Аэродинамический центр
Эта статья написана как личное размышление, личное эссе или аргументативное эссе , в котором излагаются личные чувства редактора Википедии или представлен оригинальный аргумент по определенной теме. ( Ноябрь 2017 г. ) |
В аэродинамике крутящие моменты или моменты , действующие на крыло, движущееся через жидкость, можно объяснить чистой подъемной силой и чистым сопротивлением, приложенными в некоторой точке профиля, а также отдельным чистым моментом тангажа вокруг этой точки, величина которого варьируется в зависимости от выбора где лифт выбран для применения. Аэродинамический центр — это точка, в которой коэффициент момента тангажа профиля не зависит от коэффициента подъемной силы (т. е. угла атаки ), что упрощает анализ. [1]
- где самолета - коэффициент подъемной силы .
Силы подъема и сопротивления могут быть приложены в одной точке — центре давления , вокруг которого они оказывают нулевой крутящий момент. Однако положение центра давления значительно перемещается с изменением угла атаки и поэтому нецелесообразно для аэродинамического анализа. Вместо этого используется аэродинамический центр, и в результате приращения подъемной силы и сопротивления из-за изменения угла атаки, действующего в этой точке, достаточно для описания аэродинамических сил, действующих на данное тело.
Теория
[ редактировать ]В рамках допущений, заложенных в теории тонкого профиля, аэродинамический центр расположен в четверти хорды (25% положения хорды) на симметричном профиле, в то время как он близок, но не совсем равен точке четверти хорды на изогнутом профиле.
Из теории тонкого профиля: [2]
- где - коэффициент подъемной силы секции,
- — угол атаки в радианах, измеренный относительно линии хорды .
- где - момент, измеренный в точке четверти хорды и является константой.
Дифференциация по углу атаки
Для симметричных профилей , поэтому аэродинамический центр находится на расстоянии 25% хорды, измеренной от передней кромки. Но для изогнутых профилей аэродинамический центр может находиться на расстоянии чуть менее 25% хорды от передней кромки, что зависит от наклона коэффициента момента: . Полученные результаты рассчитаны с использованием теории тонкого профиля, поэтому использование результатов оправдано только в том случае, если предположения теории тонкого профиля реалистичны. В ходе прецизионных экспериментов с реальными аэродинамическими профилями и расширенного анализа было замечено, что аэродинамический центр слегка меняет местоположение при изменении угла атаки. Однако в большинстве литературных источников предполагается, что аэродинамический центр зафиксирован в положении хорды 25%.
Роль аэродинамического центра в устойчивости самолета.
[ редактировать ]Для продольной статической устойчивости :
Для направленной статической устойчивости:
Где:
Для силы, действующей от аэродинамического центра, находящегося вдали от опорной точки:
Что для малых углов cos(α) = 1 и sin(α) = α , β = 0 , упрощается до:
Общий случай: Из определения АС следует, что
Статическую маржу затем можно использовать для количественной оценки AC:
где:
- C n = коэффициент рыскающего момента
- C m = момента тангажа коэффициент
- C l = коэффициент момента качения
- C x = X-сила ≈ Перетаскивание
- C y = Y-сила ≈ Боковая сила
- C z = Z-сила ≈ Подъемная сила
- ref = точка отсчета (моменты, относительно которых были сняты)
- c = эталонная длина
- S = эталонная площадь
- q = динамическое давление
- α = угол атаки
- β = угол бокового скольжения
- SM = Статическая маржа
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Бенсон, Том (2006). «Аэродинамический центр (ац)» . Руководство для начинающих по воздухоплаванию . Исследовательский центр НАСА имени Гленна . Проверено 1 апреля 2006 г.
- ^ Андерсон, Джон Дэвид младший (12 февраля 2010 г.). Основы аэродинамики (Пятое изд.). Нью-Йорк. ISBN 9780073398105 . OCLC 463634144 .
{{cite book}}
: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )