Нагревание поверхности самолета при больших скоростях

 

Поверхность быстро летящего самолета нагревается по двум причинам:

1) вследствие сжатия воздуха в передней части крыла, фюзеляжа и хвостового оперения;

2) вследствие трения воздуха о поверхность самолета.

При ударе о крыло лобовая струйка тормозится и теряет кинетическую энергию, которая превращается в энергию давления и тепло. Прирост температуры воздуха в точке торможения составляет

DТ = .

Слой воздуха, обтекающий крыло самолета в непосредственной близости, также теряет свою кинетическую энергию. В этом слое кинетическая энергия превращается в тепло, которое нагревает воздух в пограничном слое и само крыло.

Нагрев поверхности самолета под влиянием трения в пограничном слое составляет 85% величины нагрева и точке торможения

D Т = 0,85DТ =

 

 

 

Как видно из формулы, приращение температуры в точке торможения пропорционально квадрату скорости полета. Эти формулы можно изобразить в виде графика.

При полете с большими скоростями поверхность всего самолета, особенно передних кромок крыла и оперения, сильно нагревается. В связи с этим возникает новая проблема – защита конструкции самолета и экипажа от высоких температур.

 

Способы защиты самолета от воздействия высоких температур

1. Применение жаростойких металлов и сплавов (нержавеющая сталь, сплавы титана, тугоплавкие керамики, созданные на основе окислов металлов).

2. Охлаждение поверхности самолета (способом отпотевания). В этом случае охлаждающая жидкость подводится под давлением к обшивке, выступает на ее поверхность и, испаряясь, охлаждает обшивку самолета.

3. Самым действенным средством защиты самолета от нагрева, даже при очень больших скоростях, является полет на больших высотах в условиях низких температур и малой плотности воздуха.