Аэродинамические коэффициенты. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Аэродинамические коэффициенты - безразмерные величины, характеризующие аэродинамические силу и момент, действующие на тело, движущееся в жидкой или газообразной среде. В аэродинамике цель моделирования - определение А. к. при испытании в аэродинамических трубах и др. эксперим. установках моделей, геометрически подобных натурным объектам. Если в модельных и натурных условиях критерии аэродинамич. подобия (Маха число M, Рейнольдса число Re, Струхаля число Sh и др.) одинаковы, а также соблюдается кинематич. подобие, то значения А. к. модели и натуры будут равны. А. к., как и их проекции на оси координат, не зависят от размерных физ. свойств среды и размеров тела, а зависят лишь от его формы, ориентации и безразмерных критериев аэродинамич. подобия, отношения уд. теплоёмкостей среды

и др. Это позволяет определять нагрузки, действующие на натурный объект, по результатам модельных исследований. А. к. C_RA аэродинамич. силы R_A и m аэродинамич. момента M соответственно равны:

где

-скоростной напор или динамич. давление,

- плотность среды, в к-рой происходит движение;

- скорость движения тела (или скорость невозмущённого набегающего потока в аэродинамич. трубе); S, l - характерные площадь и линейный размер обтекаемого тела. Проекции аэродинамич. силы и момента на оси скоростной и связанной систем координат соответственно (см. рис. 1, 2 к ст. Аэродинамические сила и момент), отнесённые к скоростному напору и геом. параметрам S и l, определяют значения А. к. лобового сопротивления

, аэродинамич. подъёмной силы

, аэродинамич. боковой силы

, коэф. аэродинамич. моментов крена

, рыскания

и тангажа

(всё в скоростной системе координат). В связанной системе аналогично определяются А. к. продольной

нормальной

, поперечной

сил и соответствующих моментов

. Величины

считаются положительными, когда направлены противоположно оси

, остальные составляющие А. к. силы и момента положительны, когда их вектор направлен по соответствующей оси.

Выбор характерных геом. параметров (S, l), к к-рым принято относить силы и моменты, производится для разных летат. аппаратов разл. способами.

Для самолёта S - площадь крыла в плане, включая подфюзе-ляжную часть. Для снарядов баллистич. ракет и слабооперенных летат. аппаратов - это площадь миделевого сечения, т. е. площадь наибольшего поперечного сечения корпуса (фюзеляжа). При определении

самолёта в качестве l принимается размах крыла, а для

- его ср. аэродинамич. хорда. В ракетостроении в качестве l используется длина ракеты. А. к. тела заданной конфигурации при фиксированных значениях критериев аэродинамич. подобия и установившемся (стационарном) движении зависят от его ориентации к потоку (от углов атаки

, скольжения

и крена

, рис. 1, 2).

При неустановившемся движении А. к. зависят также от величин, характеризующих ускорение тела и угловую скорость его вращения. Поскольку момент

измеряется относительно принятого центра масс летат. аппарата, по виду зависимости

(рис. 3), напр., можно судить о продольной статич. устойчивости аппарата. Зависимость 1 соответствует статически устойчивому аппарату, т. к. при отклонении от т. н. балансировочного угла атаки а, к-рому соответствует

=0, возникает момент, возвращающий аппарат в прежнее положение, а кривая 2 - статически неустойчивому, поскольку действует момент, увеличивающий возникшее отклонение от балансировочного угла атаки. А. к. зависят также от чисел

. Начало возрастания и максимум зависимости

(M)(рис. 4) связаны с переходом скорости полёта через скорость звука (М=1) или с т. н. волновым кризисом. Немонотонность в ср. части зависимости

от Re (рис. 5) связана с переходом от ламинарного режима обтекания к турбулентному.

Значения А. к. необходимы для определения основных лётных характеристик объекта - его сопротивления и подъёмной силы, а также для расчёта его устойчивости и управляемости.

Осн. метод определения А. к. сложных по форме тел-эксперименты на моделях и натурных объектах, хотя расчётно-теоретич. методы с использованием ЭВМ получают всё большее развитие и позволяют решать всё более сложные задачи аэродинамики.

Литература по аэродинамическим коэффициентам

Знаете ли Вы, что такое "усталость света"?
Усталость света, анг. tired light - это явление потери энергии квантом электромагнитного излучения при прохождении космических расстояний, то же самое, что эффект красного смещения спектра далеких галактик, обнаруженный Эдвином Хабблом в 1926 г.
На самом деле кванты света, проходя миллиарды световых лет, отдают свою энергию эфиру, "пустому пространству", так как он является реальной физической средой - носителем электромагнитных колебаний с ненулевой вязкостью или трением, и, следовательно, колебания в этой среде должны затухать с расходом энергии на трение. Трение это чрезвычайно мало, а потому эффект "старения света" или "красное смещение Хаббла" обнаруживается лишь на межгалактических расстояниях.
Таким образом, свет далеких звезд не суммируется со светом ближних. Далекие звезды становятся красными, а совсем далекие уходят в радиодиапазон и перестают быть видимыми вообще. Это реально наблюдаемое явление астрономии глубокого космоса. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.