亚音速时:A?-ρ增量很小,A?-ρA?-v?(因质量守恒); 超音速时:A?-ρ减量很大,A?-ρA?-v?(因质量守恒); 5)例:拉瓦尔(Laval)喷管。
5. 激波
1)现象与定义:
由于弹上凸出物“鼓包”等扰动源激起的扰动波不断密集,导致气流受压
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而引起的气流参数(压强、密度、温度)的突变。这种变化的界面就是激波,它是一种受到强烈压缩的很薄的空气层,其厚度只有10-3~10-4mm。因此可以不考虑这个面的厚度,将它看成一突跃面。
气流穿过激波时受到突然的压缩,波后的压强、密度及温度都升高,而速度和马赫数下降。 2)激波的形式:
正激波(脱体激波):波面与飞行速度相垂直,钝头导弹会产生正激波; 斜激波:波面相对于飞行速度方向倾斜一定角度,尖头导弹多产生斜激波。 3)激波后参数的变化:
气流通过激波,以波面为界,波前波后的状态参数将发生突变。
正激波:波后马赫数总是小于1,即波前是超声速流动,波后总是亚声速流动;
斜激波:波后马赫数虽然降低了,但并不总是小于1,即斜激波后的流动可以有超声速流动情况。
无论何种激波,波后压强总是变大的。例如,当Ma?2时,波后压强和波前压强之比,在正激波时为4.5,在斜激波时小于3。由于激波的这种特性,使得飞行中的阻力大大增加。
以1表示波前气流的状态参数,以2表示波后气流的状态参数,则正激波前后的马赫数可用下式计算:
2M12?2k?1 M2?2kM12?1k?1式中k为比热比。波前波后压强之比可用下式计算:
p21?kM12 ?2p11?kM2激波后的温度也是上升的,正激波前后的温度服从下列关系:
k?121?M1T22 ?T11?k?1M222 6
4)气流特点:
? 超音速气流遇到凸出物时才产生激波; ? 气流流过激波后压力增大,流速减小。 5)决定激波强弱的因素:
? 导弹飞行马赫数,马赫数越大,激波越强;
? 波面角度,正激波最强,斜激波的倾斜程度越大,则激波越弱。 6)临界马赫数Maif
对于亚音速导弹,由于弹上凸出物“鼓包”等影响,局部地方气流的速度升高而达到或者超过音速,并由此而产生局部激波。导弹局部表面出现超音速气流时导弹所具有的飞行马赫数Ma称为临界马赫数Maif。如果导弹的飞行马赫数大于临界马赫数,就必然出现激波。 6. 膨胀波
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1)现象与定义:
当超音速气流绕经凸角时,就相当于流动截面逐渐扩大的情况,于是气流会发生膨胀,在气流转折点将形成一个扇形的膨胀区域,形成膨胀波。 2)气流特点:
膨胀波后气流流速增大,压强减小。 7. 例 菱形翼形分析 高压区:弹翼前半部; 低压区:弹翼后半部; 压差阻力:波阻。 8. 附面层 1)现象与定义:
2)概念
层流附面层; 紊流附面层; 转捩点;
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雷诺数:Re??vL ??vL ? 临界雷诺数:Reif? 这里?为粘性系数,?为气流的密度,v为速度及物体的特征长度L。 直管中的水Reif=2300,空气沿平板流动Reif?105。转捩点位置xT?9. 气动加热
1)现象:大气温度升高 ? 导弹表面温度升高 ? 热平衡 这种现象就是气动加热。 2)热平衡时导弹表面温度
2 Ts?T?(1 )?0.?2MaReif??v。
Ts――导弹表面热平衡时的绝对温度;
T?――附面层边缘处气流的绝对温度; Ma――导弹飞行马赫数;
?――温度恢复系数,层流附面层时取0.845,紊流附面层时取0.88。 近似为
Ts?T?(1?20M.a2
) 此时Ts就是滞止温度或总温T0 。
3)例
某导弹飞行高度5km,T?=216.5K。
Ma=2时,Ts?216.5?(1?0.2?22)?390K; 而Ma=5时,Ts?216.5?(1?0.2?52)?1229K。 也就是说,导弹表面的温度可达10260C。
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