Биплан Буземанна - Busemann biplane

Оригинальный биплан Буземанна, работающий в соответствии с его расчетной точкой

Биплан Буземана представляет собой теоретический самолет конфигурация изобретен Буземаном , что исключает образование N-тип ударных волн и , таким образом , не создает звуковой удар или связанное волновое сопротивление . Однако в своем первоначальном виде он также не создает подъемной силы . Концепция биплана Буземана, который обеспечивает адекватную подъемную силу и может уменьшить интенсивность волн и сопротивление, но не устранять их, была изучена для сверхзвукового транспорта без стрелы.

Происхождение

Оригинальный биплан Буземана состоит из двух пластин треугольного сечения, расположенных на определенном расстоянии друг от друга, причем плоские стороны параллельны потоку жидкости. Расстояние между пластинами достаточно велико, чтобы поток не перекрывался и между ними сохранялся сверхзвуковой поток.

Сверхзвуковое обтекание обычного крыла создает сжимающие звуковые ударные волны на передней и задней кромках с волной расширения между ними. Эти ударные волны соответствуют изменениям давления, препятствующим воздушному потоку, известным как волновое сопротивление . В биплане Буземана прямая ударная волна высокого давления создается внутри и симметрично отражается между внутренними поверхностями с двойным клином. Они мешают нейтрализовать как сами себя, так и следующие за ними ударные волны, не оставляя внешней волны для распространения до бесконечности и, следовательно, избегая волнового сопротивления. Плоские верхняя и нижняя поверхности не создают ударных волн, поскольку поток параллелен.

Внутреннее выравнивание ударных волн означает, что биплан Буземана создает минимальное волновое сопротивление . Однако плоские внешние поверхности и внутренняя симметрия также означают, что конструкция Busemann не создает подъемной силы в расчетной точке для оптимального снижения ударов и сопротивления.

Вне проектные условия

Работа с отклонением от проектной крейсерской скорости или угла атаки разрушает конструктивную помеху и приводит к эффектам удушения и гистерезиса потока, которые значительно увеличивают сопротивление. При удушении ударные волны уменьшают свой обратный угол с каждым отражением от конических поверхностей крыла, пока они не образуют ударную стенку через зазор. Это вызывает нарастание давления и замедление скорости потока, так что возникает гистерезис потока, при котором замедление потока воздуха заставляет дросселирование сохраняться через расчетную точку и за ее пределами, прежде чем оно исчезнет при более высокой скорости самолета.

Подъемные бипланы Busemann

Согласно законам движения Ньютона , чтобы получить подъемную силу на крыльях, в ответ проходящий над ними воздух должен отклоняться вниз. На сверхзвуковых скоростях это создает по крайней мере одну ударную волну, а возможно и больше. Как и любой другой профиль, биплан Буземана может иметь небольшой положительный угол атаки для создания подъемной силы, однако теперь он также будет генерировать внешние ударные волны.

Конфигурация биплана Буземана все еще может использоваться для минимизации энергии этих ударных волн и связанного с ними сопротивления.

Волновое сопротивление имеет две причины: одна из-за размера или формы плоскости, а другая из-за создаваемой подъемной силы. Концепция Буземанна может устранить сопротивление ударной волны, но не сопротивление подъемной силы. Исходная геометрия Буземана устраняет волновое сопротивление и, следовательно, подъемную силу. Современные конструкции типа Busemann могут создавать подъемную силу и связанную с ней ударную волну, при этом устраняя большую часть или все сопротивление формы, тем самым достигая значительного повышения эффективности по сравнению с традиционными конструкциями. Они также могут обеспечить адекватную производительность в диапазоне скоростей и углов атаки.

Проблемы запроектированного дросселирования и гистерезиса могут быть решены путем использования устройств с изменяемой геометрией, таких как закрылки и предкрылки, которые также могут служить в качестве устройств большой подъемной силы во время взлета и посадки. Другой подход заключается в изменении геометрии аэродинамического профиля для обеспечения приемлемых характеристик в ряде нерасчетных условий за счет некоторого сопротивления формы даже в оптимальной расчетной точке.

Концепция биплана Буземана была изучена как концепция сверхзвукового транспорта без стрелы.

Смотрите также

  • В Pratt & Whitney J58 использовалось впускное отверстие смешанного сжатия, конфигурация которого чувствительна к отключениям, т. Е. К выбросу ударной волны, создающему внешнюю головную ударную волну.
  • Лодки- катамараны с пониженным сопротивлением волнообразованию из-за их так называемой конфигурации с разделенным корпусом.

использованная литература

внешние ссылки