* Lidmašīnas spārns ir paredzēts, lai radītu pacēlāju, kas nepieciešama lidmašīnas noturēšanai gaisā. Jo lielāks pacelšanas spēks un mazāka pretestība, jo augstāka ir spārna aerodinamiskā kvalitāte. Spārna celšana un pretestība ir atkarīga no spārna ģeometriskajām īpašībām. Spārna ģeometriskie raksturlielumi plānā un raksturlielumos ir samazināti līdz spārna īpašībām

Mūsdienu gaisa kuģu spārni ir eliptiski plānā (a), taisnstūrveida (b), trapecveida (c), spārni (d), trīsstūrveida (e)

Spārna šķērseniskais leņķis V Spārna ģeometriskie raksturlielumi Spārna formu plānā raksturo tā laidums, malu attiecība, konuss, slīpums un šķērsvirziena V. Spārna platums L ir attālums starp spārna galiem taisnē. līniju. Spārna laukums plānā Scr ir ierobežots ar spārna kontūrām.

Trapecveida un izvilkto spārnu laukumu aprēķina kā divu trapecveida formu laukumus, kur b 0 ir saknes horda, m; bk - beigu akords, m; - spārna vidējā horda, m Spārna malu attiecība ir spārnu platuma attiecība pret vidējo akordu Ja bav vietā tās vērtību aizstājam ar vienādojumu (2.1), tad spārnu malu attiecība tiks noteikta pēc formulas For modern virsskaņas un transoniskās lidmašīnas, spārnu malu attiecība nepārsniedz 2 - 5. Maza ātruma lidmašīnām malu attiecība var sasniegt 12 -15, bet planieriem līdz 25.

Spārna konuss ir aksiālās hordas attiecība pret gala hornu.Zemskaņas lidmašīnām spārna konuss parasti nepārsniedz 3, bet transonic un virsskaņas gaisa kuģiem tas var mainīties plašās robežās. Slīdēšanas leņķis ir leņķis starp spārna priekšējās malas līniju un gaisa kuģa šķērsasi. Sweep var izmērīt arī pa fokusa līniju (1/4 hordas no uzbrukuma malas) vai pa citu spārna līniju. Transoniskām lidmašīnām tas sasniedz 45°, bet virsskaņas lidmašīnām tas sasniedz 60°. Spārna V leņķis ir leņķis starp lidmašīnas šķērsasi un spārna apakšējo virsmu. Mūsdienu lidmašīnās šķērsvirziena V leņķis svārstās no +5° līdz -15°. Spārna profils ir tā šķērsgriezuma forma. Profili var būt simetriski vai asimetriski. Asimetrisks savukārt var būt abpusēji izliekts, plakaniski izliekts, ieliekts-izliekts utt. S-veida. Lēcveida un ķīļveida var izmantot virsskaņas lidmašīnām. Profila galvenie raksturlielumi ir: profila horda, relatīvais biezums, relatīvais izliekums

Profila horda b ir taisna līnija, kas savieno divus attālākos profila punktus Spārnu profilu formas 1 - simetriskas; 2 - nav simetrisks; 3 - plano-izliekts; 4 - abpusēji izliekta; 5 - S-veida; 6 - laminēts; 7 - lēcveida; 8 - rombveida; 9 ievērojams

Profila ģeometriskie raksturlielumi: b - profila horda; Smax - lielākais biezums; fmax - izliekuma bultiņa; Lielākā biezuma x-koordināta Spārna uzbrukuma leņķi

Kopējais aerodinamiskais spēks un tā pielietošanas punkts R ir kopējais aerodinamiskais spēks; Y - pacelšanas spēks; Q - vilkšanas spēks; - uzbrukuma leņķis; q - kvalitātes leņķis Relatīvais profila biezums c ir maksimālā biezuma Cmax attiecība pret hornu, izteikta procentos:

Relatīvais profila biezums c ir maksimālā biezuma Cmax attiecība pret hordu, kas izteikta procentos: Maksimālā profila biezuma Xc pozīcija tiek izteikta procentos no hordas garuma un tiek mērīta no priekšgala.Mūsdienu lidmašīnās. profila relatīvais biezums ir 416% robežās. Profila f relatīvais izliekums ir maksimālā izliekuma f attiecība pret hordu, kas izteikta procentos. Maksimālais attālums no profila viduslīnijas līdz hordam nosaka profila izliekumu. Profila viduslīnija ir novilkta vienādā attālumā no profila augšējās un apakšējās kontūras. Simetriskiem profiliem relatīvais izliekums ir nulle, bet asimetriskiem profiliem šī vērtība atšķiras no nulles un nepārsniedz 4%.

Spārna VIDĒJĀ AERODINAMISKĀ HORDA Spārna vidējā aerodinamiskā horda (MAC) ir taisnstūra spārna horda, kuras laukums, kopējā aerodinamiskā spēka lielums un spiediena centra (CP) stāvoklis ir vienāds ar doto. spārns vienādos uzbrukuma leņķos.

Trapecveida nesagrieztam spārnam MAR nosaka ģeometriskā konstrukcija. Lai to izdarītu, lidmašīnas spārns tiek uzzīmēts plānā (un noteiktā mērogā). Saknes horda turpinājumā tiek uzlikts segments, kas ir vienāds ar termināla hordu, un gala horda turpinājumā (uz priekšu) tiek uzlikts segments, kas vienāds ar saknes hordu. Segmentu galus savieno taisna līnija. Pēc tam novelciet spārna viduslīniju, savienojot saknes un gala akordu taisno viduspunktu. Vidējā aerodinamiskā horda (MAC) šķērsos šo divu līniju krustošanās punktu.

Zinot MAR lielumu un novietojumu lidmašīnā un ņemot to par bāzes līniju, nosakiet attiecībā pret to lidmašīnas smaguma centra, spārna spiediena centra stāvokli utt. Lidmašīnas aerodinamisko spēku rada spārns. un tiek pielietots spiediena centrā. Spiediena centrs un smaguma centrs, kā likums, nesakrīt un tāpēc veidojas spēka moments. Šī momenta lielums ir atkarīgs no spēka lieluma un attāluma starp CG un spiediena centru, kura atrašanās vieta ir definēta kā attālums no MAR sākuma, izteikts lineāros daudzumos vai procentos no spiediena centra. MAR garums.

WING DRAG Vilce ir pretestība gaisa kuģa spārna kustībai gaisā. Tas sastāv no profila, induktīvās un viļņu pretestības: Xcr = Xpr + Hind + XV. Viļņu pretestība netiks ņemta vērā, jo tā notiek ar lidojuma ātrumu virs 450 km/h. Profila pretestība sastāv no spiediena un berzes pretestības: Xpr = XD + Xtr. Spiediena pretestība ir spiediena starpība spārna priekšā un aiz tā. Jo lielāka šī atšķirība, jo lielāka ir spiediena pretestība. Spiediena starpība ir atkarīga no profila formas, tā relatīvā biezuma un izliekuma; attēlā to norāda Cx - profila pretestības koeficients).

Jo lielāks ir profila relatīvais biezums, jo vairāk spiediens palielinās spārna priekšā un jo vairāk samazinās aiz spārna, tā aizmugurējā malā. Tā rezultātā palielinās spiediena starpība, un rezultātā palielinās spiediena pretestība. Kad gaisa plūsma plūst ap spārna profilu trieciena leņķos, kas ir tuvu kritiskajam leņķim, spiediena pretestība ievērojami palielinās. Šajā gadījumā strauji palielinās virpuļa pavadošās strūklas izmēri un paši virpuļi.Berzes pretestība rodas sakarā ar gaisa viskozitātes izpausmi plūstošā spārna profila robežslānī. Berzes spēku lielums ir atkarīgs no robežslāņa struktūras un spārna racionalizētās virsmas stāvokļa (tā raupjuma). Laminārā gaisa robežslānī berzes pretestība ir mazāka nekā turbulentā robežslānī. Līdz ar to, jo vairāk no spārna virsmas plūst gaisa plūsmas laminārais robežslānis, jo mazāka ir berzes pretestība. Berzes pretestības lielumu ietekmē: gaisa kuģa ātrums; virsmas raupjums; spārnu forma. Jo lielāks lidojuma ātrums, jo sliktākas kvalitātes spārna virsma tiek apstrādāta un jo biezāks spārna profils, jo lielāka ir berzes pretestība.

Induktīvā pretestība ir pretestības palielināšanās, kas saistīta ar spārnu pacēluma veidošanos.Kad ap spārnu plūst netraucēta gaisa plūsma, virs un zem spārna rodas spiediena starpība, kā rezultātā daļa gaisa spārnu galos plūst. no augstāka spiediena zonas uz zemāka spiediena zonu

Leņķi, par kādu tiek novirzīta gaisa plūsma, kas plūst ap spārnu ar ātrumu V, ko izraisa vertikālais ātrums U, sauc par plūsmas leņķi. Tā vērtība ir atkarīga no virpuļvirves izraisītā vertikālā ātruma vērtības un pretplūdes ātruma V

Tāpēc plūsmas slīpuma dēļ spārna patiesais trieciena leņķis katrā no tā sekcijām atšķirsies no ģeometriskā vai šķietamā uzbrukuma leņķa par katru summu.Kā zināms, spārna pacelšanas spēks ^Y vienmēr ir perpendikulārs uz tuvojošos plūsmu, tās virzienu. Tāpēc spārna pacēluma vektors novirzās leņķī un ir perpendikulārs gaisa plūsmas virzienam V. Pacelšanas spēks nebūs viss spēks ^Y", bet gan tā sastāvdaļa Y, kas vērsta perpendikulāri pretplūstošajai plūsmai.

Vērtības mazuma dēļ mēs pieņemam, ka tā ir vienāda ar Otra spēka Y komponente būs Šī sastāvdaļa ir vērsta pa plūsmu un tiek saukta par induktīvo pretestību (attēls parādīts iepriekš). Lai atrastu induktīvās pretestības vērtību , nepieciešams aprēķināt ātrumu ^ U un plūsmas slīpuma leņķi Plūsmas slīpuma leņķa atkarību no spārna pagarinājuma , pacēluma koeficienta Su un spārna plaknes formas izsaka ar formulu, kur A ir koeficients, kas ņemts ņem vērā spārna plāna formu. Gaisa kuģa spārniem koeficients A ir vienāds ar kur ef ir spārna pagarinājums, neņemot vērā fizelāžas laukumu, kas aizņem spārna daļu; ir vērtība, kas ir atkarīga no spārna formas attiecībā uz.

kur Cxi ir induktīvās pretestības koeficients. To nosaka pēc formulas No formulas var redzēt, ka Cx ir tieši proporcionāls pacēluma koeficientam un apgriezti proporcionāls spārnu malu attiecībai. Nulles pacēluma uzbrukuma leņķī inducētā pretestība būs nulle. Pie superkritiskajiem uzbrukuma leņķiem tiek traucēta vienmērīga plūsma ap spārna profilu, un tāpēc Cx 1 noteikšanas formula nav pieņemama tā vērtības noteikšanai. Tā kā Cx vērtība ir apgriezti proporcionāla spārnu malu attiecībai, tāpēc tālsatiksmes lidojumiem paredzētajām lidmašīnām ir liela spārnu malu attiecība: = 14... 15.

Spārna AERODINAMISKĀ KVALITĀTE Spārna aerodinamiskā kvalitāte ir spārna celšanas spēka attiecība pret spārna pretestības spēku noteiktā trieciena leņķī, kur Y ir pacelšanas spēks, kg; Q - vilkšanas spēks, kg. Formulā aizstājot Y un Q vērtības, mēs iegūstam: jo augstāka ir spārna aerodinamiskā kvalitāte, jo tas ir perfektāks. Kvalitātes vērtība mūsdienu lidmašīnām var sasniegt 14 -15, bet planieriem - 45 -50. Tas nozīmē, ka lidmašīnas spārns var radīt pacelšanas spēku, kas pārsniedz pretestību 14-15 reizes, bet planieriem pat 50 reizes.

Aerodinamisko kvalitāti raksturo leņķis.Leņķi starp pacelšanas un kopējo aerodinamisko spēku vektoriem sauc par kvalitātes leņķi. Jo augstāka ir aerodinamiskā kvalitāte, jo mazāks kvalitātes leņķis un otrādi. Spārna aerodinamiskā kvalitāte, kā redzams no formulas, ir atkarīga no tiem pašiem faktoriem kā koeficienti Su un Cx, t.i., no uzbrukuma leņķa, profila formas, spārna plāna formas, lidojuma Maha skaitļa un virsmas apstrādes. IETEKME UZ uzbrukuma leņķa AERODINAMISKO KVALITĀTI Palielinoties trieciena leņķim līdz noteiktai vērtībai, paaugstinās aerodinamiskā kvalitāte. Noteiktā uzbrukuma leņķī kvalitāte sasniedz maksimālo vērtību Kmax. Šis leņķis tiek saukts par vislabvēlīgāko uzbrukuma leņķi, naivs. Nulles pacēluma uzbrukuma leņķī aptuveni kur Su = 0 būs pacēluma un pretestības attiecība. vienāds ar nulli. Ietekme uz profila formas aerodinamisko kvalitāti ir saistīta ar profila relatīvo biezumu un izliekumu. Šajā gadījumā liela ietekme ir profila kontūru formai, purngala formai un profila maksimālā biezuma novietojumam gar akordu. Lai iegūtu lielas Kmax vērtības, optimālais biezums un izliekums. profils, tiek izvēlēta kontūru forma un spārna pagarinājums. Lai iegūtu augstākās kvalitātes vērtības, vislabākā spārnu forma ir eliptiska ar noapaļotu priekšējo malu.

Aerodinamiskās kvalitātes atkarības no trieciena leņķa grafiks Sūkšanas spēka veidošanās Aerodinamiskās kvalitātes atkarība no trieciena leņķa un profila biezuma Spārna aerodinamiskās kvalitātes izmaiņas atkarībā no Maha skaitļa

WING POLAR Dažādiem spārnu lidojuma raksturlielumu aprēķiniem īpaši svarīgi ir zināt Cy un Cx vienlaicīgu izmaiņu lidojuma uzbrukuma leņķu diapazonā. Šim nolūkam tiek uzzīmēts grafiks par koeficienta Cy atkarību no Cx, ko sauc par polāru. Nosaukums “polārais” ir izskaidrojams ar to, ka šo līkni var uzskatīt par polāru diagrammu, kas veidota uz kopējā aerodinamiskā spēka koeficienta CR koordinātām un kur ir kopējā aerodinamiskā spēka R slīpuma leņķis pret tuvojošās plūsmas ātrums (ja tiek pieņemts, ka skalas Cy un Cx ir vienādas). Spārna polāra konstruēšanas princips Spārna polārais Ja mēs uzzīmēsim vektoru no sākuma, apvienojumā ar profila spiediena centru, uz jebkuru polāra punktu, tad tas attēlos taisnstūra diagonāli, kura malas ir attiecīgi vienāds ar Сy un Сх. pretestības un pacelšanas koeficients no uzbrukuma leņķiem - tā sauktā spārna polaritāte.

Polārs ir paredzēts ļoti specifiskam spārnam ar noteiktiem ģeometriskiem izmēriem un profila formu. Pamatojoties uz spārna polaritāti, var noteikt vairākus raksturīgus uzbrukuma leņķus. Nulles pacēluma leņķis o atrodas polārā krustpunktā ar Cx asi. Šajā uzbrukuma leņķī pacēluma koeficients ir nulle (Cy = 0). Mūsdienu gaisa kuģu spārniem parasti o = uzbrukuma leņķis, pie kura Cx ir mazākā vērtība Cx. min. tiek atrasts, velkot pieskari polārajai paralēlei Cy asij. Mūsdienu spārnu profiliem šis leņķis svārstās no 0 līdz 1°. Visizdevīgākais uzbrukuma leņķis ir naivs. Tā kā vislabvēlīgākajā uzbrukuma leņķī spārna aerodinamiskā kvalitāte ir maksimāla, saskaņā ar formulu (2.19) leņķis starp Cy asi un pieskari, kas novilkta no sākuma, t.i., kvalitātes leņķi, šajā uzbrukuma leņķī. , būs minimāls. Tāpēc, lai noteiktu naivumu, no izcelsmes jānovelk pieskare polārajam. Saskares punkts atbildīs naivajam. Mūsdienu spārniem naivs atrodas 4–6° robežās.

Kritiskais uzbrukuma leņķis crit. Lai noteiktu kritisko uzbrukuma leņķi, paralēli Cx asij ir jānozīmē pieskares polārajai pieskarei. Saskares punkts atbildīs kritumam. Mūsdienu lidmašīnu spārniem crit = 16 -30°. Uzbrukuma leņķi ar tādu pašu aerodinamisko kvalitāti tiek atrasti, velkot sekantu no sākuma līdz polāram. Krustojuma punktos atradīsim uzbrukuma leņķus (i) lidojuma laikā, pie kuriem aerodinamiskā kvalitāte būs tāda pati un noteikti mazāka par Kmax.

LIDAKUĢA POLĀRS Viens no galvenajiem gaisa kuģa aerodinamiskajiem raksturlielumiem ir gaisa kuģa polārs. Spārna pacelšanas koeficients Cy ir vienāds ar visa gaisa kuģa pacēluma koeficientu, un gaisa kuģa pretestības koeficients katram trieciena leņķim ir lielāks par spārna Cx par Cx lielumu. Lidmašīnas polaritāte tiks nobīdīta pa labi no spārna polaritātes par laiku Cx. Plaknes polarizācija konstruēta, izmantojot datus no atkarībām Сy=f() un Сх=f(), kas iegūti eksperimentāli, pūšot modeļus vēja tuneļos. Uzbrukuma leņķi lidmašīnas polārajai plaknei tiek iestatīti, horizontāli pārvēršot uzbrukuma leņķus, kas atzīmēti uz spārna polārās plaknes. Aerodinamisko raksturlielumu un raksturīgo uzbrukuma leņķu noteikšana gar lidmašīnas polāro virsmu tiek veikta tāpat kā pie spārna polārās virsmas.

Nulles pacēluma lidmašīnas uzbrukuma leņķis ir praktiski tāds pats kā nulles pacēluma spārna uzbrukuma leņķis. Tā kā pacelšanas spēks leņķī ir nulle, tad pie šī uzbrukuma leņķa iespējama tikai lidmašīnas vertikāla kustība uz leju, ko sauc par vertikālu niršanu vai vertikālu slīdēšanu 90° leņķī.

Uzbrukuma leņķi, pie kura pretestības koeficientam ir minimālā vērtība, nosaka, paralēli Cy asij velkot polārajai pieskari. Lidojot šādā uzbrukuma leņķī, pretestības zudums būs vismazākais. Šādā uzbrukuma leņķī (vai tuvu tam) lidojums tiek veikts ar maksimālo ātrumu. Vislabvēlīgākais uzbrukuma leņķis (naivs) atbilst gaisa kuģa aerodinamiskās kvalitātes augstākajai vērtībai. Grafiski šis leņķis, tāpat kā spārnam, tiek noteikts, velkot pieskari polāram no sākuma. Grafikā redzams, ka gaisa kuģa polāra pieskares slīpums ir lielāks nekā spārna polāra pieskares slīpums. Secinājums: gaisa kuģa maksimālā kvalitāte kopumā vienmēr ir zemāka par atsevišķa spārna maksimālo aerodinamisko kvalitāti.

Grafikā redzams, ka gaisa kuģa vislabvēlīgākais uzbrukuma leņķis ir par 2 - 3° lielāks nekā spārna labvēlīgākais uzbrukuma leņķis. Lidmašīnas kritiskais uzbrukuma leņķis (krit) pēc lieluma neatšķiras no tā paša leņķa spārnam. Atloku pacelšana pacelšanās pozīcijā (= 15 -25°) ļauj palielināt maksimālo pacelšanas koeficientu Sumax ar salīdzinoši nelielu pretestības koeficienta pieaugumu. Tas dod iespēju samazināt nepieciešamo minimālo lidojuma ātrumu, kas praktiski nosaka lidmašīnas pacelšanās ātrumu pacelšanās laikā. Atverot atlokus (vai atlokus) pacelšanās pozīcijā, pacelšanās skrējiena garums tiek samazināts līdz pat 25%.

Kad atloki (vai atloki) tiek izstiepti līdz nosēšanās pozīcijai (= 45 - 60°), maksimālais pacelšanas koeficients var palielināties līdz 80%, kas krasi samazina nosēšanās ātrumu un skrējiena garumu. Tomēr pretestība palielinās straujāk nekā pacelšanas spēks, tāpēc aerodinamiskā kvalitāte ievērojami samazinās. Bet šis apstāklis ​​tiek izmantots kā pozitīvs darbības faktors - planēšanas laikā pirms nosēšanās palielinās trajektorijas stāvums un līdz ar to lidmašīna kļūst mazāk prasīga attiecībā uz pieeju nosēšanās joslai. Tomēr, kad tiek sasniegti tādi M skaitļi, pie kuriem vairs nevar atstāt novārtā saspiežamību (M > 0,6–0,7), celšanas un pretestības koeficienti jānosaka, ņemot vērā saspiežamības korekciju. kur Suszh ir pacelšanas koeficients, ņemot vērā saspiežamību; Sunešh ir nesaspiežamās plūsmas pacelšanas koeficients tādam pašam uzbrukuma leņķim kā Suszh.

Līdz skaitļiem M = 0,6 -0,7 visi polāri praktiski sakrīt, bet pie lieliem skaitļiem ^ M tie sāk novirzīties pa labi un vienlaikus palielina slīpumu uz Cx asi. Polu nobīde pa labi (par lielu Cx) ir saistīta ar profila pretestības koeficienta palielināšanos gaisa saspiežamības ietekmē un ar tālāku skaita pieaugumu (M > 0,75 - 0,8) izskata dēļ. viļņu vilkšana. Polu slīpuma palielināšanās ir skaidrojama ar induktīvās pretestības koeficienta palielināšanos, jo pie tāda paša uzbrukuma leņķa saspiežamās gāzes zemskaņas plūsmā tas proporcionāli palielināsies Lidmašīnas aerodinamiskā kvalitāte no brīža, kad saspiežamība efekts manāmi izpaužas sāk samazināties.

Pārskatīšanas jautājumi: Kādi eksperimenti tika veikti, lai parādītu virsmas spraiguma spēku lomu elpošanā? Kāpēc pastāvīgā virsmaktīvo vielu sintēze palīdz mums elpot, un kas notiek, kad tā apstājas? Kāpēc akvalangistiem vajadzētu elpot saspiestu gaisu zem ūdens? Kāpēc, nolaižoties lielā dziļumā, ūdenslīdēji nevar izmantot saspiestu gaisu, bet jāsagatavo speciāli elpošanas maisījumi? Kas ir dekompresijas slimība un kā no tās izvairīties?

Pretestības spēks gaisa plūsmai Pretestības spēks ir proporcionāls gaisa molekulu skaitam, ko spārns apstādina, to masai un ātrumam F pretestības šķērsgriezuma (frontālais) spārna šķērsgriezums kustības virzienā kur ir gaisa blīvums, V ir lidmašīnas ātrums, un S ir tā spārna uzbrukuma leņķa laukums

Vilces spēka izmaiņas gaisa impulsā Gaisa plūsmas pacelšanas spēks mV0mV0 mV1mV1 Pacelšanas spēks ir proporcionāls gaisa molekulu skaitam, ko spārns pagriež, to masai un ātrumam, kur ir gaisa blīvums, V ir gaisa kuģa ātrums un S ir tā spārna platība

Lidmašīnas ātruma atkarība no tā masas.Pie nemainīgas dzinēja jaudas,jo lielāka ir lidmašīnas masa,jo lēnāk tas lido.Pie nemainīga ātruma un aerodinamiskām īpašībām,t.i. C zem / C pretestība = const, kravnesība ir proporcionāla spārna laukumam

Vai pastāv saikne starp apmeklējumu un akadēmisko sniegumu? apmeklējums, % pārbaudes rezultāti Kā noteikt, vai divu lielumu izmaiņas ir cieši saistītas?

Apmeklējums, % pārbaudes rezultāti Kā noteikt, vai divu lielumu izmaiņas ir cieši saistītas? Vai pastāv saikne starp apmeklējumu un akadēmisko sniegumu?

Mēs aprēķinām korelācijas (savienojuma) koeficientu, CORR, starp akadēmisko sniegumu un apmeklējumu skaitu, % pārbaudes rezultāti vidējais apmeklējums AB VG vidējais akadēmiskais sniegums CORR(10 “B”) = 0

Skalistovskas vidusskolas I-III pakāpe

Fizikas izvēles kurss 10. klasē Pētnieciskais projekts par tēmu

"Pētījums par spārna aerodinamisko īpašību atkarību no tā formas."

Bahčisarai.

Zinātniskais padomnieks:

fizikas skolotājs Džemiļevs Remzi Nedimovičs

Darbu veica: Erofejevs Sergejs

10. klases skolnieks

(Skalistovskas vidusskola

skola I - III līmenis

Bahčisarajas rajona padome

Krimas Autonomā Republika)

Tēmas atjaunināšana.

Viena no galvenajām problēmām jaunu lidmašīnu projektēšanā ir optimālās spārna formas un tās parametru (ģeometrisko, aerodinamisko, stiprības u.c.) izvēle. Lidmašīnu dizaineriem bija jātiek galā ar dažādiem negaidītiem efektiem, kas rodas lielā ātrumā. Līdz ar to dažkārt neparastās mūsdienu lidmašīnu spārnu formas. Spārni “noliecas” atpakaļ, piešķirot tiem bultas izskatu; vai otrādi, spārni iegūst uz priekšu vērstu formu.

Mūsu pētījuma objekts ir fizikas aerodinamikas nozare - tā ir aeromehānikas nozare, kurā tiek pētīti gaisa un citu gāzu kustības likumi un to spēku mijiedarbība ar kustīgiem cietiem ķermeņiem.

Pētījuma priekšmets ir noteikt spārnu pacelšanas spēka lielumu pie noteikta

gaisa plūsmas ātrums attiecībā pret spārnu. Viens no galvenajiem iemesliem, kas ietekmē spārna formu, ir pilnīgi atšķirīga gaisa izturēšanās lielā ātrumā.

Aerodinamika ir eksperimentāla zinātne. Pagaidām nav formulu, kas ļautu absolūti precīzi aprakstīt cieta ķermeņa mijiedarbības procesu ar ienākošo gaisa plūsmu. Tomēr tika novērots, ka ķermeņi ar vienādu formu (ar dažādiem lineāriem izmēriem) mijiedarbojas ar gaisa plūsmu tādā pašā veidā. Tāpēc nodarbībā veiksim aerodinamisko parametru izpēti trīs veidu spārniem ar vienādu šķērsgriezumu, bet atšķirīgu formu: taisnstūrveida, slīdētu un atmuguriski virzītu, kad ap tiem plūst gaiss.

Novērojumi un eksperimenti, kurus mēs veiksim, palīdzēs mums labāk izprast dažus jaunus fizisko parādību aspektus, kas tiek novēroti gaisa kuģa lidojuma laikā.

Mūsu tēmas aktualitāte slēpjas aviācijas un aviācijas tehnoloģiju popularizēšanā.

Pētījuma vēsture.

Vai mēs jūtam gaisu sev apkārt? Ja mēs nekustamies, mēs to praktiski nejūtam. Kad, piemēram, braucam ar automašīnu ar atvērtiem logiem, vējš, kas sitas mūsu sejā, atgādina atsperīgu šķidruma strūklu. Tas nozīmē, ka gaisam ir elastība un blīvums, un tas var radīt spiedienu. Mūsu tālais sencis neko nezināja par eksperimentiem, kas pierāda atmosfēras spiediena esamību, taču viņš intuitīvi saprata, ka, ļoti spēcīgi vicinot rokas, viņš kā putns varēs izspiesties no gaisa. Sapnis par lidojumu ir pavadījis cilvēku tik ilgi, cik viņš to atceras. Par to runā slavenā leģenda par Ikaru. Daudzi izgudrotāji ir mēģinājuši pacelties. Dažādās valstīs un dažādos laikos bija neskaitāmi mēģinājumi iekarot gaisa elementu. Lielais itāļu mākslinieks Leonardo da Vinči izstrādāja lidmašīnas dizainu, ko darbina tikai cilvēka muskuļu spēks. Taču daba neļāva cilvēkam lidot kā putnam. Bet viņa atalgoja viņu ar inteliģenci, kas viņam palīdzēja izgudrot par gaisu smagāku aparātu, kas spēj pacelties no zemes un pacelt ne tikai sevi, bet arī cilvēku ar kravām.

Kā viņam izdevās izveidot šādu mašīnu? Kas notur lidmašīnu gaisā? Atbilde ir acīmredzama - spārni. Kas tur spārnus? Lidmašīna steidzas uz priekšu, paātrina un notiek pacēlums. Pietiekamā ātrumā tas pacels mūsu lidaparātu no zemes un noturēs lidmašīnu lidojuma laikā.

Pirmos teorētiskos pētījumus un svarīgus rezultātus 19. un 20. gadsimta mijā veica krievu zinātnieki N. E. Žukovskis un S. A. Čapļigins.

Nikolajs Egorovičs Žukovskis (1847-1921) - krievu zinātnieks, mūsdienu aerodinamikas pamatlicējs. Gadsimta sākumā viņš uzbūvēja vēja tuneli un izstrādāja lidmašīnas spārna teoriju. 1890. gadā Žukovskis publicēja savu pirmo darbu aviācijas jomā “Par lidošanas teoriju”.

Sergejs Aleksejevičs Čapļigins (1869 - 1942) Padomju zinātnieks teorētiskās mehānikas jomā, viens no mūsdienu hidroaerodinamikas pamatlicējiem. Savā darbā “On Gas Jets” viņš sniedza teoriju par lidošanu lielā ātrumā, kas kalpoja par teorētisko pamatu mūsdienu ātrgaitas aviācijai.

“Cilvēkam nav spārnu, un attiecībā pret viņa ķermeņa un muskuļu svaru viņš ir 72 reizes vājāks par putnu... Taču domāju, ka viņš lidos, paļaujoties nevis uz muskuļu, bet gan uz prāta spēku.

NAV. Žukovskis

Aerodinamikas pamati. Pamatjēdzieni.

Vēja tunelis ir iekārta, kas rada gaisa plūsmu eksperimentālai gaisa plūsmas izpētei ap ķermeņiem.

Eksperimenti vēja tunelī tiek veikti, pamatojoties uz kustības atgriezeniskuma principu - ķermeņa kustību gaisā var aizstāt

gāzes kustība attiecībā pret stacionāru ķermeni.

Lidmašīnas spārns ir vissvarīgākā lidmašīnas daļa, pacelšanas avots, kas liek lidmašīnai lidot. Dažādām lidmašīnām ir dažādi spārni, kas atšķiras pēc izmēra, formas un novietojuma attiecībā pret fizelāžu.

Spārnu platums ir attālums starp spārna galiem taisnā līnijā.

Spārna zona S –šī ir zona, ko ierobežo spārna kontūras. Izvilktā spārna laukums tiek aprēķināts kā divu trapecveida formu laukums.

S = 2 = bav ɭ [ m2 ] (1)

Kopējais aerodinamiskais spēks ir spēks R, ar kuru pretimbraucošais

gaisa plūsma iedarbojas uz cietu ķermeni. Sadalot šo spēku vertikālās Fy un horizontālās Fx komponentēs (1. att.), iegūstam attiecīgi spārna pacelšanas spēku un tā vilkšanas spēku.

Eksperimenta apraksts.

Demonstrāciju skaidrības un eksperimentu kvantitatīvās analīzes uzlabošanai izmantosim mērierīci - spārna pacelšanas spēka skaitliskās vērtības noteikšanu. Mērīšanas ierīce sastāv no metāla rāmja, uz kura ir uzstādīts rādītājs ar nevienlīdzīgu roku sviru. Virzot gaisa plūsmu uz spārna modeli, tiek izjaukts sviras līdzsvars un bultiņa pārvietojas pa skalu, kas norāda spārna novirzes leņķi no horizontāles.

Spārnu modeļi ir izgatavoti no putuplasta, kuras izmēri ir 140 × 50 mm. Mūsdienu lidmašīnu spārni var būt taisnstūrveida, spārni vai uz priekšu virzīti.

Spārnu pacēluma lieluma mērīšanas modelis ietver šādus galvenos blokus (4. att.):

Vēja tunelis;

Mērīšanas ierīce;

Stacionāra platforma, uz kuras ir nostiprinātas iepriekš minētās ierīces.

Eksperimenta veikšana.

Modelis darbojas šādi:

Eksperimentam spārnu modelis ir piestiprināts pie sviras un uzstādīts 20-25 cm attālumā no vēja tuneļa. Virziet gaisa plūsmu uz spārna modeli un vērojiet, kā tas paceļas. Spārna formas maiņa. Mēs atkal līdzsvarojam sviru, lai modelis ieņemtu sākotnējo stāvokli, un nosakām pacelšanas spēka lielumu pie tāda paša gaisa plūsmas ātruma.

Ja plāksni uzstādāt pa plūsmu (nulles uzbrukuma leņķis), tad plūsma būs simetriska. Šajā gadījumā plāksne nenovirza gaisa plūsmu, un pacelšanas spēks Y ir nulle. Pretestība X ir minimāla, bet ne nulle. To radīs gaisa molekulu berzes spēki uz plāksnes virsmas. Kopējais aerodinamiskais spēks R ir minimāls un sakrīt ar pretestības spēku X.

Pakāpeniski palielinoties uzbrukuma leņķim un palielinoties plūsmas slīpumam, pacelšanas spēks palielinās. Acīmredzot pieaug arī pretestība. Šeit jāatzīmē, ka pie zemiem uzbrukuma leņķiem pacēlājs aug daudz ātrāk nekā vilkšana.

Taisnstūrveida spārns.

• Spārna masa m ≈ 0,01 kg;
• spārnu novirzes leņķis α = 130, g ≈ 9,8 N/kg.

Spārna zona S= 0,1 0,027 = 0,0027 m2

Spārna pacelšana Rу = = 0,438 N

Velciet Rх = = 0,101 N

К = Fu/Fх = 0,438/0,101 = 4,34

Jo augstāka ir spārna aerodinamiskā kvalitāte, jo tas ir perfektāks.

• Palielinoties uzbrukuma leņķim, gaisa plūsmai kļūst arvien grūtāk plūst ap plāksni. Lai gan pacēlājs turpina pieaugt, tas ir lēnāks nekā iepriekš. Bet pretestība aug arvien ātrāk, pakāpeniski apsteidzot pacēluma pieaugumu. Rezultātā kopējais aerodinamiskais spēks R sāk novirzīties atpakaļ. Attēls krasi mainās.

Gaisa plūsmas nespēj vienmērīgi plūst ap plāksnes augšējo virsmu. Aiz plāksnes veidojas spēcīgs virpulis. Strauji paceliet kritienus un palielinās pretestība. Šo fenomenu aerodinamikā sauc FLOW START. “Norauts” spārns pārstāj būt spārns. Tas pārstāj lidot un sāk krist.

Mūsu pieredze liecina, ka pat pie spārna novirzes leņķa α = 600 vai vairāk spārns apstājas; tas nelido, g ≈9,8 N/kg

Spārna pacelšana Ry = = 0,113 N

Velciet Rх = = 0,196 N

Spārna aerodinamiskā kvalitāte K = 0,113/0,196 = 0,58

Noslaucīts spārns.

Spārna masa m ≈ 0,01 kg;

spārnu novirzes leņķis α = 200, g ≈ 9,8 N/kg

Spārna zona S= 0,028 m2

Spārna pacelšana Rу = = 0,287 N

Velciet R x = = 0,104 N

Spārna aerodinamiskā kvalitāte

К = Fu/Fх = 0,287/0,104 = 2,76

Uz priekšu virzīts spārns.

Spārna masa m ≈ 0,01 kg;

spārnu novirzes leņķis α = 150, g ≈ 9,8 N/kg

Spārna zona S= 0,00265 m2

Spārna pacelšana Rу = = 0,380 N

Velciet Rх = =0,102 N

Spārna aerodinamiskā kvalitāte

К = Fu/Fх = 0,171/0,119 = 3,73

Eksperimenta analīze

Analizējot eksperimentu un iegūtos rezultātus, mēs balstījāmies uz tēzi, ka jo augstāka ir spārna aerodinamiskā kvalitāte, jo tas ir labāks.

Pirmajā mūsu eksperimenta gadījumā labākie spārni izrādījās taisnstūrveida spārni un uz priekšu virzīts spārns. Taisnā spārna galvenā priekšrocība ir tā augstais pacelšanas koeficients K = 4,34. Novirzītam spārnam pacēluma koeficients ir vienāds ar K = 2,76 un attiecīgi uz priekšu virzītā spārna pacēluma koeficients ir vienāds ar K = 3,73. Tāpēc izrādījās, ka labākais spārns izrādījās taisnstūrveida spārns un uz priekšu virzīts spārns.

Mēs atkārtojām savu eksperimentu ar lielāku gaisa plūsmas spēku: tajā pašā laikā taisnā spārna un uz priekšu virzītā spārna aerodinamiskās īpašības diezgan strauji samazinājās līdz K = 2,76 un K = 1,48, bet mainījās virzītā spārna aerodinamiskā kvalitāte. nedaudz K = 2,25.

Analizējot iegūtos rezultātus par spārnu, konstatējām, ka, palielinoties gaisa plūsmas ātrumam, spārna pretestība palielinās diezgan lēni, saglabājot pacēluma koeficientu gandrīz nemainīgu.

Šajā darbā mēs pētījām spārna pacelšanas spēka atkarību tikai no tā plāna formas. Reālā lidojumā spārna pacelšanas spēks ir atkarīgs no tā laukuma, profila, kā arī no trieciena leņķa, ātruma un plūsmas blīvuma, kā arī no vairākiem citiem faktoriem.

Lai eksperiments būtu tīrs, ir jāievēro šādi nosacījumi:

• gaisa plūsma tika uzturēta nemainīga;
• Spārna ass un vēja tuneļa ass sakrita.
• attālums no caurules gala līdz vietai, kur piestiprināts spārns, vienmēr bija vienāds;

• P.S. Kudrjavcevs. UN ES. Konfederāti. Fizikas un tehnikas vēsture. Mācību grāmata pedagoģisko institūtu studentiem. RSFSR Izglītības ministrijas valsts izglītības un pedagoģijas izdevniecība. Maskava 1960
• Fizika. Es izpētu pasauli. Bērnu enciklopēdija. Maskava. AST. 2000. gads
• V.B. Baydakovs, A.S. Klumovs. Lidmašīnu aerodinamika un lidojuma dinamika. Maskava. "Mašīnbūve", 1979
• Lielā padomju enciklopēdija. 13. Trešais izdevums. Maskava. “Padomju enciklopēdija”, 1978.

Tagad apskatīsim gaisa plūsmu ap lidmašīnas spārnu. Pieredze rāda, ka, ievietojot spārnu gaisa plūsmā, spārna asās aizmugurējās malas tuvumā parādās virpuļi, kas griežas attēlā parādītajā gadījumā. 345, pretēji pulksteņrādītāja virzienam. Šie virpuļi aug, atraujas no spārna un tiek aiznesti ar plūsmu. Pārējā gaisa masa pie spārna saņem pretēju rotāciju (pulksteņrādītāja virzienā), veidojot cirkulāciju ap spārnu (346. att.). Pārvietojoties uz vispārējo plūsmu, cirkulācija izraisa straumes līniju sadalījumu, kas parādīts attēlā. 347.

Rīsi. 345. Spārna profila asajā malā veidojas virpulis

Rīsi. 346. Veidojoties virpulim, ap spārnu notiek gaisa cirkulācija

Rīsi. 347. Virpulis tiek aiznests ar plūsmu, un straumlīnijas vienmērīgi plūst ap profilu; tie ir kondensēti virs spārna un reti zem spārna

Mēs ieguvām tādu pašu plūsmas modeli spārnu profilam kā rotējošajam cilindram. Un šeit vispārējā gaisa plūsma tiek uzlikta rotācijai ap spārnu - cirkulācija. Tikai atšķirībā no rotējoša cilindra šeit cirkulācija notiek nevis korpusa griešanās rezultātā, bet gan virpuļu rašanās dēļ pie spārna asās malas. Cirkulācija paātrina gaisa kustību virs spārna un palēnina to zem spārna. Tā rezultātā spiediens virs spārna samazinās, un zem spārna tas palielinās. Visu spēku rezultants, kas iedarbojas no plūsmas uz spārnu (ieskaitot berzes spēkus), tiek virzīts uz augšu un nedaudz novirzīts atpakaļ (341. att.). Tās sastāvdaļa, kas ir perpendikulāra plūsmai, ir pacelšanas spēks, un komponente plūsmas virzienā ir pretestības spēks. Jo lielāks ir pretimnākošās plūsmas ātrums, jo lielāki ir pacelšanas un pretestības spēki. Šie spēki turklāt ir atkarīgi no spārna profila formas un no leņķa, kādā plūsma tuvojas spārnam (uzbrukuma leņķis), kā arī no tuvojošās plūsmas blīvuma: jo lielāks blīvums, jo lielāks šie spēki. Spārna profils ir izvēlēts tā, lai tas nodrošinātu pēc iespējas lielāku pacēlumu ar mazāko iespējamo pretestību. Teoriju par spārna pacelšanas spēka rašanos, kad ap to plūst gaiss, sniedza aviācijas teorijas pamatlicējs, Krievijas aero- un hidrodinamikas skolas dibinātājs Nikolajs Egorovičs Žukovskis (1847-1921).

Tagad mēs varam izskaidrot, kā lido lidmašīna. Lidmašīnas dzenskrūve, ko griež dzinējs, jeb reaktīvo dzinēja strūklas reakcija, piešķir gaisa kuģim tādu ātrumu, ka spārna celšanas spēks sasniedz un pat pārsniedz lidmašīnas svaru. Tad lidmašīna paceļas. Vienveidīgā taisnā lidojumā visu spēku summa, kas iedarbojas uz plakni, ir nulle, kā tam vajadzētu būt saskaņā ar Ņūtona pirmo likumu. Attēlā 348 parāda spēkus, kas iedarbojas uz lidmašīnu horizontālā lidojuma laikā ar nemainīgu ātrumu. Dzinēja vilces spēks ir vienāds ar lielumu un pretējs virziena gaisa pretestības spēkam visam gaisa kuģim, un gravitācijas spēks ir vienāds pēc lieluma un pretējs virzienam pacelšanas spēkam.

Rīsi. 348. Spēki, kas iedarbojas uz lidmašīnu horizontālā vienveidīgā lidojuma laikā

Lidmašīnām, kas paredzētas lidošanai ar dažādu ātrumu, ir dažādi spārnu izmēri. Lēnām lidojošām transporta lidmašīnām jābūt ar lielu spārnu laukumu, jo pie maza ātruma pacēlums uz spārna laukuma vienību ir mazs. Arī ātrgaitas lidmašīnas saņem pietiekamu pacēlumu no nelielas platības spārniem. Tā kā spārna pacēlums samazinās, samazinoties gaisa blīvumam, lai lidotu lielā augstumā, lidaparātam jāpārvietojas ar lielāku ātrumu nekā pie zemes.

Pacelšana notiek arī tad, kad spārns pārvietojas ūdenī. Tas dod iespēju būvēt kuģus, kas pārvietojas uz zemūdens spārniem. Šādu kuģu korpuss kustības laikā atstāj ūdeni (349. att.). Tas samazina ūdens pretestību kuģa kustībai un ļauj sasniegt lielu ātrumu. Tā kā ūdens blīvums ir daudzkārt lielāks par gaisa blīvumu, ar salīdzinoši nelielu laukumu un mērenu ātrumu iespējams iegūt pietiekamu zemūdens spārnu celšanas spēku.

Rīsi. 349. Zemūdens spārns

Gaisa kuģa propellera mērķis ir dot lidmašīnai lielu ātrumu, pie kura spārns rada pacelšanas spēku, kas līdzsvaro lidmašīnas svaru. Šim nolūkam gaisa kuģa propelleris ir fiksēts uz horizontālas ass. Ir par gaisu smagākas lidmašīnas, kurām nav nepieciešami spārni. Tie ir helikopteri (350. att.).

Rīsi. 350. Helikoptera diagramma

Helikopteros dzenskrūves ass atrodas vertikāli un dzenskrūve rada augšup vērstu vilci, kas līdzsvaro helikoptera svaru, aizstājot spārna pacēlumu. Helikoptera rotors rada vertikālu vilci neatkarīgi no tā, vai helikopters kustas vai ne. Tāpēc, kad dzenskrūves darbojas, helikopters var nekustīgi karāties gaisā vai pacelties vertikāli. Lai helikopteru pārvietotu horizontāli, ir jāizveido horizontāli virzīta vilce. Lai to izdarītu, jums nav jāuzstāda īpašs dzenskrūves ar horizontālo asi, bet gan tikai nedaudz jāmaina vertikālā dzenskrūves lāpstiņu slīpums, kas tiek darīts, izmantojot īpašu mehānismu dzenskrūves rumbā.

Noklikšķinot uz pogas "Lejupielādēt arhīvu", jūs pilnībā bez maksas lejupielādēsit nepieciešamo failu.
Pirms šī faila lejupielādes padomājiet par tām labajām esejām, kontroldarbiem, kursa darbiem, disertācijām, rakstiem un citiem dokumentiem, kas jūsu datorā atrodas nepieprasīti. Tas ir jūsu darbs, tam vajadzētu piedalīties sabiedrības attīstībā un dot labumu cilvēkiem. Atrodiet šos darbus un iesniedziet tos zināšanu bāzei.
Mēs un visi studenti, maģistranti, jaunie zinātnieki, kuri izmanto zināšanu bāzi savās studijās un darbā, būsim jums ļoti pateicīgi.

Lai lejupielādētu arhīvu ar dokumentu, ievadiet piecciparu skaitli zemāk esošajā laukā un noklikšķiniet uz pogas "Lejupielādēt arhīvu"

Līdzīgi dokumenti

Zemskaņas pasažieru lidmašīnas polāru aprēķināšana un uzbūve. Spārna un fizelāžas minimālā un maksimālā pretestības koeficienta noteikšana. Kopsavilkums par kaitīgo gaisa kuģa vilkšanu. Polāru un pacēluma koeficienta līknes konstruēšana.

kursa darbs, pievienots 03.01.2015


Lidmašīnas konstrukcijas un aerodinamiskās īpašības. Tu-154 lidmašīnas spārnu profila aerodinamiskie spēki. Lidojuma masas ietekme uz lidojuma īpašībām. Lidmašīnas pacelšanās un nolaišanās procedūra. Momentu noteikšana no gāzes dinamiskām stūrēm.

kursa darbs, pievienots 12.01.2013


Gaisa plūsma ap ķermeni. Lidmašīnas spārns, ģeometriskie raksturlielumi, vidēja aerodinamiskā horda, pretestība, aerodinamiskā kvalitāte. Lidmašīnas polaritāte. Spārna spiediena centrs un tā stāvokļa maiņa atkarībā no uzbrukuma leņķa.

kursa darbs, pievienots 23.09.2013


Gaisa kuģu pacelšanās un nosēšanās raksturlielumu izpēte: spārnu izmēru un slīpuma leņķu noteikšana; kritiskā Maha skaitļa, aerodinamiskās pretestības koeficienta, pacēluma aprēķins. Pacelšanās un nosēšanās polaritāšu izbūve.

kursa darbs, pievienots 24.10.2012


Transportlidmašīnas augstas malu attiecības spārna stiprības aprēķins: spārna ģeometrisko parametru un svara datu noteikšana. Šķērsspēku un momentu diagrammas konstruēšana visā spārna garumā. Spārna šķērsgriezuma projektēšana un verifikācijas aprēķins.

kursa darbs, pievienots 14.06.2010


Lidmašīnas Yak-40 lidojuma raksturojums iekraušanas variantam. Spārnu nesošo elementu ģeometriskie raksturlielumi. Sarežģīta spārna pārveidošana par taisnstūrveida. Slodzes spēku un slodžu aprēķins. Spriegumu noteikšana spārnu sekcijās.

kursa darbs, pievienots 23.04.2012


Lidmašīnas ar taisnstūrveida spārnu parametri. Slīpuma leņķu noteikšana spārna centrālajā un gala daļā, izmantojot virpuļsistēmas U-veida modeli. Maksimālā spiediena krituma aprēķins pāri spārnu ādai tuvojošās plūsmas kopējā spiediena ietekmē.

tests, pievienots 24.03.2019