определять направление потока. Наиболее совершенным прибором этого рода является шаровая трубка с пятью отверстиями (рис. 205), предложенная Ван-дер-Хегге-Цей-неном. Шар с отверстиями укреплен на державке, вокруг оси которой он может поворачиваться. Отверстия соединены с манометром отдельными трубками, проложенными внутри державки. При измерении шар поворачивается сначала так, чтобы разность давлений в отверстиях b и с сделалась равной нулю; направление, соответствующее такому положению шара, отсчитывается по лимбу. Затем отсчитываются разности давлений a-d и а-е и по ним при помощи заранее построенной (путем тарировки) шкалы определяются динамическое давление и угол, образуемый потоком относительно оси державки. Наконец, при помощи второй шкалы, также заранее построенной, определяется по полученным отсчетам статическое давление.

В тех случаях, когда достаточно определить направление потока в плоскости, можно пользоваться цилиндрической трубкой (рис. 206) с тремя отверстиями а, Ь, с, соответствующими одноименным отверстиям шаровой трубки. Наконец, для измерении в сильно турбулентных потоках можно применять трубку только с одним отверстием, правда, выполняя три отсчета для определенных положений трубки; при этом одновременно получаются данные, позволяющие судить о степени турбулентности.

с) Определение сил, действующих на модели. Наиболее простым способом определения сил, действующих на модели, является их непосредственное измерение при помощи весов. Буксируемая или обдуваемая модель прикрепляется к тележке гидродинамического канала

Рис. 206. Цилиндрическая трубка с тремя отверстиями для измерения давления и определения направления потока

Van der Hegge - Zijnen, Verh. d. Akad. van Wetenschappen zu Amsterdam, т. 32, 1 (1929), стр. 552.

Подробные указания о способе тарировки такого прибора и о построении соответствующих щкал имеются в работе F. Krisama, ZFM. т. 23 (1932), стр. 369.

помощью такого прибора Грущвитц (Е. Gruschwitz) измерял вторичный поток у боковой стенки искривленного канала; см. Ing.-Arch. т., 6 (1935), стр. 355.

"Bohl J. G., Ing.-Arch., т. 11 (1940), стр. 295. (Более подробные сведения об измерении скоростей и давлений в воздушных потоках можно найти в книге: Попов С. Г., Измерение воздушных потоков, Москва 1917. (Прим. перев.)

или подвешивается к стенкам аэродинамической трубы и соединяется с рычагами специальных весов. Силы, действующие на модель при ее буксировке или обдувке, передаются на весы и таким путем измеряются. Существует много различных способов взвешивания гидродинамических и аэродинамических сил. Остановимся только на одном из них, хорошо оправдавшем себя для измерений в воздухе.

Модель подвешивается на трех проволоках I, II, III (рис. 207), из которых первая направлена горизонтально вперед, а две другие - вертикально вверх. Другие концы проволок прикреплены к рычагам весов. Первая проволока передает на весы лобовое сопротивление, а вторая и третья вместе - подъемную силу. Отношение показаний вторых и третьих весов позволяет определить положение результирующей аэродинамической силы. Грузы, подвешенные к проволокам, необходимы для того, чтобы создать предварительное натяжение проволок. Модель обычно подвешивается в перевернутом положении, как это изображено на рис. 207; иначе подъемная сила не натягивала бы проволоки, а, наоборот, разгружала их. Измерение ведется следующим образом. Предварительно, до начала продувки, все весы уравновешиваются. Затем, после того как создается поток воздуха определенной скорости, отсчитываются величины грузов, уравновешивающих возникшие силы.

Силы, действующие на обтекаемое тело, можно определить также путем измерения распределения давления на поверхности тела. Для этой цели, как уже было сказано в § 13, п. Ь), на поверхности тела пробуравливается достаточно большое число отверстий, которые поочередно соединяются с манометром. Зная распределение давления, можно путем численного или графического интегрирования определить результирующую силу давления. При соединении какого-нибудь отверстия с манометром все остальные отверстия должны быть чем-нибудь заклеены, например, воском. Такой способ работы требует затраты значительного времени, поэтому удобнее соединять сразу большую группу отверстий с так называемым батарейным манометром. Такой манометр состоит из большого числа вертикальных трубок, наполненных жидкостью и внизу сообщающихся между собой. Две крайние труб-

Рис. 207. Подвеска модели на трех проволоках

ки батарейного манометра имеют открытые верхние концы и, следовательно, показывают невозмущенное давление. Отсчет показаний манометра проще всего производится путем фотографирования. Указанным способом можно находить распределение давления не только на поверхности моделей, но и на поверхности настоящих самолетов, дирижаблей и т. п.

Кильватерное сопротивление, упомянутое в § 13, п. Ь), может быть определено путем измерения возмущений, оставляемых движущимся телом позади себя в так называемом кильватерном потоке. Этот способ был впервые предложен в 1925 г. А.Бетцем (см. § 14, п. с). Строгое доказательство возможности такого способа определения кильватерного сопротивления - далеко не простое. В самом деле, возмущения давления, исходящие от движущегося тела, распространяются в жидкости во все стороны, и поэтому прежде всего надо выяснить, дают ли они вообще сопротивление и какое именно; кроме того, в случае наличия волнового или индуктивного сопротивления надо доказать, что они вместе с сопротивлением, измеренным в кильватерном потоке, дают в сумме полное сопротивление. Поэтому мы ограничимся здесь только тем, что приведем окончательный результат Бетца. Пусть где-либо позади тела в плоскости, перпендикулярной к его движению, измерены при помощи трубки Пито, неподвижной относительно тела, распределение полного давления g и при помощи статического зонда - распределение статического давления р. Пусть скорость тела равна v, а составляющая скорости течения, относительно невозмущенной жидкости, параллельная направлению v, пусть равна w. Тогда невозмущенное полное давление будет

Р 2

go=Po+ а полное давление в кильватерном потоке будет

g = P+{v-wf,

при условии, что здесь можно пренебречь квадратом составляющей скорости течения, перпендикулярной к направлению v. В области вне кильватерного потока имеет место уравнение Бернулли, следовательно, здесь везде g = gQ. Далее, введем в расчет скорость го*, удовлетворяющую уравнению Бернулли также внутри кильватерного потока; следовательно, для этой скорости мы имеем уравнение

p + {v- Wf = go.