურების შესრულებისას. მეორე მახასიათებელია „შეკუმშვა“ კუდის განყოფილებაში, რაც ზრდის ელერონების ეფექტურობას.

სუ-26-ის ფრთას აქვს დიდი საჰაერო ხომალდები, რომლებიც თითქმის მთელ უკანა კიდეს იკავებს. თუ ალერონების ნეიტრალს (ორივე ერთბაშად) 10°-ით „დავაგდებთ“, Su max გაიზრდება დაახლოებით 0,2-ით, რაც უახლოვდება კარგი ასიმეტრიული პროფილის Su max-ს. ამავდროულად, Cx პრაქტიკულად არ იზრდება, ხოლო აეროდინამიკური ხარისხი არ იკლებს, იგივე შეინიშნება სხვა სიმეტრიულ აეროდრომებზე. ეს არის ელერონების გამოყენების საფუძველი, კინემატიკურად დაკავშირებული ლიფტთან, რომლებიც ასრულებენ როგორც ალერონების, ასევე ფლაპების ფუნქციებს ერთდროულად, როგორც ფლაპები ხაზის მოდელზე.

თვითმფრინავის მოდელის აგების ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი ეტაპია ფრთების გაანგარიშება და დიზაინი. ფრთის სწორად დაპროექტების მიზნით, გასათვალისწინებელია რამდენიმე პუნქტი: აირჩიეთ სწორი ფესვი და ბოლო პროფილები, სწორად შეარჩიეთ ისინი იმ დატვირთვების მიხედვით, რომლებსაც ისინი უზრუნველყოფენ და ასევე სწორად შეიმუშავეთ შუალედური აეროდინამიკური პროფილები.

სად იწყება ფრთის დიზაინი?

მშენებლობის დასაწყისში თვითმფრინავის წინასწარი სრული ზომის ესკიზი გაკეთდა თვალის ქაღალდზე. ამ ეტაპზე გადავწყვიტე მოდელის მასშტაბი და ფრთების სიგრძე.

ფარგლების განსაზღვრა

მას შემდეგ, რაც წინასწარი ფრთების სიგრძე დამტკიცდა, წონის განსაზღვრის დრო დადგა. გაანგარიშების ამ ნაწილს განსაკუთრებული მნიშვნელობა ჰქონდა. თავდაპირველი გეგმა მოიცავდა ფრთების სიგრძეს 115 სმ, თუმცა, წინასწარი გაანგარიშებით მიუთითებდა, რომ ფრთებზე დატვირთვა ძალიან მაღალი იქნებოდა. ასე რომ, მე დავამცირე მოდელი 147 სმ-მდე, ფრთების წვერების გამოკლებით. ეს დიზაინი უფრო შესაფერისი აღმოჩნდა ტექნიკური თვალსაზრისით. გაანგარიშების შემდეგ, ჩემთვის რჩება წონის ცხრილის გაკეთება წონების მნიშვნელობებით. მე ასევე დავამატე კანის წონის საშუალო მნიშვნელობები ჩემს მაგიდაზე, მაგალითად, თვითმფრინავის ბალზას კანის წონა განვსაზღვრე ჩემ მიერ, როგორც ფრთის ფართობის ნამრავლი ორზე (ფრთის ქვედა და ზედა ) ბალზას კვადრატული მეტრის წონით. იგივე გაკეთდა კუდისთვის და ლიფტებისთვის. ფიუზელაჟის წონა მიიღეს გვერდისა და ფიუზელაჟის ზედაპირის ფართობის ორზე გამრავლებით და ბალზას კვადრატულ მეტრზე სიმკვრივით.

შედეგად მივიღე შემდეგი მონაცემები:

• ლინდენი, 24 უნცია კუბურ ინჩზე
• ბალზა 1/32'', 42 უნცია კვადრატულ ინჩზე
• ბალზა 1/16 '' 85 უნცია კვადრატულ ინჩზე

მდგრადობა

წონის დადგენის შემდეგ, გამოითვალეს სტაბილურობის პარამეტრები, რათა უზრუნველვყოთ, რომ თვითმფრინავი სტაბილური იქნებოდა და ყველა ნაწილი იქნებოდა ადეკვატური ზომის.

სტაბილური ფრენისთვის საჭირო იყო რამდენიმე პირობის უზრუნველყოფა:

1. პირველი კრიტერიუმი არის საშუალო აეროდინამიკური აკორდის (MAX) მნიშვნელობა. მისი ნახვა გეომეტრიულად შესაძლებელია ორივე მხრიდან ძირის აკორდის დასამატებლად, ხოლო ორივე მხრიდან ბოლო აკორდის დასამატებლად და შემდეგ შეერთებით. უკიდურესი წერტილებიერთად. გადაკვეთის წერტილში განთავსდება MAR-ის ცენტრი.
2. ფრთის აეროდინამიკური ფოკუსი არის MAC მნიშვნელობის 0,25.
3. ეს ცენტრი უნდა მოიძებნოს როგორც ფრთებისთვის, ასევე ლიფტებისთვის.
4. შემდეგი, განისაზღვრება თვითმფრინავის ნეიტრალური წერტილი: ის აჩვენებს თვითმფრინავის სიმძიმის ცენტრს და ასევე გამოითვლება წნევის ცენტრთან ერთად (აწევის ცენტრი).
5. შემდეგი, განისაზღვრება სტატიკური საზღვარი. ეს კრიტერიუმი აფასებს თვითმფრინავის სტაბილურობას: რაც უფრო მაღალია ის, მით მეტია სტაბილურობა. თუმცა, რაც უფრო სტაბილურია თვითმფრინავი, მით უფრო მანევრირებადი და ნაკლებად კონტროლირებადია. მეორეს მხრივ, თქვენ არ შეგიძლიათ ფრენა ძალიან არასტაბილური თვითმფრინავით. ამ პარამეტრის საშუალო მნიშვნელობა არის 5-დან 15% -მდე
6. ასევე გამოითვლება ქლიავის კოეფიციენტები. ეს კოეფიციენტები გამოიყენება ლიფტის აეროდინამიკური ეფექტურობის შესადარებლად ასპექტის თანაფარდობისა და ფრთამდე მანძილის თვალსაზრისით.
7. ვერტიკალური კუდის თანაფარდობა ჩვეულებრივ 0.35-დან 0.8-მდეა
8. ჰორიზონტალური კუდის თანაფარდობა ჩვეულებრივ 0.02-დან 0.05-მდეა

სწორი აეროდრომის არჩევა

სწორი პროფილის არჩევა განსაზღვრავს თვითმფრინავის სწორ ქცევას ჰაერში. ქვემოთ მოცემულია ბმული აეროდრომების შესამოწმებლად მარტივ და ხელმისაწვდომ ხელსაწყოზე. აეროდრომების არჩევის საფუძვლად მე ავირჩიე კონცეფცია, რომ ფრთის წვერზე აკორდი არის ფესვის აკორდის ნახევარი. საუკეთესო გამოსავალი, რაც მე ვიპოვე ფრთის გაჩერების თავიდან ასაცილებლად, იყო ფრთის მკვეთრად შეკუმშვა წვერზე, თვითმფრინავის კონტროლის შენარჩუნების გარეშე, სანამ ის საკმარის სიჩქარეს არ მიაღწევდა. ამას მივაღწიე ფრთის წვეროზე ქვევით გადაბრუნებით და ფესვის და ბოლო პროფილების ფრთხილად შერჩევით.

ძირში ავირჩიე S8036 აეროფილი ფრთის სისქით აკორდის სიგრძის 16%. ამ სისქემ შესაძლებელი გახადა საკმარისი სიმტკიცის შტოს, ასევე ფრთის შიგნით გასაწევი სადესანტო მოწყობილობის დაყენება. ბოლო ნაწილისთვის აირჩიეს პროფილი - S8037, რომელსაც ასევე აქვს აკორდის სისქის 16% სისქე. ასეთი ფრთა შეჩერდება მაღალი აწევის კოეფიციენტზე, ისევე როგორც შეტევის უფრო მაღალი კუთხით, ვიდრე S8036 იგივე რეინოლდსის ნომრით (ეს ტერმინი გამოიყენება სხვადასხვა ზომის პროფილების შესადარებლად: რაც უფრო დიდია რეინოლდსის რიცხვი, მით უფრო დიდია აკორდი. ). ეს ნიშნავს, რომ იგივე რეინოლდსის ნომრით ფრთის ძირში, სადგომი უფრო სწრაფად მოხდება, ვიდრე წვერზე, მაგრამ კონტროლი კონტროლი დარჩება. თუმცა, მაშინაც კი, თუ ფესვის აკორდის სიგრძე ორჯერ აღემატება ბოლო აკორდის სიგრძეს, მას ორჯერ აქვს რეინოლდსის რიცხვი და რიცხვის გაზრდა შეაფერხებს შეჩერებას. ამიტომ ფრთის წვერი ქვევით გადავუხვიე, რომ მხოლოდ ფესვის ნაწილის შემდეგ შევიდეს სადგომში.

Airfoil რესურსი: airfoiltools.com

თეორია ფრთის დიზაინის საფუძვლების შესახებ

ფრთის სტრუქტურამ უნდა უზრუნველყოს საკმარისი აწევა თვითმფრინავის წონისა და მანევრირებასთან დაკავშირებული დამატებითი სტრესისთვის. ეს ძირითადად მიიღწევა ცენტრალური სპარის გამოყენებით, რომელსაც აქვს ორი ქამარი, ზედა და ქვედა, ჩარჩო და თხელი კანი. იმისდა მიუხედავად, რომ ფრთის ჩარჩო თხელია, ის უზრუნველყოფს ფრთების საკმარის მოქნილობას. ასევე, დიზაინში ხშირად შედის დამატებითი გვერდითი ნაწილები, რათა შემცირდეს წევა უკანა კიდის წინა მხარეს. მათ შეუძლიათ აიღონ როგორც მოსახვევი დატვირთვები, ასევე გაზარდონ ბრუნვის სიმტკიცე. დაბოლოს, წინა კიდე შეიძლება უკან გადავიდეს სპარის უკან, რათა ჩამოყალიბდეს დახურული განივი ჩარჩო, რომელსაც ეწოდება D- ფორმის ჩარჩო და ემსახურება ბრუნვის დატვირთვას. ფიგურაში ნაჩვენებია ყველაზე გავრცელებული პროფილები.

1. ზედა ფრთას აქვს I-სხივი ჩარჩო ცენტრში და წინა კიდე კანით, რომელსაც ეწოდება D-მილაკი. D-მილაკი საშუალებას იძლევა გაზარდოს ბრუნვის სიმყარე და შეიძლება დაემატოს ნებისმიერი სხვა გვერდითი წევრის დიზაინს, ასევე შეიძლება გაგრძელდეს უკანა კიდემდე, რათა შეიქმნას მთლიანად კედლიანი ფრთა. ამ ფრთისთვის, უკანა შუბლი უბრალოდ ვერტიკალური საყრდენია. ასევე არის მარტივი საკონტროლო თვითმფრინავი, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ფლაკონი, რომელიც დაკიდებულია ზევით. ამ დიზაინის რეპროდუცირება მარტივია.
2. მეორე ფრთას აქვს C-spar, რომელსაც აქვს გამაგრებული მთავარი შტო, რომელიც უკეთესად შეეფერება შუბლის დატვირთვას. ფრთა აღჭურვილია ცენტრალური საყრდენით, რომელიც ამცირებს უფსკრული და ასევე წევა ზედა ღერძთან შედარებით.
3. მესამე პროფილს აქვს სპარი მილის სახით, ეს ჩვეულებრივ დამზადებულია პლასტმასის მილებისაგან, მათი დამზადება მოსახერხებელია, მაგრამ თუ მილები არაპირდაპირი ან დაგრეხილია, მაშინ ფრთის გადახვევა შეიძლება პრობლემად იქცეს. პრობლემის ნაწილი შეიძლება მოგვარდეს დამატებითი D- ფორმის მილის გამოყენებით. გარდა ამისა, სპარი დამზადებულია C-ს ფორმის პროფილით, რაც საგრძნობლად ზრდის ფრთის სიმყარეს. ანჯა არის მომრგვალებული პროფილი, რომელსაც აქვს საყრდენი წერტილი მომრგვალებული წინა კიდის ცენტრში, რათა შემცირდეს ღილაკების ხვრელის უფსკრული და სწორი კიდეებისთვის.
4. მეოთხე პროფილს აქვს სრული ყუთი, რომელსაც აქვს ჩარჩო წინა და უკანა მხარეს. კლირენსს აქვს იგივე ფუნქცია, როგორც წინა პროფილი და იგივე საკონტროლო სიბრტყე. მაგრამ მას აქვს ფერინგი ზემოდან და ქვედა ნაწილში, რათა დამალოს უფსკრული.

ფრთების ყველა ეს დიზაინი დამახასიათებელია გვერდითი წევრებისთვის და RC თვითმფრინავებისთვის წამყვანი მარყუჟების შესაქმნელად. ეს დიზაინები, გამონაკლისის გარეშე, ერთადერთი გზაა ფლაპებისა და ალერონების ტექნიკურად განსახორციელებლად და მათზე შეიძლება მორგებული სხვა გადაწყვეტილებები.

C - სპარი თუ ბოქს სპარი?

ჩემი თვითმფრინავისთვის მე ავირჩიე ხის C-spar ძლიერი წინა კიდით და მარტივი ვერტიკალური სპარით. მთელი ფრთა შემოსილია ბალზაში, ბრუნვის სიმტკიცისთვის და ესთეტიკისთვის.

პლასტმასის მილის ჩასანაცვლებლად ხე აირჩიეს, რადგან თვითმფრინავი შექმნილია 2 გრადუსიანი შიდა კუთხით და პლასტმასის მილის კავშირი ფრთის ცენტრში დიდხანს ვერ გაუძლებს მოსახვევ დატვირთვას. სპარის C-პროფილი ასევე უფრო ხელსაყრელია ვიდრე I-სხივი, რადგან ჭრილის მთლიანი სიგრძე უნდა გაკეთდეს სპარში, რომ მოერგოს ცხაურს. ეს დამატებული სირთულე არ არის ძალის შესამჩნევი ზრდის ხარჯზე და ნაყარი წონის თანაფარდობა. ბოქსის სპარიც უარყოფილია, რადგან წონას მატებს, თუმცა არც ისე რთულია ასაწყობი და ერთ-ერთი საუკეთესოა სიმტკიცით. უბრალო ვერტიკალური შუბი, რომელიც შერწყმულია მარყუჟისებებთან ერთად, იყო ფრთების დიზაინის არჩევანი, როდესაც ფრთის დანარჩენი ნაწილი დაფარული იყო და საკმარისად ძლიერი, ყოველგვარი დამატებითი საყრდენის გარეშე.

• სპარ. ფრთების შტო შექმნილია იმისთვის, რომ შთანთქოს ფრთის ამწედან მოსახვევი დატვირთვა. ის არ არის შექმნილი ფრთის აეროდინამიკური ძალებით შექმნილი გრეხილი ძალის შთანთქმისთვის, მაგრამ დატვირთვა დევს ფრთის კანზე. დატვირთვის ეს განაწილება შესაფერისია მსუბუქი და ძალიან ეფექტური დატვირთვისთვის, რადგან თითოეული ნაწილი თავის ადგილს იკავებს.
• ფრთების თაროები დამზადებულია ჩამოსხმული ცაცხვისგან, ზომებით ¼ x ½ x 24 ''. მასალად ლინდენი შეირჩა, რადგან კარგად უმკლავდება და წონასთან შედარებით კარგი სიმტკიცე აქვს. გარდა ამისა, სპეციალიზირებულ მაღაზიებში სწორი ზომის ბლოკების შეძენის სიმარტივე მომხიბვლელია, რადგან ხელთ არ მქონდა ხის დაფების საჭრელი მანქანა.
• ფრთის ჩარჩო დამზადებულია 1/32” სისქის ცაცხვის ფურცლისგან, რომელიც მიმაგრებულია გვერდითი წევრის ფლანგებზე ზედა და ქვედა ნაწილში. ასეთი ჩარჩო აუცილებლობაა, რადგან ის მკვეთრად აუმჯობესებს ფრთების სიმყარესა და სიმტკიცეს, თუნდაც ძალიან დაბალ წონაში.
• უკანა კიდე/უკანა სპარკი დამზადებულია 1/16” ბალზას ფურცლისგან, რათა დაემატოს ბრუნვის სიმტკიცე, ასევე გააერთიანოს ფრთების ნეკნები და მიამაგროს საკონტროლო სიბრტყეები ნეკნების უკანა მხარეს.

ნეკნების დიზაინი AutoCAD-ით

გამოდის, რომ ტრაპეციული ფრთისთვის ნეკნების გაკეთება შეიძლება იყოს შთამაგონებელი გამოცდილება. არსებობს რამდენიმე მეთოდი: პირველი მეთოდი ეფუძნება ფრთის პროფილის მოჭრას ტრაფარეტის გამოყენებით, ჯერ ფესვის ნაწილისთვის, შემდეგ კი ფრთის წვერისთვის. იგი მოიცავს ორივე პროფილის ერთმანეთთან შეერთებას ჭანჭიკების გამოყენებით და ყველა დანარჩენის დახატვას მათ გასწვრივ. ეს მეთოდი განსაკუთრებით კარგია სწორი ფრთების დასამზადებლად. მეთოდის მთავარი შეზღუდვა ის არის, რომ ის მხოლოდ ფრთებისთვისაა შესაფერისი, ოდნავ შეკუმშვით. პრობლემები წარმოიქმნება აეროფილებს შორის კუთხის მკვეთრი ზრდით, მნიშვნელოვანი სხვაობით წვერის აკორდსა და ფრთის ფესვის აკორდს შორის. ამ შემთხვევაში, შეკრების დროს, შეიძლება წარმოიშვას სირთულეები ხის დიდი ნარჩენების, მკვეთრი კუთხეებისა და ნეკნების კიდეების გამო, რომლებიც უნდა მოიხსნას. ასე რომ, მე გამოვიყენე ჩემი საკუთარი მეთოდი: მე გავაკეთე საკუთარი შაბლონები თითოეული ნეკნისთვის და შემდეგ დავამუშავე ისინი, რომ მივიღო სრულყოფილი ფრთის ფორმა. დავალება იმაზე რთული აღმოჩნდა, ვიდრე ველოდი, რადგან ფესვის ნაწილის ნიმუში ფუნდამენტურად განსხვავდებოდა წვერისგან, და მათ შორის არსებული ყველა პროფილი იყო ორი წინა პროფილის ერთობლიობა, გადახვევასა და გაჭიმვასთან ერთად. მე გამოვიყენე Autodesk AutoCAD 2012 Student Addition, როგორც ჩემი დიზაინის პროგრამა, რადგან მასზე ძაღლი ვჭამე წარსულში RC თვითმფრინავების მოდელირებისას. ნეკნების დიზაინი რამდენიმე ეტაპად ხდება.

ყველაფერი იწყება მონაცემთა იმპორტით. აირფოილის იმპორტის ყველაზე სწრაფი გზა (პროფილები შეგიძლიათ იხილოთ UIUC აეროდრომების მონაცემთა ბაზებში) AutoCAD-ში, რომელიც მე ვიპოვე, არის Excel-ის ცხრილების ფაილის შექმნა ცხრილის სახით x და y პროფილის წერტილების კოორდინატების სვეტებით. ერთადერთი, რაც ორმაგად უნდა გადაამოწმოთ, არის თუ არა პირველი და ბოლო წერტილები ერთმანეთს შეესაბამება: მიიღებთ თუ არა დახურულ ციკლს. შემდეგ დააკოპირეთ მიღებული ფაილი txt ფაილში და შეინახეთ. ამის შემდეგ, თქვენ უნდა დაბრუნდეთ უკან და მონიშნეთ ყველა ინფორმაცია თემაზე, თუ შემთხვევით ჩადეთ სათაურები. შემდეგ AutoCAD აწარმოებს spline-ს და პასტს, რათა მონიშნოს პირველი წერტილი ესკიზში. პროცესის დასრულებამდე ვაჭერთ „enter“-ს. აეროფილი ძირითადად ისე მუშავდება, რომ თითოეული აკორდი ცალკე ელემენტად იქცევა, რაც ძალიან მოსახერხებელია მასშტაბისა და გეომეტრიის შესაცვლელად.

პროფილების ნახაზი და ფარდობითი პოზიცია გეგმის შესაბამისად. წინა კიდე და გვერდითი ნაწილები ფრთხილად უნდა იყოს მიყვანილი სასურველ ზომამდე, კანის სისქის დამახსოვრების დროს. ამრიგად, ნახატში გვერდითი ნაწილები უნდა იყოს დახატული უფრო ვიწრო, ვიდრე სინამდვილეშია. მიზანშეწონილია გვერდითი ნაწილები და წინა კიდე უფრო მაღალი იყოს ვიდრე რეალურად არის, რათა ნახატი უფრო გლუვი იყოს. ასევე, გვერდითი წევრების ღარები უნდა იყოს განლაგებული ისე, რომ გვერდითი წევრის დარჩენილი ნაწილი მოთავსდეს ნეკნებში, მაგრამ დარჩეს კვადრატი.

ნახატზე ნაჩვენებია ძირითადი აეროფილები, სანამ ისინი დაიყოფიან შუალედებად.

სპარი და მასთან წინაპირის სახსარი ერთმანეთთან არის დაკავშირებული, რათა შემდგომში ისინი გამოირიცხოს კონსტრუქციიდან.

აეროფილები ერთმანეთთან არის შერწყმული, რათა ჩამოყალიბდეს ფრთის ფორმა, ხილული შტო და წინა კიდე.

სპარი და წინა კიდე ამოღებულია ოპერაციით „გამოკლება“, ნაჩვენებია ფრთის დანარჩენი ნაწილი.

ფრთა გაშლილია "სოლიდდიტის" და "ჭურვის" ფუნქციების გამოყენებით. გარდა ამისა, ფრთის ფესვის ნაწილისა და წვერის სიბრტყეები მონაცვლეობით ირჩევა, ამოღებულია და რაც მიიღება არის ფრთის კანი. ამიტომ, ფრთის კანის შიდა ნაწილი ნეკნების საფუძველია.

Section Plane ფუნქცია ქმნის თითოეული პროფილის ესკიზებს.

ამის შემდეგ ბრძანებით „section plane“ შეირჩევა განყოფილების შექმნა. ამ ბრძანებით შესაძლებელია პროფილის ყველა წერტილში შექმნილი პროფილების ჩვენება. ფრთების ნეკნების გასწორების მიზნით, მე მკაცრად გირჩევთ შექმნათ ჰორიზონტალური ხაზი თითოეულ მონაკვეთზე ფრთის უკანა კიდიდან წინა კიდემდე. ეს საშუალებას მისცემს ფრთა სწორად იყოს გასწორებული, თუ იგი აგებულია ტორსიით, და ასევე გაასწოროს იგი.

ვინაიდან ეს შაბლონები რეალურად იქმნება ფრთების ტყავის გათვალისწინებით, შიდა პროფილის ხაზი სწორი ხაზია ნეკნებისთვის.

ახლა, როდესაც ყველა ნეკნი მონიშნულია "ტექსტის" ბრძანებით, ისინი მზად არიან დასაბეჭდად. თითოეულ გვერდზე ნეკნებით, მე მოვათავსე სქემატური ყუთი პლატფორმით, რომელიც ხელმისაწვდომია პრინტერზე დასაბეჭდად. მცირე ნეკნები შეიძლება დაიბეჭდოს სქელ ქაღალდზე, ხოლო დიდი აეროფილებისთვის იმუშავებს უბრალო ქაღალდი, რომელიც შემდეგ ამაგრებენ ჭრამდე.

ნაწილების სრული კომპლექტი

ფრთის დაპროექტების, თვითმფრინავის მოდელის დასამზადებლად საჭირო ყველა ნაწილის ანალიზისა და შერჩევის შემდეგ, შედგენილია კონსტრუქციისთვის საჭირო ყველაფრის ჩამონათვალი.

მუშაობის მიზანი

გამოიკვლიეთ ნაკადი ფრთის პროფილის ირგვლივ მისი სიგანის გათვალისწინების გარეშე, ე.ი. უსასრულო სიგრძის ფრთები. გაარკვიეთ, როგორ იცვლება აეროზოლის ნაკადის ნიმუში, როდესაც იცვლება შეტევის კუთხე. კვლევა უნდა ჩატარდეს სამი რეჟიმისთვის - ქვებგერითი აფრენა და დაფრენა, ქვებგერითი კრუიზინგი და ზებგერითი ფრენები. განსაზღვრეთ აწევისა და წევის ძალა, რომელიც მოქმედებს ფრთაზე. ააშენეთ ფრთა პოლარი.

მოკლე თეორია

ფრთის პროფილი- ფრთის მონაკვეთი თვითმფრინავის სიმეტრიის სიბრტყის პარალელურად სიბრტყით (განყოფილება A-A). ზოგჯერ პროფილი გაგებულია, როგორც ფრთის წინა ან უკანა კიდეზე პერპენდიკულარული მონაკვეთი (სექცია BB).

პროფილის აკორდი ბ - სეგმენტი, რომელიც აკავშირებს პროფილის ყველაზე შორეულ წერტილებს.

ფრთების სიგრძე ლ - მანძილი სიმეტრიის სიბრტყის პარალელურად და ფრთის ბოლოებთან შეხებით სიბრტყეს შორის.

ცენტრალური (ძირეული) აკორდიბ 0 - აკორდი სიმეტრიის სიბრტყეში.

დასასრული აკორდიბ კ - აკორდი ბოლო განყოფილებაში.

გადახრის კუთხე წინა კიდეზეχ კომპიუტერი - კუთხე წინა კიდეზე ტანგენტსა და ცენტრალურ აკორდის პერპენდიკულარულ სიბრტყეს შორის.

როგორც წინა ნაშრომში იყო მითითებული, მთლიანი აეროდინამიკური ძალა არის რიშლება ამწევ ძალაში იდა წინააღმდეგობის ძალა X:

ამწევის ძალა და წევის ძალა განისაზღვრება მსგავსი ფორმულების გამოყენებით:

სადაც C იდა თან NS- აწევისა და წინააღმდეგობის კოეფიციენტები, შესაბამისად;

ρ - ჰაერის სიმკვრივე;

ვ- სხეულის სიჩქარე ჰაერთან შედარებით;

ს- ეფექტური სხეულის ფართობი.

კვლევა, როგორც წესი, არ განიხილება თავად ძალების მიერ. იდა NSდა მათი კოეფიციენტებით C იდა C X .

განვიხილოთ ჰაერის ნაკადი თხელი ფირფიტის გარშემო:

თუ ფირფიტა დამონტაჟებულია ნაკადის გასწვრივ (შეტევის კუთხე ნულის ტოლია), მაშინ ნაკადი სიმეტრიული იქნება. ამ შემთხვევაში, ჰაერის ნაკადი არ არის გადახრილი ფირფიტით და ამწევი ძალით ინულის ტოლია. წინააღმდეგობა Xმინიმალური, მაგრამ არა ნულოვანი. იგი შეიქმნება ფირფიტის ზედაპირზე ჰაერის მოლეკულების ხახუნის ძალებით. სრული აეროდინამიკური ძალა რმინიმალურია და ემთხვევა წინააღმდეგობის ძალას X.

დავიწყოთ თეფშის ოდნავ გადახრა. ნაკადის თესვის გამო ამწევი ძალა მაშინვე ჩნდება. ი... წინააღმდეგობა Xოდნავ იზრდება დინების მიმართ ფირფიტის განივი კვეთის გაზრდის გამო.

შეტევის კუთხე თანდათან იზრდება და დინების დახრილობა იზრდება, ლიფტი იზრდება. ცხადია, წინააღმდეგობაც იზრდება. აქვე უნდა აღინიშნოს, რომ შეტევის დაბალი კუთხით, აწევა მნიშვნელოვნად უფრო სწრაფად იზრდება, ვიდრე წევა.

შეტევის კუთხის მატებასთან ერთად, ჰაერის ნაკადის მოძრაობა უფრო რთული ხდება ფირფიტის გარშემო. ამწევის ძალა, თუმცა ის აგრძელებს ზრდას, უფრო ნელია ვიდრე ადრე. მაგრამ წინააღმდეგობა იზრდება უფრო და უფრო სწრაფად, თანდათან აჭარბებს ამწევის ზრდას. შედეგად, მთლიანი აეროდინამიკური ძალა რიწყებს უკან დახევას.

შემდეგ კი უცებ სურათი მკვეთრად იცვლება. საჰაერო ხომალდები ვერ ახერხებენ შეუფერხებლად მიედინება ფირფიტის ზედა ზედაპირის გარშემო. ფირფიტის უკან მძლავრი მორევი იქმნება. აწევა მკვეთრად ეცემა და წევა იზრდება. ამ ფენომენს აეროდინამიკაში STOP ეწოდება. "მოწყვეტილი" ფრთა წყვეტს ფრთას. ის აჩერებს ფრენას და იწყებს დაცემას

მოდით ვაჩვენოთ ამწევის კოეფიციენტების დამოკიდებულება თან ი და წინააღმდეგობის ძალები თან NS თავდასხმის კუთხიდან α ჩარტებზე.

მოდით გავაერთიანოთ მიღებული ორი გრაფიკი ერთში. აბსცისის გასწვრივ, ჩვენ გადავადებთ წინააღმდეგობის კოეფიციენტის მნიშვნელობებს თან NS, ხოლო ორდინატი არის ამწევის კოეფიციენტი თან ი .

მიღებული მრუდი ეწოდება WING POLARA - მთავარი გრაფიკი, რომელიც ახასიათებს ფრთის ფრენის მახასიათებლებს. ლიფტის კოეფიციენტების მნიშვნელობების კოორდინატთა ღერძებზე გამოსახვა C იდა წინააღმდეგობა C X, ეს გრაფიკი აჩვენებს მთლიანი აეროდინამიკური ძალის სიდიდეს და მოქმედების მიმართულებას რ.

თუ დავუშვებთ, რომ ჰაერის ნაკადი მოძრაობს ღერძის გასწვრივ C Xმარცხნიდან მარჯვნივ და წნევის ცენტრი (მთლიანი აეროდინამიკური ძალის გამოყენების წერტილი) არის კოორდინატების ცენტრში, შემდეგ შეტევის ადრე გაანალიზებული თითოეული კუთხისთვის მთლიანი აეროდინამიკური ძალის ვექტორი წავა წარმოშობა პოლარულ წერტილამდე, რომელიც შეესაბამება შეტევის მოცემული კუთხით. პოლარზე მარტივად შეიძლება აღინიშნოს სამი დამახასიათებელი წერტილი და შეტევის შესაბამისი კუთხე: კრიტიკული, ეკონომიკური და ყველაზე ხელსაყრელი.

შეტევის კრიტიკული კუთხე- ეს არის შეტევის კუთხე, როდესაც გადააჭარბებს, ნაკადის შეჩერება ხდება. სადაც თან იმაქსიმუმ და თვითმფრინავი შეიძლება ჰაერში იყოს მაქსიმალურად დაბალი სიჩქარით. ეს სასარგებლოა მიდგომის შექმნისას. იხილეთ (3) პუნქტი ფიგურებში.

შეტევის ეკონომიკური კუთხეარის შეტევის კუთხე, რომლის დროსაც ფრთის აეროდინამიკური წევა მინიმალურია. თუ ფრთას დააყენებთ შეტევის ეკონომიურ კუთხეზე, მაშინ ის შეძლებს მაქსიმალური სიჩქარით მოძრაობას.

შეტევის საუკეთესო კუთხეარის შეტევის კუთხე, რომლის დროსაც არის აწევისა და წევის კოეფიციენტების თანაფარდობა C ი /C Xმაქსიმუმ. ამ შემთხვევაში ჰაერის ნაკადის მოძრაობის მიმართულებიდან აეროდინამიკური ძალის გადახრის კუთხე მაქსიმალურია. როდესაც ფრთა დაყენებულია შეტევის ყველაზე ხელსაყრელ კუთხეზე, ის ყველაზე შორს გაფრინდება.

ფრთის აეროდინამიკური ხარისხიარის კოეფიციენტების თანაფარდობა C ი /C Xფრთის შეტევის ყველაზე ხელსაყრელ კუთხეზე დაყენებისას.

სამუშაო შეკვეთა

ფრთის პროფილის შერჩევა:

საავიაციო პროფილების ვრცელი ბიბლიოთეკა შეგიძლიათ იხილოთ ილინოისის უნივერსიტეტის ვებსაიტზე: http://aerospace.illinois.edu/m-selig/ads/coord_database.html

აქ არის დაახლოებით 1600 სხვადასხვა ფრთის პროფილის ბაზა. თითოეულ პროფილს აქვს თავისი სურათი (* .gif ფორმატში) და პროფილის ზედა და ქვედა ნაწილების კოორდინატების ცხრილი (* .dat ფორმატში). მონაცემთა ბაზა თავისუფლად არის ხელმისაწვდომი და მუდმივად განახლებულია. გარდა ამისა, ეს საიტი შეიცავს ბმულებს სხვა პროფილის ბიბლიოთეკებთან.

აირჩიეთ ნებისმიერი პროფილი და ჩამოტვირთეთ * .dat ფაილი თქვენს კომპიუტერში.

* .dat ფაილის რედაქტირება პროფილის კოორდინატებით:

SW-ში პროფილის კოორდინატებით ფაილის იმპორტამდე, ის უნდა გასწორდეს Microsoft Excel... მაგრამ თუ პირდაპირ გახსნით ამ ფაილს Excel-ში, მაშინ ყველა კოორდინატი იქნება ერთ სვეტში.

ჩვენ გვჭირდება კოორდინატები Xდა იპროფილები იყო სხვადასხვა სვეტში.

ამიტომ, ჯერ ვიწყებთ Excel-ს, შემდეგ კი მისგან ვხსნით ჩვენს * .dat ფაილს. ჩამოსაშლელ სიაში მიუთითეთ "ყველა ფაილი". ტექსტის ოსტატში ჩვენ ვაზუსტებთ მონაცემთა ფორმატს - "Space" გამყოფი სიმბოლოთი.

ახლა Xდა იკოორდინაციას უწევს თითოეულს თავის სვეტში:

ახლა ჩვენ ვშლით 1 სტრიქონს ტექსტით, სტრიქონს 2 გარე მონაცემებით და ცარიელ 3 სტრიქონს. შემდეგ ვათვალიერებთ ყველა კოორდინატს და ასევე ვშლით ცარიელ ხაზებს, ასეთის არსებობის შემთხვევაში.

ჩვენ ასევე ვამატებთ მესამე სვეტს კოორდინატისთვის ზ... ამ სვეტში შეავსეთ ყველა უჯრედი ნულებით.

და ჩვენ გადავიტანთ მთელ ცხრილს მარცხნივ.

რედაქტირებული * .dat ფაილი ასე უნდა გამოიყურებოდეს:

შეინახეთ ეს ფაილი ტექსტურ ფაილად (ჩანართები შემოიფარგლება).

პროფილის შექმნა SW-ში:

შექმენით ახალი ნაწილი SW-ში.

გაუშვით ბრძანება "Curve through XYZ points" "Elements" ჩანართზე.

გაიხსნება ფანჯარა:

დააწკაპუნეთ OK და ჩადეთ ფრთის პროფილის მრუდი დოკუმენტში.

თუ მიიღებთ გაფრთხილებას, რომ მრუდი იკვეთება თავისთავად (ეს შესაძლებელია ზოგიერთ პროფილში), მაშინ საჭიროა ხელით დაარედაქტიროთ ფაილი Excel-ში თვითგადაკვეთის აღმოსაფხვრელად.

ახლა ეს მრუდი უნდა გადაკეთდეს ესკიზად. ამისათვის შექმენით ესკიზი წინა სიბრტყეზე:

გაუშვით ბრძანება "Transform Objects" ჩანართზე "Sketch" და მიუთითეთ ჩვენი პროფილის მრუდი, როგორც ელემენტი ტრანსფორმაციისთვის.

ვინაიდან საწყისი მრუდი ძალიან მცირეა (პროფილის აკორდი მხოლოდ 1 მმ-ია!), შემდეგ ბრძანების "Scale Objects" გამოყენებით ჩვენ პროფილს ვზრდით ათასჯერ ისე, რომ აეროდინამიკური ძალების მნიშვნელობები მეტ-ნაკლებად შეესაბამებოდეს ნამდვილები.

დახურეთ ესკიზი და გამოიყენეთ Extruded Boss / Base ბრძანება ესკიზის გადასატანად 1000 მმ სიგრძის მყარად. თქვენ შეგიძლიათ რეალურად გაწუროთ ნებისმიერ სიგრძეზე, ჩვენ მაინც მოვაგვარებთ ორგანზომილებიანი ნაკადის პრობლემას.

პროფილის აფეთქება ნაკადის სიმულაციის მოდულში:

აუცილებელია მიღებული პროფილის აფეთქება სამი სიჩქარის რეჟიმში: ქვებგერითი აფრენა და დაშვება (50 მ/წმ), ქვებგერითი კრუიზინგი (250 მ/წმ) და ზებგერითი (500 მ/წმ) შეტევის სხვადასხვა კუთხით: –5 °, 0 °, 10 °, 20 °, 30 °, 40 °.

ამ შემთხვევაში აუცილებელია თითოეული შემთხვევისთვის ნახატების განივი კვეთის აგება და პროფილზე მოქმედი ამწევი ძალისა და წინააღმდეგობის ძალის დადგენა.

ამრიგად, Flow Simulation-ში გაანგარიშება აუცილებელია 18-ჯერ შესრულდეს და შეავსოთ შემდეგი ცხრილი:

ფრთის როტაცია SW-ში ხორციელდება Move / Copy Bodies ბრძანების გამოყენებით.

საერთო პარამეტრებიპროექტის შემდეგია: პრობლემის ტიპი (გარეგანი დახურული ღრუების გათვალისწინების გარეშე), სითხის საშუალო ტიპი (ჰაერი, ლამინარული და ტურბულენტური ნაკადი, დიდი მახის რიცხვი ზებგერითი რეჟიმისთვის), სიჩქარე ღერძის მიმართულებით. NS ვ NS= 50, 250 და 500 მ/წმ. ნაგულისხმევად დატოვეთ დანარჩენი პარამეტრები.

გამოთვლითი დომენის თვისებებში მიუთითეთ პრობლემის ტიპი - 2D მოდელირება.

ჩვენ მივუთითებთ გაანგარიშების მიზანი- ზედაპირული, ჩვენ ვსვამთ ნიშნებს საშუალო სიჩქარისთვის Xდა ი, ასევე ძალებისთვის Xდა ი.

დასასრულს, აგებულია 6 გრაფიკი - ლიფტის დამოკიდებულება იდა წინააღმდეგობის ძალები Xთავდასხმის კუთხიდან α ასევე 3 ფრთა პოლარი.

საკონტროლო კითხვები

რა არის ფრთის პროფილი?

რა არის შეტევის კუთხე?

რა არის Wingspan?

რით განსხვავდება ნაკადი სასრული ფრთის ირგვლივ ფრთის ირგვლივ დინება უსასრულო სიგრძის მქონე ფრთის გარშემო?

რა არის ფრთის აკორდი?

რა არის ფრთის აკორდები?

როგორ განვსაზღვროთ ამწევისა და წევის ძალა (ფორმულები)?

როგორ გამოიყურება დამოკიდებულების გრაფიკები C იდა C Xთავდასხმის კუთხიდან α ?

რა არის ფრთა პოლარული?

რა არის დამახასიათებელი წერტილები პოლარზე?

როგორია ფრთის აეროდინამიკური ხარისხი?

მთლიანი აეროდინამიკური ძალა და მისი პროგნოზები

თვითმფრინავის ძირითადი ფრენის შესრულების, აგრეთვე მისი სტაბილურობისა და კონტროლირებადობის გაანგარიშებისას აუცილებელია ვიცოდეთ თვითმფრინავზე მოქმედი ძალები და მომენტები.

თვითმფრინავის ზედაპირზე მოქმედი აეროდინამიკური ძალები (წნევა და ხახუნი) შეიძლება შემცირდეს წნევის ცენტრში გამოყენებული აეროდინამიკური ძალების მთავარ ვექტორამდე (ნახ. 1) და ძალების წყვილი, რომლის მომენტი უდრის აეროდინამიკური ძალების ძირითადი მომენტი თვითმფრინავის მასის ცენტრთან მიმართებაში.

ბრინჯი. 1. მთლიანი აეროდინამიკური ძალა და მისი პროგნოზები ორგანზომილებიან (თვითმფრინავის) შემთხვევაში

აეროდინამიკური ძალა ჩვეულებრივ დგინდება სიჩქარის კოორდინატთა სისტემის ღერძებზე პროგნოზებით (GOST 20058-80). ამ შემთხვევაში, პროექცია ღერძზე , საპირისპირო ნიშნით აღებული ეწოდება წევის ძალა პროექცია ღერძზე - აეროდინამიკური ამწე , პროექცია ღერძზე - აეროდინამიკური გვერდითი ძალა . ეს ძალები შეიძლება გამოიხატოს უგანზომილებიანი წევის კოეფიციენტებით , ამწევი და გვერდითი ძალა , შესაბამისად:

; ; ,

სად არის მაღალსიჩქარიანი თავი, N/m 2; - ჰაერის სიჩქარე, მ/წმ; r არის ჰაერის მასის სიმკვრივე, კგ / მ 3; S -თვითმფრინავის ფრთის ფართობი, მ 2. ძირითადი აეროდინამიკური მახასიათებლები ასევე მოიცავს აეროდინამიკურ ხარისხს.

.

ფრთის აეროდინამიკური მახასიათებლები დამოკიდებულია აეროდრომისა და ფრთის გეომეტრიულ პარამეტრებზე, ფრთის ორიენტაციაზე ნაკადში (შეტევის კუთხე a და სრიალი b), მსგავსების პარამეტრებზე (რეინოლდსის ნომრები Re და Mach), ფრენის სიმაღლეზე. ჰ, ისევე როგორც სხვა პარამეტრებიდან . მახის და რეინოლდსის რიცხვები განზომილებიანია და განისაზღვრება გამონათქვამებით

სადაც აარის თუ არა ხმის სიჩქარე, n არის ჰაერის სიბლანტის კინემატიკური კოეფიციენტი მ 2/წმ, არის დამახასიათებელი ზომა (როგორც წესი, ვარაუდობენ, სად არის ფრთის საშუალო აეროდინამიკური აკორდი) აეროდინამიკური მახასიათებლების დასადგენად. თვითმფრინავი, ზოგჯერ უფრო მარტივი, მიახლოებითი მეთოდები გამოიყენება. თვითმფრინავი განიხილება, როგორც ცალკეული ნაწილების კომპლექტი: ფრთა, ფიუზელაჟი, ემპენაჟი, ძრავის საყრდენები და ა.შ. განისაზღვრება თითოეულ ცალკეულ ნაწილზე მოქმედი ძალები და მომენტები. ამ შემთხვევაში გამოიყენება ანალიტიკური, რიცხვითი და ექსპერიმენტული კვლევების ცნობილი შედეგები. სიბრტყეზე მოქმედი ძალები და მომენტები გვხვდება, როგორც მის თითოეულ ნაწილზე მოქმედი შესაბამისი ძალებისა და მომენტების ჯამი, მათი ურთიერთგავლენის გათვალისწინებით.

შემოთავაზებული მეთოდის მიხედვით, ფრთის აეროდინამიკური მახასიათებლების გამოთვლა ხორციელდება, თუ მითითებულია ფრთის პროფილის ზოგიერთი გეომეტრიული და აეროდინამიკური მახასიათებელი.

ფრთის პროფილის შერჩევა

პროფილის ძირითადი გეომეტრიული მახასიათებლები მითითებულია შემდეგი პარამეტრებით. პროფილის აკორდი არის სწორი ხაზის სეგმენტი, რომელიც დაკავშირებულია პროფილის ორ ყველაზე შორეულ წერტილთან. აკორდი პროფილს ორ ნაწილად ყოფს: ზედა და ქვედა. აკორდის პერპენდიკულარულ ყველაზე დიდ სეგმენტს, რომელიც ჩასმულია პროფილის ზედა და ქვედა კონტურებს შორის, ე.წ. პროფილის სისქე გ (ნახ. 2). ხაზს, რომელიც აკავშირებს სეგმენტების შუა წერტილებს აკორდზე პერპენდიკულარულად და ჩაკეტილია პროფილის ზედა და ქვედა კონტურებს შორის, ე.წ. შუა ხაზი ... აკორდის პერპენდიკულარულ ყველაზე დიდ სეგმენტს, რომელიც ჩასმულია აკორდსა და პროფილის შუა ხაზს შორის, ე.წ. პროფილის გამრუდება ვ ... თუ, მაშინ პროფილს ეძახიან სიმეტრიული .

ბრინჯი. 2. ფრთის პროფილი

ბ- პროფილის აკორდი; გ- პროფილის სისქე; ვ- პროფილის გამრუდება; - მაქსიმალური სისქის კოორდინატი; - მაქსიმალური გამრუდების კოორდინატი

სისქე გდა პროფილის გამრუდება ვ, ასევე კოორდინატები და, როგორც წესი, იზომება ფარდობითი ერთეულებით,,, ან პროცენტებით , , , .

ფრთის პროფილის არჩევანი დაკავშირებულია თვითმფრინავისთვის სხვადასხვა მოთხოვნების დაკმაყოფილებასთან (საჭირო ფრენის დიაპაზონის უზრუნველყოფა, საწვავის მაღალი ეფექტურობა, კრუიზის სიჩქარე, უსაფრთხო აფრენისა და დაფრენის პირობების უზრუნველყოფა და ა.შ.). ასე რომ, გამარტივებული ფრთების მექანიზაციის მქონე მსუბუქი თვითმფრინავებისთვის განსაკუთრებული ყურადღება უნდა მიექცეს აწევის კოეფიციენტის მაქსიმალური მნიშვნელობის უზრუნველყოფას, განსაკუთრებით აფრენისა და დაშვების დროს. როგორც წესი, ასეთ თვითმფრინავებს აქვთ ფრთა, რომლის შედარებითი სისქეა % = 12 ¸ 15%.

შორ მანძილზე ფრენის მაღალი ქვებგერითი სიჩქარის მქონე თვითმფრინავებისთვის, რომლებშიც მიიღწევა აფრენისა და დაფრენის რეჟიმების ზრდა ფრთების მექანიზაციის გამო, აქცენტი კეთდება საკრუიზო რეჟიმში უკეთესი შესრულების მიღწევაზე, კერძოდ, რეჟიმების უზრუნველყოფაზე.

დაბალსიჩქარიანი თვითმფრინავებისთვის პროფილების არჩევა ხდება სტანდარტული (ჩვეულებრივი) NACA ან TsAGI პროფილების სერიიდან, რომლებიც საჭიროების შემთხვევაში შეიძლება შეიცვალოს თვითმფრინავის კონტურის დიზაინის ეტაპზე.

მაგალითად, NACA პროფილები ოთხნიშნა აღნიშვნებით შეიძლება გამოყენებულ იქნას მსუბუქ სასწავლო თვითმფრინავებზე, კერძოდ, ფრთის და კუდის ბოლო სექციებისთვის. მაგალითად, პროფილები NACA2412 (ფარდობითი სისქე% = 12%, მაქსიმალური სისქის კოორდინატი% = 30%, ფარდობითი გამრუდება% = 2%, მაქსიმალური სიმრუდის კოორდინატი% = 40%) და NACA4412 (% = 12%,% = 30% ,% = 4%,% = 40%) აქვს საკმაოდ მაღალი ღირებულება და გლუვი დგომის მახასიათებლები შეტევის კრიტიკული კუთხის მიდამოში.

NACA-ს 5-ციფრიან პროფილებს (230 სერია) აქვთ ყველაზე მაღალი აწევა ყველა სტანდარტულ სერიებს შორის, მაგრამ მათი გარღვევის შესრულება ნაკლებად ხელსაყრელია.

NACA პროფილებს ექვსნიშნა აღნიშვნით ("ლამინარული") აქვთ დაბალი პროფილის წინააღმდეგობა კოეფიციენტების მნიშვნელობების ვიწრო დიაპაზონში. ეს პროფილები ძალიან მგრძნობიარეა ზედაპირის უხეშობის, ჭუჭყის, დაგროვების მიმართ.

დაბალი ქვებგერითი სიჩქარის მქონე თვითმფრინავებზე გამოყენებული კლასიკური (ჩვეულებრივი) პროფილები გამოირჩევა ზედა ზედაპირზე საკმაოდ დიდი ადგილობრივი დარღვევებით (გამონადენით) და, შესაბამისად, კრიტიკული მახის რიცხვის მცირე მნიშვნელობებით. მახის კრიტიკული რიცხვი არის მნიშვნელოვანი პარამეტრი, რომელიც განსაზღვრავს თვითმფრინავის წევას (ამისთვის, თვითმფრინავის ზედაპირზე ჩნდება ადგილობრივი ზებგერითი დენების რეგიონები და დამატებითი ტალღის წევა).

საკრუიზო ფრენის სიჩქარის გაზრდის გზების აქტიურმა ძიებამ (თვითმფრინავის წინააღმდეგობის გაზრდის გარეშე) განაპირობა სიჩქარის კლასიკურ პროფილებთან შედარებით შემდგომი გაზრდის გზების პოვნის აუცილებლობა. გაზრდის ეს გზა არის ზედა ზედაპირის გამრუდების შემცირება, რაც იწვევს ზედა ზედაპირის მნიშვნელოვან ნაწილზე დარღვევების შემცირებას. სუპერკრიტიკული აეროდრომის ზედა ზედაპირის მცირე გამრუდებით, მის მიერ წარმოქმნილი ამწევის ფრაქცია მცირდება. ამ ფენომენის კომპენსაციის მიზნით, პროფილის კუდის მონაკვეთი იჭრება მისი შეუფერხებლად დახრით ქვემოთ („ფლაპის“ ეფექტი). ამ მხრივ, სუპერკრიტიკული პროფილების შუა ხაზს აქვს მახასიათებელი S -ფიგურული ხედი, კუდის მონაკვეთის დაკეცვით. სუპერკრიტიკული აეროფილები ჩვეულებრივ ხასიათდება ნეგატიური გამრუდებით აეროდრომის ცხვირში. კერძოდ, MAKS 2007 საჰაერო შოუზე სს ტუპოლევის ექსპოზიციაზე წარმოდგენილი იყო TU-204-100SM თვითმფრინავის მოდელი შეკვეცილი ფრთით, რაც შესაძლებელს ხდის წარმოდგენას მივიღოთ ფრთის გეომეტრიულ მახასიათებლებზე. ფესვის განყოფილება. ქვემოთ მოყვანილ ფოტოზე (ნახ. 3.) ნაჩვენებია "მუცლის" პროფილი და საკმაოდ ბრტყელი ზედა ნაწილი, რომელიც დამახასიათებელია სუპერკრიტიკული პროფილებისთვის. სუპერკრიტიკული პროფილები, ჩვეულებრივი სიჩქარის პროფილებთან შედარებით, შეიძლება გაიზარდოს დაახლოებით = 0,05 ¸ 0,12 ან გაზარდოს სისქე% = 2,5 ¸ 5%. გასქელებული პროფილების გამოყენება საშუალებას იძლევა გაზარდოს ფრთის ასპექტის თანაფარდობა = 2,5 ¸ 3-ით ან შეამციროს ფრთიდან გადახრის კუთხე დაახლოებით = 5 ¸ 10 ° მნიშვნელობის შენახვისას .

ბრინჯი. 3. Tu-204-100SM თვითმფრინავის ფრთის პროფილი

სუპერკრიტიკული აეროდრომების გამოყენება ფრთების მოწყობაში არის ერთ-ერთი მთავარი მიმართულება თანამედროვე ტრანსპორტის აეროდინამიკის გასაუმჯობესებლად და სამგზავრო თვითმფრინავი.

უნდა აღინიშნოს, რომ სუპერკრიტიკული აეროდრომების უდავო უპირატესობით, ჩვეულებრივთან შედარებით, მათი ზოგიერთი მინუსი არის მყვინთავის ბრუნვის კოეფიციენტის მნიშვნელობის ზრდა და აეროდრომის თხელი კუდის მონაკვეთი.

სასრული სიგრძის ფრთის ძირითადი გეომეტრიული და აეროდინამიკური მახასიათებლები

ბოლო 30 ¸ 40 წლის განმავლობაში, ქვებგერითი შორი მანძილის საჰაერო ხომალდის მთავარი ფრთის ტიპი იყო ფრთა (c = 30 ¸ 35 °) ფრთა ასპექტის თანაფარდობით, დამზადებული ვიწრო h. = 3 ¸ 4. MAKS - 20072 საჰაერო შოუზე წარმოდგენილ პერსპექტიულ სამგზავრო თვითმფრინავს (Tu - 334, Sukhoy Superjet 100) ჰქონდა ასპექტის თანაფარდობა. ფრთების თანაფარდობის გაზრდაში პროგრესი მიღწეულია ძირითადად ფრთის სტრუქტურაში კომპოზიტური მასალების გამოყენებით.

ბრინჯი. 4. ერთპანელიანი ფრთა

ფრთის მონაკვეთი სიმეტრიის სიბრტყეში ე.წ root პროფილი , და მისი აკორდი არის ფესვი ; ფრთის ბოლოებში, შესაბამისად, დასასრული პროფილი და ტერმინალური აკორდი ... მანძილი ერთი ბოლო პროფილიდან მეორემდე ეწოდება ფრთების სიგრძე ... ფრთის პროფილის აკორდი შეიძლება განსხვავდებოდეს მისი სიგრძეზე. ძირის აკორდის შეფარდება უკანა აკორდთან ე.წ ფრთის შეკუმშვა თ. ურთიერთობას ჰქვია ფრთების გახანგრძლივება ... Აქ სარის ფრთის პროექციის არე ფრთის სიმეტრიის სიბრტყის პერპენდიკულარულ სიბრტყეზე და შეიცავს ფესვის აკორდს. თუ ფრენის დროს ბოლოები გადახრილია ფესვის მონაკვეთთან შედარებით, ისინი საუბრობენ ფრთების წმენდა ... ნახ. 4 გვიჩვენებს კუთხეს სიმეტრიის სიბრტყის პერპენდიკულარულსა და ფრთის წინა კიდეს შორის, რომელიც განსაზღვრავს წინა კიდეების წმენდა ... ნახშირზეც საუბრობენ გაწმენდის უკანა კიდე , მაგრამ რაც მთავარია - კუთხე (ან უბრალოდ გ) ფოკუსის ხაზი , ე.ი. ხაზის გასწვრივ, რომელიც აკავშირებს ფრთების პროფილების კერებს მის სიგრძეზე. ნულოვანი შევიწროვებით ფოკუსური ხაზის გასწვრივ ფრთის არანულოვანი შევიწროვებით, ფრთის კიდეები არ არის პერპენდიკულარული ფრთის სიმეტრიის სიბრტყის მიმართ. თუმცა, ზოგადად მიჩნეულია, რომ ის არის სწორი ფრთა, ვიდრე გაშლილი ფრთა. თუ ფრთის ბოლოები გადახრილია უკან ფესვის მონაკვეთთან შედარებით, მაშინ ამბობენ პოზიტიური გაწმენდის შესახებ თუ წინ - დაახლოებით უარყოფითი ... თუ ფრთის წინა და უკანა კიდეებს არ აქვთ ჩახრილები, მაშინ გადახვევა არ იცვლება სიგრძის გასწვრივ. წინააღმდეგ შემთხვევაში, sweep-ს შეუძლია შეცვალოს მისი მნიშვნელობა და ნიშანიც კი.

ქვებგერითი მაგისტრალური საჰაერო ხომალდის თანამედროვე ფრთები დახრის კუთხით c = 35 °, შექმნილია საკრუიზო სიჩქარისთვის, რომელიც შეესაბამება = 0,83 ¸ 0,85, აქვს საშუალო ფარდობითი ფრთების სისქე% = 10 ¸ 11%, და სუპერკრიტიკული ფრთები გადახრის კუთხით c = 28 ¸ 30 ° (პერსპექტიული თვითმფრინავებისთვის) დაახლოებით% = 11 ¸ 12%. სისქის განაწილება ფრთების სიგრძეზე განისაზღვრება მოცემული სასარგებლო მოცულობის რეალიზაციის პირობებიდან და ტალღის მინიმალური გადაწევით. ფრთების გვერდით მონაკვეთებში მოცურების ეფექტის გასაცნობად, პროფილები გამოიყენება მაქსიმალური სისქის წერტილის "უფრო წინ" მდებარეობით, დანარჩენ ფრთებთან შედარებით.

არ არის განლაგებული იმავე სიბრტყეში, მაშინ ფრთას აქვს გეომეტრიული გრეხილი (ნახ. 6), რომელიც ახასიათებს j კუთხეს.

ბრინჯი. 6. ბოლო და ფესვის ფრთის პროფილები გეომეტრიული გადახვევის არსებობისას

თვითმფრინავების აეროდინამიკური მოდელების კვლევებმა აჩვენა, რომ სუპერკრიტიკული აეროდრომების გამოყენება გეომეტრიულ გრეხილთან ერთად შესაძლებელს ხდის უზრუნველყოს. ამ ნაშრომში ჩვენ ვიყენებთ სავარაუდო ტექნიკას ფრთის აეროდინამიკური მახასიათებლების დასადგენად, ექსპერიმენტული მონაცემების გამოყენებით. აეროდინამიკური კოეფიციენტების და ფრთის გამოთვლა რამდენიმე ეტაპად მიმდინარეობს. გაანგარიშების საწყისი მონაცემები არის საჰაერო ხომალდის ზოგიერთი გეომეტრიული და აეროდინამიკური მახასიათებელი. ეს მონაცემები შეიძლება იქნას მიღებული, კერძოდ, პროფილების ატლასიდან.

აეროდინამიკური კოეფიციენტების გამოთვლის შედეგების მიხედვით აგებულია დამოკიდებულება და პოლარული დამოკიდებულება. . ამ დამოკიდებულების ტიპიური ფორმა დაბალი ქვებგერითი სიჩქარისთვის ნაჩვენებია, შესაბამისად, ნახ. 7 და ნახ. რვა.

კლასიკური ფრთის პროფილი ასეთია

ყველაზე დიდი სისქე მდებარეობს აკორდის დაახლოებით 40%-ზე.

ამ შემთხვევაში, შუა ხაზი იცვლება დაახლოებით იგივე გზით.

ასეთ პროფილებს უწოდეს სუპერკრიტიკული (ზეკრიტიკული). ისინი სწრაფად გადაიქცნენ მე-2 თაობის სუპერკრიტიკულ პროფილებად - წინა ნაწილი უახლოვდებოდა სიმეტრიულს, ხოლო დაქვეითება გაიზარდა.

პროფილის შუა ნაწილის ქვემოთ გადაადგილება დამატებით სიჩქარეს მოიტანს.

მაგრამ შემდგომი განვითარებაშეჩერდა ამ მიმართულებით - კიდევ უფრო ძლიერმა ქვემოკვეთამ უკანა კიდე ძალიან თხელი გახადა სიმტკიცის თვალსაზრისით. მე-2 თაობის სუპერკრიტიკული ფრთის კიდევ ერთი მინუსი იყო ჩაყვინთვის მომენტი, რომელსაც ჰორიზონტალურ კუდზე დატვირთვა მოუწია.

ჩვენ გადავწყვიტეთ: რადგან უკანა მხარეს არ შეგიძლიათ მოჭრა, უნდა მოაჭრათ წინ.

ისინი წერენ შედეგზე:

"როგორც თქვენ წარმოიდგინეთ, ეს ამოცანა ბრწყინვალედ მოგვარდა. და გამოსავალი ისეთივე ეშმაკურიც იყო, როგორც მარტივი - ჩვენ ფრთის წინა ქვედა ნაწილში დავამატეთ და უკანა ნაწილში შევამცირეთ. სუპერკრიტიკული პროფილის უპირატესობები.

ახლა ინჟინრებს აქვთ პირდაპირი შესაძლებლობა გაზარდონ ფრენის სიჩქარე 10%-ზე მეტით ძრავის სიმძლავრის გაზრდის გარეშე, ან გაზარდონ ფრთის სიმტკიცე მისი მასის გაზრდის გარეშე.