Рассмотрим подъемную силу и момент

Несжимаемая среда. Для тонких профилей в несжимаемой жидкости, практически независимо от формы профиля

, , (8.13)

где – угол атаки нулевой подъемной силы (при расчетах подставляется в формулу со своим знаком); – производная, не зависящая от формы профиля и равная . Для симметричных профилей и . При увеличении вогнутости профиля и увеличиваются. Относительная толщина профиля на величины и практически не влияет. При малых углах атаки и изменяются линейно.

Характер течения в пограничном слое влияет на характеристики профиля (рис. 8.22). При переходе к турбулентному режиму течения (увеличение числа ) величина профиля возрастает (рис. 8.22, а). Это связано с тем, что турбулентный пограничный слой более устойчив к отрыву, чем ламинарный. Смещение поляры профиля к началу координат (рис. 8.22, б) связано с отмеченным выше уменьшением коэффициента сопротивления трения при увеличении числа Рейнольдса.

а б

Рис. 8.22. Влияние числа Рейнольдса на характеристики профиля:

а – переход к турбулентному режиму течения; б – смещение поляры профиля

к началу координат

Число существенно влияет на величину профиля. С ростом уменьшается, причем чем резче уменьшается при углах атаки больших , тем сильнее снижается при увеличении .

Докритические скорости. В диапазоне чисел Маха необходимо учитывать сжимаемость среды, например, через поправку Прандтля–Глауэрта: .

Закритические скорости. При вначале растет вследствие увеличения разрежения на верхней части профиля. Рост протяженности местной сверхзвуковой зоны приводит к тому, что в результате взаимодействия скачка уплотнения с турбулентным пограничным слоем происходит отрыв потока в области диффузорного течения (в кормовой части профиля). Развитие течения на верхней поверхности из-за отрыва замедляется (рис. 8.23), и замедляется рост . Затем аналогичное развитие течения происходит на нижней поверхности, где также образуется сверхзвуковое течение, которое в своем развитии догоняет и обгоняет верхнюю сверхзвуковую зону. Вследствие этого в задней части профиля появляется отрицательная подъемная сила (рис. 8.23, ), приводящая к уменьшению подъемной силы и момента тангажа профиля. Причем коэффициент момента для некоторых профилей может резко сменить знак, что приводит к нарушению балансировки ЛА.

Рис. 8.23. Зависимости:

а – и профиля от числа Маха; б – распределения коэффициента давления

(–––– – верхняя часть профиля; - - - - – нижняя часть профиля)

и схемы течения для некоторых чисел Маха

Сверхзвуковые скорости. При > 1 для приближенного расчета коэффициента подъемной силы симметричного профиля можно использовать формулу = , полученную по линейной теории для плоской пластинки. Тогда для несимметричного профиля = .