Определение аэродинамических характеристик моделей при помощи тензометрических весов, страница 3

                                                                               (3.6)

С учетом взаимного влияния компонентов и ухода нулей в течение опыта окончательно можно записать

               ;

                                         ;                                   (3.7)

                                        ,

где N_xп/o, , – показания приборов после опыта при исходном положении модели и выключенной трубе; N_xG = N_xG (a) определяется перед опытом на различных углах атаки модели без потока.

Составляющие аэродинамической нагрузки вычисляются окончательно по формулам

                                                                                  (3.7)

где Х – продольная аэродинамическая сила, Y – нормальная; M_zп –
аэродинамический момент тангажа (относительно весов).

Момент тангажа относительно носка профиля модели рассчитывается по формуле

                                                                                (3.8)

где  – расстояние от передней кромки профиля до места наклейки тензодатчиков, измеряющих продольный момент.

Аэродинамические характеристики модели

Определив для каждого угла атаки величины X, Yи M_z, измерив скоростной напор и размеры модели, можно вычислить ее аэродинамические характеристики:

1) для каждого угла атаки a коэффициенты продольной С_х и нормальной С_у силы, коэффициент момента тангажа m_z:

                                           

                                            .                                     (3.9)

                                          ,

откуда

                                                 ;                                         (3.10)

                                                ;                                        (3.11)

                                               .                                       (3.12)

Здесь  – скоростной напор невозмущенного потока, S – характерная площадь; b_A – средняя аэродинамическая хорда, м (для прямоугольного крыла b_A = b);

2) для каждого угла атаки коэффициенты лобового сопротивления С_ха и подъемной силы С_уа:

                                       ; ,                               (3.13)

где  – сила лобового сопротивления;  – подъемная сила.

Из рис. 3.8 легко получить связь между коэффициентами:

           = cos a + sin a;       =  cos a – C_x sin a;  (3.14)

Рис. 3.8

3) для каждого угла атаки центр давления х_д – точку приложения результирующей силы  или

                                               ,                                       (3.15)

где  – относительная координата центра давления. Обратите внимание, что при ;

4) для участка, где С_у линейно зависит от a: положение аэродинамического фокуса х_F – точки, относительно которой момент тангажа остается постоянным при малых изменениях угла атаки, дает производная

                                                                                            

или

                                              ,                                     (3.16)

где  – расстояние от передней кромки до фокуса в долях хорды (для прямоугольного в плане крыла );

5) для каждого угла атаки аэродинамическое качество

                                         K = Y_a/X_a = C_ya/C_xa .                                 (3.17)

Графически аэродинамические характеристики изображают обычно в виде зависимостей от угла атаки С_уа = С_уа (a), С_ха = С_ха (a), m_z = m_z (a),  (рис. 3.9). Кроме того, используется параметрическая зависимость С_уа = С_уа (С_ха) (рис. 3.10), которая называется полярой первого рода. По ней можно дополнительно определить:

•  минимальный коэффициент лобового сопротивления C_{xa min};

•  максимальный коэффициент подъемной силы C_{ya max};

•  максимальное аэродинамическое качество K_max, которое имеет место в точке касания прямой, проведенной к поляре из начала координат ;

                  

Рис. 3.9                                                     Рис. 3.10

•  наивыгоднейший угол атаки a_нв, соответствующий K_max. По поляре можно также найти критический угол атаки a_кр, соответствующий C_ya max и угол нулевой подъемной силы a₀.

Порядок выполнения работы

Условия проведения эксперимента (скорость потока, диапазон углов атаки), а также необходимые характеристики приборов и модели задаются преподавателем перед началом работы.

Порядок проведения эксперимента следующий.

1. За 30…40 мин до начала измерений включить аппаратуру и питание тензодатчиков.

2. Укрепить на весах модель, ось весов установить горизонтально.

3. Установить градуировочные приспособления (схему градуировки см. на рис. 3.11).

Рис. 3.11

4. Проверить установку нулей на потенциометре по всем каналам.

5. Провести градуировку весов:

а) аккуратно ставя гирьки на чашку 1, записать показания по каналу Х;

б) ставя гирьки на чашу 2, записать показания по каналам Y, и М_z;

в) результаты измерений занести в табл. 3.1, 3.2 и 3.3;

Таблица 3.1

Таблица 3.2

Таблица 3.3