Главная > Разное > Аэродинамика. Избранные темы в их историческом развитии
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Ограничение теории крыла: срыв потока

На рис. 23 показано, что полезность теории обусловлена ограниченной областью значений угла атаки, включающей относительно малые углы, положительные и отрицательные. Вне этой области значений измеренная подъемная сила падает намного ниже значений, предсказанных теорией. Физическое объяснение этого несоответствия, подтвержденного визуальными наблюдениями, следующее. Как уже говорилось, подъемная сила, действующая на крыло, возникает благодаря разности в давлении между верхней и нижней поверхностью. Эту разницу в давлении можно сохранить, только если течение удерживается у поверхности. Действительно, при малых углах атаки течение испытывает незначительные препятствия, но удерживается у поверхности. Однако когда угол увеличивается, воздух встречает всё возрастающие препятствия, чтобы сохранить соприкосновение, особенно на верхней поверхности, где ему приходится прокладывать себе дорогу вопреки возрастающему давлению, и он отрывается от поверхности до того, как достигнет задней кромки. Этот отрыв приводит, во-первых, к значительно меньшему значению циркуляции по сравнению с тем, которое задает условие Кутта-Жуковского, и, во-вторых, к фактическому снижению циркуляции с увеличивающим углом атаки. Таким образом,

существует определенный критический угол атаки для каждого профиля крыла, сверх которого подъемная сила больше не возрастает с углом, а начинает уменьшаться. В таком случае о крыле говорят, что оно находится под закритическим углом атаки. Это явление имеет большое значение, поскольку оно определяет максимальную нагрузку, которую может выдерживать крыло при заданной скорости, и, в частности, безопасную посадочную скорость самолета.

По-видимому, иногда срыв потока случается и у птиц. Срыв потока у птиц можно вызвать, если у человека есть некоторые знания по аэродинамике. Я часто пытался проделать это с чайками на берегу озера Констанс (Constance). Я держал в руке хлеб, и когда птицы пытались достать его, я медленно отдергивал руку. Тогда птицы пытались уменьшить скорость, чтобы достать его, что требовало увеличения коэффициента подъемной силы. Очевидно, что несколько раз птицы превышали критический угол своих крыльев и падали. Разница между птицей и самолетом заключается в том, что птица может легко создать дополнительную подъемную силу, энергично взмахивая крыльями.

Явление срыва потока в основном зависит от вязких воздействий, которыми пренебрегают в теории циркуляции подъемной силы. У нас все еще нет надежной теории, предсказывающей угол, при котором происходит срыв потока, или картину потока вокруг крыла, когда оно находится под закритическим углом атаки. Однако мы знаем некоторые средства, которые эффективны не для полного предотвращения срыва потока, а для его отсрочки. Такие средства называются устройствами для увеличения подъемной силы.

Одно из таких устройств — паз возле передней кромки, изобретение Густава Лахмана и сэра Фредерика Хендли-Пейджа. Паз предотвращает отрыв потока от окрестности передней кромки, который является самым опасным видом отрыва. Вместо неповоротного паза в крыле можно также установить подвижное крылышко впереди передней кромки. Крылышко перемещается вперед автоматически отрицательным давлением при высоких углах атаки и создает паз, который при нормальном полете остается закрытым. Лахман, немецкий летчик во время Первой мировой войны, который позже получил докторскую степень в Ахенском университете, защитив диссертацию по теории паза, рассказал мне, что мысль о пазе зародилась у него, пока он лежал в военном госпитале после серьезной аварии, вызванной срывом

потока. Хендли-Пейдж в Англии независимо пришел к тому же изобретению. Позже они вместе работали. Еще одно устройство, задерживающее срыв потока, это разрезной закрылок или закрылок с пазами, установленный возле задней кромки. Почти у каждого самолета есть такой щиток на задней кромке, и его действие можно наблюдать во время посадки.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление