Zdvihací síla

zdvihací síla

Mediální soubory na Wikimedia Commons

Vztlaková síla je složkou celkové aerodynamické síly, kolmé na vektor rychlosti tělesa v proudění kapaliny nebo plynu, vyplývající z asymetrie proudění kolem tělesa. Celková aerodynamická síla je integrálem tlaku kolem obrysu profilu křídla .

${\mathbf {Y}}+{\mathbf {P}}=\oint \limits _({\partial \Omega }}p{\mathbf {n}}\;d\partial \Omega$

kde:

Y je zvedací síla,
P - tah ,
$\částečné \Omega$ — hranice profilu,
p je hodnota tlaku,
n - profil normální

Podle Zhukovského věty je velikost vztlakové síly úměrná hustotě média, rychlosti proudění a rychlosti cirkulačního proudění.

Přibližně lze vznik vztlaku vysvětlit tím, že v důsledku přítomnosti setrvačnosti a viskozity v plynu proudícím kolem křídla pod nenulovým úhlem náběhu musí plyn ze strany kladného úhlu náběhu zrychlit, překonat setrvačnost, aby dohnal „uteklou“ plochu křídla, a na druhé straně se vlivem skluznice zmenšit. V důsledku toho máme následující složky zvedací síly:

změna směru proudění plynu a jeho zrychlení na jedné straně, zpomalení na straně druhé a jsou vyváženy vztlakovou silou podle zákona zachování hybnosti .
tlakový rozdíl odpovídající řídkosti na jedné straně křídla a stlačení na straně druhé způsobuje vznik síly směřující ke kladnému úhlu náběhu.

Více o souvislostech mezi poli rychlostí, tlakem, setrvačností a viskozitou média si můžete přečíst v popisu Bernoulliho rovnic a Navier-Stokesovy rovnice .

Pokud je rychlost proudění vzduchu nad křídlem větší než rychlost proudění vzduchu pod křídlem, pak to podle Bernoulliho rovnice odpovídá poklesu tlaku . Vztlakovou sílu lze vypočítat pomocí vzorce , kde je hustota vzduchu a je plocha křídla. Označením rychlosti proudění vzduchu vzhledem ke křídlu přes , a rychlosti cirkulačního proudění přes , dostaneme , , — Zhukovského vzorec [2] . ${\displaystyle v_{1))$ ${\displaystyle v_{2))$ ${\displaystyle \Delta p=p_{2}-p_{1))$ $F_{p}=(p_{2}-p_{1})S={\frac {\rho }{2))(v_{1}^{2}-v_{2}^{2} )S$ $\rho$ $S$ $u$ $proti$ $v_{1}=u+v$ $v_{2}=uv$ $F_{p}={\frac {\rho }{2}}(v_{1}^{2}-v_{2}^{2})S={\frac {\rho }{2} }(v_{1}+v_{2})(v_{1}-v_{2})S={\frac {\rho }{2}}2u2vS=2{\rho }Svu$

Koeficient zdvihu

Součinitel vztlaku je bezrozměrná veličina, která charakterizuje vztlakovou sílu křídla určitého profilu při známém úhlu náběhu . Koeficient se určuje experimentálně v aerodynamickém tunelu nebo podle Zhukovského věty .

John Smeaton již v 18. století počítal korekční faktor vztlaku (dále jen Smeatonův koeficient , ve vzorci neuváděný) pro vzorec pro výpočet vztlakové síly. Vzorec vypadá takto [3] :

Y=C_{y}{\frac {\rho V^{2}}{2}}S

kde:

Y

- zvedací síla (N),

C_{y}

- součinitel vztlaku v závislosti na úhlu náběhu (získáno empiricky pro různé profily křídla),

\rho

— hustota vzduchu v nadmořské výšce letu (kg/m³),

PROTI

— rychlost přibližujícího se toku (m/s),

S

je charakteristická plocha (m²).

Vzorec pro výpočet odporu vzduchu je podobný výše uvedenému, s tím rozdílem, že místo součinitele vztlaku je použit koeficient odporu . $C_{x}$ $C_{y}$

Korekční faktor, jehož hodnota podle Smeatonových výpočtů byla 1,005, se používá již více než 100 let a pouze pokusy bratří Wrightů , při kterých zjistili, že vztlaková síla působící na kluzáky byla slabší, než vypočítali. je možné zpřesnit "koeficient smetí" na hodnotu 1,0033.

Poznámky

↑ Proudění vzduchu přes křídlo . Získáno 15. dubna 2021. Archivováno z originálu dne 27. dubna 2021.
↑ Kabardin O. F., Orlov V. A., Ponomareva A. V. Volitelný kurz fyziky. 8. třída. - M .: Education , 1985. - Náklad 143 500 výtisků. - S. 151-152.
↑ Clancy LJ Aerodynamics, sekce 4.15

Odkazy

Zvedněte kopii z webového archivu
O FYZICE LETU
Výpočet zdvihové síly působící na těleso konečných rozměrů v proudění spojitého média. Technika klasického řešení v prostoru.

Síly působící na rovinu
zdvihací síla Gravitace tah Táhnout