Донное сопротивление

летательного аппарата — часть профильного сопротивления, вызванная наличием области срыва потока за донным срезом (притупленной задней кромкой) тела, обтекаемого потоком жидкости или газа. Внешний поток, обтекающий плоские тела (крыло, оперение) и тела вращения (фюзеляж самолёта, корпус ракеты), стекая с их поверхности, увлекает (эжектирует) воздух из области за донным срезом. В результате за донным срезом образуется область с пониженным давлением и, следовательно, возникает результирующая сила, препятствующая движению тела. Степень понижения давления за донным срезом существенно зависит от состояния пограничного слоя, стекающего за донный срез, и геометрических параметров самого тела. Пограничный слой, стекающий с поверхности тела, образует слой смешения, который отделяет область донного разрежения от внешнего потока и определяет эжектирующее действие наружного потока.

Чем толще пограничный слой у донного среза (длинное тело или большая шероховатость поверхности), тем меньше эжекция, больше дойное давление и меньше Д. С. Влияние Рейнольдса числа Re на давление за донным срезом на Д. С. Наиболее сильно проявляется при малых значениях Re (то есть при ламинарном пограничном слое) и в диапазоне Re, соответствующем переходу ламинарного течения в турбулентное. В случае турбулентного пограничного слоя Д. С. Практически не зависит от Re. С ростом температуры поверхности тела Д. С. Падает.При определении Д. С. Используется безразмерный коэффициент донного давлениясpдон = (pдон-p(∞))/q(∞),где pдон — давление на дне тела, p(∞) — статическое давление, q(∞) — скоростной напор невозмущенного потока.Зависимость cpдон от Маха числа M(∞) имеет максимум в области околозвуковых скоростей.

При сверхзвуковых скоростях cpдон убывает с ростом M(∞), что в большой мере определяется возрастанием скоростного напора. Это обстоятельство обычно затрудняет изучение характера донного давления в сверхзвуковом диапазоне чисел M(∞) невозмущенного потока. В этом отношении более удобным представлением донного давления является выражение его в виде коэффициента относительного донного давления pдон/p(∞).Д. С., возникающее при движении «двумерных» тел, может быть в несколько раз больше, чем Д. С. За телами вращения, что связано с различным распределением скоростей поперёк «донного следа». Однако у двумерных тел (таких, как крыло), у которых размер донного среза значительно меньше толщины самого тела, Д. С. Составляет небольшую долю полного сопротивления аэродинамического.

Наоборот, у осесимметричных тел, у которых диаметр донного среза может быть равен максимальному диаметру тела, Д. С. Может составлять большую долю полного сопротивления, превосходя сопротивление трения и сопротивление давления на любую часть тела. Поэтому оценки аэродинамических характеристик, траекторий полёта и потребных тяг некоторых типов летательных аппаратов невозможны без знания Д. С.На летательных аппаратах, в частности на ракетах, в донной части располагаются сопла реактивных двигателей. При их работе существенно изменяется характер обтекания области донного среза, и в донной части устанавливается давление, отличающееся от того, которое было бы в случае отсутствия работающих двигателей. Д. С. При наличии струй двигателей зависит как от газодинамических параметров внешнего потока и струй, так и от их числа и взаимного расположения.

При этом на донном срезе может устанавливаться как повышенное, так и пониженное давление, определяющее значение Д. С..