Основы аэродинамики летательных аппаратов
Содержание
Введение........................................................................................................... 4
1. Основы аэродинамики летательных аппаратов......................................... 5
1.1. Строение атмосферы 5
1.2. Принцип обращения движения и гипотеза сплошности среды 7
1.3. Основные параметры и свойства воздуха 8
1.4. Стандартная атмосфера 10
1.5. Основы кинематики и динамики воздуха 11
1.6. Основы аэродинамики самолета 16
1.6.1. Геометрические характеристики основных частей самолета... 16
1.6.2. Системы координат.................................................................... 23
1.6.3. Аэродинамические силы и моменты, действующие на самолет 27
1.6.4. Подъемная сила.......................................................................... 30
1.6.5. Сила лобового сопротивления.................................................. 34
1.6.6. Аэродинамическое качество. Поляра........................................ 37
1.6.7. Аэродинамическая интерференция........................................... 38
1.6.8. Аэродинамические рули и механизация крыла самолета........ 38
2. Основы динамики полета летательных аппаратов................................... 43
2.1. Траекторное движение самолета 43
2.1.1. Уравнения движения центра масс самолета.............................. 43
2.1.2. Перегрузка.................................................................................. 46
2.1.3. Метод тяг Н.Е. Жуковского....................................................... 48
2.1.4. Дальность и продолжительность полета................................... 51
2.2. Движение самолета вокруг центра масс 54
2.2.1. Управляемость самолета............................................................ 54
2.2.2. Устойчивость самолета.............................................................. 58
Литература................................................................................................... 63
Введение
Учебное пособие «Основы аэродинамики и динамики полета летательных аппаратов» посвящено одному из разделов дисциплины «Основы авиации», предусмотренной учебным планом подготовки студентов 1 курса специальности 061100.
В настоящем учебном пособии основные сведения из аэродинамики и динамики полета излагаются в максимально упрощенной форме. Это связано с тем, что студенты 1 семестра 1 курса не знакомы с математическим аппаратом, необходимым для фундаментального изучения этих наук. Однако для того, чтобы грамотно решать задачи повышения экономической эффективности летательных аппаратов (ЛА), которые будут стоять в будущем перед выпускниками данной специальности, достаточно владеть материалом в том объеме, который предлагается ниже.
Пособие состоит из двух частей. В первой части излагаются основы аэродинамики: дается представление о строении земной атмосферы и свойствах воздуха, вводится понятие стандартной атмосферы, рассмотрены свойства воздуха и основные законы аэродинамики, физика взаимодействия воздуха с обтекаемыми телами.
Вторая часть пособия посвящена динамике полета. В ней рассматривается движение центра масс ЛА, а также движение ЛА вокруг его центра масс, т.е. вопросы устойчивости и управляемости.
В конце пособия дан список литературы, которая при желании или необходимости может быть использована для более глубокого изучения материала.
Основы аэродинамики летательных аппаратов
Аэродинамика – это наука об общих законах движения газа (преимущественно воздуха), а также о взаимодействии газа с движущимися в нем телами. Это взаимодействие может быть механическим и тепловым, в результате чего на ЛА в процессе его полета в атмосфере действуют аэродинамические силы, происходит нагрев его поверхности. Именно благодаря аэродинамическим силам возможен полет самолета или вертолета, т.е. аппаратов тяжелее воздуха. Однако аэродинамические силы не только поднимают ЛА в воздух, но и создают вредное сопротивление его движению, а нагрев поверхности ЛА приводит к изменению прочностных характеристик его конструкции. Величины аэродинамических и тепловых нагрузок зависят от формы ЛА и режимов его полета (скорости, высоты). В связи с этим основной задачей аэродинамики является выбор рациональной внешней формы ЛА с целью получения заданных летно-технических характеристик (ЛТХ), а также определение аэродинамических нагрузок и тепловых потоков, действующих на поверхность ЛА, для прочностных расчетов.