Liftformel. Varför flyger flygplan? Aerodynamikens lagar

Innehållsförteckning:

Liftformel. Varför flyger flygplan? Aerodynamikens lagar
Liftformel. Varför flyger flygplan? Aerodynamikens lagar
Anonim

Ett flygplan är ett flygplan som är många gånger tyngre än luft. För att den ska flyga behövs en kombination av flera förutsättningar. Det är viktigt att kombinera rätt anfallsvinkel med många olika faktorer.

Varför flyger han

Faktum är att ett flygplans flygning är resultatet av inverkan av flera krafter på flygplanet. De krafter som verkar på flygplanet uppstår när luftströmmar rör sig mot vingarna. De roteras i en viss vinkel. Dessutom har de alltid en speciell strömlinjeformad form. Tack vare detta "kommer de upp i luften."

Luftströmmar
Luftströmmar

Processen påverkas av flygplanets höjd och dess motorer accelererar. Brinnande, fotogen provocerar utsläpp av gas, som bryter ut med stor kraft. Skruvmotorer lyfter upp flygplanet.

Om kol

Även på 1800-talet bevisade forskare att en lämplig anfallsvinkel är en indikator på 2-9 grader. Om det visar sig vara mindre blir det lite motstånd. Samtidigt visar lyftberäkningar att siffran blir liten.

Om vinkeln visar sig vara brantare blir motståndetstor, och detta kommer att förvandla vingarna till segel.

Ett av de viktigaste kriterierna i ett flygplan är förhållandet mellan lyft och drag. Detta är den aerodynamiska kvaliteten, och ju större den är, desto mindre energi behöver flygplanet för att flyga.

Om lyft

Lyftkraften är en komponent av den aerodynamiska kraften, den är vinkelrät mot flygplanets rörelsevektor i flödet och uppstår på grund av att flödet runt fordonet är asymmetriskt. Liftformeln ser ut så här.

Denna formel
Denna formel

Hur genereras lyft

I nuvarande flygplan är vingar en statisk struktur. Det kommer inte att skapa lyft av sig självt. Att lyfta upp en tung maskin är möjligt på grund av den gradvisa accelerationen för att klättra upp i flygplanet. I detta fall bildar vingarna, som är placerade i en spetsig vinkel mot flödet, ett annat tryck. Den blir mindre ovanför strukturen och ökar under den.

Och tack vare skillnaden i tryck finns det faktiskt en aerodynamisk kraft, höjden uppnås. Vilka indikatorer är representerade i lyftkraftsformeln? En asymmetrisk vingprofil används. För närvarande överstiger inte attackvinkeln 3-5 grader. Och detta räcker för att moderna flygplan ska kunna lyfta.

Anfallsvinkel
Anfallsvinkel

Sedan det första flygplanet skapades har deras design ändrats till stor del. För tillfället har vingarna en asymmetrisk profil, deras övre metallplåt är konvex.

De nedre arken i strukturen är jämna. Den är gjord förså att luft strömmar igenom utan några hinder. Faktum är att lyftformeln i praktiken implementeras på detta sätt: de övre luftströmmarna färdas långt på grund av vingarnas utbuktning jämfört med de nedre. Och luften bakom plattan förblir i samma mängd. Som ett resultat rör sig det övre luftflödet snabbare och det finns ett område med lägre tryck.

Skillnaden i tryck över och under vingarna, tillsammans med motorernas drift, leder till stigningen till önskad höjd. Det är viktigt att anfallsvinkeln är normal. Annars sjunker lyftet.

Ju högre hastighet fordonet har, desto högre lyftkraft, enligt lyftformeln. Om hastigheten är lika med massan går flygplanet i horisontell riktning. Hastighet skapas av driften av flygplansmotorer. Och om trycket över vingen har sjunkit kan det ses direkt med blotta ögat.

Han flyger
Han flyger

Om planet plötsligt manövrar, så dyker en vit jet upp ovanför vingen. Detta är kondensatet av vattenånga, som bildas på grund av att trycket sjunker.

Om odds

Lyftkoefficienten är en dimensionslös storhet. Det beror direkt på formen på vingarna. Anfallsvinkeln spelar också roll. Den används vid beräkning av lyftkraften när hastigheten och luftdensiteten är kända. Koefficientens beroende av anfallsvinkeln visas tydligt under flygtester.

Om aerodynamiska lagar

När ett flygplan rör sig, dess hastighet, andra egenskaperrörelser förändras, liksom egenskaperna hos luftströmmarna som flödar runt den. Samtidigt förändras också flödesspektra. Det här är en ostadig rörelse.

För att förstå detta bättre behövs förenklingar. Detta kommer att förenkla produktionen avsevärt och det tekniska värdet förblir detsamma.

Först är det bäst att överväga stadiga rörelser. Det betyder att luftströmmarna inte kommer att förändras över tiden.

Det är aerodynamik
Det är aerodynamik

För det andra är det bättre att acceptera hypotesen om miljöns kontinuitet. Det vill säga att luftens molekylära rörelser inte tas med i beräkningen. Luft betraktas som ett oskiljaktigt medium med konstant densitet.

För det tredje är det bättre att acceptera att luften inte är trögflytande. Faktum är att dess viskositet är noll, och det finns inga inre friktionskrafter. Det vill säga att gränsskiktet tas bort från flödesspektrumet, draget tas inte med i beräkningen.

Kunskap om de viktigaste aerodynamiska lagarna gör att du kan bygga matematiska modeller av hur ett flygplan flygs runt av luftströmmar. Den låter dig också beräkna indikatorn för huvudkrafterna, som beror på hur trycket fördelas över flygplanet.

Hur ett flygplan flygs

Naturligtvis, för att flygprocessen ska vara säker och bekväm räcker det inte med enbart vingar och en motor. Det är viktigt att hantera en flertonsmaskin. Och taxeringsnoggrannhet under start och landning är mycket viktigt.

För piloter anses landning vara ett kontrollerat fall. I sin process sker en betydande minskning av hastigheten, och som ett resultat tappar bilen höjd. Det är viktigt att hastighetenvaldes så exakt som möjligt för att säkerställa ett smidigt fall. Det är detta som gör att chassit rör vid remsan mjukt.

Frisläppt chassi
Frisläppt chassi

Att kontrollera ett flygplan skiljer sig fundament alt från att köra ett markfordon. Ratten behövs för att luta bilen upp och ner, för att skapa en rulle. "Mot" betyder att klättra, och "bort" betyder att dyka. För att ändra kurs måste du trycka på pedalerna och sedan använda ratten för att korrigera lutningen. Denna manöver på pilotspråk kallas en "sväng" eller "sväng".

För att göra det möjligt för maskinen att vända och stabilisera flygningen finns det en vertikal köl i maskinens bakdel. Ovanför den finns "vingar", som är horisontella stabilisatorer. Det är tack vare dem som planet inte går ner och inte tar höjd spontant.

Hissar är placerade på stabilisatorerna. För att möjliggöra motorstyrning placerades spakar vid pilotsätena. När planet lyfter flyttas de framåt. Start betyder maximal dragkraft. Det behövs för att enheten ska få starthastighet.

När en tung maskin sätter sig ner dras spakarna in. Detta är det minsta dragkraftsläget.

Du kan se hur de bakre delarna av de stora vingarna faller ner innan landning. De kallas flikar och utför ett antal uppgifter. När planet sjunker saktar de förlängda flikarna ner flygplanet. Detta hindrar henne från att accelerera.

Dessa är flikarna
Dessa är flikarna

Om planet landar och hastigheten inte är för hög,klaffar utför uppgiften att skapa ytterligare lyft. Då tappas höjden ganska smidigt. När bilen lyfter hjälper luckorna till att hålla planet i luften.

Slutsats

Således är moderna flygplan riktiga luftskepp. De är automatiserade och pålitliga. Deras banor, hela flygningen lämpar sig för en ganska detaljerad beräkning.

Rekommenderad: