«Правило площади» гласит, что сверхзвуковое сопротивление самолета связано с общей площадью части самолета. Каково точное определение правила? Почему это происходит?
Возможно, вы слышали об эллиптическом распределении подъемной силы, которое минимизирует индуктивное сопротивление для заданного пролета и заданной подъемной силы. Правило площади аналогично, но здесь речь идет о продольном распределении площадей поперечного сечения самолета, и оно минимизирует волновое сопротивление на скорости 1 Маха.
Первая картинка взята из патента Юнкерса 1944 года: в 1943 году Юнкерс обнаружил, что трансзвуковое сопротивление можно минимизировать, перемещая части самолета. В данном случае это был EF-122, исследовательский проект, который стал Ju-287. Легче всего было сдвинуть гондолы двигателей, поэтому конечный продукт имеет такое странное расположение двигателей. На чертеже показаны несколько заштрихованных поперечных сечений вдоль линий, отмеченных римскими цифрами: нанесите сумму всех площадей вдоль каждой линии на координату длины самолета, и вы получите распределение, которое необходимо оптимизировать таким образом, чтобы оно имело максимальную площадь для наименьших градиентов.
На следующем рисунке показано, как выглядят эти графики. Это из другого источника, поэтому здесь показаны общие комбинации крыла и тела. Слева — самолет с фюзеляжем в форме корпуса Sears-Haak . Тело Сирса-Хаака является оптимальной формой для наибольшего объема с заданным волновым сопротивлением и было открыто Вольфгангом Хааком в 1941 году, а затем Уильямом Сирсом в 1947 году. середина.
На правом графике показано, чего можно достичь, принимая во внимание все части самолета. Разница показана на маленьком центральном графике.
Как это делается: Убираем от фюзеляжа то, что добавляют крылья. В результате получился фюзеляж, похожий на бутылку из-под кока-колы. Вы также можете добавить тела Кюхенмана; у старых авиалайнеров их предостаточно. Обратите особое внимание на фюзеляжи, как у Blackburn Buccaneer , или Т-образные хвостовые оперения, как у Ил-62 или Туполева Ту-154 . Сегодня такие вещи, как пилоны двигателя или обтекатели направляющих закрылков, используются в качестве тел Кюхемана, чтобы сгладить распределение площади по длине, и если вы внимательно посмотрите, вы увидите технику бутылок из-под кокаина на фюзеляже вокруг горизонтального оперения многих авиалайнеров. Они не летают со скоростью 1 Маха, но достаточно близко, чтобы определение площади уже имело значение.
Стрелка ниже показывает общую концепцию и величину достижимого снижения лобового сопротивления:
По сути, правило площади — это общее правило конструкции самолета, которое запрещает резкие изменения площади поперечного сечения самолета от одной точки к другой на его продольной оси, поскольку это может создать области низкого давления в окружающем воздушном потоке, которые буквально удерживали бы самолет назад, снижая его скорость из-за сопротивления формы. Правило площади иногда называют «правилом сверхзвуковой площади», поскольку оно имеет большее значение на околозвуковых и сверхзвуковых скоростях.
Терри
ТипIA
Брайсон С.