- донное сопротивление
Зависимости вклада коэффициентов донного сопротивления.
до́нное сопротивле́ние летательного аппарата — часть профильного сопротивления, вызванная наличием области срыва потока за донным срезом (притупленной задней кромкой) тела, обтекаемого потоком жидкости или газа. Внешний поток, обтекающий плоские тела (крыло, оперение) и тела вращения (фюзеляж самолёта, корпус ракеты), стекая с их поверхности, увлекает (эжектирует) воздух из области за донным срезом. В результате за донным срезом образуется область с пониженным давлением и, следовательно, возникает результирующая сила, препятствующая движению тела. Степень понижения давления за донным срезом существенно зависит от состояния пограничного слоя, стекающего за донный срез, и геометрических параметров самого тела. Пограничный слой, стекающий с поверхности тела, образует слой смешения, который отделяет область донного разрежения от внешнего потока и определяет эжектирующее действие наружного потока. Чем толще пограничный слой у донного среза (длинное тело или большая шероховатость поверхности), тем меньше эжекция, больше дойное давление и меньше Д. с. Влияние Рейнольдса числа Re на давление за донным срезом на Д. с. наиболее сильно проявляется при малых значениях Re (то есть при ламинарном пограничном слое) и в диапазоне Re, соответствующем переходу ламинарного течения в турбулентное. В случае турбулентного пограничного слоя Д. с. практически не зависит от Re. С ростом температуры поверхности тела Д. с. падает.
При определении Д. с. используется безразмерный коэффициент донного давления сpдон = (pдон – p∞)/q∞, где pдон — давление на дне тела, p∞ — статическое давление, q∞ — скоростной напор невозмущенного потока.
Зависимость cpдон от Маха числа M∞ имеет максимум в области околозвуковых скоростей (см. рис.). При сверхзвуковых скоростях cpдон убывает с ростом M∞, что в большой мере определяется возрастанием скоростного напора. Это обстоятельство обычно затрудняет изучение характера донного давления в сверхзвуковом диапазоне чисел M∞ невозмущенного потока. В этом отношении более удобным представлением донного давления является выражение его в виде коэффициента относительного донного давления pдон/p∞.
Д. с., возникающее при движении «двумерных» тел, может быть в несколько раз больше, чем Д. с. за телами вращения, что связано с различным распределением скоростей поперёк «донного следа». Однако у двумерных тел (таких, как крыло), у которых размер донного среза значительно меньше толщины самого тела, Д. с. составляет небольшую долю полного сопротивления аэродинамического. Наоборот, у осесимметричных тел, у которых диаметр донного среза может быть равен максимальному диаметру тела, Д. с. может составлять большую долю полного сопротивления, превосходя сопротивление трения и сопротивление давления на любую часть тела. Поэтому оценки аэродинамических характеристик, траекторий полёта и потребных тяг некоторых типов летательных аппаратов невозможны без знания Д. с.
На летательных аппаратах, в частности на ракетах, в донной части располагаются сопла реактивных двигателей. При их работе существенно изменяется характер обтекания области донного среза, и в донной части устанавливается давление, отличающееся от того, которое было бы в случае отсутствия работающих двигателей. Д. с. при наличии струй двигателей зависит как от газодинамических параметров внешнего потока и струй, так и от их числа и взаимного расположения. При этом на донном срезе может устанавливаться как повышенное, так и пониженное давление, определяющее значение Д. с.
Литература:
Чжен П., Отрывные течения, пер. с англ., т. 3, М., 1977;
Петров К. П., Аэродинамика элементов летательных аппаратов, М., 1985.К. П. Петров.
Энциклопедия «Авиация». - М.: Большая Российская Энциклопедия. Свищёв Г. Г.. 1998.
