Formuła podnoszenia. Dlaczego samoloty latają? Prawa aerodynamiki

Spisu treści:

Formuła podnoszenia. Dlaczego samoloty latają? Prawa aerodynamiki
Formuła podnoszenia. Dlaczego samoloty latają? Prawa aerodynamiki
Anonim

Samolot to samolot wielokrotnie cięższy od powietrza. Aby mógł latać, potrzebna jest kombinacja kilku warunków. Ważne jest, aby połączyć odpowiedni kąt natarcia z wieloma różnymi czynnikami.

Dlaczego on lata

W rzeczywistości lot samolotu jest wynikiem działania kilku sił na samolot. Siły działające na samolot powstają, gdy prądy powietrza poruszają się w kierunku skrzydeł. Są obrócone pod pewnym kątem. Ponadto zawsze mają specjalny opływowy kształt. Dzięki temu „wstają w powietrze”.

Prądy powietrzne
Prądy powietrzne

Na proces ma wpływ wysokość samolotu, a jego silniki przyspieszają. Płonąca nafta powoduje uwolnienie gazu, który wybucha z wielką siłą. Silniki śrubowe podnoszą samolot.

O węglu

Nawet w XIX wieku badacze udowodnili, że odpowiedni kąt natarcia to wskaźnik 2-9 stopni. Jeśli okaże się, że jest mniej, opór będzie niewielki. Jednocześnie obliczenia windy pokazują, że liczba ta będzie niewielka.

Jeśli kąt okaże się bardziej stromy, opór stanie sięduże, a to zmieni skrzydła w żagle.

Jednym z najważniejszych kryteriów w samolocie jest stosunek siły nośnej do oporu. Jest to jakość aerodynamiczna, a im jest ona większa, tym mniej energii będzie potrzebował samolot do lotu.

Informacje o windzie

Siła nośna jest składową siły aerodynamicznej, jest prostopadła do wektora ruchu samolotu w przepływie i występuje dzięki temu, że przepływ wokół pojazdu jest asymetryczny. Formuła podnoszenia wygląda tak.

Ta formuła
Ta formuła

Jak generowany jest wzrost

W obecnych samolotach skrzydła są konstrukcją statyczną. Sama nie tworzy windy. Podnoszenie ciężkiej maszyny jest możliwe dzięki stopniowemu przyspieszaniu wznoszenia samolotu. W tym przypadku skrzydełka, które są ustawione pod kątem ostrym do przepływu, tworzą inne ciśnienie. Zmniejsza się nad konstrukcją i zwiększa się pod nią.

A dzięki różnicy ciśnień w rzeczywistości istnieje siła aerodynamiczna, która zwiększa wysokość. Jakie wskaźniki są reprezentowane we wzorze siły nośnej? Zastosowano asymetryczny profil skrzydła. W tej chwili kąt natarcia nie przekracza 3-5 stopni. A to wystarczy, aby wystartowały nowoczesne samoloty.

Kąt ataku
Kąt ataku

Od czasu stworzenia pierwszego samolotu ich konstrukcja została w dużej mierze zmieniona. W chwili obecnej skrzydła mają profil asymetryczny, ich górna blacha jest wypukła.

Dolne arkusze konstrukcji są równe. Jest stworzony dlaaby powietrze przepływało bez przeszkód. W rzeczywistości formuła podnoszenia w praktyce realizowana jest w ten sposób: górne prądy powietrza przemieszczają się daleko z powodu wybrzuszenia skrzydeł w porównaniu z dolnymi. A powietrze za płytą pozostaje w tej samej ilości. W rezultacie górny przepływ powietrza porusza się szybciej i istnieje obszar o niższym ciśnieniu.

Różnica ciśnienia nad i pod skrzydłami, wraz z pracą silników, prowadzi do wznoszenia się na pożądaną wysokość. Ważne jest, aby kąt natarcia był normalny. W przeciwnym razie winda spadnie.

Im wyższa prędkość pojazdu, tym większa siła podnoszenia, zgodnie ze wzorem podnoszenia. Jeśli prędkość jest równa masie, samolot leci w kierunku poziomym. Prędkość jest tworzona przez pracę silników lotniczych. A jeśli ciśnienie nad skrzydłem spadło, widać to od razu gołym okiem.

On leci
On leci

Jeśli samolot nagle zacznie manewrować, nad skrzydłem pojawi się biały odrzutowiec. Jest to kondensat pary wodnej, który powstaje w wyniku spadku ciśnienia.

O kursach

Współczynnik podnoszenia jest wielkością bezwymiarową. Zależy to bezpośrednio od kształtu skrzydeł. Liczy się również kąt natarcia. Jest używany przy obliczaniu siły podnoszenia, gdy znana jest prędkość i gęstość powietrza. Zależność współczynnika od kąta natarcia jest wyraźnie widoczna podczas prób w locie.

O prawach aerodynamicznych

Kiedy samolot jest w ruchu, jego prędkość i inne cechyruchy się zmieniają, podobnie jak charakterystyka przepływających wokół niego prądów powietrza. Jednocześnie zmieniają się również widma przepływu. To jest niestabilny ruch.

Aby lepiej to zrozumieć, potrzebne są uproszczenia. To znacznie uprości wyniki, a wartość inżynierska pozostanie taka sama.

Po pierwsze, najlepiej rozważyć ruch jednostajny. Oznacza to, że prądy powietrza nie zmienią się w czasie.

To aerodynamika
To aerodynamika

Po drugie, lepiej przyjąć hipotezę o ciągłości środowiska. Oznacza to, że nie są brane pod uwagę ruchy molekularne powietrza. Powietrze jest uważane za nierozłączne medium o stałej gęstości.

Po trzecie, lepiej zaakceptować fakt, że powietrze nie jest lepkie. W rzeczywistości jego lepkość wynosi zero i nie ma wewnętrznych sił tarcia. Oznacza to, że warstwa graniczna jest usuwana z widma przepływu, opór nie jest brany pod uwagę.

Wiedza o głównych prawach aerodynamiki pozwala budować matematyczne modele tego, w jaki sposób samolot jest poruszany przez prądy powietrza. Pozwala również na obliczenie wskaźnika głównych sił, które zależą od tego, jak ciśnienie jest rozłożone w samolocie.

Jak lata się samolotem

Oczywiście, aby lot był bezpieczny i wygodny, same skrzydła i silnik nie wystarczą. Ważne jest, aby zarządzać maszyną wielotonową. A dokładność kołowania podczas startu i lądowania jest bardzo ważna.

Dla pilotów lądowanie jest uważane za kontrolowany upadek. W jego procesie dochodzi do znacznego spadku prędkości, w wyniku czego samochód traci wysokość. Ważne jest, aby prędkośćzostał dobrany tak precyzyjnie, jak to możliwe, aby zapewnić płynny upadek. To powoduje, że obudowa delikatnie dotyka paska.

Wydane podwozie
Wydane podwozie

Sterowanie samolotem zasadniczo różni się od prowadzenia pojazdu naziemnego. Kierownica jest potrzebna do przechylania samochodu w górę i w dół, do tworzenia przechyłu. „W kierunku” oznacza wspinać się, a „dalej” oznacza nurkować. Aby zmienić kurs należy wcisnąć pedały, a następnie za pomocą kierownicy skorygować nachylenie. Ten manewr w języku pilotów nazywa się „zakrętem” lub „zakrętem”.

Aby umożliwić maszynie zawracanie i stabilizację lotu, w ogonie maszyny znajduje się pionowy kil. Nad nim znajdują się „skrzydła”, czyli stateczniki poziome. To dzięki nim samolot nie schodzi i nie nabiera samoistnej wysokości.

Elewatory są umieszczone na stabilizatorach. Aby umożliwić sterowanie silnikiem, przy fotelach pilotów umieszczono dźwignie. Kiedy samolot startuje, poruszają się do przodu. Start oznacza maksymalny ciąg. Jest to potrzebne, aby urządzenie nabrało prędkości startowej.

Gdy siada ciężka maszyna, dźwignie są cofane. To jest tryb minimalnego ciągu.

Możesz obserwować, jak przed lądowaniem opadają tylne części dużych skrzydeł. Nazywane są klapami i wykonują szereg zadań. Gdy samolot schodzi w dół, wysunięte klapy spowalniają samolot. To zapobiega jej przyspieszaniu.

To są klapy
To są klapy

Jeśli samolot ląduje, a prędkość nie jest zbyt duża,klapy wykonują zadanie tworzenia dodatkowego podnośnika. Wtedy wysokość traci się dość gładko. Gdy samochód startuje, klapy pomagają utrzymać samolot w powietrzu.

Wniosek

Tak więc nowoczesne samoloty to prawdziwe sterowce. Są zautomatyzowane i niezawodne. Ich trajektorie, cały lot nadaje się do dość szczegółowej kalkulacji.

Zalecana: