Аэродинамика — наука, изучающая законы
движения воздуха (газа) и взаимодействие воздушного потока (газа) с находящимися в нем телами.
Аэродинамика как самостоятельная наука начала развиваться в конце XIX столетия. Долгое время она была лишь специальным разделом физики. Развитие аэродинамики шло по двум тесно взаимосвязанным направлениям: теоретическому и экспериментальному. Теоретическая аэродинамика находит решения путем теоретического анализа основных законов гидроаэромеханики. Решения при этом для большинства практических задач получают приближенными. Экспериментальная аэродинамика изучает сущность тех же явлений опытным путем и определяет значения аэродинамических сил при испытании моделей ЛА.
Аэродинамические эксперименты проводят главным образом в аэродинамических трубах, где можно создать искусственный регулируемый поток воздуха (газа). При этом пользуются законом обращения движения, в соответствии с которым сила, действующая на тело, движущееся со скоростью и, равна силе, действующей на то же тело, закрепленное неподвижно и обдуваемое потоком с той же скоростью V.
Исследуемое тело (модель), устанавливаемое в потоке, крепится неподвижно. Для моделирования движения необходимо в аэродинамической трубе создать равномерный поток воздуха, имеющий одинаковую плотность и температуру. В аэродинамических трубах определяют силы, действующие при полете на ЛА. Находят оптимальные формы последних, исследуют устойчивость и управляемость.
Аэродинамические трубы разделяют на два вида: прямого действия и замкнутые. В аэродинамической трубе прямого действия (рис. 2.1, а) вентилятор 3, приводимый во вращение электродвигателем 4, втяги-вает воздух в трубу и прогоняет его через рабочую часть 6, где устанавливается испытуемая модель 5. Далее воздух выбрасывается наружу. Перед рабочей частью устанавливается решетка 7, служащая для спрямления воздушного потока, обтекающего испытуемое тело, вентилятор помещается в выходной части тРубы. Аэродинам,ические трубы прямого действия отличаются про-стотой конструкции. В аэродинамических трубах замкнутого типа (рис. 2.1, б) входная и выходная части соединены между собой. Такие трубы более экономичны, так как энергия, затраченная вентилятором для создания потока воздуха, частично используется пов- Topiio. Сужающееся сопло 1 предназначено для получения потока ®°здуха с заданными по сечению скоростью, плотностью и темите- РатУрой. Расширяющийся диффузор 2 уменьшает скорость и со- °тветственно повышает давление струи, вследствие чего экономится ЭнеРП1я, затрачиваемая на привод вентилятора. Вентилятор 3 с
электроприводом 4 служит для разгона воздуха, а в дальнейшем компенсирует потери энергии потока. Направляющие лопатки 9 уменьшают потери энергии воздуха, предотвращают появление вихрей
при поворотах потока. Радиатор 8 обеспечивает постоянство температуры воздуха. Аэродинамические трубы предназначены для исследований в области до-звуковых (см. рис. 2.1) и сверхзвуковых скоростей. Схемы дозвуковых и сверхзвуковых аэродинамических труб в общих чертах одинаковы. Для получения сверхзвуковой скорости воздуха рабочую часть трубы выполняют в виде сопла Лаваля, которое представляет собой сначала сужающийся, а затем расширяющийся канал. В сужающейся части скорость потока возрастает и в наиболее узкой части достигает скорости звука, в расширяющейся части канала скорость становится сверхзвуковой. Каждому значению сверхзвуковой скорости потока отвечает определенный контур сопла. Поэтому в сверхзвуковых аэродинамических трубах применяют либо сопла с изменяющимся (управляемым) контуром, либо сменные с различными контурами. Для измерения сил и моментов, действующих на испытываемое тело, в аэродинамических трубах обычно используют аэродинамические весы. Для определения действующих сил также широко используют способ измерения давления на поверхности модели с помощью специальных отверстий, соединенных с манометрами. Помимо аэродинамических труб для аэродинамических исследований применяют «летающие лаборатории», представляющие собой самолеты, специально оборудованные для данных це-лей. Эксперименты в «летающих лабораториях» отличаются высокой точностью результатов, так как они выполняются в реальных условиях полета.