Циркуляционно-отрывная модель обтекания крыла

Принятая в линейной теории крыла плоскостная система свободных вихрей яв­ляется условной и в действительности не сущест­вует. Уже на небольшом удалении от задней кром­ки вихревая пелена сворачивается в два жгута, которые отчетливо на­блюдаются в эксперимен­тах.

У крыльев небольшого удлинения сворачивание вихревой пелены происходит над крылом в области боковых кромок (рис. 5.22), вызы­вая дополнительное разрежение на верхней поверхности крыла. Чем меньше удлинение крыла, тем относительно протяженнее бо­ковые кромки и, следовательно, тем сильнее влияние вихревых структур на гидродинамические характеристики крыла. Это влия­ние должно усиливаться также с ростом угла атаки, что приводит к нелинейным зависимостям гидродинамических характеристик от угла атаки. Типичный характер таких зависимостей для прямо­угольного крыла =1,0 показан на рис. 5.23.

Рис.5.23

Обратим внимание на линейный характер зависимости при малых углах атаки и постепенное отклонение Су вверх от прямой при увеличении углов атаки вследствие появления вихревой составляющей подъемной силы. Критический угол атаки, при котором достигает­ся максимальное значение Сy имеет большую величину (50°). Обратим внимание на то, что центр давления во всем диа­пазоне углов атаки располагается примерно в районе1/4 хорды.

Обтекание крыла малого удлинения при больших углах атаки можно представить себе как бы состоящим из двух течений: продольного безотрывного обтекания с циркуляцией и поперечного отрывного обтекания крыла как пластины.

(5.23)

Здесь первый член представляет собой циркуляционную часть течения, а второй — нормальную силу, обусловленную сопротивле­нием при поперечном отрывном обтекании крыла.