Аэродинамическое качество

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Поляра первого рода (показана зелёным) демонстрирующая зависимость коэффициентов лобового сопротивления и подъёмной силы от угла атаки. Касательная (показана синим) указывает точку поляры, соответствующую максимальному качеству.

Аэродинами́ческое ка́чество летательного аппарата — отношение подъёмной силы к лобовому сопротивлению (или отношение их коэффициентов) в поточной системе координат при данном угле атаки.

Определение[править | править вики-текст]

Аэродинамическое качество определяется следующим соотношением:

 K(\alpha) = \frac{C_{ya}(\alpha)}{C_{xa}(\alpha)},

где

 \alpha — угол атаки;
 C_{xa} — коэффициент лобового сопротивления;
 C_{ya} — коэффициент подъёмной силы.

Описание[править | править вики-текст]

Подъёмная сила представляет собой полезную составляющую аэродинамической силы, которая поддерживает летательный аппарат в воздухе. Лобовое сопротивление, напротив, приводит к дополнительному расходу энергии летательного аппарата и является вредной составляющей. Таким образом, их отношение позволяет характеризовать качество летательного аппарата. Большему аэродинамическому качеству соответствует большая подъёмная сила и (или) меньшее сопротивление движению[1].

Максимальное значение аэродинамического качества для самолёта соответствует наивыгоднейшему углу атаки для осуществления планирования на максимальную дальность в спокойной атмосфере. Аэродинамическое совершенство самолёта определяется меньшим лобовым сопротивлением при данной подъёмной силе[1].

На поляре, которая представляет собой объединённый график зависимости коэффициентов лобового сопротивления и подъёмной силы от угла атаки, аэродинамическое качество для каждого угла атаки является тангенсом угла наклона линии, соединяющей начало координат, с точкой поляра, соответствующей этому углу атаки.

В более простом представлении аэродинамическое качество можно расценивать как расстояние, которое может пролететь летательный аппарат с некоторой высоты в штиль с выключенным двигателем (если он вообще есть). Например, на планере качество обычно около 30, а на дельтаплане — 10). То есть с высоты в 1 километр спортивный планер сможет пролететь в идеальных условиях приблизительно 30 км, а дельтаплан — 10.

Аэродинамическое качество некоторых летательных аппаратов и птиц[править | править вики-текст]

Страна Первый
полёт
ЛА k Режим
полёта
Тип
Флаг России 1966 «Союз» 0,25—0,3 полёт в атмосфере Спускаемый аппарат
Флаг США 1968 «Аполлон» 0,368 полёт в атмосфере Спускаемый аппарат
Флаг США 1981 Спейс Шаттл 1 на гиперзвуке Многоразовый космический ЛА
Флаг СССР 1988 «Буран» 1,3[2][источник не указан 347 дней] на гиперзвуке Многоразовый космический ЛА
1997 Вингсьют 2,5[3] Костюм-крыло из ткани
Флаг Земли Воробей 4 Птица семейства воробьиных
Флаг США 1981 Локхид F-117 Найтхок 4[4] макс. Тактический малозаметный ударный самолёт
Флаг СССР 1964 МиГ-25РБ 4,2[5] сверхзвуковой полёт, М=1,5 Истребитель-перехватчик 3 поколения
Флаг ЕС 1969 Аэроспасьяль-BAC Конкорд 4,35 на посадке Сверхзвуковой пассажирский самолёт
Флаг США 1981 Спейс Шаттл 4,5 посадка Многоразовый космический ЛА
Флаг СССР 1988 «Буран» 5,6[2][источник не указан 347 дней] на дозвуковом режиме Многоразовый космический ЛА
Флаг Германии 1915 Фоккер E.III (англ.)русск. 6,4[6] макс. Истребитель-моноплан ПМВ
Флаг США 1902 Планёр Райт (англ.)русск. 6,5 планирование Ранний ЛА
Флаг Великобритании 1915 Де Хевилленд DH.2 7,0[6] макс. Истребитель-биплан ПМВ с толкающим винтом
Флаг Германии 1917 Юнкерс D.I (англ.)русск. 7,0[6] макс. Первый цельнометаллический истребитель-моноплан
Флаг ЕС 1969 Аэроспасьяль-BAC Конкорд 7,14 М=2 Сверхзвуковой пассажирский самолёт
Флаг Франции 1917 SPAD S.XIII С.1 7,4[6] макс. Истребитель-биплан ПМВ
Флаг Германии 1917 Альбатрос D.III 7,5[6] макс. Истребитель-биплан ПМВ
Флаг СССР 1964 МиГ-25РБ 7,6[5] макс., М<0,82 Истребитель-перехватчик 3 поколения
Флаг Великобритании 1916 Сопвич F.1 Кэмел 7,7[6] макс. Истребитель-биплан ПМВ
Флаг Германии 1917 Гота G.V (англ.)русск. 7,7[6] макс. Тяжёлый бомбардировщик-биплан ПМВ
Флаг Германии 1929 Дорнье Do X 7,7[6] макс. Тяжёлая летающая лодка 1930х годов
Флаг Франции 1916 Ньюпор 17 7,9[6] макс. Истребитель-биплан ПМВ
Флаг Германии 1917 Фоккер Dr.I 8,0[6] макс. Истребитель-триплан ПМВ
Флаг Германии 1918 Фоккер D.VII 8,1[6] макс. Истребитель-биплан ПМВ
Флаг Германии 1918 Фоккер D.VIII (англ.)русск. 8,1[6] макс. Истребитель-моноплан-парасоль ПМВ
Флаг Великобритании 1916 Airco DH.4 8,1[6] макс. Лёгкий бомбардировщик-биплан ПМВ
Флаг Италии 1917 Капрони Ca.42 (англ.)русск. 8,2[6] макс. Тяжёлый бомбардировщик-триплан ПМВ
Флаг Великобритании 1912 Ройал Эйркрафт Фэктори B.E.2c 8,2[6] макс. Биплан ПМВ
Флаг США 1932 Боинг P-26 Пишутер 8,3[6] макс. Истребитель 1930х годов
Флаг США 1958 МакДоннелл Дуглас F-4E Фантом II 8,58[6] макс. Палубный истребитель третьего поколения
Флаг Великобритании 1917 Сопвич 5F.1 Долфин 9,2[6] макс. Истребитель-биплан ПМВ
Флаг США 1954 Локхид F-104G Старфайтер 9,2[6] макс. Реактивный истребитель второго поколения
Флаг России 1970 Су-24 9,5[7] макс.,М<1 Фронтовой бомбардировщик с изменяемой стреловидностью крыла
Флаг Великобритании 1915 Хендли Пейдж O/400 (англ.)русск. 9,7[6] макс. Бомбардировщик-биплан ПМВ
Флаг Земли Серебристая чайка 10 Морская птица семейства чайковых
Флаг СССР 1947 Ан-2 10[8] макс. Биплан общего назначения
Флаг США 1959 Нортроп F-5E Тайгер II 10[6] макс. Лёгкий реактивный истребитель
Флаг Чехословакии 1968 Аэро L-39 Альбатрос 10[9] планирование Реактивный учебно-боевой самолет
Флаг США 1972 МакДоннелл Дуглас F-15 Игл 10[10] М=0,9 Многоцелевой истребитель 4 поколения
Флаг Германии 1917 Юнкерс J.I (англ.)русск. 10,3[6] макс. Цельнометаллический штурмовик ПМВ
Флаг США 1955 Репаблик F-105D Тандерчиф 10,4[6] макс. Реактивный истребитель-бомбардировщик
Флаг России 1977 МиГ-29 10,4[11] макс., М=0,75 Многоцелевой истребитель 4 поколения
Флаг США 1956 Конвэйр B-58A Хастлер 11,3[6] макс. (без подвески) Дальний сверхзвуковой бомбардировщик
Флаг США 1955 Сессна-172 11,6[6] макс. Самый массовый самолёт общего назначения
Флаг России 1977 Су-27 11,6[10] макс. Многоцелевой истребитель 4 поколения
Флаг США 1935 Северский P-35 11,8[6] макс. Истребитель 1930х годов
Флаг США 1983 Боинг 767—233 (Планёр Гимли) ~12 планирование Широкофюзеляжный пассажирский самолёт
Флаг США 1940 Мартин B-26F Мародер 12,0[6] макс. Средний бомбардировщик ВМВ
Флаг Великобритании 1925 Супермарин S.4 (англ.)русск. 12,1[6] макс. Гоночный самолёт
Флаг США 1956 Конвэйр F-106A Дельта Дарт 12,1[6] макс. Сверхзвуковой истребитель-бесхвостка
Флаг СССР 1967 МиГ-23МЛ 12,1[12] макс., М<1 Истребитель 3 поколения
Флаг США 1942 Грумман F6F-3 Хеллкэт 12,2[6] макс. Палубный истребитель ВМВ
Флаг США 1940 Кёртис SB2C-1 Хеллдайвер 12,4[6] макс. Палубный пикирующий бомбардировщик ВМВ
Флаг США 1935 Боинг B-17G Флаинг Фортресс 12,7[6] макс. Дальний бомбардировщик ВМВ
Флаг США 1955 Воут F-8H Крусэйдер 12,8[6] макс. Палубный сверхзвуковой истребитель
Флаг США 1939 Консолидейтед B-24J Либерейтор 12,9[6] макс. Дальний бомбардировщик ВМВ
Флаг США 1939 Локхид P-38L Лайтнинг 13,5[6] макс. Тяжёлый истребитель ВМВ
Флаг США 1953 Норт Америкэн F-100D Супер Сэйбр 13,9[6] макс. Первый сверхзвуковой истребитель
Флаг СССР 1952 Ту-16 ~14[13] макс. Дальний реактивный бомбардировщик
Флаг СССР 1949 Бе-6 14,4[14] макс. Патрульный гидросамолёт
Флаг СССР 1963 Ил-62М 14,5[15] макс. Узкофюзеляжный пассажирский самолёт
Флаг США 1940 Норт Америкэн P-51D Мустанг 14,6[6] макс. Основной истребитель США во ВМВ
Флаг США 1935 Дуглас DC-3 14,7[6] макс. Самый массовый пассажирский/транспортный самолёт
Флаг СССР 1936 Пе-8 14,8[14] макс. Дальний бомбардировщик ВМВ
Флаг США 1967 Боинг 737 15 макс. Узкофюзеляжный пассажирский самолёт
Флаг СССР 1975 Як-42 15[16] макс. (при малых М) Региональный пассажирский самолёт
Флаг США 1953 Мартин B-57B Канберра 15[6] макс. Средний реактивный бомбардировщик
Флаг США 1947 Норт Америкэн F-86E Сейбр 15,1[6] макс. Реактивный истребитель первого поколения
Флаг США 1960 Грумман A-6E Интрудер 15,2[6] макс. Палубный реактивный бомбардировщик
Флаг СССР 1957 Ан-12 15,3[17] макс. Тяжёлый военно-транспортный самолёт
Флаг России 1971 Ил-76Т 15,5[18] макс. Военно-транспортный самолёт
Флаг СССР 1966 Як-40 15,5[19] макс. Региональный пассажирский самолёт
Флаг США 1964 Дженерал Дайнемикс F-111D 15,8[6] макс. Тактический бомбардировщик с изменяемой геометрией крыла
Флаг США 1943 Локхид L.1049G Супер Констелэйшен 16,0[6] макс. Дальний пассажирский самолёт
Флаг США 1947 Норт Америкэн B-45C Торнадо 16,3[6] макс. Средний реактивный бомбардировщик
Флаг СССР 1957 Ил-18 16,3[20] макс. Дальний пассажирский самолёт
Флаг СССР 1968 Ту-154М 16,5[21] макс. Узкофюзеляжный пассажирский самолёт
Флаг Украины 2003 Aeros Combat L 16,7 макс. Безмачтовый дельтаплан
Флаг США 1942 Боинг B-29 Суперфортресс 16,8[6] макс. Дальний бомбардировщик ВМВ
Флаг США 1969 Боинг 747 17 макс. Широкофюзеляжный пассажирский самолёт
Флаг Великобритании 1952 Авро Вулкан 17[13] макс. Стратегический бомбардировщик
Флаг СССР 1959 Ан-24 17,2[22] макс. Узкофюзеляжный пассажирский самолёт
Флаг СССР - Т-4МС 17,5 расчётное Проект стратегического бомбардировщика
Флаг СССР 1976 Ил-86 17,5[23] макс. Широкофюзеляжный пассажирский самолёт
Флаг США 1944 Локхид F-80A Шутинг Стар 17,7[6] макс. Первый серийный реактивный истребитель США
Флаг России 1989 Ту-204 18[24] макс. Узкофюзеляжный пассажирский самолёт
Флаг СССР 1956 18,5[13] макс. Стратегический бомбардировщик
Флаг СССР 1963 Ту-134А ~18,5[25] макс. (при малых М) Ближнемагистральный пассажирский самолёт
Флаг США 1974 Рокуэлл B-1 Лансер >19[13] макс. Стратегический бомбардировщик с изменяемой геометрией крыла
Флаг России 1981 Ту-160 >19[13] макс. Стратегический бомбардировщик с изменяемой геометрией крыла
Флаг Земли Альбатрос 20 Морская птица отряда буревестникообразных
Флаг США 1947 Боинг B-47E Стратоджет 20[6][уточнить] макс. Стратегический дозвуковой бомбардировщик
Флаг США 1967 Боинг B-52G Стратофортресс 21,5[6][уточнить] макс. расчёт. Стратегический дозвуковой бомбардировщик
Флаг США 1984 Рутан Эйркрафт Вояджер 27[26] макс. Экспериментальный самолёт для рекордных полётов
Флаг Германии 1935 Гёппинген Gö 3 28 при 72 км/ч Планёр
Флаг Чехии 1956 LET L-13 Бланик 28 при 72 км/ч Самый массовый планёр
Флаг США 1967 Локхид U-2 ~28 крейсерск. Стратегический дозвуковой разведчик
Флаг СССР 1982 М-17 ~30[27] планирование Высотный самолёт
Флаг США 2005 Вёрджин Атлантик Глобал Флаер 37[26] макс. Экспериментальный самолёт для рекордных полётов
Флаг Германии 1993 Schleicher ASH 26 50 макс. (при 85 км/ч) Серийный планёр.
Флаг Германии 2005 Schleicher ASG 29-18m 52 макс. Серийный планёр.
Флаг Германии 1986 Schleicher ASH 25 57 макс. Двухместный серийный планёр.

Аэродинамическое качество советского стратегического бомбардировщика середины 50-х гг. достигало рекордного значения[уточнить] — 18,5 единицы (для сравнения: этот показатель у Ту-16 был порядка 14, а у весьма совершенных по тому времени зарубежных самолётов «Авро Вулкан» и Б-47 — 17,0 и 17,25, соответственно). Превысить 19 единиц удалось только впоследствии, на тяжёлых машинах с изменяемой стреловидностью крыла: В-1В и Ту-160.

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 Аронин Г.С. Практическая аэродинамика. — М.: Военное издательство Министерства обороны, 1962, с. 68–75.
  2. 1 2 Аэродинамическая компоновка ОК Буран.
  3. http://trackingderby.com/en/results_best_w_2009_meters_1.php Список чемпионов дерби-гонок 2009 (вингсьюты, 90 секунд)
  4. F-117 Nighthawk. Энциклопедия «Уголок неба».
  5. 1 2 Практическая аэродинамика самолёта МиГ-25РБ. — М.: Военное издательство МО СССР, 1978. — 320 с. — (Учебное пособие).
  6. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 Loftin L. K., Jr., 1985.
  7. Практическая аэродинамика самолёта Су-24. — М.: ВВИА им. Жуковского. — 318 с. — (Учебное пособие).
  8. Шифрин М. Н. Практическая аэродинамика самолёта Ан-2. — 2-е издание, переработанное. — М.: «Транспорт», 1972. — 200 с. — 16 000 экз.
  9. Самолет Л-39. Руководство по летной эксплуатации. — М.: Военное издательство МО СССР, 1988. — 334 с.
  10. 1 2 F-15A/B Eagle. Энциклопедия «Уголок неба».
  11. Практическая аэродинамика самолёта МиГ-29. — М.: ВВИА им. Жуковского. — 316 с. — (Учебное пособие).
  12. Практическая аэродинамика самолётов МиГ-23МЛ и МиГ-23УБ. — М.: ВВИА им. Жуковского. — 368 с. — (Учебное пособие).
  13. 1 2 3 4 5 3М. Энциклопедия «Уголок неба».
  14. 1 2 Шавров, 1994.
  15. Ю.Н. Стариков Практическая аэродинамика самолёта Ил-62М. — Ульяновск: Центр ГА СЭВ, 1989. — 72 с.
  16. В.П. Бехтир Практическая аэродинамика самолёта Як-42. — М.: «Транспорт», 1989. — 190 с. — ISBN 5-277-00510-2
  17. И. М. Варуха, В. Д. Бычков, Е. Л. Смоленский Практическая аэродинамика самолёта Ан-12. — М.: «Транспорт», 1971. — 180 с.
  18. П.Т Бехтир, В.П. Бехтир Практическая аэродинамика самолёта Ил-76Т. — М.: «Машиностроение», 1979. — 155 с.
  19. Л. Е. Богославский, М. Н. Шифрин Практическая аэродинамика самолёта Як-40. — М.: «Машиностроение», 1977. — 96 с.
  20. П.Т Бехтир, В.П. Бехтир Практическая аэродинамика самолёта Ил-18. — М.: «Транспорт», 1972. — 200 с.
  21. Г. С. Пуминова Часть 1 // Практическая аэродинамика самолёта Ту-154Б (Ту-154М). — СПб.: Академия ГА, 1995. — 67 с. — (Методическая разработка).
  22. Л.Е. Богославский Практическая аэродинамика самолёта Ан-24. — 2-е издание, дополненное. — М.: «Транспорт», 1972. — 200 с.
  23. В.П. Бехтир Практическая аэродинамика самолёта Ил-86. — 2 издание, доработанное. — Ульяновск: Центр ГА СЭВ, 1991. — 135 с.
  24. ОКБ Туполева Ту-204. ИКАМ
  25. Т. И. Лигум Аэродинамика самолёта Ту-134А-3 (Б-3). — М.: «Транспорт», 1987. — 257 с.
  26. 1 2 David Noland Steve Fossett and Burt Rutan's Ultimate Solo: Behind the Scenes. — Popular Mechanics. — Feb. 2005.
  27. Удалов К. Г.; Брук А. А.; Смирнов С. Г. Самолёт М-17. — М.: Авико Пресс, 1993. — С. 19. — 56 с. — (Самолёты ЭМЗ им. В. М. Мясищева).

Литература[править | править вики-текст]

  • В.Б. Шавров История конструкций самолётов в СССР 1938-1950 гг. Издание 3-е, исправленное. — М.: «Машиностроение», 1994. — ISBN 5-217-00477-0
  • Loftin L. K., Jr. Quest for performance: The evolution of modern aircraft. — Washington, D.C.: NASA Scientific and Technical Information Branch, 1985.

Ссылки[править | править вики-текст]