Рассуждения о природе подъемной силы крыла

[казак]

Пи@дец,
14 лет моих упорств (а также ТА, ака -- БАР) . . . и всё -- впустую.

Хорошо хоть поздно , но поняли.. Все 14 лет пустых стенаний , обзываний , возгласов какой умный а кругом - дураки и вот финал ! Какие деньги ? Каких инвесторов ? Толком объясни-те , если жидкость несжимаема , как и воздух на малых скоростях (50м\сек) - откуда берётся разница давлений над и под профилем в 3-5% примерно от атмосферного , если настолько умный ,на сколько стенаешь ? Отвечай-те только по-русски , без всяких " Пи@дец"- ов ..

 

[казак]

Правильно поставленный вопрос - половина ответа. Если бы было хоть немного конструктивных вопросов, то, вполне возможно, мы бы уже "увидели" что-то характеризующее энергообмен крыла и воздушной среды.

Ниже Вашего ответа в #9.661 правильно поставлен вопрос к местному знатоку , позиционирующего себя как умник ? Если сможете - ответьте своими словами , думается мне что вопрос тоже из области не правильных и ответа не будет..

 

[Иванов]

Предложу, для "затравки".

С возникновением Полной Аэродинамической Силы на профиле крыла всё просто, "как орех"...
Фронтальная проекция профиля на плоскость, перпендикулярную направлению относительной скорости движения, формирует "профиль движения среды' вокруг крыла.
Горизонтальная проекция профиля крыла ( ортогональна фронтальной ) испытывает действие сил со стороны этого профиля движения среды.

Соответственно, для понимания природы ( физической сущности ) Подъёмной Силы, возникающей на крыле, можно ограничиться вариантами:

1. Это какие-то распределённые силы. Назовём их "Импульсами". Что это, мы не знаем... Мы будем измерять силы и моменты на профиле крыла непосредственно, и строить зависимость по изменяющемуся углу к направлению относительной скорости. По этим данным, введя коэффициенты, подберём выражение для ПС крыла ( вся физика строится на подобранных к описанию явления формализованных соотношениях ). Получим простую формулу для инженерных расчётов и многотомные Атласы с коэффициентами для каждого конкретного случая ;
2. Эти распределённые силы, но не просто Давление, а Давление + Скоростной Напор. Т е. профиль движения среды будем рассматривать как профиль скоростей некоторых малых объёмов воздуха, ( в которых примем определённое направление и величину скорости ).
Как точно распределяются вокруг профиля крыла скорости этих малых объёмов воздуха, мы, пока, не знаем. Но, по "батарейному манометру", напрямую с поверхности профиля крыла, можем измерить распределение давления по поверхности. По эпюрам давления на профиле крыла можно вычислить результирующие силы. Полученные результаты, с поправочными коэффициентами, переносить на другие конструкции;
3. Задавшись вопросом: " А как возникает это "давление"?", пользуясь формулой для скоростного напора ( 1/2*po*v^2~P ), по эпюрам давления на профиле, пересчитать и нарисовать вокруг крыла профиль скоростей. Объединить эти малые объёмы в "струйки тока", применить более продвинутый математический "язык описания" - "дифференциальное исчисление" и, в результате вычисления, "обнаружить" "Циркуляцию"...
До понимания природы ПС, здесь, ещё далеко, но несоизмеримо ближе, чем Ньютоновское представление;
4. Воскурив дымными струйками различные профили обтекания, украсив "шерстинками' продувочные модели, поплясав в аэродинамических трубах с "бубнами" всех систем, приходим к выводу, что "Циркуляцию" можно точнее посчитать, если и её "дифференциировать"... А точнее, разбить на сумму многих Циркуляций.
Получив же в распоряжение мощный вычислительный инструмент - Компьютер и численные методы для вычислений, "сам Создатель велел' воспользоваться уравнениями Навье и Стокса, ( которым, в аккурат, исполняется 200 лет от опубликования )... И теперь, в совершенстве владея древним шаманским искусством "векторных дифференциальных операторов", приобщившись к тайному знанию "полигональных сеток", имея мощную графическую карту и программное обеспечение, по "богатству" достойное "Падиш-а- Ах!, какого человека!", мы, без каких-либо поправочных коэффициентов, очень точно ( если верно угадаем распределения скоростей, давлений и граничные условия ) можем вычислить аэродинамические силы на любой поверхности, с точностью +30-70% (!)😁

Не знаю, может быть, всё это изобилие поможет понять механизм образования Полной Аэродинамической Силы на профиле крыла... Но мне, пока, такое откровение не встречалось.

По крайней мере, у нас в распоряжении имеется достаточно большой набор методов определения ПС. ( см. пп. 1-4 ) для сверки методики вычисления с натурными измерениями. А смысл таких элементов математического языка описания явления как: Градиент, Дивергенция, Ротор, применяющихся в аэро и гидродинамике, просто "вопиет" о содержании процесса...

 

[Anatoliy.]

( если верно угадаем распределения скоростей, давлений и граничные условия )

Это ключевые слова, которые призваны забыть и циркуляцию, и трубочки Бернулли при упоминании причин возникновения полной аэродинамической силы.

Чтоб ускорить процесс понимания причин и отмести всякие спекуляции типа "я вот тут стою на земле, дует ветер и самолет как то непонятно медленно пролетает относительно моей персоны", уже предлагал и еще раз предлагаю рассматривать проблемы с крылом в двух системах отсчета.
Первая система отсчета относительно крыла в независимости от того движется ли крыло относительно земли или движется среда относительно земли.
Вторая система отсчета относительно невозмущенной окружающей среды в независимости от того движется ли среда или крыло относительно земли.

Что это дает?
Это дает возможность рассматривать все варианты движения крыла относительно среды.
То что рассматривают в аэродинамической трубе это только один единственный случай и в первой, и во второй системе отсчета.
То что рассматривается при полете в штиль это только один единственный случай и в первой, и во второй системе отсчета.

А все процессы,которые мы пытаемся приладить к полной аэродинамической силе должны быть одновременно однозначными для этих двух систем отсчета в силу действия принципа обратимости движения.

Не может быть что то в одном месте "зеленым", а в другом месте "мягким".
Если в одной системе отсчета что то "зеленое", то и во второй системе отсчета это что то так же будет "зеленым".
И так же про "мягкое", в двух системах отсчета это что то будет "мягким".

Так вот, "зеленое" (трубочки Бернулли) ни коим образом не могут быть одновременно трубочками в обоих системах отсчета, ровно как и циркуляция.

Хотите ли или не хотите (обращаюсь ко всем,) но придется искать объяснения не трубочках и не в циркуляциях.

 

[PFELIX]

Говоря о ПС на крыле на фоне атмосферного давления 1.033 кгс /см2 , мы ломаем здесь копья вокруг давления в 3-5 г/см2 вот уже скоро 500 страниц и никому не пришло в голову - зачем это делаем из -за ничтожной величины давления в 200-300 раз меньше атмосферного !

"Здрасти, я -- ваша тётя".
Что теперь мешает понять, что воздух на дозвуке, ведёт себя гак газ на 0,3-05%, а на 99,5-99,7% как жидкость?
А если это так, то с чего Толик решил, что скос потока по ЗК вниз происходит для воздуха (среды) послойно, разделив эти блины по вертикали?
Ему (воздуху), знаете ли, пофиг, откуда реализовывать закон сплошности среды.
Трубки тока можете оставить в покое.
По закону сплошности среды, а также скорости распространения давления, а также наличия 1 бара имеем не только плотность, но и циркуляцию (Чечако) вокруг крыла в части горизонтальной составляющей скорости сверху и снизу крыла.
Второе. Нестационарность в аэродинамике можно понимать по разному. Установившееся картина обтекания вне обратимости/необратимости без изменений относительной скорости, угла атаки, изменений плотности, в обоих случаях движения -- стационарная картинка.
Для Чечако, Обратимость движения и смена СО, суть, -- разные вещи.
Отбрасываемая масса воздуха вниз по ЗК -- есть следствие взаимодействия среды с крылом. Но оно однозначно:
1. связано с циркуляцией;
2. Постулат ЖЧ (Кутты) перевыполняется до 2-х раз. Т.е. нет ничего в физике, что заставляло бы соседние точки, разделившиеся у ПК заставить снова встретиться после ЗК. Не смотря на более длинный путь сверху крыла, частички сверху к ЗК приходят раньше.
Поэтому (с условием сформировавшейся стационарной картины обтекания) циркуляция в "стоячем" воздухе никуда не делась, а воздух сверху имеет горизонтальную составляющую навстречу крылу. Но это в общем-то лишь (😉) усиливает эффект (окружная скорость выше -- центробежная сила больше).
Прилегающий воздух центробежной силой упирается в атмосферу, но её давление т.о. в месте огибания крыла воздухом уменьшает со стороны атмосферы уменьшается.. Проекция сил давления на вертикальную плоскость и создаёт ПС.
При смене СО (обратимости движения, даже, если из рассмотрения убрать ускорение воздуха по горизонтали), вертикальная составляющая ускорения порций воздуха остаётся такой же.

 

[Иванов]

Толком объясни-те , если жидкость несжимаема , как и воздух на малых скоростях (50м\сек) - откуда берётся разница давлений над и под профилем в 3-5% примерно от атмосферного ,

Дайте немного времени. Попробую сформулировать объяснение не на языке дифференциальных операторов...

Сжимаемость воздуха в данном случае, даже не обязательно учитывать или вводить в соотношения. Причинное действие намного (порядки?) превышает эффект от сжимаемости.

 

[daredevil]

Аэродинамический угол атаки отсчитывается от прямой, соединяющей носик профиля с ЗК

Вы путаете с геометрическим углом атаки, который так обычно и отсчитывается.

 

[PFELIX]

Вы путаете с геометрическим углом атаки, который так обычно и отсчитывается.

"Поэтому я его называю эффективным" (ПРОТИВ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО НИЧЕГО ПРОТИВ НЕ ИМЕЮ, однако, для людей интеллектуальных, грамотных и академически воспитанных, как я понимаю, всегда было правилом хорошего тона в подобных случаях ссылаться на некий "кодекс", где (в котором) есть термины и их понимание, благодаря, чему это понимание и зиждется.

Сжимаемость воздуха в данном случае, даже не обязательно учитывать или вводить в соотношения. Причинное действие намного (порядки?) превышает эффект от сжимаемости.

Более того, сжимаемость среды ухудшает величину ПС.

 

[daredevil]

Поэтому я его называю эффективным

Понятие "эффективный угол атаки" в отечественной учебной и научной литературе не встречал. Встречал "абсолютный", он же "аэродинамический" (это альтернативные понятия). И ещё встречал "истинный", то есть по отношению к скошенному потоку. Это понятие не является альтернативой абсолютному, т.е. может быть просто абсолютный (по отношению к невозмущённому потоку) и истинный абсолютный (по отношению к скошенному). С истинным вообще-то большая путаница. ИМХО его имеет смысл применять только тогда, когда аэродинамическая плоскость работает в потоке, скошенном другой аэродинамической плоскостью.

Наше "истинный" соответствует буржуйскому "effective".

 

[казак]

Вы путаете с геометрическим углом атаки, который так обычно и отсчитывается.

Я ничего не путаю приведя в доказательство в#9.637 страничку из атласа Кравеца , где чётко показан Су на угле атаки 0 град , в отличие от Вашего утверждения в #9.619 ..Теперь наводите тень на плетень..

 

[казак]

Более того, сжимаемость среды ухудшает величину ПС.

Вы так и не ответили на вопрос из #9.661 - откуда появляется ПС , т.е. разность давлений над и под профилем в несжимаемой жидкости ?

 

[daredevil]

, где чётко показан Су на угле атаки 0 град

А теперь посмотрите в том же атласе, на каком угле атаки ПС=0, и прибавьте абсолютное (без минуса) значение этого угла к геометрическому углу атаки, чтобы получить значение абсолютного угла атаки. Всё предельно просто в данном случае. Если вы даже такого не способны понять - то ничего не способны.

Почему важен абсолютный, а не геометрический угол атаки? Да хотя бы для того, чтобы иметь понимание, как нужно изменить разницу в углах заклинения крыла и стаба при смене профиля крыла, если мы с новым крылом хотим сохранить прежний уровень продольной статической устойчивости по перегрузке.

 

[PFELIX]

С истинным вообще-то большая путаница. ИМХО его имеет смысл применять только тогда, когда аэродинамическая плоскость работает в потоке, скошенном другой аэродинамической плоскостью.

Ну, почему же? Ещё скос потока не за ЗК, а тот, который -- на конце консоли крыла ввиду поля скоростей в вихре, т.е. как невозмущенного, но отличного от "бесконечного".

Вы так и не ответили на вопрос из #9.661 - откуда появляется ПС , т.е. разность давлений над и под профилем в несжимаемой жидкости ?

Я ответил. Это Вы опять не поняли.
Чтоб кавитация преждевременно не возникла, над этим тоже "работает" атмосферное давление.
Именно оно не даёт оторваться воде от поверхности крыла. Ещё данный факт объясняют эффектом Коанда, но там его, ИМХО, -- пшик.
Если по описанным мной причинам давление атмосферы (а также толщи воды на глубине) сверху ослабнет, а снизу увеличится, Это не есть объяснение разницы давлений?
Вы какое хотите? Эффект Магнуса? Да, пожалуйста.
Плоская пластинка? Там тоже есть циркуляция. Но сама она -- тоже в определённом смысле следствие.
В результате взаимодействия верхняя сторона пытается оторваться от среды, а нижняя, наоборот, -- надавить.
А поскольку среда имеет плотность(массу), она сопротивляется (2ЗН). Именно от этого давление сверху -- меньше, снизу -- больше.
К хвостику среда уже набрала вертикальную скорость, а ускорение снизилось до нуля, а взаимодействие ослабло, поэтому равнодействующая от разницы давлений явно смещена от середины хорды вперёд.
А тело в форме крыла делает это просто "изящнее".
Подход струй потока (набегание крыла на "стоячий" воздух) -- устойчивее, более безотрывное обтекание.
А несимметричные профили способствуют этому, а также тому, что массы среды преодолевшие часть пути (хорды) имеют дополнительный потенциал для ускорения вниз (дальнейшего взаимодействия с крылом, вследствие чего ЦД смещается назад).
Угол атаки больше -- ускорение больше, больше и ПС.
Скорость больше, ускорение -- тоже больше, и секундной массы взаимодействующей среды -- тоже больше, -- ПС больше в квадрате.