Предисловие
Настоящий учебник «Аэрогидромеханика» соответствует программе одноименного курса по специальности «Летная эксплуатация летательных аппаратов и двигателей», который изучают в вузах Министерства гражданской авиации СССР и на факультетах гражданской авиации вузов Министерства высшего и среднего специального образования СССР. В книге кратко представлены теоретические основы аэрогидромеханики и значительно шире — материал по прикладной аэрогидромеханике, что в большей степени соответствует эксплуатационному профилю подготавливаемых вузами МГА специалистов.
В первых десяти главах изложены теоретические основы аэро-гидромеханики (гидроаэростатика, кинематика жидкости и газа, динамика идеальной жидкости, основы теории подобия и размерностей, изэнтропические течения, скачки уплотнения, гидравлические путевые сопротивления, режимы течения жидкости и основы те-. ории пограничного слоя).
Вопросы прикладной аэрогидромеханики (профиль и крыло на дозвуковых, трансзвуковых и сверхзвуковых режимах полета, аэродинамика тел вращения и органов управления, аэродинамические характеристики самолета в целом) рассмотрены в последних девяти главах.
Вопросы, относящиеся к курсу гидравлики (расчет гидравлического местного сопротивления, гидравлических трубопроводов и истечения жидкости из отверстий и насадков, расчет гидравлических путевых сопротивлений) рассмотрены в гл. 11, 12 и частично в гл. 9. Следует отметить, что в отдельных главах объединен материал по аэродинамическим характеристикам профилей и крыльев на различных режимах полета.
Авторы выражают искреннюю благодарность академику Л. И. Седову и академику Г. Г. Черному за ряд ценных советов, учтенных при подготовке данной книги, д-ру техн. наук А. И. Уткину, д-ру физ. мат. наук Ю. И. Шмакову, за конструктивные замечания по рукописи книги, а также профессору М. М. Сидляру за научное редактирование рукописи.
Авторы также выражают признательность коллективу кафедры аэрогидромеханики Харьковского авиационного института им. л- Е. Жуковского за ряд замечаний по отдельным разделам рукописи.
Учебник написан коллективом авторов: введение, гл. 1, 3, 4, о. 6, 7, 8, 9, 10, 15, 16, 17, 18 и 21 — А. М. Мхитаряном; гл. 13, и То В' Ушаковьш; гл- 19, 20 —А. Г. Баскаковой; гл. 2, ч, 12 —В. Д. Трубенком.
Оглавление
Предисловие ............................. fa,
Введение............................... \*t
1-
Основные физико-механические свойства жидкостей и газов 6
§ 1.1. Понятие о физической структуре жидкости и газа. . . 6
§ 1.2. Плотность и удельный вес.............. 8
§ 1.3. Внутреннее трение и вязкость. Закон переноса .... 9
§ 1.4. Давление в жидкостях и газах ........... 12
§ 1.5. Силы, действующие в движущейся жидкости (или газе) 13
§ 1.6. Режимы течения жидкости . ............ 14 .
§ 1.7. Уравнение состояния совершенного газа....... .15
§ 1.8. Некоторые вопросы термодинамики.......... 16
2'
Аэрогидростатика .................. 25
§ 2.1. Гидростатическое давление и его свойства ...... 25
§ 2.2. Основное уравнение гидростатики. Условие существования равновесия................... 26
§ 2.3. Равновесие тяжелой несжимаемой жидкости. Сообщающиеся сосуды................: . . . 31
§ 2.4. Равновесие жидкости при наличии негравитационных
массовых сил.................... 32
§ 2.5. Давление жидкости на плоские и криволинейные стенки 33
§ 2.6. Закон Архимеда. Плавание тел ........... 37
§ 2.7. Равновесие газа. Международная стандартная атмосфера 39
3.
Кинематика жидкой среды............... 42
§ 3.1. Методы исследования движения жидкости ...... 42
§ 3.2. Линия'тока. Трубка тока. Элементарная струйка . . . 43
§ 3.3. Уравнение неразрывности........."...... 46
§ 3.4. Вихревое течение жидкости. Основные определения. . 50
§ 3.5. Напряжение вихревого шнура. Теорема Гельмгольца. . 52
§ 3.6. Циркуляция скорости...............'. 53
§ 3.7. Связь элементарной циркуляции с напряжением вихри.
Теорема Стокса................... 54
§ 3.8. Формула Био—Савара...............• «И,
^i
Глава т Основы теории плоских потенциальных течений...... Mv,
§ 4.1. Понятие о потенциальном течении.......... 57|
§ 4.2. Плоскопараллельное течение жидкости. Функция тока И*,,"
§ 4.3. Плоские потенциальные течения жидкости ...... "*
Глава О Динамика идеальной жидкости...........•••-. "*?
ЯО;?
§ 5.1. Общие понятия................... Яр
§ 5.2. Уравнения движения идеальной жидкости....... .
§ 5.3. Дифференциальные уравнения движения идеальной жидкости в форме Громеки............... 66
§ 5.4. Интеграл Бернулли................. 67
§ 5.5. Пределы применимости уравнения Бернулли для несжимаемой жидкости к газу............... 71
Глава О Основные соотношения газовой динамики ......... 74
§ 6.1. Основные соотношения для одномерных изэнтропических
установившихся течений газа ............ 74
§ 6.2. Зависимость между площадью поперечного сечения
струйки и скоростью газа.............. 78
Глава т Малые возмущения и скачки уплотнения в газовом потоке 81
§ 7.1. Распространение малых возмущений......... 81
§ 7.2. Обтекание углов плоскопараллельным сверхзвуковым
потоком ...................... 83
§ 7.3. Основные соотношения для прямого скачка уплотнения 88
§ 7.4. Давление в критической точке за прямым скачком ... 92
§ 7.5. Косые скачки уплотнения.............. 94
Глава О Элементы теории подобия и размерностей........ 96
§ 8.1. Понятие о подобии потоков............. 96
§ 8.2. Аэрогидродинамическая сила............. 98
§ 8.3. Коэффициенты подобия (масштабные множители).... 100 § 8.4. Аэрогидродинамическое моделирование. Основные за-
зоны подобия. Критерии подобия .......... 102
§ 8.5. Анализ критериев подобия.............. 106
§ 8.6. Основные формулы экспериментальной аэрогидродинамики ......................... 109
Глава *7 Гидравлические сопротивления и режимы течения жидкости 111
§ 9.1. Гидравлические путевые сопротивления........ 111
§ 9.2. Два режима течения вязкой жидкости........ 113
§ 9.3. Ламинарный режим течения жидкости в трубе..... 115
§ 9.4. Турбулентный режим течения жидкости в трубе. ... 119
§ 9.5. Гидродинамически гладкие и шероховатые поверхности 125 § 9.6. Коэффициент сопротивления трения при турбулентном
режиме течения жидкости.............. 128
§ 9.7. Степенной закон распределения скоростей ...... 130
Глава \\J Основы теории пограничного слоя............ 132
§ 10.1. Понятие о пограничном слое . . .......... 132
.§ 10.2. Интегральное соотношение для установившегося течения в пограничном слое несжимаемой жидкости. . . 135 § 10.3. Применение интегрального соотношения для расчета характеристик ламинарного пограничного слоя плоской
пластины ...................... 137
§ 10.4. Применение интегрального соотношения для расчета >ч. турбулентного пограничного слоя и определения сопротивления плоской пластины............. 140
§ 10.5. Смешанный пограничный слой на пластине...... 142
§ 10.6. Интегральное соотношение для расчета двумерного пограничного слоя на криволинейной поверхности. Интегральные характеристики пограничного слоя . . . '. 144
349
§ 10.7. Отрыв течения в пограничном слое § 10.8. Управление пограничным слоем
11
Глава, 11 Гидравлический расчет трубопроводов .........
§ 11.1. Гидравлический расчет простого трубопровода ....
§ 11.2. Гидравлический расчет сложного трубопровода. . . ; igy'
§ 11.3. Гидравлический расчет трубопровода с насосной по- Л.
дачей ....................... jgrf-,
§ 11.4. Гидравлический удар в трубах ........... j3!
§ 11.5. Кавитация .................... ' ijfc
Глава \?t Местные гидравлические сопротивления. Истечение жид-
кости через отверстия и насадки ............. 172
§ 12.1. Местные сопротивления при внезапном расширении и
сужении турбулентного потока ........... 172
§ 12.2. Истечение жидкости через отверстия ........ 179
§ 12.3. Истечение жидкости через цилиндрические насадки,
конфузоры, диффузоры и отводы ........... 184
Глава 1О Геометрические характеристики и аэродинамические коэф-
фициенты крыла. Вихревые схемы профиля и крыла. . . 190
§ 13.1. Геометрические характеристики профиля и крыла. . . 190 § 13.2. Аэродинамические силы, моменты и их коэффициенты.
Системы координат ................. 194
§ 13.3. Теорема Жуковского о 'подъемной силе ....... 197
§ 13.4. Постулат Жуковского — Чаплыгина. Связь между вели-
чиной циркуляции и условиями обтекания профиля 200
§ 13.5. Вихревые схемы профиля и крыла ....... ' . . . . 202
14
Глава IT" Аэродинамические характеристики профиля и крыла конечного размаха в несжимаемом потоке ........... 204
§ 14.1. Связь между аэродинамическими коэффициентами профиля и коэффициентом давления.......... 204
§ 14.2. Зависимость аэродинамических характеристик профиля от угла атаки................ 208
§ 14.3. Центр давления. Фокус профиля .......... 213
§ 14.4. Зависимость аэродинамических коэффициентов от геометрии профиля, числа Рейнольдса и степени турбулентности потока ................. 215
§ 14.5. Скос потока у крыла конечного размаха. Индуктивное
сопротивление крыла............... . 217
§ 14.6. Связь между коэффициентом подъемной силы и истинным углом атаки в сечении крыла......... . . 220
§ 14.7. Расчет распределения циркуляции по размаху крыла 223
§ 14.8. Аэродинамические коэффициенты и поляра крыла ко- § 14.9. Пересчет аэродинамических характеристик с одного
удлинения на другое.............. . 23»
§ 14.10. Особенности аэродинамики стреловидных крыльев и vj крыльев малых удлинений...........• • 230
15
Глава IlJ Аэродинамические характеристики профиля и крыла в до- -^
звуковом потоке.................... 236
§ 15.1. Приближенная линеаризация основного уравнения газа
для случая обтекания тонкого профиля........ Zdo
§ 15.2. Установление связи между дозвуковыми потоками сжимаемого и несжимаемого газа около тонких профилей 237
§ 15.3. Влияние сжимаемости на аэродинамические характеристики профиля................... 240
§ 15.4. Влияние сжимаемости на аэродинамические характеристики крыла конечного размаха ......... 243
Глава 1О Профиль и крыло в околозвуковом потоке ....... 245
§ 16.1. Волновой кризис. Критическое число М....... 245
§ 16.2. Влияние угла атаки и формы профиля на МКр .... 247 § 16.3. Структура потока около профиля при закритических
числах Моо..................... 248
§ 16.4. Распределение давления по профилю при наличии местных скачков уплотнения. Влияние распределения давления на аэродинамические коэффициенты профиля 250 § 16.5. Взаимодействие скачков уплотнения с пограничным
слоем. Меры смягчения и преодоления волнового кризиса 253 § 16.6. Критическое число М крыла конечного размаха . . . 255 § 16.7. Аэродинамические характеристики крыла при околозвуковых скоростях полета ............. 257
§ 16.8. Моментные характеристики крыла.......... 260
17
Глава 1 / Профиль и крыло в сверхзвуковом потоке........ 261
§ 17.1. Особенности обтекания тел сверхзвуковым потоком.
Плоская пластина в сверхзвуковом потоке ..... 261
§ 17.2. Распределение давления по профилю......... 265
§ 17.3. Аэродинамические характеристики тонкого профиля . . 266 § 17.4. Влияние формы крыла в плане на характер его обтекания сверхзвуковым потоком ............ 270
§ 17.5. Подъемная сила крыла в сверхзвуковом потоке . . . 273 § 17.6. Сопротивление тонких аэродинамически плоских
крыльев конечного размаха в сверхзвуковом потоке . . 276
§ 17.7. Волновое сопротивление крыла при суа = 0..... 278
§ 17.8. Моментные характеристики крыла в сверхзвуковом
потоке....................... 280
18
Глава 1О Максимальная подъемная сила крыла. Механизация крыла 282
§ 18.1. Срыв потока с поверхности крыла ......... 282
§ 18.2. Расчет максимального коэффициента подъемной силы 285
§ 18.3. Механизация крыла ................ 287
§ 18.4. Влияние близости земли на максимальный коэффициент
подъемной силы и поляру крыла.......... 294
19
Глава 1J/ Аэродинамические характеристики тел вращения..... 296
§ 19.1. Геометрические характеристики тел вращения. . . . 296 § 19.2. Особенности обтекания и распределения аэродинамической нагрузки по контуру тел вращения....... 298
§ 19.3. Подъемная сила тел вращения............ 302
§ 19.4. Сопротивление тел вращения............ 305
20
Глава ?*\J Аэродинамические характеристики управляющих поверхностей ......................... 313
§ 20.1. Типы управляющих поверхностей...........313
§ 20.2. Геометрические характеристики органов управления . . 316
351
§ 20.3. Аэродинамические характеристики органов управления 319
§ 20.4. Аэродинамические характеристики элеронов..... 322
§ 20.5. Шарнирные моменты рулей и способы их уменьшения 323
21
Глава ?t\ Аэродинамические характеристики самолета ....... 326
§ 21.1. Лобовое сопротивление и подъемная сила самолета на
дозвуковых скоростях полета............ 327
§ 21.2. Лобовое сопротивление и подъемная сила самолета на
околозвуковых и сверхзвуковых скоростях полета . . . 330
§ 21.3. Подъемная сила самолета.............. 334
§ 21.4. Влияние компоновки самолета на его аэродинамические
характеристики .................. 338
Список литературы........................... 342
Предметный указатель ........................ 344
Цена: 150руб.
