Коэффициент тонкости

редактировать
Concorde в его последнем полете. Чрезвычайно высокий коэффициент тонкости фюзеляжа очевиден. Questair Venture с яйцевидным фюзеляжем с очень низким коэффициентом тонкости

In военно-морская архитектура и в аэрокосмической технике, коэффициент тонкости - это отношение длины тела к его максимальной ширине. Короткие и широкие формы имеют низкий коэффициент тонкости, а длинные и узкие - высокие. Самолеты, которые проводят время на сверхзвуковой скорости, например Concorde, как правило, имеют высокий коэффициент измельчения.

На скоростях ниже критических мах одной из основных форм сопротивления является поверхностное трение. Как следует из названия, это сопротивление, вызванное взаимодействием воздушного потока с обшивкой самолета. Чтобы свести к минимуму это сопротивление, самолет должен быть спроектирован так, чтобы минимизировать открытую площадь кожи или «влажную поверхность». Одним из решений этой проблемы является конструкция фюзеляжа "яйцевидной формы", например, используемого на самодельном Questair Venture.

. Теоретические идеальные коэффициенты тонкости фюзеляжа дозвуковых самолетов обычно составляют примерно 6: 1, однако это может быть скомпрометирован другими конструктивными особенностями, такими как требования к размещению или размеру груза. Поскольку фюзеляж с большей крупностью может иметь уменьшенную площадь оперения, это идеальное соотношение практически может быть увеличено до 8: 1.

Однако большинство самолетов имеют значительно более высокие коэффициенты тонкости. Это часто происходит из-за конкурирующей необходимости разместить рулевые поверхности хвоста на конце более длинного плеча, чтобы повысить их эффективность. Уменьшение длины фюзеляжа потребовало бы более крупных органов управления, что компенсировало бы снижение лобового сопротивления от использования идеального коэффициента тонкости. Примером высокоэффективной конструкции с несовершенным коэффициентом измельчения является Lancair. В других случаях проектировщик вынужден использовать неидеальную конструкцию из-за внешних факторов, таких как расположение сидений или размеры грузовых поддонов. Современные авиалайнеры часто имеют коэффициент тонкости намного выше идеального, что является побочным эффектом их цилиндрического поперечного сечения, которое выбирается из соображений прочности, а также обеспечения единой ширины для упрощения расположения сидений и грузовых авиаперевозок обработка.

Когда самолет приближается к скорости звука, ударные волны образуются на участках большей кривизны. Эти ударные волны излучают энергию, которую должны подавать двигатели, энергию, которая не идет на ускорение полета самолета. Похоже, что это новая форма сопротивления, называемая волновым сопротивлением, которая достигает пика примерно в три раза превышающего сопротивление при скоростях, даже немного ниже критического Mach. Чтобы свести к минимуму волновое сопротивление, кривизна самолета должна быть минимальной, что подразумевает гораздо более высокие коэффициенты тонкости. Вот почему у высокоскоростных самолетов длинные заостренные носы и хвосты, а фонарь кабины примыкает к линии фюзеляжа.

С технической точки зрения, наилучшие характеристики сверхзвуковой конструкции типичны для двух «идеальных форм»: корпуса Sears-Haack, заостренного с обоих концов, или фон Карман ожив с тупым хвостом. Примеры последней конструкции включают Concorde, F-104 Starfighter и XB-70 Valkyrie, хотя до некоторой степени практически все послевоенные самолет-перехватчик отличался такой конструкцией. Конструкторы ракет еще меньше заинтересованы в характеристиках на малых скоростях, а ракеты обычно имеют более высокий коэффициент тонкости, чем большинство самолетов.

Появление самолетов с более высоким коэффициентом тонкости также привело к появлению новой формы нестабильности, инерционной связи. По мере того, как двигатели и кабина отодвигались от центра масс самолета, инерция крена этих масс росла и позволяла преодолеть силу аэродинамических поверхностей. Для борьбы с этим эффектом используются различные методы, в том числе негабаритные элементы управления и системы повышения устойчивости.

Ссылки
Последняя правка сделана 2021-05-20 04:23:11
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте