Отрывные течения. Том 3 - Чжен П.
Скачать (прямая ссылка):
предотвращения отрыва, вызываемого скачком, необходимо сдвинуть границу
АВ вверх и вправо с целью расширения диапазона условий полета. Малые
удлинения и стре-
Ф и г. 2. Типичная система Фиг. 3. Границы отрывов раз-
скачков уплотнения на стре- личных видов [20].
ловидном крыле [20].
ловидность являются мощными средствами предотвращения отрыва, вызываемого
скачком. Малое удлинение уменьшает сближение линий тока в области местной
скорости звука и замедляет развитие областей сверхзвукового течения на
поверхности крыла. Стреловидность смягчает влияние скачков уплотнения
вследствие уменьшения составляющей скорости, нормальной к изобарам на
крыле, и замедляет появление отрыва [20].
1.2. ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ИЛИ ЗАМЕДЛЕНИЕ ОТРЫВА С ПОМОЩЬЮ ЩЕЛЕЙ, ГЕНЕРАТОРОВ
ВИХРЕЙ, ВЫРЕЗОВ И ДРУГИХ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
1.2.1. Щели
Щелевое крыло, предложенное независимо Хендли - Пейджем и Лахманом,
позволяет повысить энергию течения за счет вдува воздуха через щель и
является мощным средством предотвращения потери устойчивости полета,
входа в штопор. Щель на передней части крыла снижает пик разрежения, и
нарастание пограничного слоя становится незначительным. В результате
расширяется рабочий интервал углов атаки, и при дозвуковых скоростях
полета и больших углах атаки достигается большой коэффи-
Фиг. 4. Влияние щели на подъемную силу типичного крыла [22].
4,0
3,5
3,0
0
ас
1
"5*
2,5
2,0
1,6
Ф и г. 6. Коэффициент максимальной подъемной силы профиля с различными
средствами регулирования подъемной силы (NACA) [21].
i/c
Фиг. 5. Коэффициент максимальной подъемной силы CLMакс в зависимости от
относительной толщины tic профилей без закрылков и с закрылками (NACA)
[21]. Закрылки расположены на 0,2 с и отклонены на 60°. Серия профилей
NACA64. Индекс г означает индуцированный.
Положение скачка xsl!/c
Фиг. 7. Замедление смещения вперед скачка уплотнения на стреловидном
крыле посредством вдува, ослабляющее эффект отрыва до расширения на
задней кромке [20].
УПРАВЛЕНИЕ ОТРЫВОМ ПОТОКА
207
циент подъемной силы крыла (фиг. 4). Аналогично подъемную силу можно
существенно увеличить путем применения щелевых закрылков вместо обычных
профилированных закрылков (фиг. 5 и 6 [21]), поскольку щель между
закрылком и основным крылом предотвращает отрыв потока от поверхности
закрылка при больших углах его отклонения. После предотвращения отрыва
подъемная сила продолжает расти (хотя и не так быстро) вследствие
дополнительной циркуляции, вызываемой струей; струя может создавать и
небольшое падение подъемной силы в связи с тем, что ее тяга направлена
вниз. Увеличение сопротивления за счет применения щелевого закрылка при
малых углах отклонения мало по сравнению с обычным щитком при той же
подъемной силе (фиг. 5-6 [21]), поэтому щелевой закрылок очень полезен
при взлете и посадке. На практике применяется много различных типов
щелевых крыльев и щитков. Этому вопросу посвящено много работ [22]. На
сверхзвуковом крыле узкая щель вдоль размаха, через которую вытекает
тангенциальная струя, предотвращает отрыв турбулентного слоя при малых
скоростях, а также расширяет рабочий интервал углов атаки (фиг. 7).
Струя, вытекающая через щель, создает вблизи поверхности тонкий слой
воздуха с большой энергией, благодаря чему поток остается присоединенным
к поверхности при большом положительном градиенте давления; перепад
давления в скачке уплотнения при этом почти достигает полной величины
перепада в прямом скачке.
1.2.2. Генераторы вихрей
Генератор вихря подводит энергию из внешнего течения в пограничный
слой и применяется главным образом для управления уже оторвавшимся
потоком на крыльях, в диффузорах и коленах труб при дозвуковых и
сверхзвуковых скоростях, а не для предотвращения отрыва. При заданном
восстановлении давления применение генератора вихря приводит к уменьшению
длины стенок. Например, при коэффициенте восстановления давления 0,67 и
дозвуковой скорости можно сократить длину диффузора приблизительно на 60%
[23]. Применяются генераторы вихрей различной формы: про-
Ф и г. 8. Простой "плуг" [23|.
JMs 1 2 3 4
W, мм 9,5 19 38 75
Примечание. Все размеры даны в миллиметрах.
208
ГЛАВА XII
стой "плуг", экранированный "плуг", треугольный "плуг", ковшик, выступ,
завихритель, купол, клин, лопатки, крылышко, перегородки, обтекатели,
продольные ребра и т. п. Простой "плуг" и другие генераторы вихрей на
крыльях показаны на фиг. 8-10.
Шубауэр и Шпангенберг показали, что принудительное перемешивание
потока с помощью генераторов вихрей оказывает на пограничный слой такой
же эффект, как и уменьшение градиента давления или уменьшение
формпараметра Н - 8*/0 (фиг. 11 [23]).
Крупномасштабное перемешивание с помощью сравнительно больших и далеко
разнесенных генераторов вихрей значительно
Фиг. 9. Типы генераторов вихрей и обозначения [20].
о - на передней кромке; б - выступы; в - односторонние клинья; г -
