Подъёмная сила: есть или нет?

У меня нет желание объяснять, что линейка - это совсем не несимметричный профиль.... Можно конечно и ее в кипятке загнуть под Gо-417 , но это сложнее. Не о чем говорить. если даже такое не знаете.
Ну хорошо...раз я не знаю а вы знаете - нарисуйте вашу дужку и покажите мне и все где ж я так ...заплутал?
Примерно вот так:
:.
Для оценочного расчёта крыла выберем привычную для малоскоростных самолётов высоту профиля 20% от ширины крыла. В данном случае за высоту профиля примем разницу высот передней и задней кромки по отношению к горизонтальному воздушному потоку (см.рис.1-3)

zdgmiqcvdad_8lgynjenbwhyjva.png

Рис.1. Геометрия тонкого крыла постоянной кривизны

fhnc4vtip7esyo-2eolukbx0rcy.png

Рис.2. Предполагаемый режим обтекания тонкого радиусного крыла

kw1npwo6cph0cye5rnjgce3h0zc.png

Рис.3. Характер распределения давления по тонкому радиусному крылу и равнодействующие силы по направлениям

Тогда при ширине 1м и 20% высоте профиля радиус крыла составит 2,6м, при условии горизонтального расположения касательной к крылу в верхней точке профиля.

Теперь рассчитаем центростремительное давление на крыло от искривлённого по дуге слоя воздуха.

Так для скорости 70м/с (252км/ч) давление одного слоя толщиной 0,1м с радиусом кривизны 2,6м составляет 235,6Па или 24кг/м.кв., а величина скоростного напора при 70м/с равна 3063 Па.

Если учесть, что у тонкого крыла обтекание происходит с двух сторон, то эти величины нужно как минимум удвоить, а затем ещё и умножить на некоторое количество параллельных слоёв, так же искривлённых двигающимся крылом. Если предполагаем, что толщина возмущённого слоя не менее половины ширины крыла с каждой стороны крыла, то получаем суммарную удесятерённую нагрузку на крыло около 2356 Па. Эти цифры прекрасно бьются со значениями нагрузок на крыло для низкоскоростных лёгкомоторных самолётов с толстым крылом и аналогичной кривизной поверхности крыла. (см.таб.1)

Так как давление Ркр приложено к криволинейной поверхности тонкой пластины, то сила Fкр от Ркр может быть разложена на Подъёмную силы Fy и на силу Сопротивления полёту Fх.
Подъёмная сила Fy равна интегралу проекции на ось Y сил от Давления Криволинейного потока Ркр по всей площади крыла.

В случае равномерного давления на круговое крыло величина Fy будет равна произведению Ркр на площадь проекции крыла на ось Х, что равно S=B*L крыла ( в данном случае 1м.кв/м.п.).

Fy=Ркр*Bкр= 2356*1=2356 Н/м.п.

В то же время сопротивление горизонтальному движению в этом случае будет равно интегралу проекции dFкр на ось Х по всей площади крыла. В случае равномерного давления на крыло величина Fx будет равна произведению Ркр на площадь проекции крыла на ось Y, что равно высоте Н профиля крыла ( в данном случае 0,2м.кв/м.п.).

Fx=Ркр*Нкр= 2356*0,2=462 Н/м.п.

При этом получим К= Fy/ Fx= (Ркр*Bкр)/ ( Ркр*Нкр ) = Bкр/ Нкр, то есть при равномерном давлении на круговом тонком профиле качество крыла равно отношению только геометрических параметров профиля К=В/Н.
В общем виде величина К=В/Н=R*sinAк / (R*(1-cosAк))=sinAк/ (1-cosAк)
(см.график под Таб.4)

Согласно правилу векторного разложения сил из заданной картинки можно сразу получить величину качества крыла К=Fy/Fx, что в данном случае равно К=100*Ркр/20*Ркр =5.

Интересно, что если отмасштабировать данное расчётное крыло в сторону десятикратного уменьшения (по радиусу кривизны, высоте и ширине профиля), то давления на крыло при этом останутся неизменными при равных скоростях полёта (см.таб.2). Именно по этой причине тяжёлые крылатые ракеты летят на достаточно маленьких тонких крылышках. Оказывается, что их небольших по площади и тонких крыльев при достаточной кривизне действительно хватает для создания необходимой подъёмной силы!

Так как комнатный моделизм достаточно дёшев, то эти цифры достаточно просто проверяются на натурных моделях.
Вот только - хорду выровняйте по НП...
Смешной Вы ...немнжко..
 
А график из сообщения № приведенный выше самим Gravio - лень посмотреть? Для чего тогда приводили ссылки из инета?
Графики - вполне приемлемые..
Прочтите внимательно что написано и проверьте . соединив обе крайние точки дужки с направлением полета...
И вы убедитесь - ПС = исчезнет...
Да и не только Вы...
Более подробно здесь
 
Ну хорошо...раз я не знаю а вы знаете - нарисуйте вашу дужку и покажите мне и все где ж я так ...заплутал?
Примерно вот так:
:.
Для оценочного расчёта крыла выберем привычную для малоскоростных самолётов высоту профиля 20% от ширины крыла. В данном случае за высоту профиля примем разницу высот передней и задней кромки по отношению к горизонтальному воздушному потоку (см.рис.1-3)

zdgmiqcvdad_8lgynjenbwhyjva.png

Рис.1. Геометрия тонкого крыла постоянной кривизны

fhnc4vtip7esyo-2eolukbx0rcy.png

Рис.2. Предполагаемый режим обтекания тонкого радиусного крыла

kw1npwo6cph0cye5rnjgce3h0zc.png

Рис.3. Характер распределения давления по тонкому радиусному крылу и равнодействующие силы по направлениям
Да это ж пи...дец какой-то.😆🤣😆😆😆😆🤣😆😆🤣
 
См. рис. И слева при нулевом угле атаки и справа есть ПС, т.к. профиль нессиметричный !!!

45.jpg
 
описали обычную моторную лодку на глиссировании...
Плотности различаются в 800 раз примерно...

=нет,
ближе ускорительной камере нашего циклотрона=днище 2х2 м, из 5см дюралевой плиты=прогибается на несколько сантиметров под нажимом 40 Тонн
"спокойной атмосферы",если внутри вакуум (откачан воздух)

ЗЫ=однажды этот спокойный воздух ворвался со скоростью почти 2000 км/ч через дециметровую дырочку=рёв был как при взлёте истребителя...
в боковой стенке=
 
Народ, ну чего вы с этим неучем невменяемым пытаетесь дискутировать?!
Это ж ТРОЛЛЬ - видно было ещё в той ветке, из которой его шуганули!
 
А я то думаю, откуда этот бред. Надо думать, что про срыв потока и критический угол атаки вы ничего не знаете.
Не - не дружище..
Дело в том что "срыв потока" может быть лишь простите СВЕРХУ...
И если убрать "от лобика и выше " воздух то крыло только обрадуется и ..полезет вверх с бОльшим удовольствием...
Причина:
Именно "срыв" и забирает (гасит) кин.энергию ЛА (возрастает сопротивление) вследствие чего падает воздушная и .. и сваливание....
Не стоит Вам спорить с наукой аэродинамикой...Трудная она да...но зато хорошая!!!
Но уважая вашу "подготовленность" позволяю вам привести пример от обратного - срыв на нижней поверхности крыла в - нормальном полете..
Ну чтобы Вы разобрались в этих мелочах...
 
Народ, ну чего вы с этим неучем невменяемым пытаетесь дискутировать?!
Это ж ТРОЛЛЬ - видно было ещё в той ветке, из которой его шуганули!
Согласен, заканчиваем! 🙂 В сообщении 182 Владимир Иванович прокололся!!! И дал ссылку на свой сайт!!!
А это про него все.
 
И слева при нулевом угле атаки и справа есть ПС, т.к. профиль нессиметричный !!!
Очень хорошо но ..голословно.
На рисунке слева все молекулы воздуха будут задавливать дужку - простите вниз..
Повторяю - условия за форточкой полный штиль.

Левая дужка - строго на линии полета.
Попробуйте теперь (не нарисовать) а физически смоделировать создать эпюры...
И посмотрите ....
 
ЗЫ=однажды этот спокойный воздух ворвался со скоростью почти 2000 км/ч через дециметровую дырочку=рёв был как при взлёте истребителя...
в боковой стенке=
[/QUO
Нет на вас ГОСТЕХНАДЗОРА....
Очень хорошо что в подобных случаях ваш Сородумовский девайс не может получить импульс...
Если вдруг придет ему в голову накачать эту дурошайбу воздухом - возьмите увольнительную. .Ваша жизнь мне ...дороже.!!
Итак:
Каким образом ваш опыт соотносится с крылом Каспера?
Выше я привел расчет действующего доцента МГУ ..почитайте на досуге...
А вот Крыло Каспера - действительно прекрасный продукт для скоростей 70 км/час простое и надежное...
Да и кстати:
Если крыло любое установить вместо крышки на ваш "турбулизатор" а затем удалить всю Атмосферу Земли - крыло может вполне выйти в близкий космос...
dKtW96WeQ_2c2eifdeskrzaJxp_Rc6ZzjSsXwkZvkVWwXLFCp_wBQCXOYUaP-JlKPe7tzzUZ9nPvmYWwfnuTLN6n5zHnJkwlFDSH=w5000-h5000
 
Мне тоже понравилась тема))Когда плохое настроения , захожу в ветку и настроение улучшается (Видать у нас в СГАУ другую аэродинамику преподавали) ,я думаю что ветку уже необходимо перенести в тему"Флуд"",
Удачи всем !
 
равно как и сама подъёмная сила, зависит от разницы скоростей потока над крылом и под ним
Очень хороший пост.
Уточните где Вы видите ПОТОКИ в штиль ?
Молекулы спокойного воздуха тусуются между собою ...мирно создают атмосферное давление и никуда не бегут...
Крыло, наоборот - движется с нулевым углом атаки...Откуда у Вас = ПС вдруг взялась(если конечно взялась?)
Или Вы тоже согласны что ПС создается даже при нулевом угле атаки и ЛА может взлететь???
 
Мне тоже понравилась тема))Когда плохое настроения , захожу в ветку и настроение улучшается (Видать у нас в СГАУ другую аэродинамику преподавали)
Скорее всего преподавали правильно,но вы продолжаете взлетать ...с нулевым углом атаки....
Речь то как раз об этом...
Но согласен - весело у вас здесь ребята...(не летайте самолетами Аэрофлота) ....
b1CMxpdparv5PZibQRzZBoXKgSrTFyYAY_4MaSqvjz5O8KO6kGcVbFO8kcc6dFdWKkuHMvtFqBOTgpP3qcsc8zgVUAXMF2VLkucKClFHhw_UlsOdqXNyF01hkWm2fuh1oJ2sY22GccneSbbLN2BJU3GMToLXsv9kyJEWcOacPuE8DxkAznFSEx5NV-jdLqbk3o_WXgJlxNjUA0cAuJbybdTGdTS_u00=w5000-h5000
 
Уклонившийся от службы в армии из пацифистских соображений и по причине плоскостопия, Эйнштейн, тем не менее, откликнулся на патриотический призыв LVG и тоже решил поучаствовать в конструировании более совершенных аэропланов.

Проштудировав доступную литературу, ученый с удивлением обнаружил, что физики, уже вплотную подступившиеся к наиболее фундаментальным загадкам микромира и устройства вселенной, при этом очень смутно представляют себе теоретические основы воздухоплавания. «Откуда берется подъемная сила крыла наших самолетов и птиц, парящих в воздухе? В этих вопросах царит полная неясность. Должен признаться, что и в специальной литературе я не мог найти на них даже простейшего ответа», – такими словами Эйнштейн начал свою небольшую статью «Элементарная теория полета и волн на воде», опубликованную в августе 1916 года. Эта работа, по мнению автора, не только давала внятное и общедоступное объяснение физическим основам полета, но и стала теоретическим обоснованием для новой конструкции крыла, придуманного Эйнштейном.

Хотя имя ученого в те времена уже было достаточно известно в кругах академической науки, до всемирной славы дело еще не дошло. Тем не менее, в LVG отнеслись к предложению Эйнштейна очень внимательно, и в 1917 году предложенный им новый профиль самолетного крыла (позже получивший название «кошачья спина» из-за горба в верхней части поверхности) уже проходил летные испытания на аэродроме. При первом же полете стало ясно, что аэродинамические качества у эйнштейновской конструкции абсолютно никудышные. Много лет спустя известный германский летчик Пауль Георг Эрхардт (1889-1961), лично испытывавший этот самолет, в письме Эйнштейну с юмором описывал свои ощущения от управления неуклюжей «беременной уткой» и то непередаваемое чувство облегчения, когда аппарат удалось-таки посадить на землю без аварии.
 
Авиаконструкторские, да и в целом аэродинамические изыскания Альберта Эйнштейна на этом эпизоде, можно сказать, завершились навсегда. И вряд ли кто будет настаивать, что теория и практика полетов хоть что-нибудь от этого потеряли, если принять во внимание все последующие грандиозные успехи авиации и космонавтики. Но каковы бы ни были неоспоримые достижения авиаконструкторов, с одним очень важным вопросом, в свое время озадачившим Эйнштейна – «откуда берется подъемная сила крыла?» – и сто лет спустя, как ни странно, физики-теоретики так и не сумели разобраться как следует.

Объяснения для этого эффекта, конечно же, имеются, причем даже в избытке. Считается самоочевидным, что суть подъемной силы – в разности давлений с разных сторон крыла. При движении аппарата через воздух под крылом образуется область повышенного давления, а над крылом – пониженного. Но вот относительно причин, порождающих эту разность давлений, различных мнений очень много. При этом все они не очень хорошо согласуются между собой, а в некоторых существенных моментах – так и вообще явно противоречат друг другу. Это обстоятельство не может не настораживать.

Наглядное представление о сложившейся здесь ситуации дает, к примеру, веб-сайт американского Исследовательского центра им. Гленна, одного из подразделений аэрокосмического агентства НАСА (www.grc.nasa.gov), где имеется большой учебно-теоретический раздел, посвященный физике летательных аппаратов. Как и положено, много места уделено образованию подъемной силы, но наиболее примечательный аспект данного источника – это подробный разбор распространенных заблуждений относительно причин физического феномена.

Специалисты НАСА сразу предупреждают читателей, что, к сожалению, неверными являются по сути все популярные объяснения подъемной силы, обычно приводимые в Интернете, энциклопедиях, учебниках по общей физике или в музейно-выставочных экспонатах, посвященных теории полета. Для обоснования столь неожиданного и весьма сильного, что ни говори, утверждения, в деталях проанализированы несколько наиболее частых ошибок. В самом кратком изложении, суть всеобщих заблуждений такова.

**

Одно из распространенных объяснений, чаще всего даваемых на веб-сайтах Интернета и в научно-популярных книжках, для краткости именуют «ньютоновым». Хотя сам Ньютон никогда не занимался аэродинамикой, на его третьем законе механики основана идея, согласно которой подъемная сила – это сила реакции движущегося летательного аппарата на молекулы воздуха, ударяющие в нижнюю поверхность крыла. При таком объяснении учитывается только нижняя плоскость аэродинамической поверхности, хотя из практики хорошо известно, что форма верхней поверхности крыла может очень существенно изменять величину подъемной силы. Кроме того, в данной модели несложно сделать вычислительную оценку «ньютоновского» эффекта, зная плотность воздуха и количество молекул в заданном объеме. Эти предсказательные оценки абсолютно не согласуются с данными реальных измерений силы в экспериментах.

Другая, в корне иная теория порождения подъемной силы, чаще всего встречается в энциклопедиях, справочниках и учебниках по физике. Эту идею удобно называть «теорией равного времени прохода», а в основу ее положена известная асимметрия в форме нижней и верхней частей профиля крыла у большинства самолетов. Как объясняют сторонники данной теории, вследствие большей кривизны верхней поверхности аэродинамического крыла (а значит, и более длинной траектории), воздух, проходящий поверху должен двигаться быстрее, чтобы «поспевать» за воздухом, движущимся под нижней поверхностью. Раз скорость потока сверху выше, значит, давление должно быть ниже – согласно базовому гидродинамическому принципу Бернулли, устанавливающему взаимозависимость скорости и давления в потоке.

На уравнение Бернулли, непосредственно связанное с законом сохранения энергии, опираются и многие другие объяснения. Однако конкретно в «теории равного времени прохода» делается абсолютно беспочвенное, иногда говорят «нефизическое», предположение, что массив воздуха, разделенный передней кромкой крыла, должен затем сойтись в прежнее состояние за задней кромкой. На самом деле этого не происходит. Наглядные опыты в аэродинамической трубе показывают, что воздух над крылом вовсе не должен поспевать к концу крыла одновременно с воздухом внизу. В действительности поверху он достигает задней кромки намного быстрее. Кроме того, аналитический расчет подъемной силы по «теории равного времени» дает результат намного меньший, чем наблюдается реально для крыла данного профиля.

Третье популярное в литературе объяснение можно назвать «теорией Эйнштейна», поскольку те же по сути доводы были использованы ученым в его упомянутой выше статье «Элементарная теория полета». Здесь форма верхней поверхности аэродинамического профиля уподобляется по назначению своего рода форсунке, которая ускоряет поток воздуха, обтекающий крыло. Предполагается, что выступающая вверх часть профиля «сужает» сечение потока, а значит, из принципа сохранения массы, должна увеличиваться скорость потока. А раз скорость растет, значит давление по Бернулли снижается и так далее по уже известной схеме… Предложенный Эйнштейном на основе этих принципов горбатый профиль «кошачья спина» имел весьма посредственные аэродинамические свойства, а аналитические вычисления разности давлений дают предсказания, опять-таки совершенно не согласующиеся с величиной подъемной силы для данного профиля крыла.

***

Наконец, необходимо упомянуть и четвертую известную теорию, не так часто, как предыдущие, упоминаемую в западных источниках, но абсолютно доминирующую во всех советских и российских учебных пособиях. Это объяснение было выдвинуто примерно одновременно двумя математиками, работавшими независимо друг от друга, – немцем Мартином Вильгельмом Куттой (1902) и русским Николаем Егоровичем Жуковским (1906). Теоремой Жуковского-Кутты подъемную силу чаще всего объясняют в учебниках по аэродинамике для профессионалов, и в российской науке этот подход по сию пору считается «единственно верным», несмотря на признаваемую многими «нефизичность». Для объяснения разности давлений у верхней и нижней поверхностей крыла Жуковский постулировал, что вокруг крыла при полете возникает замкнутый вихрь или циркуляция потока. Причем вихрь этот закручивается вокруг крыла в таком направлении, что поток воздуха, набегающий на верхнюю часть крыла направлен в одну сторону с циркуляционным потоком, и потому здесь суммарная скорость потока растет, а давление соответственно падает. На нижней же поверхности крыла, набегающий и циркуляционный потоки направлены навстречу друг другу, их скорости вычитаются, что приводит здесь к снижению общей скорости потока и соответственно к росту давления.

Главная проблема этого объяснения в том, что за более чем столетнюю историю самолетостроения никто, нигде и никогда экспериментально не наблюдал циркуляцию замкнутого вихря вокруг крыла самолета. Кроме того, образование подобного вихря вокруг крыла ниоткуда не следует и при чисто теоретическом рассмотрении. Иначе говоря, Жуковский в свое время придумал циркуляцию как чисто рабочую гипотезу, однако его последователи ничего лучшего изобрести так и не смогли. В итоге можно констатировать, что ни одно из перечисленных выше объяснений порождения подъемной силы нельзя считать удовлетворительным. Кроме всего прочего, эти теории не дают внятных разъяснений и тому, почему хорошо летают сложенные из бумаги самолетики с совершенно плоским крылом или аэробатические самолеты с крылом полностью симметричного профиля. Да и вообще, почему самолеты вполне уверенно могут летать в перевернутом вверх дном состоянии, когда аэродинамическая сила должна, по идее, толкать их к земле.

От процитированного веб-сайта НАСА, имеющего ярко выраженную образовательную направленность, в итоге было бы логично ожидать выдачу простого и наиболее верного на сегодня объяснения этим загадкам. Попытка такого объяснения, в общем-то, дается: «ньютоновским» по духу утверждением, что назначение аэродинамического профиля крыла – отклонять поток воздуха «вниз», из-за чего возникает сила реакции «вверх»… Авторы этого объяснения, похоже, и сами понимают, что на самом деле оно абсолютно ничего не объясняет. Поэтому тут же делают многозначительную оговорку-признание, что «действительные подробности того, как объект порождает подъемную силу, чрезвычайно сложны и не поддаются упрощению». Для настоящего же понимания нюансов этого явления исследователю требуется хорошо овладеть математикой дифференциальных уравнений, в единое целое связывающих сохранение энергии, импульса и массы воздушного потока…

Из этих «объяснений специалистов» можно сделать два важных вывода. Во-первых, если в качестве решающих доводов приводятся математические формулы, фиксирующие взаимосвязь величин, значит, в дипломатичной форме признается, что физика явления осталась непонятой. А во-вторых, в современной аэродинамической науке явно наблюдается тенденция объяснять подъемную силу с помощью законов Ньютона, хотя три из четырех наиболее популярных теорий опираются на столь важный в гидродинамике принцип Бернулли… Маловероятно, чтобы подобного рода пересмотр устоявшихся взглядов происходил без веских на то причин, а значит, принцип Бернулли заслуживает более пристального рассмотрения.
 
И все-таки!!!
Возможно найдутся умельцы в РФ и как вижу на Украине, которые смогут поднять в воздух детскую игрушку Муха - с нулевым углом атаки лопастей...
Уж очень интересную тему завел уважаемый мною тов. Хенрик!!!
Как-никак ..на кону все же не ахти какие большие деньги но все же...
Всем спасибо - жду следующих увеселений!!!
 
А пока самым "знатным" авиаторам и к сожалению даже некоторым пилотам ГА...все предложу
"

Несмотря на множество впечатляющих экспериментов, разными способами демонстрирующих парадоксальную механику принципа Бернулли, здесь все равно остаются весьма загадочные вещи. Вот, скажем, очень простой опыт, представляющий собой небольшую модификацию уже упомянутого опыта с двумя листами бумаги. На этот раз нужен всего один лист, который размещают на некоторой высоте над плоской поверхностью стола. Если подуть в промежуток между листом и столом, то бумагу, естественно, прижмет к поверхности стола. Если же подуть точно так же, но теперь не под, а над листом, то всякий человек, знакомый с принципом Бернулли, уверенно предскажет такой результат: скорость потока над листом больше, чем у воздуха под листом, значит, сверху давление меньше и лист должен приподняться.
Увы милые мои авиаторы и воинствующие "авиаторы"...
Не приподнимается этот листок над столом...Дуйте хоть сами ,хоть с теми кого я заигнорил за хамство..
Листок не - приподнимется...
А ведь именно такой эксперимент, по сути, и должен демонстрировать образование подъемной силы крыла. Но вся загвоздка в том, что ничего подобного на самом деле не происходит… Скорость воздуха сверху действительно больше, однако даже точнейший прибор диффеоманометр, показывающий разность давлений в двух средах, засвидетельствует – в данном случае никакого различия между давлением над и под листом не наблюдается. И лист бумаги, соответственно, никаких движений не совершает.

Почему это так, никто толком объяснить не может. Но зато столь озадачивающий эксперимент предельно наглядно демонстрирует, почему в современных объяснениях подъемной силы крыла стараются избегать отсылов к принципу Бернулли.
Есть еще более простой способ:
image-20.jpg


Листок как Вы понимаете:
Приподнимется.
Вниманию любителей не учить уроки:
Листок поднимут не вихри(где наш Хенрик?) не прочие "турбулизаторы" а обычные СПОКОЙНЫЙ ВОЗДУХ ...снизу.
Именно они, эти бесноватые маленькие чертята-молекулы - "почувствовали" область разрежения и ...устремились туда ...вместе с листом...
Казалось бы вот!!!Ан нет..
Теперь успокою и просто авиаторов:
Проделайте тот же опыт но листок держите вертикально....
Пусть висит себе и дуйте хоть любых сторон - вдоль листа...
Листок увы не будет "взлетать"...

О гравитации здесь думаю не в тему ....поэтому предлагаю самим понять почему???

 
Назад
Вверх