Расчет коэффициента лобового сопротивления дирижабля по эмпирическим формулам

Рассмотрим расчет коэффициента лобового сопротивления при нулевых углах атаки и скольжения. При этом будем пользоваться методикой, изложенной в работе [12], где были обработаны экспериментальные данные по аэродинамическим коэффициентам реальных дирижаблей. Диапазон изменения объемов оболочек исследуемых дирижаблей - от до , а удлинений от 3 до 5.

В качестве характерной площади используем величину , где - объем корпуса дирижабля.

Полный коэффициент сопротивления приближенно определяется следующей эмпирической формулой:

, (2.73)

где - коэффициент, учитывающий интерференцию частей дирижабля и сопротивление мелких деталей, включая посадочный такелаж; - коэффициенты, учитывающие сопротивление дополнительного оборудования корпуса дирижабля и оперения, соответственно; - коэффициент, учитывающий сопротивление пилонов движителей, мотогондол и систем охлаждения двигателей, шасси и другого дополнительного оборудования гондолы и силовых установок; , , , , - коэффициенты сопротивления корпуса дирижабля, оперения, интерференции оперения и корпуса, гондолы и расчалок оперения, соответственно.

Учет сопротивления корпуса

, (2.74)

где - коэффициент сопротивления трения корпуса, который для гладкой поверхности корпуса дирижабля при числах Рейнольдса может быть рассчитан по интерполяционной формуле, полученной в работе [12] после обработки экспериментальных данных для дирижаблей мягкого типа:

, (2.75)

где число Рейнольдса корпуса, - кинематическая вязкость среды, равная для воздуха при нормальных условиях (, ) ; - длина дирижабля; коэффициенты и приближенно учитывают сопротивление давления и отрыв потока с кормовой части корпуса:

, , (2.76)

где - диаметр миделя корпуса дирижабля.

Для объемного коэффициента сопротивления корпуса справедлива формула:

, (2.77)

где - площадь поверхности корпуса.

Учет сопротивления оперения

Коэффициент сопротивления одного плана оперения, отнесенный к его площади , рассчитывается по формуле:

, (2.78)

где - коэффициент сопротивления трения пластины длиной по потоку , равной хорде стабилизатора оперения при числе Рейнольдса ; коэффициенты и учитывают сопротивление давления и дополнительное сопротивление, вызванное отрывом потока в хвостовой части профиля стабилизатора, соответственно:

, , (2.79)

где - толщина профиля стабилизатора. Найдя из (2.78), определяем объемный коэффициент сопротивления оперения дирижабля:

, (2.80)

где - число планов оперения.

Учет интерференции корпуса и оперения

Соответствующий коэффициент сопротивления определяется по приближенной формуле:

, (2.81)

где .

Учет сопротивления гондолы

Соответствующий коэффициент сопротивления для исследовавшихся дирижаблей рассчитывается по следующей эмпирической формуле, учитывающей фронтальную площадь гондолы :

. (2.82)

Следует отметить, что, как показали результаты численного исследования аэродинамики дирижаблей, эти формулы дают удовлетворительную для практики точность только для дирижаблей средних и больших объемов - .