6(57).Что такое крыло? Охарактеризуйте основные геометрические характеристики крыльев. Приведите примеры крыльевых профилей, используемых в тепловых двигателях, в судостроении.

6(57). Что такое крыло? Охарактеризуйте основные геометрические характеристики крыльев. Приведите примеры крыльевых профилей, используемых в тепловых двигателях, в судостроении.

Крылу можно дать определение, как хорошо обтекаемому телу, главное назначение которого создавать подъемную силу, заметно превосходящую сопротивление.

Величина подъемной силы определяется формулой Н.Е.Жуковского

где G - циркуляция потока вокруг профиля крыла; u₀ - скорость движения крыла [м / с] или скорость натекающего потока; r - плотность среды. На рис.1 показаны напряжения и силы, действующие на элемент поверхности крыла

Рисунок 1. Напряжения и силы, действующие на элементарную площадку на поверхности крыла.

Если известны безразмерные гидро(аэродинамические) характеристики крыльев, например, коэффициент подъемной силы C_Y, то эту силу можно определить по структурной формуле

При изучении аэродинамических характеристик профилей, обычно пользуются не самими силами и моментами, а их коэффициентами.

Для профилей вводят коэффициент подъемной силы C_Y, коэффициент сопротивления C_X и коэффициент момента C_m:

где R_Y и R_X - проекции равнодействующей аэро(гидро) динамической силы на оси x и y, причем ось х совпадает с направлением скорости на бесконечности. М - момент силы R относительно выбранной оси.

Обычно силы R_Y и R_X, а также М определяются экспериментально. Пользуясь формулой Жуковского, величину подъемной силы можно найти теоретически.

Силы и момент зависят от угла атаки, a, величина которого определяется углом между вектором скорости и хордой профиля.

Для оценки гидро(аэродинамической) эффективности крыльев используют понятие гидродинамического качества К, которое определяют как отношение подъемной силы к силе сопротивления при данном угле атаки крыла, см. рис.2

где - сила сопротивления крыла

Рисунок 2. Безразмерные гидродинамические характеристики крыла: качество – К, коэффициенты подъемной силы , силы сопротивления - , коэффициент момента , коэффициента давления , в функции от угла атаки , справа представлены поляры.

Геометрические характеристики крыла абсолютные и относительные характеризуют форму крыла в плане, а также форму профиля поперечного сечения крыла. Форма в плане представлена следующими основными характеристиками: абсолютный размах - l это наибольший размер крыла, который направлен перпендикулярно натекающему потоку, см. рис.3

Рисунок 3. Форма крыльев в плане и профили сечения крыльев

b - хорда крыла (поперечный размер крыла), как правило, величина переменная по размаху. При этом вводится b_max, либо b_cp.

b_cp = S/l,

где S - площадь крыла в плане.

Относительный размах крыла находится по следующей формуле

l = l/b_CP = l²/S.

Форма профилей, применяемых для крыльев и винтов самолета, корабельных винтов, лопаток паровых, газовых и гидравлических турбин, лопаток компрессоров, насосов и вентиляторов определяет эффективность их работы. В зависимости от назначения имеется большое разнообразие форм профилей.

На рисунке показаны четыре типа профилей. Форма первого профиля типична для крыльев и винтов дозвуковых самолетов, для компрессорных и гидротурбинных лопаток, второго профиля с острыми передними и задними кромками, - для крыльев сверхзвуковых самолетов; форма третьего и четвертого профилей, довольно толстых и достаточно изогнутых - для лопаток реактивных и активных ступеней паровых и газовых турбин.

Основными геометрическими характеристиками профиля являются: хорда, средняя линия или осевая дуга, максимальная толщина и вогнутость абсциссы.

Хордой называют отрезок прямой, соединяющий две наиболее удаленные точки профиля. Контур профиля задается относительными координатами y_B и y_H в зависимости от x.

Формы профилей крыльев современных самолетов, корабельных гребных винтов, а также лопаток турбин и насосов, как правило, окончательно отрабатываются экспериментально.

Дата добавления: 2015-08-28