Методы изучения сопротивления воздуха

Общие соображения

Когда тело перемещается в воздухе, то встречные частицы воздуха раздвигаются, скользят по стенкам тела и вновь соединяются сзади. Впереди тела находится зона давления, позади — зона разрежения (рис. 43).

Общее действие зоны давления впереди тела, трения частиц воздуха о стенки тела и зоны разрежения сзади тела образует сопротивление воздуха.

Сопротивление воздуха возникает как в том случае, когда тело перемещается в неподвижном воздухе, так и в том, когда оно остается неподвижным в воздушном потоке.

Метод Эйфеля. Изучаемую поверхность помещают в аэродинамической трубе, через которую пропускают сильный воздушный поток с известной (заданной) скоростью.

Метод Сен-Сирского аэротехнического института. Изучаемую поверхность помещают на электротележку, которая быстро катится по рельсам.

Метод Морана. Изучаемую поверхность испытывают в полете, для чего на самолете устанавливают измерительные приборы.

Какой бы из методов ни был употреблен, он имеет целью определить аэродинамический спектр и распределение давления и разрежения.

Аэродинамическим спектром изучаемой поверхности называется распределение воздушных струй вокруг этой поверхности. Эти воздушные струи изучают, пуская перед поверхностью дым или закрепляя на ней пучок длинных и легких цветных нитей. Дым и нити точно принимают направление воздушных струй (рис. 43).

Распределение давления и разрежения измеряют, просверливая в поверхности крыла маленькие дырочки, соединенные через трубки, проходящие в толще крыла, с чувствительными манометрами.

Точка приложения сопротивления воздуха называется центром давления (парусности).

В случае поверхности, поставленной перпендикулярно к потоку, воздушные струи, а следовательно, и кривые, представляющие давление и разрежение, располагаются симметрично по отношению к ее середине. Центр давления помещается также в середине. Ясно, что направление сопротивления воздуха перпендикулярно к поверхности и направлено в сторону, противоположную ее перемещению.

Аэродинамический спектрРис. 43.

Сопротивление воздуха в случае поверхности, перпендикулярной к направлению ее перемещения, пропорционально величине поверхности, квадрату скорости и некоторому коэфициенту К (член, изменяющийся в зависимости от формы поверхности).

Сопротивление равно: коэфициент К × поверхность × квадрат скорости, или

R = KSV².