Число Маха при отклонении сопротивления

Число Маха дивергенции сопротивления (не путать с критическим числом Маха ) — это число Маха , при котором аэродинамическое сопротивление аэродинамического профиля или планера начинает быстро увеличиваться по мере того, как число Маха продолжает увеличиваться. ^[1] Это увеличение может привести к увеличению коэффициента сопротивления более чем в десять раз по сравнению с его значением на низкой скорости .

Значение числа Маха дивергенции сопротивления обычно больше 0,6; поэтому это трансзвуковой эффект. Число Маха дивергенции сопротивления обычно близко к критическому числу Маха и всегда больше его . Обычно коэффициент сопротивления достигает пика при числе Маха 1,0 и начинает снова уменьшаться после перехода в сверхзвуковой режим выше примерно числа Маха 1,2.

Значительное увеличение сопротивления вызвано образованием ударной волны на верхней поверхности аэродинамического профиля, что может вызвать отрыв потока и неблагоприятные градиенты давления на задней части крыла. Этот эффект требует, чтобы самолет, предназначенный для полета на сверхзвуковых скоростях, имел большую тягу . На ранних этапах разработки околозвуковых и сверхзвуковых самолетов часто использовалось крутое пикирование для обеспечения дополнительного ускорения через область высокого сопротивления около Маха 1,0. Это резкое увеличение сопротивления породило популярное ложное представление о непреодолимом звуковом барьере , поскольку казалось, что ни одна авиационная технология в обозримом будущем не будет иметь достаточной движущей силы или полномочий управления, чтобы преодолеть его. Действительно, один из популярных аналитических методов расчета сопротивления на высоких скоростях, правило Прандтля-Глауэрта , предсказывает бесконечное сопротивление при Маха 1,0.

Два важных технологических достижения, возникших в результате попыток преодолеть звуковой барьер, — это правило площади Уиткомба и сверхкритический профиль . Сверхкритический профиль специально сформирован так, чтобы максимально увеличить число Маха сопротивления-дивергенции, что позволяет самолету летать с относительно низким сопротивлением на высоких дозвуковых и низких околозвуковых скоростях. Эти достижения, наряду с другими достижениями, включая вычислительную гидродинамику , позволили снизить фактор увеличения сопротивления до двух или трех для современных конструкций самолетов. ^[2]

Числа Маха M _dd для дивергенции сопротивления для данного семейства аэродинамических профилей винтов можно приблизительно рассчитать с помощью соотношения Корна: ^[3]

${\displaystyle M_{\text{dd}}+{\frac {1}{10}}c_{l,{\text{design}}}+{\frac {t}{c}}=K,}$

где

${\displaystyle M_{\text{dd}}}$- число Маха дивергенции сопротивления,

${\displaystyle c_{l,{\text{дизайн}}}}$- коэффициент подъемной силы определенного сечения аэродинамического профиля,

t — толщина профиля в данном сечении,

c — длина хорды в данном сечении,

${\displaystyle К}$это фактор, установленный с помощью анализа CFD:

K = 0,87 для обычных профилей (6 серий), ^[4]

K = 0,95 для сверхкритических профилей.

• Уголок гроба
• Критическое число Маха
• Звуковой барьер
• Скорость звука
• Сверхкритический профиль
• Волновое сопротивление