Аэродинамика, атмосфера, основные параметры.
Аэродинамика.
Раздел гидроаэромеханики, в котором изучаются законы движения воздуха и силы, возникающие на поверхности тел, относительно которых происходит его движение. В аэродинамике рассматривают движение с дозвуковыми скоростями.
Прикладные задачи аэродинамики:
- распределение давления на поверхности тела;
- определение сил и моментов, действующих на обтекаемое газом тело;
- распределение скоростей в воздушном потоке, обтекающем тело;
- расчёт вентиляции;
- расчет пневмотранспорта.
Специальный раздел аэродинамики — аэродинамика самолёта — занимается разработкой методов аэродинамического расчёта
и определением аэродинамических сил и моментов, действующих на самолёт в целом и на его части — крыло, фюзеляж,
оперение и т. д.
К аэродинамике самолёта относят: расчёт устойчивости, балансировки самолёта,
теорию воздушных винтов, теорию крыла.
Вопросы, связанные с изменяющимся нестационарным режимом движения летательных аппаратов,
рассматриваются в специальном разделе — динамике полёта.
Атмосфера
Строение атмосферы. (рис. 1)
Атмосферой называется газовая оболочка, окружающая земной шар. Газ, составляющий эту оболочку, называется воздухом.
Высота газовой оболочки Земли велика и составляет более 2000 км. Точно определить границу атмосферы трудно, так как
переход от земной атмосферы к межпланетному пространству совершается плавно и на больших высотах плотность
воздуха очень мала. Можно только отметить, что в пределах околоземного пространства до высоты 20 км находится около
95% всей массы атмосферного воздуха.
Атмосфера разделяется на тропосферу, стратосферу и ионосферу (Рис. 1). Такое разделение основано на физических
свойствах этих слоев и характере их изменения с подъемом на высоту.
Давление и плотность воздуха с увеличением высоты во всех трех слоях атмосферы уменьшается.
Изменение температуры воздуха по высотам для стандартных условий средней широты. (рис. 2)
Тропосферой называется нижний слой атмосферы.
Толщина ее над полюсами 7 - 8 км, над экватором 16 - 18 км, высота верхней границы изменяется в зависимости от
характера поверхности Земли, атмосферных процессов, теплового состояния воздуха, а также от
суточных и годовых изменений. Температура воздуха в тропосфере с подъемом на высоту падает (6,5° на каждые 1000м),
так как нагрев воздуха обусловливается основном отраженными от земной поверхности солнечными лучами.
Изменение температуры воздуха с высотой приводит к перемещению воздушных масс, холодные верхние слои опускаются,
а теплые поднимаются. Вследствие этого образуются облака, выпадают осадки, дуют ветры. Из-за перемещения воздушных
масс состав воздуха тропосферы практически постоянен.
В нем содержится 78% азота, 21% кислорода и около 1% других газов (аргон, углекислый газ, водород, неон, гелий).
Кроме указанных газов в тропосфере сосредоточен почти весь водяной пар, находящийся в непрерывном кругообороте
(испарение - конденсация и кристаллизация с облакообразованием - осадки).
В нижних слоях тропосферы множество различных примесей в виде мельчайших твердых частиц (пыль).
Содержание в воздухе тропосферы водяного пара и пыли приводит к ухудшению видимости.
Стратосфера — слой воздуха, лежащий непосредственно над воздушными слоями тропосферы.
В ней наблюдается полное отсутствие облаков и наличие сильных ветров,
дующих с большой скоростью и в одном направлении. Вертикальные перемещения воздушных масс отсутствуют.
В стратосфере с высоты: на экваторе - 17 км, полюсе - 8 км, средней широте - 11 км и до высоты в среднем
25…30 км температура постоянна и составляет -56°С.
С высоты 30 км и до 55 км температура воздуха повышается до +75°С вследствие повышенного содержания озона,
который обладает способностью поглощать ультрафиолетовое излучение.
С высоты 55 км и до 80 км температура воздуха понижается в среднем на 4°С на каждые 1000 м из-за
уменьшения процентного содержания озона в воздухе. На высоте 82...83 км температура воздуха составляет -35°С (рис. 2).
Ионосфера — слой воздуха, лежащий непосредственно над воздушным слоем стратосферы.
Высоты ионосферы от 85 до 500 км. Из-за наличия в ионосфере огромного количества ионов
(заряженных молекул и атомов атмосферных газов, движущихся с большими скоростями) ее воздух сильно нагревается.
Воздух ионосферы также характеризуется высокой проводимостью, преломлением, отражением, поглощением и поляризацией
радиоволн.
В ионосфере из-за выше указанных свойств наблюдаются свечения ночного неба, полярные сияния, магнитные бури.
Комментарии