Изменяется ли угол атаки сваливания в перевернутом полете из-за кривизны асимметричного профиля?

Краткий ответ: асимметричные аэродинамические поверхности имеют разные положительные и отрицательные углы сваливания, наибольшее абсолютное значение из двух зависит от таких факторов, как форма носа и развал. При положительном развале (обычный самолет и самолет общего назначения) отрицательный угол сваливания может быть самым большим (в абсолютных значениях), но максимальная отрицательная подъемная сила, доступная до сваливания, будет меньше, чем для положительного сваливания. Большие числа Рейнольдса отодвигают сваливание дальше в обоих направлениях.

Это зависит от аэродинамического профиля. При симметричных аэродинамических профилях угол сваливания одинаков для положительного и отрицательного срыва. Аэродинамические поверхности с положительным изгибом (которые чаще всего используются) имеют отрицательное сваливание при меньшем абсолютном значении коэффициента подъемной силы по сравнению с их положительным срывом, но угол сваливания вполне может иметь более высокое абсолютное значение.

Ниже вы видите полярный график для сверхкритического аэродинамического профиля, который я использовал для этого ответа . Положительный угол атаки сваливания составляет 8°, а отрицательный — около -10°.

Полярный график профиля R2A на скорости 0,6 Маха (собственная работа)

Угол сваливания зависит от деталей контура носа и развала: Положительный развал означает, что нулевой угол подъемной силы сдвинут в сторону отрицательных значений, так что в поляре есть некоторое смещение к отрицательным значениям. Однако, если нижняя часть носовой части имеет очень большую кривизну, это создаст высокий пик всасывания, что приведет к отрыву потока сразу за носовой частью уже при небольшом отрицательном угле атаки.

Одним из крайних случаев может быть аэродинамический профиль Göttingen 417a . К сожалению, Airfoiltools отображает только диапазон чисел Рейнольдса, подходящих для любителей моделей самолетов, но приведенный ниже график должен передать суть. Положительный угол срыва составляет 12° при максимальном числе Рейнольдса, а отрицательный угол срыва составляет всего около -8°.

Подъем Gö 417 по углу атаки. Наименьшее число Рейнольдса (синяя линия) равно 50 000, а наибольшее — 1 000 000 (оливково-зеленая линия). Обратите внимание, что все кривые являются прогнозами XFOIL — реальные данные могут выглядеть иначе.

Вы в основном сравниваете ситуацию с положительным$\alpha$(выше) с ситуацией с отрицательным$\alpha$(ниже).

Вы могли бы получить ту же ситуацию, если бы наклонились вниз: посмотрите, как на втором рисунке направление вашего потока появляется над линией хорды (в системе отсчета крыла).

Если бы ваш аэродинамический профиль был симметричным, критические положительные и отрицательные$\alpha$будет иметь такое же абсолютное значение, только противоположный знак, но вы показываете выпуклый аэродинамический профиль.

У меня сейчас нет под рукой моей книги по аэродинамике, но гугл нам в помощь :

Как вы можете видеть на изображении, добавление изгиба к аэродинамическому профилю смещает его$C_{L\alpha}$линию в сторону отрицательных значений. Это желательно, потому что таким образом вы можете иметь подъемную силу, даже когда угол атаки равен 0 (и без увеличения сопротивления или с небольшим увеличением). Другим следствием является то, что максимальное положительное$\alpha$будет меньше, чем невыпуклый случай, а отрицательный будет еще более отрицательным (но с некоторыми ограничениями, условие Рунге-Кутты на задней кромке повлияет на форму отрицательного$C_{L\alpha}$изгиб)

Обратите внимание, что перевернутый полет очень редко встречается у птиц, у которых крылья сильно изогнуты, как у GO 417.

Важно помнить, что переворачивание асимметричного крыла, говоря простым языком, переворачивает все хорошее, что есть в подъемной силе, «на правильную сторону». Результатом является потеря подъемной силы при такой скорости и угле атаки. Более того, есть очень большая вероятность, что угол атаки перевернутого крыла будет меньше.

В случае сильно изогнутого крыла инверсия, скорее всего, будет катастрофой. Аэродинамическая труба/дым показали бы сильную турбулентность сверху и очень небольшую подъемную силу из-за давления под крылом. Обратите внимание, что два великих достоинства тонких крыльев с нижним изгибом поменялись местами.

С другой стороны, полностью симметричные крылья мало чем отличаются в перевернутом виде и популярны в пилотажных самолетах.

Плоское дно будет вести себя лучше, чем недоразвал, но в перевернутом состоянии будет создавать меньшую подъемную силу при данном УА и будет демонстрировать характеристики сваливания плоской пластины (сваливание при более низком УА).

Удивительно, какой интерес вызывает фильм. Мы должны дать Дензелу симметричное крыло, а Салли хороший набор поплавков.