Аэродинамические сопротивления

Зенитная управляемая ракета: / - взрывательное устройство; 2- боевая часть; 3- бортовые средства наведения; 4 - корпус; 5- рулевые машинки; 6- гироскопы; 7 - подвижные аэродинамические поверхности; 8— маршевый двигатель; 9- стартовый двигатель; 10 - неподвижные аэродинамические поверхности; // - сопла двигателя

ОПЕРЕНИЕ летательного аппарата — аэродинамические поверхности для обеспечения устойчивости и управляемости летат. аппарата. Различают О.: горизонтально е— создающее устойчивость и осуществляющее управление по тангажу (стабилизатор и обычно шарнир-но подвеш. к нему руль высоты); вертикальное — обеспечивающее устойчивость и управление по рысканию (киль с рулём направления).

Аэродинамические поверхности. Различают три класса аэродинамических поверхностей:

Физическое осаждение из паровой фазы с испарением электронным лучом (EBPVD). Метод физического осаждения из паровой фазы был разработан в 60-х годах как один из первых методов нанесения внешних оверлейных покрытий. Сам термин физическое осаждение из паровой фазы означает, что осаждение металлов путем переноса их паров в вакууме происходит без какого-либо химического взаимодействия [4]. В настоящее время обычной процедурой при нанесении покрытий на аэродинамические поверхности деталей турбин является электронно-лучевое испарение осаждаемого материала. Испарение заготовки подходящего состава осуществляется в вакууме с помощью сфокусированного электронного пучка. Обрабатываемые детали перемещаются в облаке паров металлов, конденсирующихся на предварительно подогретой поверхности подложки. Состав осажденного покрытия часто отличается от состава исходной заготовки вследствие различия в давлениях паров элементов, входящих в состав сплава; соответ-94

чгского расчета проточной части компрессора. Современные технические средства и методы трехмерного проектирования позволяют конструировать профили лопаточного аппарата с предварительно заданным распределением скоростей газа (так называемые аэродинамические поверхности с контролируемой диффузией).

Аэродинамика осевого компрессора в новых ГТУ улучшена благодаря применению 15-ступенчатого компрессора, разработанного на базе авиационных технологий. Для первых пяти ступеней принята конструкция с более крутым профилем подъема внутреннего диаметра. Это обусловливает более высокое суммарное значение окружных скоростей рабочих лопаток, позволяет ограничиться 15 ступенями вместо 17 без существенного снижения КПД компрессора. В его конструкции использованы профили, обеспечивающие заданное распределение скоростей, так называемые аэродинамические поверхности с контролируемой диффузией (см. рис. 2.6).

Однако вертолет должен летать и горизонтально. Поэтому требуется средство для создания пропульсивной силы, преодолевающей сопротивление несущего винта и всего аппарата при полете вперед. Эта пропуЛьсивная сила создается, по крайней мере на малых скоростях полета, самим несущим винтом за счет наклона вперед вектора силы тяги. Кроме того, несущий винт может создавать силы и моменты, которые передаются аппарату и используются для управления его положением, высотой и скоростью полета. На самолете подъемную, пропульсив-ную и управляющие силы создают отдельные аэродинамические поверхности. На вертолете же все эти силы порождает несущий винт.

У винтокрылого аппарата, называемого автожиром, авторотация является нормальным режимом работы несущего винта. На вертолете мощность передается непосредственно несущему винту, который создает как подъемную, так и пропульсивную силы. На автожире же мощность (крутящий момент) на несущий винт не поступает. Мощность и пропульсивную силу, требуемые для горизонтального полета, обеспечивает пропеллер или другой движитель. Следовательно, автожир по принципу действия похож на самолет, так как несущий винт играет роль крыла, создавая только подъемную силу, но не пропульсивную. Иногда для создания управляющих сил и моментов на автожире, как и на самолете, используют фиксированные аэродинамические поверхности, но лучше, если управление обеспечивает несущий винт. Несущий винт действует в значительной степени как крыло и характеризуется весьма большой величиной отношения подъемной силы к сопротивлению. Правда, аэродинамические характеристики несущего винта не столь хороши, как у крыла, зато он способен обеспечить подъемную силу и управление при гораздо меньших скоростях. Следовательно, автожир может летать со значительно меньшими скоростями, чем самолет. Однако без передачи мощности на несущий винт автожир не способен к настоящему висению или вертикальному полету. Так как аэродинамические характеристики автожира ненамного лучше характеристик самолета с малой удельной нагрузкой крыла, использование несущего винта на летательном аппарате обычно оправдано только тогда, когда необходимы вертикальные взлет и посадка аппарата.

Бреннен (Англия, 1920-е гг.) построил вертолет с несущим винтом, который проводился во вращение пропеллерами, установленными на лопастях, так что аэродинамический крутящий момент несущего винта был равен нулю. Однако машина оказалась слишком сложной. Циклический шаг осуществлялся искривлением лопастей посредством отклонения щитков. А. ван Баум-хауэр (Голландия, 1924—1929 гг.) разработал вертолет одновинтовой схемы (двухлопастный несущий винт диаметром 15 м, полетная масса аппарата 1300 кг, ротативный двигатель мощностью 200 л. с.). Для привода рулевого винта использован отдельный двигатель (ротативный двигатель «Тулин» мощностью 80 л. с., установленный непосредственно на валу рулевого винта). Лопасти несущего винта могли совершать маховое движение, но были соединены тросами, так что получился винт типа качалки. Для управления был использован циклический шаг лопастей несущего винта, создаваемый с помощью автомата перекоса. Вертолет летал, но на высоте не более 1 м. Вследствие наличия отдельных двигателей для несущего и рулевого винтов возникли трудности с управлением по курсу, и после серьезной аварии проект был отклонен. Коррадино д'Асканио (Италия, 1930 г.) сконструировал вертолет соосной схемы (диаметр несущих винтов 13 м, двигатель мощностью 95 л. с.). У несущих винтов было по две лопасти, которые свободно поворачивались в горизонтальных и осевых шарнирах. Управление общим и циклическим шагами достигалось с помощью сервозакрылков на лопастях. В течение нескольких лет эта машина установила рекорды высоты (18 м), продолжительности полета (8 мин 45 с) и дальности (1078 м). Однако характеристики устойчивости и управляемости вертолета были на пределе. М. Бликкер (США, 1930г.) построил вертолет с четырьмя крылообразными лопастями. Мощность от двигателя в фюзеляже передавалась пропеллерам, установленным на каждой из лопастей. Для управления использовались аэродинамические поверхности, установленные на лопастях и на хвосте аппарата. В ЦАГИ (СССР) под руководством Юрьева была разработана серия вертолетов одновинтовой схемы. Вертолет ЦАГИ 1-ЭА (1931 г.) имел четырехлопастный несущий винг с управлением циклическим и общим шагами и два маленьких винта противоположного вращения для балансировки аэродинамического крутящего момента (диаметр несущего винта 11 м, полетная масса аппарата 1100 кг, двигатель мощностью 120 л. с.)".

характеристики полета вперед и безмоторного полета (авторотации), были еще крайне низкими. В 20-х и 30-х годах основное внимание вертолетостроителей привлекали автожиры. Автожир стал первым практически используемым летательным аппаратом, в котором подъемную силу создает непосредственно воздушный винт. Значительный вклад в его разработку внес Хуан де ла Сиерва (Испания), который ввел в оборот и слово «автожир». В этом аппарате крыло заменено несущим винтом, который приводится во вращение набегающим потоком воздуха. По существу, в автожире использована схема самолета с пропеллером в качестве движителя. В первоначальных конструкциях автожира для управления применяли даже обычные аэродинамические поверхности самолета (элероны, руль направления, руль высоты). Без подвода мощности к несущему винту автожир не способен висеть или лететь по вертикали, но он может лететь очень медленно, а в крейсерском полете его аэродинамические характеристики весьма близки к характеристикам самолета.

Аэродинамические сопротивления котельных агрегатов с котлами ДКВР при наличии низкотемпературных поверхностей нагрева довольно велики и достигают 1,0—1,3 кн/м2, что приводит к необходимости устанавливать дымосос. Сопротивление колосниковых решеток, регистров мазутных форсунок и газовых горелок, достигающее 1,0—1,2 кн/м2, требует установки дутьевого вентилятора.

Указанные условия будут выполняться, если прибор не будет иметь успокоителя (с = 0), потери на трение в кинематических парах и аэродинамические сопротивления от колебания массы будут малыми и собственная частота колебаний чувствительного элемента прибора будет небольшой (со^я^О).

11. Антуфьев В. М., Белецкий Г. С. Теплопередача и аэродинамические сопротивления трубчатых поверхностей в поперечном потоке. М.—Л., Машгиз, 1948.

используются естественные аэродинамические сопротивления — газовоздуховоды и установленные в них поверхности нагрева (рис. 7-3,г). Для указанных элементов расход и аэродинамическое сопротивление могут быть связаны зависимостью, аналогичной уравнению (7-1):

Тепловая установка, потребляющая топливо или другой вид энергии, должна иметь технический паспорт, составленный на основе тщательно проведенных измерений различных показателей ее работы во время специальных теплотехнических испытаний и во время длительной эксплуатации. К паспорту должны быть приложены рабочие чертежи, размеры в которых уточнены по фактическому выполнению. Особенное значение имеют размеры рабочего пространства, его ограждений, длины и сечения дымоходов, позволяющие рассчитывать тепловые балансы и аэродинамические сопротивления. Перед проведением теплотехнических испытаний производится полный осмотр установки, устраняются все недостатки, производится анализ записей в эксплуатационных журналах и показаний контрольно-измерительных приборов. Составляются программа исследований, а также схема расстановки дополнительных контрольно-измерительных приборов повышенной точности. Тепловые характеристики, положенные в основу рекомендуемых наивыгоднейших режимов, должны быть составлены только на основании экспериментальных данных, так как определение их посредством теоретических (расчетов обычно недостаточно ввиду сложности явлений, протекающих в реальных условиях.

мерно). Когда же надо создать высокие скорости (до 4—б м/сек), необходимая мощность привода !вен-тиляторов оказывается непомерно большой и нерациональной. Вообще же если вентилятор установлен снаружи рабочего объема сушилки и перекачивает горячую среду по внешним, хотя и изолированным воздуховодам, то будут увеличены аэродинамические сопротивления, а зна'чит, расходы электроэнергии на вентиляторы, тепловые потери и удельные расходы тепла на 1 кг испаренной влаги. Лучше устанавливать осевые вентиляторы и внутри рабочего пространства, например, так, как это показано на рис. 4-13, где сушилка работает с двойным на-, гревом воздуха, циркулирующего в камере. Лопасти осевого вентилятора имеют большой размер (до половины высоты штабеля) и обеспечивают

Если учесть, что содержание капель диаметром 1 мм и меньше в градирнях невелико (по приходящемуся на них расходу воды) и начальный участок падения капель в реальных условиях характеризуется значительными скоростями (6— 10 м/с, а не равными нулю, как в расчетном случае), то согласно графику на рис. 3.5 можно сделать вывод о малой зависимости объемных коэффициентов $xv от высоты падения капель. Объемные коэффициенты тепло- и массоотдачи капельных водных потоков градирен мало зависят также от скорости воздуха в градирне, так как определяющими являются собственные скорости капель. Единственным параметром формулы (3.15), на который может влиять скорость воздуха в градирне, является число капель в единице объема зоны теплообмена. Однако сравнительно малые аэродинамические сопротивления капельного потока и высокие собственные скорости полета капель обусловливают малое взвешивающее воздействие воздуха при схеме противотока и совсем незначительное замедление капель при поперечном токе вода — воздух.

В наиболее изученной части физических процессов, протекающих в конвективных поверхностях нагрева — теплоотдаче и аэродинамическом сопротивлении, — до последнего времени имелись неясные стороны и опорные вопросы. В частности, не было достаточных данных для установления влияния на коэффициент теплоотдачи и аэродинамические сопротивления температурных условий. В нормах теплового расчета котельных агрегатов, выпущенных ЦКТИ в 1945 г. и ВТИ в 1952г., были различные и, как будет видно из последующего, неудовлетворительные методы учета температурных условий при определении коэффициента теплоотдачи, приводящие к существенным ошибкам. Неправильно учитывается влияние температурных условий до сих пор и в нормах аэродинамического расчета [Л. 65].

Выше указано, что расчеты были произведены при температурных условиях, характерных для первой (холодной) ступени воздухоподогревателя (8^/>=200°С и ^ = 100°С). В верхней ступени температурный напор будет выше, аэродинамические сопротивления газов и воздуха при тех же скоростях будут меньше, вследствие чего наивыгоднейшая скорость будет несколько больше. Анализ этого вопроса показывает, что для верхней ступени наивыгоднейшая скорость увеличивается приблизительно на 2 м/сек.

47. В. М. Антуфьев и Г. С. Белецкий, Теплопередача и аэродинамические сопротивления трубчатых поверхностей в поперечном потоке, Машгиз, 1948.

Аэродинамические сопротивления можно разбить на две группы:

Рекомендуем ознакомиться:

Аэродинамики проточной

Адсорбция поверхностно

Адсорбционных процессов

Адсорбционного понижения

Адсорбцию органических

Агрегатах работающих

Агрегатных состояниях

Агрегатов электростанций

Агрегатов источников

Меню:

Главная страница Термины