Основы аэродинамики

Воздействуя на крыло, воздушный поток кроме горизонтальной силы лобового сопротивления, направленной назад, вызывает поперечную вертикальную силу, которая используется для поддержания авиамодели в воздухе, т. е. для полета, и называется поэтому подъемной силой.

Эта подъемная сила обусловлена движением воздуха и является, следовательно, динамической подъемной силой. Однако подъемная сила крыла зависит не только от формы, профиля и площади горизонтальной проекции крыла, но и от угла атаки. Любой профиль достигает максимальной подъемной силы только при определенном угле атаки. Стоит увеличить этот угол, и поток начнет срываться с верхней поверхности и станет турбулентным. Сила лобового сопротивления в результате этого существенно возрастет, а подъемная сила уменьшается. Кроме того, при увеличении угла проявляется и очень неприятное свойство многих профилей - смещение центра давления. Центры тяжести и давления авиамодели должны раполагаться поблизости друг от друга и лежать на одной вертикали. У большинства моделей он лежит в точке соответствующей 30% хорды (ширины) крыла. Из-за смещения центра давления авиамодель теряет устойчивость в полете. Поэтому следует выбирать такой профиль, у которого центр давления с изменением угла атаки смещается как можно меньше. При отрицательных углах атаки крыла поток срывается с его нижней поверхности, лобовое сопротивление также возрастает, а подъемная сила уменьшается.

Нагрузка на крыло определяется как отношение веса модели в граммах при взлете к общей несущей поверхности в квадратных дециметрах, складывающейся из площади поверхности крыла и стабилизатора (несущей называется поверхность, создающая подъемную силу) и выражается в граммах на квадратный дециметр. Планера имеют относительно малую скорость снижения и малую нагрузку на крыло. Скоростные модели с большой скоростью снижения, имеют, как правило, высокие нагрузки на крыло. При этом каждый профиль рассчитан на вполне определенную нагрузку на крыло. Существенное превышение этого максимального значения ухудшает летные качества модели.

Теперь несколько слов об устойчивости модели в полете. Речь идет о динамической устойчивости, которая должна обеспечиваться по трем взаимно перпендикулярным осям Оси представляют собой линии, пересекающиеся в центре тяжести авиамодели. Обычно авиамодель должна разворачиваться вокруг каждой оси с помощью отдельного руля. элероны обеспечивают разворот вокруг продольной оси, руль высоты - вокруг поперечной, руль поворота - вокруг высотной оси.

Модель должна быть устойчивой по всем трем осям. Устойчивым называется такое состояние модели в полете, когда при отклонении от своего первоначального положения (за счет порывов ветра или восходящих тепловых потоков) она самостоятельно, без помощи рулей, возвращается в прежнее, нормальное положение.

Понятие продольной устойчивости относится к вращению модели вокруг поперечной оси. Она определяется площадями крыла и стабилизатора, их углами атаки и удаленностью стабилизатора от центра тяжести. Продольная устойчивость модели может быть существенно повышена выбором профилей со стабильным центром давления.

Поперечная устойчивость проявляется при вращении модели вокруг продольной оси. Поперечную устойчивость можно существенно повысить, придав крылу V-образную форму.

При крене модели действующие поверхности обеих половин крыла оказываются неодинаковыми. большая действующая поверхность создает большую подъемную силу, а следовательно, и больший обратный момент вращения, который возвращает модель в нормальное положение.

Для моделей без элеронов следует позаботиться о повышенной поперечной устойчивости, получить которую можно выбором соответствующей V-бразной формы крыла. Для надежной устойчивости достаточен угол 5°-8° (при наличии элеронов 5°-5°).

Путевая устойчивость относится к вращению авиамодели вокруг оси высоты. Удержание на курсе обеспечивается в полете главным образом рулем направления. Однако при полете по кривой путевая устойчивость непосредственно связана с поперечной устойчивостью (на кривой траектории модель летит с креном, разворачиваясь при этом вокру;- продольной и вертикальной осей), поэтому слишком сильное влияние руля направления нежелательно. Разворот модели вокруг вертикальной оси (а следовательно, и слишком резкую реакцию на отклонение руля направления) можно ограничить выбором относительно большой поверхности бокового сечения. Путевая устойчивость поддерживается также и за счет того, что эффективное сопротивление одной из половин крыла при рыскании становится больше, чем у другой (аналогичный эффект оказывается V-образная форма крыла на поперечную устойчивость). Рысканием называют незначительные угловые отклонения летательного аппарата от основного направления в горизонтальной плоскости относительно вертикальной оси при прямом положении руля. Стабилизирующий эффект можно повысить приданием крылу стреловидной формы. На практике все виды устойчивости тесно переплетены друг с другом. Мы познакомились здесь только с важнейшими положениями аэродинамики.

Часто задаваемые вопросы