Журнал Моделист-конструктор №11 - Столяров Ю.С.
Скачать (прямая ссылка):
щающегося гребного вала. Без них современные океанские лайнеры были бы так же невозможны, как и без самих паровых турбин.
Упорные подшипники появились одновременно с приходом механического двигателя на флот. Но, увы, конструкции, хорошо работавшие с паровой машиной, оказались непригодными для турбины. Исследования Рейнольдеа прекрасно объясняли, в чем здесь дело. Он доказал, что металлический нагруженный брус, движущийся по плоской смазанной поверхности, должен как бы загонять под себя слои смазки, прилипшие к нему благодаря вязкости, и всплывать на них. Чтобы такое нагнетание масла происходило непрерывно, нижняя грань бруса должна быть наклонена к неподвижной поверхности, а между ними должен все время быть масляный клин. Как только поверхности
Поскольку у воздуха кинематический коэффициент вязкости V в 14 раз больше, чем у воды, модель нужно обдувать со скоростью в 14 раз большей. Если это невозможно, скорость можно снизить вдвое, увеличив размерь! модели в 2 раза.
Отсюда же вытекает правило, которое полезно помнить моделистам. Если ле образцу какого-либо реального самолета построить точную уменьшенную копию, те нельзя рассчитывать, что она даст такие же относительные показатели. Это возможно только з том случае, если модель летает быстрее настоящего самолета во столько раз, во сколько его размеры больше размеров модели.
И наконец, тем, кто не строит моде-пи, не увлекается созданием различных приборов, интересно будет сделать простейшую лабораторную установку, которая даст возможность наблюдать переход ламинарного потока в турбулентный. Этот прибор аналогичен тому, на котором Рейнольде проводил свои опы-
ты. Он соетоит из широкого стеклянного цилиндра 5, в котором под действием перепада давления протекает через резиновую трубку 2 из резервуаре 1 вода. В середине трубочки проходит пипетка 4, в которую из воронки 3 подается подкрашенная жидкость. При небольшой скорости течения воды под крашенная жидкость будет вытекать из пипетки в виде длинной струйки. Увеличим перепад давления — увеличится скорость протекания воды. Наступит момент, когда струйка станет неустойчива и потом размоется по всему объему. Это и будет эффект перехода ламинарного потока в турбулентный, который характеризуется определенной скоростью и числом Рейнольдеа.
¦а—иш—д—ед——шив її ¦¦Ii її і і
становятся параллельными, мвело выжимается, и начинается сухое трение.
У паровых мэшин из-за неравномерности хода гребной вал непрерывно немного перекашивался, -сиграл». И, как ни парадоксально, этот недостаток создавал идеальные условия для образования масляного клина в упорном подшипнике. Гребной вал турбинной установки не «играет», и это делает неприменимой старую конструкцию упорного подшипника. Однако ясное понимание процесса, которым Г»й-нольдс вооружил инженеров, позволило им найти выход из положения. Если вал и опора не «играют», то почему между ними не поместить свободно опирающиеся на штыри подушки из бронзы, которые могут колебаться около штырей? Как только турбина начинает работать, между воротником гребного вала и свободно «играющими» по-
28
Число Rc определяет летные характеристики всякого летательного аппарата, и в частности летающей модели. Это вполне естественно, так как число Re существенно влияет на картину обтекания крыла, фюзеляжа, лопасти воздушного винта, а также любой детали, движущейся в воздухе. От картины обтекания зависит величина и направление силы воздушного сопротивления, а сила сопротивления воздуха, как известно, определяет летные данные. Дело в том, что число Re характеризует структуру пограничного слоя — тончайшего (2т-3 мм) слоя воздуха, размещенного в непосредственной близости от поверхности тела, движущегося в воздухе. На малых числах Re пограничный слой — ламинарный, на больших — турбулентный. Ламинарный пограничный слой невыгоден для летающих моделей, так как он способствует преждевременному отрыву потока воздуха от поверхности тела и возникновению завихрений. Завихрения, в свою очередь, вызывают увеличение лобового сопротивления. Для уменьшения его необходимо, чтобы пограничный слой был турбулентным.
Все сказанное важно для работы крыла свободнолетающей модели любого типа. Ведь все эти модели летают, как правило, на малых скоростях, достигающих в среднем 4^7 м/сек (14 v — 25 км/час). Значит, их крылья обтекаются воздухом на малых числах Re (см. таблицу).
Перед авиамоделистами возникает сложная задача — как преобразовать ламинарный пограничный слой, характеризующийся малым Re, в турбулентный.
Интересно отметить, что природа уже решила, и весьма успешно, такую же задачу применительно к птицам. Ведь птицы, как и модели, имеют малые размеры, летают на малых скоростях, и соответственно их полетные качества характеризуются малыми числами Re. Если мы сравним профиль крыла самолета с профилем крыла птицы, то увидим, что они существенно отличаются. Профиль крыла самолета приближается по форме к капле, разрезанной пополам. Отношение толщины профиля крыла к его ширине — хорде — у самолетного крыла в среднем составляет Ю^1 14%. У крыла птицы профиль более
