ламинаризация пограничного слоя

Относительный расход топлива в зависимости от дальности полёта дозвукового самолёта.

ламинариза́ция пограни́чного сло́я, управление ламинарным обтеканием, — поддержание ламинарного течения в пограничном слое. Л. п. с. применяется главным образом для уменьшения сопротивления трения при больших Рейнольдса числах. Л. п. с. способствует увеличению аэродинамического качества и улучшению других характеристик самолёта, в том числе снижению расхода топлива. Л. п. с. особенно перспективна на дозвуковых самолётах с большим удлинением крыла, сопротивление трения которых на крейсерском режиме полёта составляет существенную часть полного аэродинамического сопротивления. Исследования показывают, что выгоды от Л. п. с. возрастают с увеличением дальности полёта (см. рис.).

На естественное развитие ламинарного пограничного слоя сильно влияют форма обтекаемого тела, шероховатость поверхности и ее неровности, которые наряду с возмущениями типа акустического шума, скачков уплотнения и т. п. могут вызвать ранний переход ламинарного течения в турбулентное. Для успешной Л. п. с. необходимы высокая гладкость поверхности и минимизация внешних возмущений. При двумерном обтекании убывание давления в направлении течения повышает устойчивость пограничного слоя и отдаляет переход ламинарного течения в турбулентное. Это используется при создании ламинарных профилей крыла, которые применяются на прямых крыльях. Хотя возможности Л. п. с. только путём изменения формы тела ограничены, тем не менее форма тела имеет важное значение при использовании других способов Л. п. с. На стреловидном крыле переход от ламинарного течения к турбулентному вызывается в основном неустойчивостью поперечного течения в трёхмерном пограничном слое, при этом наличие как положительного, так и отрицательного продольного градиента давления способствует неустойчивости течения. Поэтому форму крыла следует выбирать такой, чтобы в зоне Л. п. с. давление быстро убывало в окрестности передних кромок, а далее вниз по потоку было близко к постоянному или несколько уменьшалось. Чтобы избежать распространения турбулентности вдоль передней кромки крыла, его стреловидность должна быть, по возможности, умеренной, а радиус закругления носка достаточно малым. Для таких крыльев эффективным способом Л. п. с. является отсос небольшой части заторможенного в пограничном слое воздуха через проницаемую обшивку (см. Отсос пограничного слоя). На самолётах с криогенным топливом для Л. п. с. может применяться охлаждение обшивки, что повышает устойчивость ламинарного пограничного слоя. При сверхзвуковых скоростях полёта Л. п. с. путём охлаждения может служить одновременно средством защиты от аэродинамического нагревания. См. также статью Управление пограничным слоем.

Литература:
Шлихтинг Г., Теория пограничного слоя, пер. с нем., М., 1974.

М. А. Алексеев.