2015-03-22
1271
Рассмотрим зависимость 
от числа 
в диапазоне от дозвуковых до сверхзвуковых скоростей (рис. 10.3). Хорошо видно, что при числах 
в диапазоне околозвуковых скоростей происходит резкое увеличение величины сопротивления, обусловленное появлением волнового сопротивления (сопротивления от давления). Причиной волнового сопротивления, как было ранее выяснено, являются необратимые потери механической энергии в скачках уплотнения. При дозвуковых скоростях полета волновое сопротивление создают скачки уплотнения, замыкающие зоны местных сверхзвуковых скоростей на боковой поверхности тела. При сверхзвуковых скоростях скачки возникают в местах поджатия сверх 
звукового потока, т. е. волновое сопротивление создают головные и хвостовые части тел вращения (рис. 10.4), а также переходные отсеки конической (параболической и т. д.) формы.
Для изолированного конуса 
(см. гл. 9). Величину 
можно рассчитать графически или иным другим методом. Для прикидочных расчетов и 
конусов часто применяется приближенная полуэмпирическая зависимость, полученная в результате обработки данных численных расчетов:
|
|
|
, (10.8)
где угол полураствора конуса 
подставляется в градусах.
а б
Рис. 10.4. Скачки уплотнения у корпуса ЛА при сверхзвуковых скоростях:
а – суживающаяся кормовая часть; б – расширяющаяся кормовая часть
Если тело вращения имеет головной конус и суживающуюся кормовую часть, то волновое сопротивление такого корпуса равно
, (10.9)
где 
и 
– коэффициенты давления для головного и кормового (хвостового) конусов. То есть приближенно считаем, что волновое сопротивление, создаваемое суживающейся кормовой частью, можно представить как часть сопротивления кормового конуса, обтекаемого невозмущенным набегающим потоком (
). С учетом выражения (10.8) формула (10.9) преобразуется к виду
. (10.9а)
Как показывает сравнение результатов расчета по формуле (10.9а), лучшие результаты получаются при введении множителя 
, а не 
:
, (10.9б)
где 
и 
– углы полураствора носового и кормового конусов соответственно; 
– коэффициент волнового сопротивления головной части, рассчитанный по формуле (10.8).
Исследование составляющей волнового сопротивления, возникающей за счет расширения хвостовой части, достаточно сложная проблема. При малых углах конусности для расчета можно воспользоваться методом характеристик. При больших углах достаточно надежно исследовать обтекание кормовой части можно только при помощи экспериментов. Для грубой прикидки можно воспользоваться методом местных конусов, полагая при этом, что перед расширяющейся кормой газ движется со скоростью 
. В соответствии с этим методом сопротивление определяется как часть сопротивления полного конуса с тем же углом наклона образующей.
|
|
|
Для расчета коэффициента волнового сопротивления тонких параболических или оживальных головных частей (рис. 10.5) можно воспользоваться выражением
,
где – коэффициент давления на острие тела вращения с углом 
.
Можно использовать также формулу, в которой коэффициент сопротивления зависит от числа , справедливую для параболоидов вращения с удлинением 
при числах Маха 
.
Для тел вращения с кормовой частью параболической формы волновое сопротивление кормы можно рассчитать по формуле:
,
где 
– коэффициент давления на конусе с углом 
(рис. 10.5).
При параболической головной части и конической суживающейся хвостовой части полный коэффициент волнового сопротивления равен
.
Для очень тонкого тела вращения, когда его относительная толщина стремится к нулю, сверхзвуковое возмущенное течение около него не будет зависеть от сжимаемости среды, т. е. от числа , волновое сопротивление также не зависит от числа и может быть рассчитано по следующей формуле: 
.
