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

Развитие теории несущих линий: теория Джонса для крыльев малого относительного удлинения

В последних двух случаях, т. е. для крыла прямой стреловидности и крыла малого относительного удлинения, мы должны обратиться к более точной и сложной теории, в которой крыло представлено несущей поверхностью, а не несущей линией. Ситуация все же подобна той, что происходит в случае несущей линии. Если мы знаем распределение подъемной силы над поверхностью, то мы сможем рассчитать прямым способом поле скоростей потока и энергию, необходимую для получения заданного поддержания полета. Однако если задана геометрическая форма поверхности, то решение задачи определения распределения подъемной силы предполагает значительные математические трудности, потому что мы должны решить интегральное уравнение, содержащее двойной интеграл, и в этой задаче даже лучшие математики не окажут нам значительной помощи. Мы, специалисты по аэродинамике, должны двигаться вперед со своими собственными методами. Такую теорию первоначально создал Бленк в школе Прандтля [10]. Хотя по этой проблеме проделан значительный объем работы, здесь я не могу обсуждать ее подробнее. Возможно, наиболее систематизированное представление о настоящем состоянии вопроса дали Флакс и Лоренс из Корнеллской лаборатории по аэронавтике [11].

Однако мне хотелось бы отметить один интересный подход к приближенному решению задачи для крыла очень малого относительного удлинения. В этом случае анализ удивительно прост, и появился благодаря изобретательному ученому, принадлежащему молодому поколению, Роберту Т. Джонсу, который работает в Национальном консультативном комитете по аэронавтике (NACA) [12].

Джонс являет собой пример ученого, внесшего значительный вклад в развитие аэродинамики, не имея при этом преимуществ систематического образования, ведущего к получению степени. Фактически он проучился в колледже только два семестра; после этого он сменил несколько мест работы, включая попытки строить самолеты для небольшой компании. Экономическая депрессия привела к краху этого

Рис. 27. Крыло малого относительного удлинения. Течение вокруг каждого поперечного сечения, перпендикулярного направлению полета, можно приблизительно приравнять к двумерному течению вокруг такого же поперечного сечения. U — скорость полета и а — угол атаки. С - С представляет типичное поперечное сечение.

предприятия, и он оказался лифтером в одном из правительственных зданий в Вашингтоне. Я считал, что сам Макс Мунк, ведущий специалист по аэродинамике, открыл в лифтере потенциальные таланты, но Артур Кантровиц недавно подтвердил, что это не так; по его словам, Джонс получил работу в NACA по рекомендации конгрессмена от его родного города, история намного менее драматичная. В любом случае начальники Джонса в NACA дали ему шанс продолжить свои исследования, читая научную литературу и посещая лекции.

Джонс рассматривал крылья очень малого относительного удлинения (рис. 27). Как увидим в следующей главе, такие крылья, например известное треугольное крыло, недавно стали очень важными благодаря своему применению в высокоскоростном полете. Я уже говорил ранее, что Прандтль допускал возможность приближенно приравнять течение вокруг каждого профиля крыла, перпендикулярного размаху, к двумерному течению. Для крыльев очень малого относительного удлинения Джонс сделал предположение, противоположное теории Прандтля. Он постулировал, что течение вокруг каждого поперечного сечения,

перпендикулярного направлению полета, можно приближенно приравнять к двумерному течению вокруг такого же поперечного сечения, наложенного на первоначальный равномерный поток. Эта идея дает возможность определить распределение подъемной силы вдоль хорды, также как теория Прандтля дает распределение подъемной силы вдоль размаха.

Одним из замечательных результатов теории Джонса является тот факт, что на подъемную силу в любой точке хорды влияет только течение впереди рассматриваемой точки, и она не зависит от условий течения по потоку, тогда как в случае крыльев большого относительного удлинения Прандтля, местная подъемная сила в основном зависит от влияния свободных вихрей по потоку. Теория Джонса составляет важное дополнение к теории Прандтля, и, по мнению автора, очень удовлетворительным способом завершает теорию крыла. Следует упомянуть подобную идею, ранее использованную Мунком [13] для расчета сил, действующих на корпус дирижабля, в задаче, которая сегодня устарела. Мунк не подумал о возможности применить ту же самую идею к теории крыла, тогда как Джонс осознал значение подобной теории для решения вполне современной задачи, а именно задачи треугольного крыла.

В представлении теории подъемной силы я намеренно опустил один важный аспект, а именно, влияние вязкости на явление подъемной силы. Действительно, влияние вязкости встречается почти в каждой аэродинамической задаче, когда мы приступаем к более полному анализу. Однако мы должны обсудить явление вязкости в следующей главе, в связи с проблемой сопротивления, где вязкость имеет важнейшее значение.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление