Улучшение АДХ при трансзвуковых скоростях. Суперкритический профиль

Выше отмечено, что Мкр является границей двух режимов: обтекания без скачков уплотнения и обтекания со скачками уплотнения. Поэтому увеличение Мкр для современных магистральных ВС является одной из главных задач. Рост лобового сопротивления при увеличении М выше Мкр составляет своеобразный барьер, затрудняющий достижение больших скоростей полета.

Критическое число Маха Мкр профиля с допустимой точностью можно определить по следующее эмпирической формуле

,

где , относительная толщина профиля.

По-разному влияют относительная толщина, вогнутость и их положение на профиле на число Мкр. Чем больше величина , тем в большей степени поджимаются струйки воздуха, обтекающие профиль, а следовательно, волновой кризис будет наступать раньше при малых числах М.

В крыльях магистральных ВС всегда расположено топливо, поэтому относительная толщина профилей должна составлять не менее 10…13%. Это необходимо для получения достаточного объема и сохранения прочности крыла.

Для обычных профилей экспериментально установлено, что при одной и той же толщине тот профиль имеет большее Мкр, у которого сечение с с_max располагается ближе к середине. Объясняется это тем, что при таком положении с_max получается более плавный контур профиля и более плавная картина изменения давления и скорости вдоль него.

Уменьшение вогнутости профиля f благоприятно влияет на аэродинамические характеристики при больших скоростях полета. Симметричный профиль, у которого f = 0, при прочих равных условиях, имеет наибольшее Мкр. Однако у таких профилей малы максимальные значения коэффициента подъемной силы, поэтому использование их на магистральных ВС затруднительно.

Применение стреловидных профилей также значительно повышает Мкр. Например, переход с прямого крыла на стреловидное позволяет увеличить Мкр на 0,07 и более.

Большой эффект в увеличении Мкр даёт «суперкритический» профиль, предложенный в конце 60-х годов Уиткомбом (НИИ NASA имени Лэнгли, США).

Суперкритический профиль крыла (рис. 3.9) в отличие от обычного дозвукового профиля имеет более плоскую (сплюснутую) верхнюю поверхность и значительно вогнутую нижнюю в хвостовой части. В результате, прирост Мкр ≈ 0,11, что соответствует увеличению скорости на 60…70 км/ч. При более плоской верхней поверхности уменьшаются местные скорости и соответственно числа М, вследствие чего точка возникновения скачка смещается назад.

Рис. 3.9 Сравнительная картина обтекания профилей при больших М

а – обычный профиль; б – суперкритический профиль

Такие профили обладают принципиально новым распределением давления: смещением аэродинамической нагрузки к хвостику и более низким разрежением в области носовой части. Использование умеренно сверхкритических (суперкритических) профилей позволяет увеличить относительную толщину профиля .

Использование в аэродинамической компоновке утолщённых сверхкритических профилей позволило разработать для данного ВС конфигурацию крыла большего удлинения (λ = 9,5) с меньшей стреловидностью χ = 28…30° (против применяемых ранее 35°) и обладающую сочетанием высоких значений К и Мкр при минимальных затратах массы конструкции.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: