Руководство пилота по аэронавтике » Глава 4. Аэродинамика полета » Сила сопротивления » Паразитное сопротивление » Сопротивление обшивки

Сопротивление обшивки

Skin friction drag

Сопротивление обшивки — аэродинамическое сопротивление возникающее из-за контакта движущегося воздуха с поверхностью самолета. У каждой поверхности если рассмотреть ее под микроскопом, есть шероховатости и неровности, независимо от того насколько она выглядит гладкой. Молекулы воздуха, которые находятся в прямом контакте с поверхностью крыла, фактически неподвижны. Каждый последующий слой молекул над поверхностью перемещается немного быстрее предыдущего, вплоть до тех пор, пока скорость движения молекул не совпадет со скоростью потока воздуха двигающегося около самолета. Эту скорость называют скоростью свободного потока. Слой воздуха между крылом и уровнем где достигается скорость свободного потока называется пограничным слоем, по ширине он сравним с шириной игральной карты. Наверху пограничного слоя молекулы увеличивают скорость и перемещаются на той же самой скорости как молекулы вне пограничного слоя. Фактическая скорость, с которой двигаются молекулы зависит от формы крыла, вязкости (неподвижности) воздуха, через который крыло перемещаются, и сжимаемости воздуха (насколько он может быть уплотнен).

Поток воздуха за пределами пограничного слоя реагирует на форму края пограничного слоя, так же как на физическую поверхность объекта. Пограничный слой дает любому объекту «эффективную» форму, которая обычно немного отличается от реальной физической формы. Пограничный слой может также отделяться от тела, таким образом создавая эффективную форму, сильно отличающуюся от физической формы объекта. Это изменение в физической форме пограничного слоя вызывает драматическое уменьшение подъемной силы и увеличение сопротивления. Такое явление называется срывом потока.

Чтобы уменьшить эффект сопротивления обшивки, авиаконструкторы используют заклепки, монтируемые заподлицо и удаляют любые неровности, которые могут выступать выше поверхности крыла. Кроме того, гладкое и лощеное крыло помогает проходить воздуху по поверхности крыла. Так как грязь на самолете разрывает свободный поток воздуха и увеличивает сопротивление, сохраняйте поверхности самолета чистыми и натертыми воском.

Skin friction drag is the aerodynamic resistance due to the contact of moving air with the surface of an aircraft. Every surface, no matter how apparently smooth, has a rough, ragged surface when viewed under a microscope. The air molecules, which come in direct contact with the surface of the wing, are virtually motionless. Each layer of molecules above the surface moves slightly faster until the molecules are moving at the velocity of the air moving around the aircraft. This speed is called the free-stream velocity. The area between the wing and the free-stream velocity level is about as wide as a playing card and is called the boundary layer. At the top of the boundary layer, the molecules increase velocity and move at the same speed as the molecules outside the boundary layer. The actual speed at which the molecules move depends upon the shape of the wing, the viscosity (stickiness) of the air through which the wing or airfoil is moving, and its compressibility (how much it can be compacted).

The airflow outside of the boundary layer reacts to the shape of the edge of the boundary layer just as it would to the physical surface of an object. The boundary layer gives any object an “effective” shape that is usually slightly different from the physical shape. The boundary layer may also separate from the body, thus creating an effective shape much different from the physical shape of the object. This change in the physical shape of the boundary layer causes a dramatic decrease in lift and an increase in drag. When this happens, the airfoil has stalled.

In order to reduce the effect of skin friction drag, aircraft designers utilize flush mount rivets and remove any irregularities which may protrude above the wing surface. In addition, a smooth and glossy finish aids in transition of air across the surface of the wing. Since dirt on an aircraft disrupts the free flow of air and increases drag, keep the surfaces of an aircraft clean and waxed.


Система Orphus