Что такое срыв потока

КРИТИЧЕСКИЙ УГОЛ АТАКИ И СРЫВ ПОТОКА С КРЫЛА.

С увеличением a величина силы R растет и она отклоняется более и более назад из-за роста сопротивления воздуха, но угол атаки a не может постоянно и безнаказанно расти, в конце концов сук обламывается и наступает срыв потока с крыла.

При срыве потока крыло теряет свою несущую способность и мало чем отличается от обычной обрезной доски. Кроме того, срыв происходит неодновременно на всём крыле и сопровождается тряской с последующим вращением ЛА.

Каждое крыло имеет свой, критический угол атаки a, после превышения которого наступает срыв потока. У толстых профилей a_кр больше, чем у тонких из-за более плавного обтекания профиля.

a_кр мало зависит от скорости полёта.

Следует понять и прочно запомнить, что срыв происходит из-за превышения a_кр, потеря скорости лишь частный случай достижения a_кр.

На a_кр можно вывести ЛА в широком диапазоне скоростей, при интенсивном маневрировании.

После срыва ЛА для возвращения в нормальный режим полёта требуется запас высоты.

Срыв ЛА вблизи земли из-за дефицита высоты ведет к столкновению землей.

Срыв на малой высоте — это причина 80% всех аварий и катастроф среди пилотов-любителей. Существует специальный прибор “Указатель угла атаки”, который ставится на все современные самолеты. Он показывает текущий реальный угол атаки.

11. ПОЛНАЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКАЯ СИЛА R. ЕЁ СОСТАВЛЯЮЩИЕ. ЦЕНТР ДАВЛЕНИЯ.

Рис. 12

Полной аэродинамической силойR называют равнодействующую всех сил трения и давления, действующих на тело в полете. Точка пересечения силы R с хордой называется центром давления (ЦД). Формула силы R — это главная аэродинамическая формула всех времён и народов, впрочем не только силы R — но и вообще ВСЕХ аэродинамических сил., действующих на самолёты, тепловозы, падающие кирпичи и автомобили. Она проста и гениальна и состоит из трёх множителей: 1) S — площадь крыла 2) — скоростной напор 3) коэффициент (в нашем случае CR — це эр) полной аэродинамической силы.

Если силу R разложить по осям скоростной системы координат, то получим 3 (три) её составляющие: X, Y и Z.

X — сила лобового сопротивления;

рис. 14

рис. 15

Угол b (бета) — угол скольжения. Это угол между продольной плоскостью симметрии ЛА и вектором скорости набегающего потока.

Сила Z возникает только при возникновении скольжения. Без скольжения сила R раскладывается только на Y и X.

12. ПОДЪЁМНАЯ СИЛА И ЛОБОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ.

Подъёмная сила возникает вследствие обтекания крыла и образования разности давлений под крылом и над крылом.

Лобовым сопротивлением крыла называется аэродинамическая сила, которая тормозит движение крыла в воздухе и направлена в сторону, противоположную движению.

Формулы этих сил одинаковы, разница только в коэффициентах.

Y= Cy S

X= Cx S

Значения этих коэффициентов получают путём продувки крыла в аэродинамической трубе.

График примерной зависимости C_y от a имеет вид:

Как видно из графика Cy практически линейно растет с увеличением a, вплоть до a_кр, то есть до срыва потока с крыла.

Значение C_y колеблется на большинстве самолётов от 0 до 2. По сути коэффициент C_y характеризует способность крыла преобразовывать скоростной напор в подъёмную силу. Существуют самолёты, оснащённые мощной механизацией крыла для уменьшения посадочной скорости и уменьшения взлётной дистанции, они имеют более высокие значения C_y. Однако более C_y = 6 человеку достичь не удалось, тогда как C_y большого орла при взлёте с добычей с земли достигает значения 14.

Коэффициент C_x, как, впрочем, и сила X, состоит в основном из 3-х составляющих. Волновая — 4-я составляющая появляется при числах M, близких к M критическому, около M = 0,8.

C_{x тр} (трения) — возникает из-за трения воздуха о ЛА.

C_x давления (или вихревое) — возникает из-за разности давлений перед крылом и за крылом.

C_xi возникает ещё и из-за перетекания воздуха через торцы крыла и из-за разности давлений под крылом и над крылом.

C_xi зависит от удлинения крыла l и угла атаки a.

Чем короче и шире крыло, тем интенсивнее происходит перетекание потока и больше индуктивное сопротивление.

Чем больше a, тем также интенсивнее происходит перетекание и увеличивается X_i. Вот почему у спортивных планеров такие узкие и длинные крылья — для снижения индуктивного сопротивления.

C_x трения и C_x давления в пределах эксплуатационных a практически не изменяются, а коэффициент C_xi в зависимости от a изменяется по параболическому закону.

13. ПОЛЯРА САМОЛЕТА (ПЛАНЕРА). АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ КАЧЕСТВО.

Полярой называется график зависимости C_x от C_y. Грамотный пилот, взглянув на поляру самолёта, сразу может представить, что из себя представляет ЛА в аэродинамическом отношении.

На поляре можно определить несколько важных параметров.

1. a_нв (наивыгоднейший) — он соответствует точке соприкосновения касательной из начала координат с полярой. a_нв — это угол атаки, на котором крыло создаёт максимальную подъёмную силу с минимальным лобовым сопротивлением, он обычно соответствует v_нв — наивыгоднейшей скорости, скорости, на которой ЛА выполняет полёт с минимальными энергетическими затратами.

2. Угол наклона касательной — φ. Чем сильнее наклонена касательная, тем меньше аэродинамическое качество ЛА.

Аэродинамическим качеством называется отношение подъёмной силы к лобовому сопротивлению. K = Y/X. Обычно, говоря о качестве ЛА, имеют в виду максимальное качество, которое соответствует отношению Y к X на a_нв или наивыгоднейшей скорости. У спортивных планеров оно достигает 50, у большинства самолётов оно колеблется от 4 до 15.

3. Наивысшая точка поляры соответствует максимальному значению C_y и соответствует a_кр.

Источник

Что такое срыв потока

Сначала немного теории

На занятии по обучению полетам на малой скорости я показывал, как, снизив воздушную скорость и увеличив угол атаки крыла, можно сохранить необходимую для полета подъемную силу. Вам, наверное, интересно, есть ли предел увеличения угла атаки. В конце концов, здравый смысл подсказывает, что есть предел всему. Древние египтяне всегда руководствовались здравым смыслом, особенно когда решали, какого размера строить пирамиды (и пирамиды у них получались действительно здоровые). У крыльев тоже есть пределы.

При большом угле атаки крыла (около 18 градусов для большинства самолетов) над его верхней частью образуются аэродинамические завихрения. Эти завихрения срывают поток воздуха с крыла, препятствуют возникновению подъемной силы и вызывают сваливание. Угол, при котором возникает срыв потока с последующим сваливанием, называется критическим углом атаки.

Внимание! Даю ценный совет. Запомните на всю оставшуюся жизнь. Поскольку превышение критического угла атаки всегда ведет к сваливанию, чтобы выйти из сваливания, нужно уменьшить угол атаки до значения, которое будет меньше критического. Все понятно? Повторите про себя 10 раз, быстро.

Сваливание, угол атаки и откуда нос знает

Рисунок 1-1. Угол атаки

У каждой машинки (и молекулы воздуха) есть цель: преодолеть кривую, идущую через верхнюю изогнутую поверхность крыла. Если крыло имеет небольшой угол атаки, то кривая не очень резкая, и путешествие не представляет сложности (рис. 1-1).

Молекулы образуют завихрения, срываются в окружающий воздух и перестают обеспечивать постоянный, высокоскоростной, ламинарный воздушный поток на поверхности крыла (рис. 1-2). На крыле происходит срыв потока.

Рисунок 1-2. Крыло, на котором произошел срыв потока

Запомните, согласно Якобу Бернулли, чем меньше скорость воздушного потока на крыле, тем меньшую подъемную силу он обеспечивает. Остаются еще молекулы воздуха, ударяющие в крыло снизу, но мы уже знаем, что этой подъемной силы недостаточно для поддержки самолета. Когда подъемная сила меньше силы тяжести, с хорошими самолетами происходят плохие вещи. Крыло объявляет забастовку, и начинается сваливание. Оставшись без Бернулли, сила тяготения влечет самолет к земле по своим собственным законам.

Для любого крыла существует критический угол атаки (он слегка различается для разных самолетов). По достижении этого угла сотрудничество между крылом и ветром прекращается. И никакие теории не помогут преодолеть законы физики и аэродинамики. Полиция крыла всегда на страже. Стоит только превысить критический угол атаки, и молекулы воздуха перестанут обеспечивать подъемную силу. Звучит серьезно, и так оно и есть на самом деле. К счастью, имеется готовое решение. Нет-нет, не нужно кричать инструктору: «Берите управление на себя!» Сейчас я попрошу вас заткнуть одно ухо пальцем. Зачем? Затем что собираюсь сказать одну очень важную вещь и не хочу, чтобы она влетела в одно ухо и вылетела в другое. Итак, приготовились. Чтобы избежать срыва потока, следует уменьшить угол атаки. Для этого нужно плавно опустить нос самолета, используя тягу руля высоты (рис. 1-3A и 1-3B).

Рисунок 1-3. Сваливание и превышение критического угла атаки

А теперь спокойствие, только спокойствие. Как только угол атаки станет меньше критического, молекулы воздуха спокойно потекут через верх крыла и появится подъемная сила. Все очень просто. Теперь самолет может продолжать полет и выполнять то, что обычно делают самолеты (рис. 1-3C и 1-3D). Пожалуйста, никогда не забывайте об этом. Отлично, можете вынуть палец из уха.

Почему я придаю этому такое значение? Потому что в стрессовой ситуации (а отсутствие подъемной силы вызывает стресс у многих пилотов) вам захочется сделать то, что не нужно делать. У летчиков есть естественная склонность к тому, чтобы перемещать тягу руля высоты либо к себе, либо от себя, если требуется изменить угол тангажа самолета. Во время сваливания, когда самолет падает вниз, инстинктивно хочется отклонить тягу руля высоты к себе. Можно дернуть эту штуку хоть до колен, но ни к чему хорошему это не приведет. Самолет не выйдет из сваливания, а у тебя, друг мой, будет вид только что кастрированного быка.

Если на крыле произошел срыв потока, следует сделать одну очень важную вещь: уменьшить угол атаки до значения, не превышающего критическое. Только после этого сваливание прекратится. Включение режима полного газа также способствует процессу восстановления, поскольку самолет начинает набирать скорость. Увеличение горизонтальной скорости помогает уменьшить угол атаки.

Если на крыле произошел срыв потока, не сидите сложа руки. Вы же не зря зоветесь командиром экипажа. Делайте что-нибудь. Но только что-нибудь полезное.

Сваливание при любом пространственном положении или воздушной скорости

Следует знать, что самолет может попасть в режим сваливания при любом пространственном положении и воздушной скорости. Засуньте палец обратно в ухо. Направление носа самолета (вверх или вниз) и скорость полета (60 узлов или 160) не имеют значения. Самолет может превысить критический угол атаки при любом пространственном положении и воздушной скорости. На рисунке 1-4A изображено, как это может произойти.

Рисунок 1-4. Выход из сваливания при превышении критического угла атаки

Самолеты обладают инерцией, это значит, что они стремятся продолжать движение в том направлении, в котором двигались. Самолет A пикирует носом вниз со скоростью 150 узлов. (Не пытайтесь повторить это в домашних условиях!) Пилот слишком энергично потянул руль на себя, это привело к превышению критического угла атаки и срыву потока. Вот это да! Представьте себе. В режиме сваливания самолет пикирует вниз со скоростью 150 узлов! На рисунке 1-4B изображен самолет, скорость которого при горизонтальном полете составляет 100 узлов, а в режим сваливания он попал после того, как пилот слишком резко отклонил к себе тягу руля высоты.

Что нужно делать, чтобы выйти из сваливания? Во-первых, следует уменьшить угол атаки, переместив тягу руля высоты вперед или перестав тянуть к себе рычаг управления (не забывайте, что отклонение тяги руля управления на себя, возможно, послужило причиной большого угла атаки и последующего сваливания). Это позволит восстановить спокойный, высокоскоростной поток воздуха на крыле, и самолет продолжит полет.

Во-вторых (если требуется), можно использовать всю доступную мощность для разгона самолета и уменьшения угла атаки.

Когда сваливание прекратится, выведите самолет на требуемый угол тангажа, следя за тем, чтобы опять не произошел срыв потока. Сваливание после выхода из предыдущего сваливания называется вторичным. Ничего хорошего в нем нет, особенно с точки зрения сидящего рядом пилота-инструктора. (Понять, что инструктор недоволен, можно по разным остроумным замечаниям, например: «Да, подумать только! Рожать легче было».)

Если пойти на поводу у нетренированных инстинктов и продолжать тянуть на себя руль высоты, сваливание только усугубится. Опытные пилоты более осмотрительны. Они знают о возможности сваливания и умело сочетают отклонение руля высоты назад с режимами газа во время посадки для того, чтобы изменить глиссаду самолета без превышения критического угла атаки. (Инструктор покажет, как правильно использовать руль высоты и режим газа во время посадки.) Как пилоты определяют нужную степень воздействия на руль высоты? Как они определяют, что самолет не попадет в режим сваливания?

Если бы в самолете был индикатор угла атаки, распознавание сваливания не представляло бы проблем. Просто нужно было бы следить за тем, чтобы не превышать критическое значение угла атаки для данного крыла. Маленькие самолеты редко оборудуют индикаторами угла атаки, несмотря на их полезность. В игре Flight Simulator основным средством извещения о начале сваливания является звуковой сигнал, который начинается, когда самолет превысит скорость сваливания на несколько узлов. Кроме того, вы вдоволь насладитесь словом «Сваливание», которое появится на экране. В настоящем самолете, конечно же, этого не будет. Однако там может быть световой сигнал красного цвета, это почти то же самое.

Теперь, когда вы познакомились с основами аэродинамики сваливания, можно перейти к более подробному изучению выхода из режима сваливания.

Заканчиваем полет, начинаем сваливание

Отклонение рычага управления на себя ведет к превышению критического угла атаки крыльев и срыву потока. В воздушном потоке образуются завихрения, и он перестает спокойно обтекать верхнюю часть крыла. От этого уменьшается подъемная сила, и самолет начинает пикировать (если багаж, пассажиры и топливо были загружены в соответствии с правилами). Автоматическое пикирование чем-то похоже на применение метода Геймлиха к самому себе. Угол атаки уменьшается до значения, не превышающего критическое, и самолет получает возможность продолжать полет.

Если самолеты сконструированы таким образом, что могут самостоятельно выходить из сваливания, зачем все это учить? Проблема в том, что очень часто пилоты делают то, что мешает самолету выйти из сваливания. Поэтому следует знать, что именно не следует делать. Кроме того, чтобы выйти из случайного сваливания близко к земле, нужно уметь быстро восстанавливать положение самолета с минимальной потерей высоты. Давайте еще раз войдем в режим сваливания и посмотрим, что произойдет, если помешать самолету самостоятельно пикировать.

Что не следует делать при сваливании

Что произойдет, если войти в режим сваливания и помешать самолету восстановить положение?

Ответ таков: самолет останется в режиме сваливания даже при полностью отклоненном назад рычаге управления. Как бы вы ни тянули этот рычаг на себя, самолет не начнет набирать высоту. Внимательно подумайте: самолет может не выйти из сваливания до самой земли, хотя рычаг управления полностью отклонен назад. Радости мало, верно? Если удерживать рычаг управления, отклоненным назад, угол атаки крыла останется близким к критическому. К сожалению, именно так поступают некоторые пилоты, когда самолет попадает в режим сваливания.

Что следует делать при сваливании

Вот почему мы учили, что не нужно тянуть рычаг управления на себя, а нужно перемещать его вперед до тех пор, пока угол атаки крыла не станет меньше критического значения. Угол тангажа, необходимый для восстановления положения самолета в пространстве, зависит от нескольких факторов, поэтому при обучении отрицательный угол тангажа будет составлять от 5 до 10 градусов. Не стоит направлять самолет слишком круто носом вниз, поскольку это приведет к излишней потере высоты и увеличению воздушной скорости.

Как узнать, что угол атаки уменьшен до необходимого значения? При обучении на тренажере это нужно испытать: перестанет звучать сигнал, предупреждающий о сваливании, с экрана исчезнет слово «Сваливание», самолет вернется в режим полета, начнет расти воздушная скорость, а органы управления полетом будут четче реагировать на команды. Если на борту будет инструктор, его голос станет менее высоким, и китам больше не нужно будет выбрасываться на берег.

За некоторыми исключениями, именно так большинство пилотов распознают сваливание и выходят из него. После уменьшения угла атаки вы сразу захотите перейти в режим полного газа. Это помогает ускорить процесс восстановления пространственного положения. Будьте осторожны и следите за тем, чтобы не задирать нос самолета кверху. Это может снова привести к увеличению угла атаки и срыву потока. Когда самолет выйдет из сваливания (перестанет звучать предупреждающий сигнал), поднимите нос в положение для набора высоты и установите воздушную скорость набора высоты.

Сваливание при вылете

Что будет, если сваливание произойдет в режиме полного газа? Давайте представим, что самолет только что взлетел и набирает высоту в режиме полного газа (как вы обычно и делаете в этом самолете). Вдруг вы замечаете в кабине большого шмеля. Вы отвлекаетесь, забываете об управлении самолетом и пытаетесь прихлопнуть беднягу обеими руками. Самолет входит в режим сваливания, а вы тем временем прыгаете по кабине, как герой фильма про кун-фу. Что делать?

Ну что ж, кузнечик, никакие приемы кун-фу теперь не помогут, если не сделать одну вещь: уменьшить угол атаки до значения, не превышающего критическое. Когда самолет выйдет из сваливания, можно вернуть его в положение для набора высоты. Поскольку режим полного газа уже включен, рычаг управления двигателем можно не трогать.

Вот и состоялось первое знакомство с воздушным парком развлечений под названием «Мир сваливания». Единственная проблема состоит в том, что вы не посетили аттракцион «Реальная действительность». Вот что вы пропустили.

То, что самолет попадает в режим сваливания, если превысить критический угол атаки, запомнить легко. Но не забывайте, что это может произойти при любом пространственном положении, на любой воздушной скорости и при любой установке мощности двигателя. Пришло время признаться еще кое в чем.

На самом деле, если нос самолета направлен прямо вниз, а пилот энергично отклоняет рычаг от себя, самолет все равно не выйдет из режима сваливания. Конечно, никто не будет так поступать в настоящем самолете (даже если он взят напрокат). Запомните, это тренажер. В нем можно делать то, чего не сделаешь в настоящем самолете. Это как путешествие в вымышленную страну, где нам не грозит опасность. Поэтому используйте преимущество новой технологии и испытайте то, о чем другие только говорят.

Пришла пора учиться выходу из режима сваливания. Чтобы приступить к тренировке, щелкните ссылку Начать учебный полет. Желаю приятно провести время!

Источник

Срыв потока

Полезное

Смотреть что такое «Срыв потока» в других словарях:

Срыв потока — неконтролируемое нарушение баланса процессов ламинарного и турбулентного характеров в движении газа (жидкости) относительно обтекаемого тела. Как правило, под срывом потока подразумевается более частный случай резкого увеличения турбулентной… … Википедия

срыв потока — Обтекание крыла. срыв потока, отрыв потока, — одно из наиболее распространённых явлений в механике жидкости и газа. Оно может наблюдаться при обтекании крыла самолёта и его хвостового оперения, около кормовой части фюзеляжа, в диффузорах и т … Энциклопедия «Авиация»

срыв потока — Обтекание крыла. срыв потока, отрыв потока, — одно из наиболее распространённых явлений в механике жидкости и газа. Оно может наблюдаться при обтекании крыла самолёта и его хвостового оперения, около кормовой части фюзеляжа, в диффузорах и т … Энциклопедия «Авиация»

срыв потока — Обтекание крыла. срыв потока, отрыв потока, — одно из наиболее распространённых явлений в механике жидкости и газа. Оно может наблюдаться при обтекании крыла самолёта и его хвостового оперения, около кормовой части фюзеляжа, в диффузорах и т … Энциклопедия «Авиация»

срыв потока — Обтекание крыла. срыв потока, отрыв потока, — одно из наиболее распространённых явлений в механике жидкости и газа. Оно может наблюдаться при обтекании крыла самолёта и его хвостового оперения, около кормовой части фюзеляжа, в диффузорах и т … Энциклопедия «Авиация»

СРЫВ ПОТОКА — отделение потока газа или жидкости, обтекающего тело, от его поверхности вследствие отрыва пограничного слоя, вызванного его торможением при неблагоприятном градиенте давления. С. п. сопровождается возникновением вихрей. На ЛА С. п. приводит к… … Большой энциклопедический политехнический словарь

локальный срыв потока — местный срыв потока (напр. на рабочем колесе, диффузоре) [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом Синонимы местный срыв потока EN local stall … Справочник технического переводчика

частичный срыв потока — Режим или условия частичного срыва потока [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN semistall … Справочник технического переводчика

волновой срыв потока — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN shock induced separationcompressibility stall … Справочник технического переводчика

вращающийся срыв потока — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN propagating stall … Справочник технического переводчика

Источник