Тела, находящиеся рядом в потоке воздуха, оказывают взаимное влияние на картину обтекания. При этом меняются формы линий тока, вихревого следа и волн, вызываемых каждым телом в отдельности. Изменяется также распределение сил давления и трения на поверхности тел, а следовательно, и аэродинамические силы в целом.
В одних случаях это взаимовлияние (аэродинамическая интерференция) может быть положительным (благоприятным), в других – отрицательным (неблагоприятным), увеличивающим суммарное сопротивление тел и уменьшающим подъемную силу.
Примером благоприятной интерференции может служить взаимное влияние профилированного кольца и диска. Диск отклоняет струи воздуха так, что они набегают на кольцо под небольшим местным углом атаки (рис. 10.15). В результате появляются силы, направленные против потока (снижающие лобовое сопротивление). Реакция кольца на поток отклоняет струи за диском, уменьшая зону срывного течения и также снижая лобовое сопротивление. Суммарное сопротивление системы «диск–кольцо» на 30... 40 % меньше, чем сумма сопротивления отдельно взятых элементов. Это явление используется в кольцевых капотах самолетов со звездообразными двигателями внутреннего сгорания воздушного охлаждения.
|
|
Неблагоприятная интерференция возникает обычно при взаимном влиянии двух хорошо обтекаемых тел (крыло и тело вращения), помещенных близко друг от друга. Добавочное, интерференционное сопротивление крыла от фюзеляжа при дозвуковых скоростях возникает, в первую очередь, из-за влияния фюзеляжа на распределение подъемной силы по размаху крыла. Увеличение может достигать 15 % изолированного крыла, тогда как уменьшается на 2...4 %.
Вторая причина увеличения коэффициента сопротивления – утолщение и преждевременный отрыв пограничного слоя в месте стыка крыла и фюзеляжа (крыла и мотогондолы). Внутри угла «крыло–фюзеляж», (рис. 10.16) происходит большое нарастание толщины пограничного слоя из-за одновременного торможения одних и тех же частиц воздуха сразу двумя стенками.
Если две стыкующиеся поверхности образуют увеличивающийся по потоку двугранный угол, в котором струи могут расширяться (для крыла это характерно, так как его толщина понижается к кормовой части), то скорость течения внутри угла при числе будет уменьшаться, а давление увеличиваться. Пространство в таком углу образует «диффузорный мешок», в котором возникает срыв пограничного слоя и сильные завихрения даже при небольших углах атаки. На размеры этих мешков большое влияние оказывают форма и относительное расположение крыла и фюзеляжа.
Наименьшее увеличение сопротивления имеет схема расположения крыла посередине поперечного сечения фюзеляжа – среднеплан. Наибольшее увеличение имеет низкоплан (крыло под фюзеляжем), (рис. 10.16). Он требует устройства подходящих зализов в месте стыка крыла с фюзеляжем. Подъемная сила при любых схемах уменьшается очень мало.
|
|
Взаимное влияние элементов ЛА при дозвуковых скоростях может быть приближенно учтено путем введения коэффициента интерференции. Так коэффициент сопротивления крыла для комбинации «крыло, плюс фюзеляж, плюс мотогондолы» с учетом интерференции равен
,
где – коэффициент сопротивления изолированного крыла; – коэффициент интерференции; – площадь крыла, перекрытая фюзеляжем и мотогондолами; – полная площадь крыла в плане (с фюзеляжем и мотогондолами) (рис. 10.17). Значения коэффициента для некоторых самолетных схем приведены в табл. 10.1.
| |||
Таблица 10.1