Search in topic
Несущие крылья. Часть 2. Геометрия крыла.

Вначале напомню, что момент импульса равен произведению угловой скорости вращения твердого тела на момент его инерции. Но зачем нам момент? Крыло самолета летит прямо и не вращается?
Дело в том, что воздух в результате взаимодействия с крылом не только получает импульс - происходит скашивание потока. Кроме этого, некая масса воздуха закручивается в вихри. Нас особо интересуют вихри, точнее их проекции на поперечную ось самолета. Дело в том, что улетающие вихри воздуха уносят момент импульса, численно равный моменту, полученному крылом - как следствие закона сохранения момента импульса. Образующиеся за крылом вихри могут иметь разное направление вращения. Но как показывает практика, их суммарный момент импульса редко бывает равен нулю. Его значение сильно зависит от кривизны профиля крыла.
Рассмотрим для начала симметричный профиль под нулевым углом атаки. В этом случае мы имеем нулевую подъемную силу и нулевой суммарный момент импульса. На профиль действует только сила лобового сопротивления. При увеличении угла атаки появляется скос потока - появляется подъемная сила. А вот момент на крыле - не появляется в довольно широком диапазоне полетных углов атаки. Т.е. образуемые за крылом вихри в сумме имеют нулевой момент импульса. Поэтому ЦД такого крыла при изменении угла атаки практически не меняет своего положения на хорде профиля и находится в его фокусе. Однако это все для симметричного профиля.
Иная картина наблюдается для профиля с ненулевой кривизной. В этом случае, скос потока имеет место и на нулевом угле атаки. Соответственно - имеется некоторая подъемная сила. Кроме этого, суммарный момент импульса, уносимый вихрями воздуха тоже не равен нулю. Поэтому, помимо суммарной аэродинамической силы, приложенной в фокусе профиля, на крыло действует момент, направленный по часовой стрелке, если смотреть на сечение крыла, обдуваемого воздухом слева - направо. Этот момент сдвигает точку приложения - ЦД вперед к передней кромке крыла относительно фокуса. Надо сразу отметить, что в силу особенностей обтекания несимметричного профиля изменение величины импульса и момента импульса от угла атаки происходит несинхронно. Так, если от нулевого угла атаки переходить к отрицательным углам, то импульс падает быстрее момента имульса. При этом ЦД перемещается вдоль хорды крыла в сторону задней кромки крыла. При достижении угла атаки с нулевой подъемной силой (соответственно импульс будет равен нулю) момент импульса вихрей воздуха за крылом несимметричного профиля не будет равен нулю. Это эквивалентно сдвиганию точки приложения ЦД в бесконечность за крылом. Т.е. крыло несимметричного профиля на нулевой подъемной силе получает в результате обтекания воздухом ненулевой момент.

После всех этих непростых для усвоения рассуждений возникает вопрос - а какой практический толк от понимания этих моментов?
Толк следующий.
Во первых, при изменении угла атаки несинхронность изменения импульса и момента импульса, получаемых воздухом после взаимодействия с крылом приводит к некоторым интересным эффектам. В частности, для заметно изогнутых профилей угол атаки нулевой подъемной силы не совпадает с углом минимального лобового сопротивления. Связано это с тем, что асимметрия обтекания требует интенсивного образования вихрей для получения нулевой подъемной силы. На это тратится энергия, которой больше как из лобового сопротивления браться неоткуда. При увеличении угла атаки от уровня нулевой подъемной силы подъемная сила возрастает а вихреобразование падает. и несколько уменьшается лобовое сопротивление. То есть, утверждение в статье о минимуме лобового сопротивления на нулевой подъемной силе верно точно только для симметричных профилей. Для несимметричных же оно верно только в первом приближении.
Во вторых, настраивая полетные режимы, к примеру, планера, пилоты оптимизируют кривизну профиля крыла использованием управляемой механизации. Увеличение кривизны для режима парения полезно, ибо возрастает Су и скорость снижения планера падает. Однако, есть и встречный процесс. Увеличение кривизны профиля приводит к возрастанию момента крыла и заставляет увеличивать компенсирующее момент воздействие стабилизатора, что увеличивает в свою очередь потери качества на балансировку. В балансе этих встречных тенденций хороший пилот и должен находить оптимальную кривизну профиля под конкретные условия полета.

Lazy:

Blanic - чешский, не польский 😛

Э-э… ну, как бы, словацкий, если уж наверняка…

В статье неверно нарисована поляра. Нулевая подъемная сила на поляре наступает при +1 градусе. На предыдущем графике зависимости подъемной силы от угла атаки нарисовано, что нулевая подъемная сила будет при минус 7 градусах. В заголовке написано, что это кривые типичного несимметричного профиля. Я не специались, но по виденным полярам у несимметричных профилей угол между “нулевой” хордой и геометрической хордой минус 3-5 градусов, а не минус 7. Может для моделей на самом деле применяют такие специфические профили?

Владимир, а чем Вы рисуете такие красивые графики, если не секрет?

И еще, извиняюсь за повторный вопрос. Никто не знает, куда проавл сайт NASA с полярами и еще один сайт с огромным перечнем поляр?

С уважением,
Михаил Николаевич.

RosinMN:

В статье неверно нарисована поляра. Нулевая подъемная сила на поляре наступает при +1 градусе. На предыдущем графике зависимости подъемной силы от угла атаки нарисовано, что нулевая подъемная сила будет при минус 7 градусах. В заголовке написано, что это кривые типичного несимметричного профиля. Я не специались, но по виденным полярам у несимметричных профилей угол между “нулевой” хордой и геометрической хордой минус 3-5 градусов, а не минус 7. Может для моделей на самом деле применяют такие специфические профили?

Владимир, а чем Вы рисуете такие красивые графики, если не секрет?

И еще, извиняюсь за повторный вопрос. Никто не знает, куда проавл сайт NASA с полярами и еще один сайт с огромным перечнем поляр?

С уважением,
Михаил Николаевич.

Заглянув сюда rcopen.com можно увидеть, что автор не заходит на форум уже почти полгода. Почему - не знаю.
Примеры поляр в статье чисто качественные, поэтому цепляться за конкретные градусы не стоит.
Иллюстрации изготовлены в Adobe Illustrator мной по эскизам Владимира. Об этом четко написано под заголовком статьи.

Когда Вы ссылаетесь или задаете вопрос о поиске чего либо в интернет, полезно давать ссылку - чтобы не было недоразумений. Сайтов у NASA великое множество
www.google.ru/search?q=NASA&ndsp=20&svnum=10&um=1&…

Я писал не с целью придраться. Поляра как раз качественно, т.е. принципиально неверна. Давайте я поправлю графики, а Вы их оформите. Если согласны, то напишите rosinmn( )narod.ru

Поляры раньше были на двух ресурсах:

www.nasg.com/afdb/list-polar-e.phtml

www.ae.uiuc.edu/m-selig/ads/coord_database.html
www.uiuc.edu/ph/www/m-selig/…/coord_database.htm

Эти ссылки сейчас не работают. Если Вы знаете, где сейчас можно посмотреть поляры профилей, подскажите.

С уважением,
Михаил Николаевич.