Профиль крыла

[Zakhar]

Я не считаю заносчивым поведение, когда  задается простой вопрос, ответ на который очень важен, потому что приводит к правильному ответу. Жуковский сто лет назад заменил профиль вихрем в идеальной жидкости и это позволило ему подключить математический аппарат. Конечно, в идеальной жидкости циркуляция скорости вокруг профиля на любом удалении от профиля будет одинаковой. В реальном воздухе это не так. И очень важно понимать, что форма профиля ОЧЕНЬ СИЛЬНО влияет на индуктивное сопротивление. Примеры я приводил. Я был не совсем точен, в индуктивное сопротивление входят все потери, связанные с индуцированием скоростей в жидкости , только связанные с подъемной силой.

 

[argentavis]

Вы противоречите сами себе.
Только что Вы согласились  десятью первыми пунктами логической цепочки.
Точка приложения реактивной силы отбрасываемой струи находится на срезе сопла и совпадает с направлением отбрасывания этой струи.
Совершенно не важно, что породило эту выбрасываемую струю, поршневой компрессор стоящий за 100 метров от выходного среза трубы, центробежный вентилятор пылесоса, баллон со сжатым газом, водонапорная башня или сгорающий порох.
Поэтому реактивная сила выбрасываемой струи существует независимо от устройства обеспечивающего появление этой струи и эта сила не привязана к тому источнику, а всегда находится на срезе сопла.

А те силы  давления присутствуют именно на лопастях. Вот только они скомпенсированы до нуля той необнаруженной силой Fx.
Но её не обнаруживают только потому, что она своим присутствием разрушает напрочь теорию образования подъемной силы основанную на разнице давления по Бернулли.
А её и икать не нужно, это всё давным давно нашел Паскаль.

И еще замечание.
Если есть силы приложенные к одному и тому же телу, то их складывают по правилам векторной алгебры.

Не пойму, всё таки, где я себе противоречу? Или мы оба путаем тёплое с мокрым, или один из двоих.

Имеем винт, с силой тяги Fт , которая является реакцией действия лопастей винта на воздух, скос потока с лопастей которого, входит в взаимодействие с близлежащими слоями воздуха.
В результате образуется поток, со сложной формой взаимодействия этого скоса, концевых вихрей лопастей, в виде спиральной циркуляции, которая по мере отдаления от винта устаканивается и поток становится ровным. Не важно как мы посчитали тягу этого, винта, но она принадлежит именно этому винту. Так? Это первый вопрос!
Теперь, если мы на некотором отдалении по ходу потока поставим направляющий аппарат в виде решетки профилей, и отклоним поток на 90 градусов. Появится подъёмная сила профилей, которая принадлежит этим профилям!
Это ведь не значит, что тяга на винте пропала, а на профилях появилась, и вы не будете складывать друг с другом эти две силы с разной природой появления.

Так же и с силой тяги, рассчитанной по разнице давлений на лопастях. 
Если мы считаем подъёмную силу по разности давлений, то это один способ решения одной и той же задачи.
Если считаем по скосу потока и изменению скоростей за профилем, это другой способ решения той же задачи.
Поэтому, результаты этих двух расчетов, не могут быть сложены.
Когда вы достаёте из кармана единственный рубль, и говорите раз, то после того, как положили его обратно и вновь вытащив, не говорите два.

 

[Anatoliy.]

Я был чуть ли не единственным с курса студентом, который "отскочил" у Игоря Ивановича с первой попытки. 

Что бы сдать экзамен преподавателю достаточно ответить на экзаменационные вопросы так как хочет преподаватель.
Когда изучаешь предмет самостоятельно без страха завалить экзамен перед какой то личностью, то приходится лишком досконально всё изучать до полного понимания.

Вот на представленном ниже графике изображена зависимость аэродинамического сопротивления от угла атаки для профиля NACA 23012
Горизонтальной красной линией отделены профильное сопротивление и сопротивление трения из общего сопротивление.
Поднимающиеся ветви графика над этой красной линией и есть то индуктивное сопротивление при условии нескошенного воздушного потока.
Это якобы для крыла с бесконечным удлинением.
Реальные крылья имеют конечное значение удлинения.
И вот это обстоятельство сильно изменяет угол скоса воздушного потока.
И тогда картинка с проекциями сильно изменяется. Вся та лабуда  с проекциями вектора полной аэродинамической силы отклоняется назад на угол скоса воздушного потока. Отсюда и возрастает индуктивное сопротивление у крыла при уменьшении удлинения несмотря на то, что профиль крыла остается прежним.

 

[Anatoliy.]

Теперь, если мы на некотором отдалении по ходу потока поставим направляющий аппарат в виде решетки профилей, и отклоним поток на 90 градусов. Появится подъёмная сила профилей, которая принадлежит этим профилям!
Это ведь не значит, что тяга на винте пропала, а на профилях появилась, и вы не будете складывать друг с другом эти две силы с разной природой появления.

Я буду складывать эти силы по правилам векторной алгебры.
В результате добавится момент от направленной вбок реакции реактивной струи из устройства в виде решетки профилей, плюс остаток от тяги винта после векторного сложения реактивной силы отбрасываемой струи самим воздушным винтом и сил сопротивления устройства отклонившего струю на 90 градусов.

 

[Alex_520]

..Чтобы сдать экзамен преподавателю, достаточно ответить на экзаменационные вопросы так, как хочет преподаватель.

\

Вы знаете, сам ЭКЗАМЕН я НЕ СДАВАЛ!
А просто сдал курсовик, который сделал не по методичке от ЭТОГО преподавателя, а по курсу аэромеханики от Сиб НИА. Ибо ещё изначально САМ обнаружил в его методичке кое-какие допущения, которые при проведении расчётов с точностью менее четырёх знаков после запятой, приводили к существенному искажению результатов уже на пятой-шестой странице курсовика (именно по скосу потока за крылом при расчёте эффективности ГО).

Я взял ДРУГИЕ формулы и сделал курсовик на заданную тему. И сдал его с первого захода, получив и зачёт и оценку за экзамен ОДНОВРЕМЕННО. Ибо это была одна из "примочек" Логвинова И.И. проверить студентов КАК они расчёты выполняют. А я её успешно обошёл, используя другие первоисточники...

Когда изучаешь предмет самостоятельно, без страха завалить экзамен перед какой то личностью, то приходится слишком досконально всё изучать до полного понимания.

Полностью согласен с вами В ЭТОМ.
Потому тогда так легко и "отскочил" от Логвинова И.И., что сделал курсовик САМ, детально изучив и другую литературу, а не одну его методичку...

И прежде чем залезать в дебри, повторите хотя бы основные понятия курса аэродинамики. Ибо приведённые вами выше графики, свидетельствуют о непонимании вами её основ...

 

[Anatoliy.]

Не пойму, всё таки, где я себе противоречу?

Вы противоречите себе в том, что признав существование силы реакции реактивной струи, направления её дейсствия и места её приложения пытаетесь исключить её из вида и приписать эту силу разности давления на лопастях которая приложена к ступице и может быть направлена вовсе не в желаемую сторону.

Как это изображено на картинке ниже.
Те силы давления компенсированы до нуля по закону Паскаля  обратной стороны всех трубок тока.

 

[Anatoliy.]

Я взял ДРУГИЕ формулы и сделал курсовик на заданную тему. И сдал его с первого захода, получив и зачёт и оценку за экзамен ОДНОВРЕМЕННО.

Вы в данном случае проявили самостоятельность, что приветствуется любым умным преподавателем.
От специалиста требуется не слепое следование неким правилам, а самостоятельное применение полученных знаний.
Когда такой специалист столкнется с несоответствием в какой то части, то он сможет разобраться в ошибке.
Видать Вы тогда проявив самостоятельность при обучении ныне растеряли эти способности.

 

[Anatoliy.]

И прежде чем залезать в дебри, повторите хотя бы основные понятия курса аэродинамики. Ибо приведённые вами выше графики, свидетельствуют о непонимании вами её основ... 

Голословные обвинения не красят Вас.
Этот график предоставила программа расчета профилей.
Эти же графике можно встретить и в учебной литературе.
Странно, что Вы этого не знали.

 

[Alex_520]

...Видать Вы тогда проявив самостоятельность при обучении ныне растеряли эти способности.

Ну не знаю, не знаю.
Но при работе в ОКБ "Аккорд" мне не приходилось переучиваться. Да и во время моего обучения в ШЛИ им. А.В.Федотова аэродинамику и аэромеханику я сдавал сам. Причём ЛЕГКО! А там её курс дают СОВСЕМ ПО ДРУГИМ формулам, используя лишь те параметры, которые можно инструментально замерить (скорость полёта, перегрузку и угол крена)....

Голословные обвинения не красят Вас.
Этот график предоставила программа расчета профилей.
Эти же графике можно встретить и в учебной литературе.
Странно, что Вы этого не знали

Указывать вам на мелочи НАЧАЛЬНОГО курса аэродинамики как-то неприлично будет выглядеть (это как котенка в его лужу носом учат). Вам оно ЭТО надо?

А когда приводите тут графики с компа, работающего по программе, то хотя бы удосужьтесь подписать оси координат своими величинами. И разберитесь с ними сами...

Программы эти тоже ЛЮДИ писали, которые не всегда в этих основах разбираются. Им бы что посложнее (типа как вам)..

Всё!
На сегодня я больше не выступаю - пора ехать в сад баньку топить и к Рождеству готовиться....

Удачи Вам в Новом году!
 

 

[Anatoliy.]

Указывать вам на мелочи [highlight]НАЧАЛЬНОГО курса аэродинамики [/highlight]как-то неприлично будет выглядеть (это как котенка в его лужу носом учат). Вам оно ЭТО надо?

От чего же не раскрыть тайны [highlight]НАЧАЛЬНОГО курса аэродинамики ???[/highlight]
Это бы было полезно для многих.

А когда приводите тут графики с компа, работающего по программе, то хотя бы удосужьтесь подписать оси координат своими величинами. И разберитесь с ними сами...

Вот я как раз то и разобрался с этим графиком.
Что касается осей.
Как многие кроме вас догадались на графике изображена зависимость коэффициента суммарного аэродинамического сопротивления от угла атаки профиля NACA 2301
Естественно, по ости "Х" отложены углы атаки, а по оси "Y" отложен безразмерный коэффициент который используется для определения величины этого суммарного сопротивления.
График приподнят над нулевым значением  на величину профильного сопротивления и на сопротивление трения в относительных величинах.
А вот характер поднимающихся ветвей и само наличие этого изгиба и есть та самая добавка индуктивного сопротивления которая зависит от угла скоса воздушного потока.
Я тут поколдовал с графиком.
Ниже привожу фрагмент графика в положительной части углов атаки.
Вычел постоянную величину и тем самым выделил индуктивное сопротивление (безразмерный коэффициент)
Затем наложил второй график который описывается косинусом угла атаки профиля который уравнял с помощьлю постоянного множителя так, чтоб он максимально совпал с первым графиком.
Для чего это я делал?
Для того, чтоб показать зависимость индуктивного сопротивления от угла скоса воздушного потока, который возникает по причине появления подъемной силы.
Вы не находите поразительное совпадение двух графиков?
Красной линией изображена характеристика профиля, а синей линией изображен косинус угла атаки.

А может у Вас другое представление об индуктивном сопротивлении?
Так обозначьте его.
Бедет полезно.

 

[Anatoliy.]

Но при работе в ОКБ "Аккорд" мне не приходилось переучиваться.

В средневековье многие так и прожили жизнь твердо уверенными в том что земля плоская и покоится на трех китах.
Правда были некоторые споры.
Одни знали про трех китов, другие про трех слонов, третьи про трёх черепах, а четвертые про стопку из этих троек.

 

[argentavis]

Вы противоречите себе в том, что признав существование силы реакции реактивной струи, направления её действия и места её приложения пытаетесь исключить её из вида и приписать эту силу разности давления на лопастях которая приложена к ступице и может быть направлена вовсе не в желаемую сторону.

Да не пытаюсь я исключить действие реактивной струи.
Вы говорите об общем, а я о частном.
Когда вентилятор находится в изогнутой трубе, не зависимо то того как изогнута труба , он создаёт перепад давления внутри неё.
И ничего к той энергии потока нельзя добавить. Вентилятор Это источник энергии потока, и он создаёт перепады давления, потому, что он на этих перепадах и работает.
Если вы отрицаете, что вентилятор работает на перепадах давления, каким же образом работают осевые турбокомпрессоры?
Вот вектора скорости на входе и выходе из трубы вы можете складывать, вычитать и прочее. И нужно это делать, потому что на входе в трубу и выходе из неё, будут точно такие же перепады давлений, как и непосредственно вокруг вентилятора.(потери в данном случае не учитываем)
Поэтому добавление всяких причиндалов, ввиде труб и направляющих аппаратов ничего к расчету силы тяги не прибавляет, ни убавляет. Это разные темы.

Тоже самое разделение можно принять и в пространстве обтекания профиля.
Есть вход в процесс, где начинаются все пертурбации с отклонением слоёв потока, из-за возникающего динамического давления на лобовой части профиля, и есть выход, где нижние слои и верхние смыкаются, складываются все их вектора и получается скос потока, относительно входного вектора, это один способ расчета, не касаясь того по какому закону меняются скорости и давления в слоях, меняется их сечение.

Но можно не вдаваясь в вопросы, какой там получился скос потока, узнать подъёмную силу, исходя из суммы перепадов давлений во всех точках в возмущенной зоне.
Вся проблема в том, что это очень сложно, но как видим можно судя по программам, которые моделируют процессы продувки, которые как заметил мудрый КАА используют именно барометрический способ расчета, а скос потока здесь получается, как бонус.

 

[Anatoliy.]

Да не пытаюсь я исключить действие реактивной струи.

Если Вы не пытаетесь оспаривать тягу реактивной струи, то что же достается для перепада давления на лопастях?
Вся сила тяги сосредоточена в реактивной струе.
Или опять будете искать микроприсутствие неких сил Бернулли?
Были бы силы Бернулли реальными, то они бы были равны силе тяги воздушного винта.
Но тогда придется отвергать закон импульса силы.
Всё что могут сделать лопасти это сместить воздух, а все силы давления направленные в сторону поверхности лопасти будут равны силам направленным от поверхности по закону Паскаля.
Поэтому сколько бы не измеряли давление бегая по кругу за лопастями , эти давления не приведут к появлению силы направленной в определенную сторону.
Как  измеряется давление?
Берут некую мембрану и измеряют силу действующую на эту мембрану.
И при этом измеряется сила направленная на мембрану.
Вот и поверните эту мембрану у поверхности обдуваемого тела на 180 градусов направив её не от поверхности в открытое пространство, а наоборот от открытого пространства к поверхности максимально приблизив её к поверхности обдуваемого тела.
Показания будут равными. А сила это векторная величина.
Следовательно никакого воздействия на тело это измененное давление не будет оказывать.

 

[Anatoliy.]

а скос потока здесь получается, как бонус.

Бонусом всегда считалась прибавка к чему то.
А тут получается бонус равен 100 % к нулевому значению сил Бернулли.

 

[Lapshin]

Я по доброте своей вначале стараюсь ответить, поскольку человек может чего то и не знать.
Так много всего вокруг, что познать всё и сразу не хватит ни времени, ни сил.

Мой опыт на форуме - многолетний: фактически, с его основания. И отличать тех, кто чего-то не знает, но хочет узнать - от тех, кто собственные заблуждения считает истиной, чисто по умозрительным критериям ( ну, может быть, наспех пробежав википедию), научился почти безошибочно. Единичные неувязки были расшиты и в дальнейшем, диалог с такими оппонентами был конструктивен.

 

[argentavis]

Если Вы не пытаетесь оспаривать тягу реактивной струи, то что же достается для перепада давления на лопастях?
Вся сила тяги сосредоточена в реактивной струе.
Или опять будете искать микроприсутствие неких сил Бернулли?
Были бы силы Бернулли реальными, то они бы были равны силе тяги воздушного винта.

Анатолий, вы меня удивляете! Где вы читали про СИЛЫ Бернулли?
Это закон описывающий взаимозависимость трёх величин, скорости, давления и сечения потока. Про силы там ни слова!
А вот, когда появляются перепады давлений, которые можно вычислить, имея такие изменяющиеся параметры, как скорость и сечение потока, можно вычислить и силу, которая возникает на поверхности обтекаемого тела.
А уж куда и как будет приложена эта сила, чем и в каком направлении она скомпенсируется, это уже другая история.

 

[ACK]

Здравствуйте Анатолий. Спасибо с углами я разобрался. Индуктивное сопротивление-это проекция подъемной силы отклоненной не углом альфа а дельта альфа образованный скосом потока. А что порождает скос потока,не профиль?

 

[Alex_520]

В основном два фактора - удлинение крыла (обратно пропорционально) и угол атаки на нём (прямо пропорционально)...
Можно также вспомнить ещё и про скорость обтекания профиля воздушным потоком и характеристика самого профиля...

 

[Anatoliy.]

А что порождает скос потока,не профиль? 

Крыло, а не профиль и конечно не его форма.

Но тут такое дело.
Чтоб правильно посчитать крыло самолета следует проделать некоторые вычисления.

Вначале задаемся размахом крыла.
Пока нас не интересует удлинение крыла. Оно получится уже исходя из потребной площади крыла и согласно приводимой методике не важно, какое оно получится.
Зная взлетный вес самолета, плотность воздуха и учитывая взлетную скорость, определяем значение вертикальной скорости отбрасывания по формуле:
V[sub]отб[/sub] = (4 * Р) / (3,14 *L[sup]2[/sup] * V[sub]взл[/sub])
где:       Р  -  взлетный вес самолета
              q  -  удельная плотность воздуха
              L  -  размах крыла
         Vвзл  -  взлетная скорость
         Vотб  - вертикальная скорость отбрасывания воздуха
         
Затем определяем угол скоса воздушного потока, относительно которого будем задавать угол атаки крыла по формуле:

(Угол атаки) = arcsin(V[sub]отб[/sub] / [sub]Vвзл[/sub])

С учетом этого скоса воздушного потока определим величину подъемной силы крыла по формуле:

F = P / cos(угла скоса)

Заметьте, пока нас не интересовало, какой профиль будет у крыла и какова его площадь.

Вот теперь выбираем профиль исходя из назначения самолета (пилотажный, планер, для дальних перелетов, скоростной или еще из каких то соображений)

Зная зависимость коэффициента [highlight]Су[/highlight] от угла атаки, выбираем максимально разумное значение этого коэффициента чтоб случайно не брякнутья на землю во время взлета.

Далее  вычисляем потребную площадь крыла по известной формуле:
F = q*Cy*S*V[sup]2[/sup]/2 
или чтоб не ломать голову перепишем эту формулу так:      S = 2*F/(q*Cy*V[sup]2[/sup])

И теперь вычислим индуктивное сопротивление по формуле:
F[sub]инд[/sub] = F / sin(угла скоса)

Из характеристик профиля находим для взлетного значения[highlight] Су[/highlight] значение коэффициента [highlight]Сх .[/highlight]

Вычислим значение сопротивления профиля без учета удлинения и прибавим к нему ранее вычисленное значение индуктивного сопротивления.
Таким образом получается необходимая тяга то ли воздушного винта, то ли "порохового" ракетного двигателя.

Если что то не устраивает, то меняем вводные параметры и пересчитываем пока результат понравится.

 

[Anatoliy.]

Анатолий, вы меня удивляете! Где вы читали про СИЛЫ Бернулли?

Да это я для сокращения написания, уж больно забодало писать про разницу сил давления по контуру крыла исходя из притянутых за уши законов Бернулли.
Так значительно короче обозвать это недоразумение несуществующими силами.

Это закон описывающий взаимозависимость трёх величин, скорости, давления и сечения потока. 

Да пусть этот закон описывает всё что угодно что происходит в трубах. Кто бы спорил?

А вот, когда появляются перепады давлений, которые можно вычислить, имея такие изменяющиеся параметры, как скорость и сечение потока, можно вычислить и силу, которая возникает на поверхности обтекаемого тела.

Эх, если бы знать то сечение обтекающего потока.
То ли брать тонюсенький слой прилипший к поверхности и не двигающийся вдоль профиля, то ли взять его раза в два толще, то ли толщиной в сантиметр и везде поровну, то ли метр толщиной, или в десять метров, а может быть как душе угодно - где потоньше, а где и потолще.

А уж куда и как будет приложена эта сила, чем и в каком направлении она скомпенсируется, это уже другая история.
Наверх      

Да дело в том, что те силы будут скомпенсированы до нуля и возиться с нулевыми мифическими силами просто бестолково когда существует вполне вменяемая сила определяемая из формулы импульса силы.

Понимаете, в физике кроме как за счет отбрасывания неких масс нет других способов "подвесить" материальное тело в воздухе.
Аэростатику не будем вспоминать, это не самолеты и не вертолеты.
Хай плавают по воздуху себе эти приспособления за счет дедушки Архимеда.