Приглашаем посетить сайт

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах
ДОННОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

ДОННОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

ДОННОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ - часть аэродинамического сопротивления, обусловленная понижением среднего давления р _Д на донной торцевой поверхности летящего тела по сравнению с давлением в атмосфере р_:, господствующим на высоте полёта. Разрежение, возникающее на донной поверхности (р _д<р _:), приводит к появлению силы Д. с. X _д= (p_: -p _Д)S _Д, действующей против направления скорости тела (S _Д - площадь проекции донной поверхности на направление, нормальное к оси тела).Возникновение Д. с. объясняется необратимым превращением части кинетич. энергии тела в теплоту при образовании за дном тела отрывного течения и вихрей, а в сверхзвуковом потоке - ещё и хвостовых ударных волн. Обтекающий летящее тело наружный поток, оторвавшись от поверхности тела, интенсивно перемешивается с воздухом, находящимся в застойной зоне за дном тела, увлекая и отсасывая часть воздуха из застойной зоны, и в ней возникает разрежение (рис.). Отсасывающее действие наружного потока зависит от толщины пограничного слоя на боковой поверхности тела перед его донным срезом: чем толще пограничный слой, тем слабее отсасывание, тем выше р _Д и тем меньше Д. с. Донное давление р _Д , и, следовательно, величина Д. с. зависят также от формы головной и гл. обр. кормовой частей тела, от скорости полёта и (в меньшей степени) от угла атаки.

Схема течения в донной области ракеты при сверхзвуковой скорости полёта на малой высоте. 1 - корпус ракеты: 2 - сопло двигателя; 3 - пограничный слой на корпусе; 4- слой смешения с внешним потоком, отсасывание; 5 - слой смешения со струей, отсасывание; 6 - циркуляционное течение (вихри); 7- головная ударная волна; 8 - хвостовая ударная волна; 9 - след за телом. <Д. с. артиллерийских снарядов, корпусов ракет, фюзеляжей самолётов, спускаемых в атмосфере космич. летат. аппаратов и боевых частей ракет может составлять значит. часть полного аэродинамич. сопротивления, достигающую 70% его при трансзвуковых скоростях полёта хорошо обтекаемых тел. При расположении на дне тела или вблизи донного среза сопел двигательных установок ракет струи, вытекающие из сопел, усиливают отсасывание воздуха и Д. с. возрастает. Теоретич. предельная величина Д. с. (максимальная) отвечает возникновению полного вакуума на дне тела (р _д=0).На большой высоте полёта струи двигателей, сильно расширяясь, взаимодействуют с внеш. потоком вблизи днища, образуется возвратное течение в сторону днища ракеты и донное давление повышается, поэтому на большой высоте Д. с. уменьшается и может даже стать отрицательным (при р _Д>р _: ).Безразмерный коэф. Д. с. с _{c д}=Х _д/q_:S, где q_: =r_:v²_:/2, r_: - плотность атмосферы на высоте полета, v_: - скорость тела, S - площадь его миделевогосечения, зависит от подобия критериев - Маха числа М и Рейнолъдса числа Re. Наряду с широким применением эксперим. методов определения Д. с. успешно развиваются расчётно-теоретич. модели течения в донной области, основанные на решении полных Навье - Стокса уравнений. Разработаны эффективные численные методы расчёта на ЭВМ течений в донной области разл. тел, пригодные в нек-ром ограниченном диапазоне изменения М и Re. Лит.: Краснов Н. Ф., Аэродинамика тел вращения, 2 изд., М., 1964. С. Л. Вишневецкий.