Энергия затраченная ЛА, состоит грубо говоря из трех частей: а) идущая на перемещение ЛА, б) идущая на увеличение внутренней энергии воздуха, в) идущая на изменение кинетической энергии воздуха.
Суммарная/Затраченная- сколько топлива сожгли, а)-найти не сложно, в)-тут придется помучиться, однако, если предположить, что задача статическая и найти б), то станет попроще.
Вот с б) предположение такое: Если некий объем воздуха, увеличил свою внутреннюю энергию, т.е. условно говоря, температуру, то по Закону Архимеда, для того, чтобы не "всплыть", он должен быть уравновешен, дополнительным весом... ЛА, который нам известен.
Полагаю, что наиболее интересующая нас составляющая -
изменение внутренней кинетической энергии молекул воздуха - тепловое движение молекул, пока, не доступна нам для какого-либо существенного изменения. Поскольку (цитирую ):
" ...средняя энергия теплового движения молекул зависит только от температуры газа. При данной температуре средняя кинетическая энергия поступательного хаотического движения молекул не зависит ни от химического состава газа, ни от массы молекул, ни от давления газа, ни от объема, занимаемого газом."
Чтобы получить
"аэродинамический монгольфьер" придётся очень-очень быстро нагреть воздух в достаточном объёме до температуры плавления алюминия... Для этого пришлось бы разгонять воздух до сверхзвуковых скоростей...
Например, увеличение средней кинетической энергии газа ( внутренней ) на 50% потребует нагрева его на 300 градусов.
Впрочем, подобные задачи и технологические приёмы рассматриваются при расчёте взрыва ядерных зарядов...
🙂
Таким образом, преобразование внутренней энергии молекул во внешнее её выражение ( в каком-либо качестве ) с пользой для "
нашего дела", кажется мне пока не достижимым... Хотя... есть некоторые идеи и на этот счёт.
Зато второе слагаемое, -
изменение кинетической энергии объёма воздуха, с которым взаимодействует ЛА, вполне доступно. Принято считать, что это изменение энергии проявляется в
изменении давления, которое есть "
...есть мера плотности кинетической энергии молекул."*
*( То-есть, энергия теплового движения молекул остаётся неизменной, но количество этих молекул, взаимодействующих с поверхностью ЛА возрастает ).
Простыми словами говоря - изменение давления на поверхности происходит из-за изменения количества соударений с молекулами воздуха за единицу времени. Технологически это изменение
достигается изменением скорости потока воздуха, вовлечённого во взаимодействие с поверхностью. На верхней поверхности ( отступающий поток ) - разгоняясь, давление уменьшается. На нижней поверхности ( набегающий поток ) - затормаживаясь, давление возрастает.
С инженерной точки зрения, это наиболее удобно рассчитывать используя выражения Законов сохранения импульса и неразрывности = Закон Бернулли.
С точки зрения относительности движения, не важно ( для поверхности ) обдувается ли она потоком,- как в аэродинамической трубе или двигается в условно неподвижном потоке,- как летают самолёты.
Полагаю, что если бы были другие "формулы", столь же логически очевидно связывающие параметры аэродинамического взаимодействия потока воздуха и поверхности ЛА, и дающие точный расчет и повторяющийся практический результат, то пользовались бы и ими.
wrightstories.com
