2.5.2. Аеродинамічні спектри

Аеродинамічним спектром називається видима картина обтікання тіла потоком повітря. Спектри обтікання тіл повітряним потоком виходять за допомогою димарів, гідроканалів або методом „шовковинок”, в'язких покриттів, оптичним методом.

У димарях візуалізація течії забезпечується введенням в потік повітря струйок диму. Димовий спектр дозволяє досліджувати ламінарні й турбулентні течії, відрив межового шару, управління межовим шаром. Картини обтікання, отримані в аеродинамічному димарі, приведені на фотографіях (рис. 2.13).

Рис. 2.13. Фотографії димових спектрів обтікання профілю крила.

Метод „шовковинок” дозволяє виявити „дефекти” обтікання. При безвідривному режимі течії шовковинки, прикріплені одним кінцем до обтічної поверхні, спокійні і орієнтовані у напрямі потоку. При зриві потоку вони коливаються і міняють напрям.

На в'язкому покритті обтічного тіла при достатньо тривалому продуванні його в аеродинамічній трубі прокреслюються „лінії струменя”, що виявляють картину обтікання.

Оптичні методи отримання аеродинамічних спектрів використовують ефект зміни густини повітря (стисливості) при великих швидкостях потоку. При зміні густини повітря плоскопаралельний пучок світла відхиляється, утворюючи на екрані світлі або темні смуги. На великій відстані від тіла потік не деформований, струйки течуть прямолінійно з однаковою швидкістю. Такий потік називається незбуреним. Поблизу тіла струйки змінюють свій напрям і площу поперечного перетину. Від цього змінюються швидкості повітря в струйках. Потік, струйки якого деформовані присутнім в нім тілом, називається збуреним.

Аеродинамічний спектр будь-якого тіла складається з незбуреного і збуреного потоків. Збурений потік у свою чергу складається із зовнішнього нев'язкого (потенційного) шару 1, межового шару 2 і супутного струменя 3 (рис. 2.14, а). Аеродинамічні спектри дають можливість зрозуміти фізичну суть обтікання тіла потоком повітря. За своєю будовою аеродинамічні спектри бувають плавні і віхрьові (рис. 2.14, б), симетричні і несиметричні.

Рис. 2.14. Аеродинамічні спектри:

а) елементи спектру; б) види спектру.

Чим більше збурення потоку, тим більше в'язкий опір випробовує тіло. Таким чином, дослідження аеродинамічних спектрів дає можливість вибрати найбільш зручнообтічні форми, визначити дефекти в обтіканні тієї або іншої частини літального апарату, визначити характер взаємодії близько розташованих частин і багато що інше.

Вчені і авіаконструктори знайшли засоби направленої дії на спектри обтікання частин літака з метою поліпшення льотних характеристик і забезпечення безпеки польотів.