Почему угол волны Маха должен быть меньше угла стреловидности крыла?

Это из моих конспектов лекций:

введите описание изображения здесь

Я вижу, что это для того, чтобы можно было иметь дозвуковое обтекание крыла в плане, но зачем это нужно? А есть еще причины?

Я могу думать о тепле как о проблеме, если на крыле образуется сильная ударная волна. Но я припоминаю, что после толчка давление тоже будет увеличиваться, так что, возможно, есть причина, по которой вы хотите, чтобы толчок произошел внутри области крыла? Просто предположил на данный момент.

Ответы (3)

TLDR; Перпендикулярное дозвуковое обтекание передней кромки крыла позволяет оптимизировать крыло для дозвукового взлета и посадки.

Не ошибитесь! Сам поток по-прежнему сверхзвуковой, и вам все равно придется иметь дело с ударными волнами на вашем крыле! У вас не будет (или по крайней мере очень нежелательно иметь сильную ударную волну перед самолетом) дозвуковых условий над крылом. Однако перпендикулярного потока нет, и это то, что имеет значение для передней кромки.

Передняя кромка крыла должна быть максимально острой на сверхзвуковом режиме. Кривые вызывают сильное сопротивление, поскольку формируются несколько бесконечно малых ударных волн, которые объединяются в одну большую. (Теоретически это будет сходиться к адиабатическому сжатию, что совсем не так для реального случая) Однако самолет должен взлетать в дозвуковом полете, и если у вас нет TWR> 1, вам понадобится ваша сладкая сладкая поднять, и в этом случае острый край невероятно неудачен, так как он создаст очень турбулентный воздушный поток или еще худшее разделение из-за потока снизу вверх через передний край. Поэтому, если перпендикулярный поток дозвуковой, вы можете использовать закругленную переднюю кромку, которая поможет вам при взлете и посадке.

Если вам нужен очень быстрый самолет (например, Ma > 3), у вас будут проблемы, так как суперстреловидные крылья не помогут вам с TO и LDG. Поэтому у некоторых истребителей есть регулируемые крылья, но это кошмар из соображений безопасности. В гражданской авиации этого не произойдет в ближайшее время. -> Вам придется учитывать все ваши режимы во время миссии. Самолет, который очень эффективен в Ma> 5 с двигателями SCRAMJET, который не может самостоятельно совершать ТО, в значительной степени бесполезен. То же и с крыльями.

По крайней мере, это первое, что приходит мне в голову, когда я читаю вопрос. Если я что-то пропустил, я дополню ответ.
Спасибо за ответ. Я думаю, возможно, мой лектор упростил вещи. Поскольку мы используем таблицы потоков Маха, мы всегда смотрим на примеры сильного удара, и поэтому в большинстве приведенных примеров поток на самом деле дозвуковой.
Это довольно упрощение. Единственное место, где желателен сильный удар, - это ПВРД, но текущие исследования пытаются устранить это, поскольку это очень неэффективно, но сверхзвуковое горение тоже непросто. Я помню, мы получили треугольное расположение с 3D-профилем, и нам пришлось просчитывать его полностью, а затем еще раз внутри ПВРД с отражениями и всем остальным. Ничего сложного, просто работы много...

Краткий ответ: тяга передней кромки .

Чуть более длинный ответ: дозвуковой поток способен преодолевать переднюю кромку, что приводит к пику всасывания, которого нет в сверхзвуковом потоке. Стреловидность позволяет сохранять эту форму потока до тех пор, пока составляющая скорости потока, перпендикулярная передней кромке, является дозвуковой.

Этот пик всасывания, действуя на обращенную вперед поверхность передней кромки, тянет крыло вперед, отсюда и выражение «тяга передней кромки». Это отсутствует, когда перпендикулярная составляющая скорости превышает 1 Маха, подвергая обращенную вперед область крыла воздействию повышенного давления после удара.

Эту характеристику можно максимизировать за счет конической выпуклости , выпуклости самой передней части аэродинамического профиля, которая увеличивается с размахом, так что внешнее переднее крыло имеет коническую поверхность. Это было введено с F-106 и используется во многих сверхзвуковых конструкциях.

Ф-106

F-106 под углом к ​​солнцу, хорошо видна изогнутая передняя кромка ( источник фото )

Пожалуйста, два вопроса: 1. Связанный источник говорит, что «[тяга LE возникает], когда воздух течет из точки торможения на нижней поверхности крыла вокруг передней кромки к верхней поверхности». Почему эта сила не интегрируется с остальными, что приводит к чистой аэродинамической силе? / 2. Почему изогнутый LE увеличивает внешний борт (IOW: что особенного в «внешнем переднем крыле [имеющем] коническую поверхность»? ) / Если это выходит за рамки этого вопроса и ответа, я буду рад задать отдельный вопросы). Спасибо!
@ ymb1 1) Он интегрирован и частично объясняет парадокс Даламбера . 2) Наибольшее расстояние до скачка находится у внешнего ЛД, поэтому здесь дозвуковая картина наиболее «чистая» и позволяет максимально использовать тягу ЛД.
Спасибо! Почему этот эффект больше используется в сверхзвуковых самолетах, когда он, безусловно, может быть применен к околозвуковым самолетам с эквивалентным числом Маха, перпендикулярным передней кромке? Я чувствую, что есть нечто большее в правиле «поток, перпендикулярный передней кромке, вот что важно».
@RoryMcDonald Да, есть. Пожалуйста, прочитайте это для объяснения того, что такого особенного в Mach 1. Sweep уменьшит и сгладит пик сопротивления на звуковом барьере. Это самая важная причина взмаха крыльями. И, конечно же, все дозвуковые и трансзвуковые самолеты используют тягу передней кромки. Это одна из причин, почему дозвуковой полет намного эффективнее; другой - это, конечно, эффект расширения сжимаемости при сверхзвуковой скорости, который объясняется в связанном ответе.

Как объяснено в другом ответе, удержание крыла внутри ударного конуса поддерживает дозвуковой характер бокового потока, который заставляет воздух течь вверх вокруг передней кромки. Это позволяет использовать закругленную переднюю кромку, которая также хорошо работает на низких скоростях.

Но позволить шоку встретиться с передним краем не так уж и плохо. Это условия, в которых работает волнолет, наиболее ярким примером которого является, пожалуй, североамериканский XB-70 Valkyrie со скоростью 3 Маха. Хитрость заключается в том, чтобы использовать ударное давление на нижней стороне для создания подъемной силы, но избегать его на верхней поверхности.

Спасибо, только что спросил Питера Кампфа, можно ли использовать тягу передней кромки на малых скоростях. Под "встречаться с передним краем" вы имеете в виду просто коснуться переднего края, верно? Не пройти мимо? Можно ли добиться такого же эффекта с помощью амортизатора из лука, или здесь слишком большое сопротивление?
Крепление @RoryMcDonald по всей длине передней кромки максимизирует подъемную силу волны. Вся передняя кромка создает вдоль себя собственную ударную волну; насколько я помню, любой удар, распространяющийся наружу, сливается с ним и не «проходит» мимо него (не совсем уверен). Носовой удар не может быть прикреплен к внутренней передней кромке, если только самолет не является летающим крылом или несущим телом без фюзеляжа впереди несущей поверхности: большинство, если не все, современные экспериментальные волнолеты относятся к этому типу.
Почему угол волны Маха должен быть меньше угла стреловидности крыла?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v