СМЕШАННЫЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
Ниже дано краткое описание ряда интересных аэродинамических явлений, встречающихся в реальных условиях.
Влияние нестационарности течения.
Наиболее
широко распространенным нестационарным явлением является, по-видимому,
образование вихрей (аналогичных тем, которые создаются, например,
лодочными веслами или ложечкой в чашке кофе). Вихри представляют собой
области пониженного давления на поверхности жидкости. При обтекании
цилиндра или пластины, установленной нормально к потоку, вихри сходят
поочередно с двух боковых сторон тела с частотой, определяемой числом
Струхаля v/nl = const, где n – число вихрей, образующихся за секунду, а l
– характерная длина (диаметр цилиндра или ширина пластины).
Соответствующий след называется вихревой дорожкой. Это явление создает
некоторые проблемы на практике. Возникновение аэродинамической тряски
(бафтинга) объясняется тем, что вихри, образующиеся за крылом,
установленным под большим углом атаки, проходят над хвостовым оперением и
вызывают колебательное изменение угла атаки, сопровождаемое пульсациями
аэродинамических сил. При определенных условиях бафтинг может вызвать
разрушение самолета. Еще одним нестационарным эффектом является
возникновение сил, действующих на ракету, установленную на пусковой
платформе. Вихревая дорожка, порождаемая поперечным ветром, вызывает
раскачивание ракеты, и при неблагоприятных условиях обшивка может
потерять устойчивость (покоробиться). Флаттер крыла самолета происходит
вследствие взаимозависимости между упругими свойствами крыла и
пульсациями подъемной силы, порождаемыми деформациями или отклонениями,
вызванными аэродинамическими силами. Как правило, флаттер возникает в
узком диапазоне скоростей полета и не проявляется вне этого диапазона.
При полете самолета в воздухе «шквальные» нагрузки, вызванные
турбулентностью атмосферы, могут стать причиной серьезных неудобств.
Влияние ударных волн.
Когда
ударные волны, порождаемые сверхзвуковым самолетом, достигают земли,
они создают сильный импульс давления, или шум, и чем больше скорость
полета, тем больше интенсивность этого шума. Еще один эффект, известный
как звуковой удар, возникает, когда самолет выходит из пикирования с
большой скоростью. При этом воздух под крылом сжимается, и образуется
ударная волна, которая движется по направлению к земле; в зоне ударной
волны на поверхности земли слышны хлопки, и могут даже вылетать стекла
из окон. Это явление можно сопоставить со звуком, создаваемым кожаным
бичом, – звук порождается сжатием воздуха на кончике бича, которое затем
перемещается с большой, но необязательно сверхзвуковой скоростью. См. также ГИДРОАЭРОМЕХАНИКА.