АЭРОДИНАМИ́ЧЕСКИЕ СИ́ЛА И МОМЕ́НТ

Рис. 1. Разложение аэродинамической силы R на составляющие X, Y, Z в поточной системе координат и T, N, Z в связанной системе; боковая сила Z на рис. не показана, она перпендикулярна плоскости чертежа...

АЭРОДИНАМИ́ЧЕСКИЕ СИ́ЛА И МО­МЕ́НТ, ве­ли­чи­ны, ха­рак­те­ри­зую­щие воз­дей­ст­вие га­зо­об­раз­ной сре­ды на дви­жу­щее­ся в ней те­ло (напр., на са­мо­лёт). Си­лы дав­ле­ния и тре­ния, дей­ст­вую­щие на по­верх­но­сти те­ла, мо­гут быть при­ве­де­ны к рав­но­дей­ст­вую­щей $\boldsymbol R$ этих сил, на­зы­вае­мой аэ­ро­ди­на­мич. си­лой, и к па­ре сил с мо­мен­том $\boldsymbol M$, на­зы­вае­мым аэ­ро­ди­на­мич. мо­мен­том. Аэ­ро­ди­на­мич. си­лу рас­кла­ды­ва­ют на со­став­ляю­щие в пря­мо­уголь­ной сис­те­ме ко­ор­ди­нат (рис. 1), свя­зан­ной ли­бо с век­то­ром ско­ро­сти те­ла $\boldsymbol v$ (по­точ­ная сис­те­ма), ли­бо с са­мим те­лом (свя­зан­ная сис­те­ма). В по­точ­ной сис­те­ме си­ла, на­прав­лен­ная в сто­ро­ну, про­ти­во­по­лож­ную век­то­ру $\boldsymbol v$, на­зы­ва­ется аэ­ро­ди­на­ми­че­ским со­про­тив­ле­ни­ем $\boldsymbol X$, пер­пен­ди­ку­ляр­ная к век­то­ру $\boldsymbol v$ и ле­жа­щая в вер­ти­каль­ной плос­ко­сти – подъ­ём­ной си­лой $\boldsymbol Y$, а пер­пен­ди­ку­ляр­ная к ним обе­им – бо­ко­вой си­лой $\boldsymbol Z$. В свя­зан­ной сис­те­ме ко­ор­ди­нат ана­ло­гом пер­вых двух сил яв­ля­ют­ся тан­ген­ци­аль­ная $\boldsymbol T$ и нор­маль­ная $\boldsymbol N$ си­лы.

Рис. 2. Проекции аэродинамического момента на оси координат; Mx  – момент крена; My  – момент рыскания; Mz  – момент тангажа.

Аэ­ро­ди­на­мич. мо­мент иг­ра­ет важ­ную роль при рас­чё­те дви­же­ния ле­та­тель­ных ап­па­ра­тов, оп­ре­де­ляя их ус­той­чи­вость и управ­ляе­мость, и пред­став­ля­ет­ся в ви­де трёх про­ек­ций на оси ко­ор­ди­нат, свя­зан­ные с те­лом (рис. 2): $M_x$ (мо­мент кре­на), $M_y$ (мо­мент рыс­ка­ния) и $M_z$ (мо­мент тан­га­жа). Зна­ки мо­мен­тов по­ло­жи­тель­ны, ко­гда они стре­мят­ся по­вер­нуть те­ло со­от­вет­ст­вен­но от оси $y$ к оси $z$, от оси $z$ к оси $x$, от оси $x$ к оси $y$. А. с. и м. за­ви­сят от фор­мы и раз­ме­ров те­ла, свойств и со­стоя­ния сре­ды, в ко­то­рой про­ис­хо­дит дви­же­ние, от ско­ро­сти цен­тра масс те­ла и его ори­ен­та­ции к на­прав­ле­нию ско­ро­сти, от уг­ло­вой ско­ро­сти вра­ще­ния, а в не­ко­то­рых слу­ча­ях и от ус­ко­ре­ния дви­же­ния те­ла. Оп­ре­де­ле­ние А. с. и м. для тел разл. фор­мы и при все­воз­мож­ных ре­жи­мах по­лё­та – од­на из гл. за­дач аэ­ро­ди­на­ми­ки и аэ­ро­ди­на­мич. экс­пе­ри­мен­та.