Техника - молодёжи 2006-10, страница 8

6 2006 №10 ТМ

ВОЗВРАЩАЯСЬ К НАПЕЧАТАННОМУ

современных самолетов (-600... 1000 км/ч или числа М~0,5..0,8), хотя и являются рабочими для некоторых типов летательных аппаратов. Кроме того, прикладные задачи, связанные с необходимостью точного определения именно параметров возмущенного потока воздуха на практике встречаются не такуж часто. Можно ли, следовательно, сказать, что известная теория более приспособлена для наиболее типовых расчётных исследований применительно к области умеренных и больших дозвуковых скоростей полета?

Для диапазона таких скоростей соответствующие целевые эксперименты, действительно, пока не проведены. Тем не менее, исходя из полученных теоретических и экспериментальных результатов следует обратить внимание на следующие два принципиальных момента.

Первый. Необходимость и условия проведения всех указанных экспериментов были предварительно теоретически обоснованы с помощью новой нетрадиционной научной гипотезы, разработанной в 30 ЦНИИ МО РФ. В соответствии с этой гипотезой влияние сжимаемости воздуха на параметры потока должно ощутимо (т.е. с изменением на десятки процентов) проявляться, уже начиная с весьма малых скоростей (т.е. при М s 0,1), и определенным образом усиливаться по мере ее увеличения во всей дозвуковой области. Результаты всех проведенных экспериментов это убедительно подтверждают. При этом, с такой закономерностью известная теория не согласуется ни при какой скорости потока. А сравнительный анализ показал, что её несоответствие реальным физическим процессам по мере дальнейшего увеличения скорости потока должно ещё более усиливаться даже при учёте влияния сжимаемости воздуха с помощью соответствующих известных методов.

Второй. Прикладные задачи рассмотренного типа действительно не

являются наиболее типовыми. Однако особая значимость расчётных моделей потока воздуха обусловлена тем, что именно на их базе выводятся веете интегральные формулы и теоремы, которые используются для определения всех основных характеристик аэродинамических процессов. Следовательно, если известная теория не обеспечивает адекватное моделирование реальных потоков, то рассчитывать на высокую точность подобных формул и теорем, а также соответствующих им аэродинамических характеристик очевидно бессмысленно!

Этот последний тезис относится, прежде всего, к упомянутой в начале статьи основной теореме аэродинамики, которая выведена именно путем использования теоретической модели потока сплошной среды (т.е. упрощенной модели воздуха) в пространстве около присоединенного вихря, условно заменяющего несущий профиль крыла. Критический анализ этой теоремы применительно к условиям реального воздуха показывает, что она не согласуется с фундаментальным законом сохранения энергии. Следовательно, для решения многих прикладных задач она малопригодна.

Установленные недостатки известной теории, часть из которых рассмотрена выше, бесспорно являются недопустимо большими и должны быть устранены. Проведённые исследования по выявлению их причин показали, что они обусловлены совместным влиянием принятых в рамках такой теории упрощающих допущений и предположений. При этом соответствующая взаимосвязь проявляется по следующим трём основным направлениям.

Во-первых, несовершенен принятый методический подход к моделированию реальных аэродинамических процессов. Сущность данной причины можно показать с помощью следующего логического анализа, который детализирует причинно-следствен-ные связи процесса взаимодействия

воздуха с обтекаемым материальным телом (к примеру, движущимся профилем крыла):

— если находящаяся на некотором удалении от такого тела произвольно выбранная элементарная частица воздуха совершает ускоренное движение относительно неподвижного в целом воздуха, то, в соответствии со вторым законом Ньютона (или принципом Дапамбера), на неё действует определенная внешняя сила;

— в процессе подобного её перемещения в каждую единицу времени совершается некоторая работа (т.е. затрачивается мощность);

— выполнение такой работы возможно лишь при условии поступления к рассматриваемой частице соответствующей внешней энергии (мощности) от постороннего энергоисточника, т.е. в данном случае — от движущегося профиля;

— в реальном воздухе подобный энергообмен происходит не мгновенно, а в некоторой закономерной последовательности во времени и пространстве, определяемой условиями распространения такой энергии, а также расстоянием между частицей и обтекаемым телом.

Так вот, в соответствии с используемым методическим подходом параметры подобного движения частиц воздуха определяются путем решения некоторой системы уравнений (т.е. уравнений Эйлера, неразрывности, состояния газа и др.), которые характеризуют лишь первое звено указанной цепочки и практически никак не учитывают влияние остальных трех ее звеньев. При этом, если скорость потока соответствует числам Ms 0,3. .0,4, то предполагается, что такая энергия распространяется в пространстве с бесконечно большой скоростью (т.к. используется модель несжимаемой среды). При более высоких скоростях потока воздуха влияние конечности скорости распространения энергии малых возмущений на параметры его движения формально учитывается

Гр

30

20

10

■10 Рис. 1

Гр

Рис. 2