2.13.5. Форма стрибка ущільнення

Форма стрибка ущільнення залежить від форми обтічного тіла s числа М надзвукового потоку. За формою стрибок ущільнення може бути прямій або косий.

Прямий стрибок ущільнення – це стрибок, поверхня якого становить напрямом потоку, що набігає, прямий кут β = 90° (рис. 2.50). За прямим стрибком ущільнення напрям швидкості потоку не змінюється. Гальмування потоку в прямому стрибку ущільнення настільки значно, що швидкість за ним стає дозвуковою. Значить, прямий стрибок ущільнення є межею між надзвуковою і дозвуковою частиною потоку, причому прямий стрибок знаходиться на деякій відстані від обтічного тіла.

Рис. 2.50. Прямий стрибок ущільнення.

Косий стрибок ущільнення - це стрибок, поверхня якого нахилена до потоку, що набігає, тобто кут β < 90° (рис. 2.51).

Рис. 2.51. Косий стрибок ущільнення.

У косому стрибку втрати кінетичної енергії потоку значно менше, ніж у прямому стрибку, і залежать від кута нахилу стрибка. При проходженні потоку через косий стрибок зменшується тільки нормальна складова швидкості V_n , а дотична складова швидкості V_τ зберігає своє значення. Це викликає зміну напряму руху потоку. Напрям руху потоку збігається з напрямом поверхні обтічного тіла. Швидкість потоку після косого стрибка може залишитися надзвуковою.

Прямі стрибки ущільнення спостерігаються при обтіканні носової частини тупих тіл, косі стрибки – при обтіканні гостроносих тел.

При порівняно невеликій надзвуковій швидкості потоку перед тілом з тупою передньою кромкою на деякій відстані від нього утворюється прямий від’єднанний стрибок ущільнення 1 (рис. 2.52). Втрати кінетичної енергії потоку в такому стрибку ущільнення максимальні. Тому прямі від’єднанні стрибки створюють дуже великий хвильовий опір. Зі збільшенням швидкості надзвукового потоку прямий стрибок ущільнення наближається до передньої кромки тіла і починає „складатися”, зменшуючи кут нахилу.

Рис. 2.52. Форми головного стрибка ущільнення.

Хвильовий опір, що створюється косими стрибками, значно менше, ніж у прямих стрибків. Утворюються косі стрибки ущільнення в потоці з великою надзвуковою швидкістю при обтіканні тіл з гострою передньою кромкою 2 (рис. 2.52). Для зменшення хвильового опору надзвукових літаків передбачають „дроблення” прямих стрибків, тобто заміну їх системою косих стрибків. Для цього робляться гострими передні кромки крила, оперення, встановлюються висувні конуси і профільовані клини на вході в двигуни (рис. 2.53), а також профільовані голки перед фюзеляжем.

Рис. 2.53. „Дроблення” прямого стрибка.

По розташуванню щодо обтічного тіла скачки ущільнення діляться на головні 1, хвостові 2 і місцеві 3 (рис. 2.54). Головні стрибки ущільнення виникають при V > a через гальмування потоку перед тілом. Хвостові стрибки ущільнення виникають від зіткнення двох непаралельних потоків. Місцеві стрибки ущільнення замикають місцеві надзвукові зони, що виникають при дозвукових швидкостях польоту.

Рис. 2.54. Розташування стрибків ущільнення.

На рис. 2.55 наведені тіньові фотографії спектрів обтікання тіл у надзвуковій аеродинамічній трубі. Ці знімки підтверджують рис. 2.52.

Рис. 2.55. Тіньові фотографії спектрів обтікання тіл у надзвуковій аеродинамічній трубі.

Дроблення” прямих стрибків.

Х – 35 (гострі передні кромки крила і оперення)

МиГ - 29 (гострі передні кромки крила і оперення, аеродинамічні гребені, профільована гілка перед фюзеляжем)

Aj – 37 Вигген (гострі передні кромки крила і оперення,

профільована гілка перед фюзеляжем)

Міг – 21 бис (висувний конус на вході в двигун)

Ту – 22М2 (профільовані клини на вході в двигуни)