Аэродинамический нагрев тел при сверхзвуковой скорости полета

При обтекании воздушным потоком любого тела в местах торможения пои тока его кинетическая энергия переходит в тепловую, вызывая нагрев. Нагрев^ поверхности самолета неодинаков: в местах, где скорость потока снижается дея меньших значений, температура выше. Наибольшая температура наблюдается в точках полного торможения воздушного потока. При полете самолета со сверхзвуковой скоростью температура заторможенного воздуха в пограничном ело«достигает больших значении. Температуру пограничного слоя Та.с до чисел М=(можно с некоторым приближением определить из следующей зависимости: ¦

Поскольку температура воздуха, а следовательно, и скорость звука изменй; ются с высотой, то и температура торможения является функцией высоты поле та. В табл. 2 приведены расчетные значения температуры торможения погранн?

Таблица 2

Начальна! температура,

•см

Высота полета, м12345

11 00015 -56,549 -30,5222 99481 294,2844 683,51311 917,7

ного слоя при полете самолета с различными числами М в условиях стандартной атмосферы. Нагрев конструкции самолета будет несколько ниже температуры торможения. Обшивка часть тепла передает в окружающее пространство, другая часть идет внутрь конструкции самолета. Нагрев приводит к снижению прочности и жесткости элементов конструкции. Высокая температура усложняет условия работы авиадвигателей, топливной и гидравлической систем, радио- и электронной аппаратуры и требует установки специального оборудования для обеспечения нормальных условий жизнедеятельности экипажа и пассажиров.

Наибольшие

допустимые температуры обшивки и других элементов конструкции определяются их материалом изготовления. Предельная температура, выбираемая из условий обеспечения прочности и жесткости, для дюралюминия колеблется в пределах 100—120° С, для титана до 370° С, для специальных сталей 500-800° С.

Для резин и пластмасс эта температура равна 150° С, для усиленных стекловолокном материалов 200° С. При более высоких температурах использование большинства неметаллических материалов затруднено. Жидкости на нефтяной основе (керосин, масла систем смазки двигателей, жидкости гидравлических систем) не применяются при температуре более 120° С. Так как температура зависит от скорости полета, то предельная температура материала конструкции и служит в ряде случаев ограничением максимальной скорости или времени полета с максимальной скоростью.

Глава 3 ПОЛЕТ САМОЛЕТА