Nostokaava. Miksi lentokoneet lentävät? Aerodynamiikan lait

Sisällysluettelo:

Nostokaava. Miksi lentokoneet lentävät? Aerodynamiikan lait
Nostokaava. Miksi lentokoneet lentävät? Aerodynamiikan lait
Anonim

Lentokone on lentokone, joka on monta kertaa ilmaa raskaampi. Jotta se lentää, tarvitaan useiden ehtojen yhdistelmä. On tärkeää yhdistää oikea hyökkäyskulma moniin eri tekijöihin.

Miksi hän lentää

Itse asiassa lentokoneen lento on tulosta useiden ilma-alukseen kohdistuvien voimien vaikutuksesta. Lentokoneeseen vaikuttavat voimat syntyvät, kun ilmavirrat liikkuvat kohti siipiä. Niitä käännetään tietyssä kulmassa. Lisäksi niillä on aina erityinen virtaviivainen muoto. Tämän ansiosta he "nousevat ilmaan".

Ilmavirrat
Ilmavirrat

Koneen korkeus vaikuttaa prosessiin, ja sen moottorit kiihtyvät. Polttaminen kerosiini saa aikaan kaasun vapautumisen, joka puhkeaa suurella voimalla. Ruuvimoottorit nostavat lentokoneen ylös.

Tietoja hiilestä

Jo 1800-luvulla tutkijat osoittivat, että sopiva hyökkäyskulma on 2-9 asteen indikaattori. Jos se osoittautuu pienemmäksi, vastusta on vähän. Samaan aikaan hissilaskelmat osoittavat, että luku on pieni.

Jos kulma osoittautuu jyrkemmäksi, vastus muuttuusuuria, ja tämä muuttaa siivet purjeiksi.

Yksi lentokoneen tärkeimmistä kriteereistä on nostovoiman ja vastuksen suhde. Tämä on aerodynaaminen laatu, ja mitä suurempi se on, sitä vähemmän energiaa lentokone tarvitsee lentämään.

Tietoja hissistä

Nostovoima on aerodynaamisen voiman komponentti, se on kohtisuorassa ilma-aluksen liikevektoriin nähden virtauksessa ja johtuu siitä, että virtaus ajoneuvon ympärillä on epäsymmetrinen. Nostokaava näyttää tältä.

Tämä kaava
Tämä kaava

Miten nousu syntyy

Nykyisissä lentokoneissa siivet ovat staattinen rakenne. Se ei luo nostoa itsestään. Raskaan koneen nostaminen ylös on mahdollista asteittaisen kiihtyvyyden ansiosta lentokoneen kiipeämiseksi. Tässä tapauksessa terävässä kulmassa virtaukseen sijoitetut siivet muodostavat erilaisen paineen. Se pienenee rakenteen yläpuolella ja kasvaa sen alapuolella.

Ja paine-eron ansiosta itse asiassa on aerodynaaminen voima, korkeus saavutetaan. Mitä indikaattoreita nostovoimakaavassa esitetään? Käytetään epäsymmetristä siipiprofiilia. Tällä hetkellä hyökkäyskulma ei ylitä 3-5 astetta. Ja tämä riittää nykyaikaisten lentokoneiden nousemiseen.

Hyökkäyskulma
Hyökkäyskulma

Ensimmäisen lentokoneen luomisen jälkeen niiden suunnittelua on muutettu suurelta osin. Tällä hetkellä siivet ovat profiililtaan epäsymmetrisiä, niiden ylempi metallilevy on kupera.

Rakenteen pohjalevyt ovat tasaiset. Se on tehtyjotta ilma virtaa läpi ilman esteitä. Itse asiassa nostokaava on käytännössä toteutettu näin: ylemmät ilmavirrat kulkevat pitkän matkan siipien pullistuman vuoksi alempiin verrattuna. Ja ilmaa levyn takana pysyy samana. Tämän seurauksena ylempi ilmavirta liikkuu nopeammin, ja siellä on alue, jolla on pienempi paine.

Siipien ylä- ja alapuolella oleva paine-ero yhdessä moottoreiden toiminnan kanssa johtaa nousuun halutulle korkeudelle. On tärkeää, että hyökkäyskulma on normaali. Muuten hissi putoaa.

Mitä suurempi ajoneuvon nopeus, sitä suurempi nostovoima nostokaavan mukaan. Jos nopeus on yhtä suuri kuin massa, lentokone menee vaakasuoraan suuntaan. Nopeus syntyy lentokoneiden moottoreiden toiminnasta. Ja jos paine siiven yli on laskenut, se näkyy heti paljaalla silmällä.

Hän lentää
Hän lentää

Jos kone liikkuu äkillisesti, siiven yläpuolelle ilmestyy valkoinen suihku. Tämä on vesihöyryn kondensaattia, joka muodostuu paineen putoamisesta.

Tietoja kertoimista

Nostokerroin on mittaton suure. Se riippuu suoraan siipien muodosta. Myös hyökkäyskulmalla on väliä. Sitä käytetään laskettaessa nostovoimaa, kun nopeus ja ilman tiheys tunnetaan. Kertoimen riippuvuus iskukulmasta näkyy selkeästi lentokokeiden aikana.

Tietoja aerodynaamisista laeista

Kun lentokone liikkuu, sen nopeus, muut ominaisuudetliikkeet muuttuvat, samoin kuin sen ympärillä virtaavien ilmavirtojen ominaisuudet. Samalla myös virtausspektrit muuttuvat. Tämä on epävakaa liike.

Jotta tämä ymmärretään paremmin, tarvitaan yksinkertaistuksia. Tämä yksinkertaistaa huomattavasti tulosta ja suunnitteluarvo pysyy samana.

Ensinnäkin on parasta harkita tasaista liikettä. Tämä tarkoittaa, että ilmavirrat eivät muutu ajan myötä.

Se on aerodynamiikkaa
Se on aerodynamiikkaa

Toiseksi on parempi hyväksyä hypoteesi ympäristön jatkuvuudesta. Eli ilman molekyyliliikkeitä ei oteta huomioon. Ilmaa pidetään erottamattomana väliaineena, jonka tiheys on vakio.

Kolmanneksi, on parempi hyväksyä, että ilma ei ole viskoosia. Itse asiassa sen viskositeetti on nolla, eikä siinä ole sisäisiä kitkavoimia. Toisin sanoen rajakerros poistetaan virtausspektristä, vetoa ei oteta huomioon.

Tärkeimpien aerodynaamisten lakien tuntemus antaa sinun rakentaa matemaattisia malleja siitä, kuinka ilmavirtaukset lentävät ilma-alusta. Sen avulla voit myös laskea päävoimien indikaattorit, jotka riippuvat paineen jakautumisesta lentokoneessa.

Kuinka lentokonetta lennätetään

Tietenkin, jotta lentoprosessi olisi turvallinen ja mukava, siivet ja moottori eivät tietenkään riitä. On tärkeää hallita usean tonnin konetta. Ja rullauksen tarkkuus nousun ja laskun aikana on erittäin tärkeää.

Lentäjille laskeutumista pidetään kontrolloituna putoamisena. Sen prosessissa nopeus laskee merkittävästi, minkä seurauksena auto menettää korkeutta. On tärkeää, että nopeusvalittiin mahdollisimman tarkasti tasaisen pudotuksen varmistamiseksi. Tämä aiheuttaa sen, että runko koskettaa nauhaa pehmeästi.

Vapautettu alusta
Vapautettu alusta

Lentokoneen ohjaaminen eroaa olennaisesti maa-ajoneuvon ajamisesta. Ohjauspyörää tarvitaan auton kallistamiseen ylös ja alas, rullan luomiseen. "Kohti" tarkoittaa kiivetä ja "pois" tarkoittaa sukeltamista. Muuttaaksesi kurssia, sinun on painettava polkimia ja käytä sitten ohjauspyörää k altevuuden korjaamiseen. Tätä ohjaamista kutsutaan lentäjien kielellä "käännökseksi" tai "käännökseksi".

Jotta kone voi kääntyä ympäri ja vakauttaa lennon, koneen pyrstössä on pystysuora köli. Sen yläpuolella ovat "siivet", jotka ovat vaakasuuntaisia stabilaattoreita. Heidän ansiostaan kone ei laskeudu eikä saavuta korkeutta itsestään.

Hissit on sijoitettu tukijalkojen päälle. Moottorin ohjauksen mahdollistamiseksi ohjaajien istuimille sijoitettiin vivut. Kun kone nousee, ne siirretään eteenpäin. Lentoonlähtö tarkoittaa suurinta työntövoimaa. Sitä tarvitaan, jotta laite saa nousunopeuden.

Kun raskas kone istuu, vivut vedetään sisään. Tämä on pienin työntövoimatila.

Voit katsoa kuinka ennen laskeutumista suurten siipien takaosat putoavat alas. Niitä kutsutaan läppäksi ja ne suorittavat useita tehtäviä. Kun kone laskeutuu, pidennetyt läpät hidastavat lentokonetta. Tämä estää häntä kiihtymästä.

Nämä ovat läpät
Nämä ovat läpät

Jos kone laskeutuu eikä nopeus ole liian suuri,läpät suorittavat lisänoston luomisen. Sitten korkeus häviää melko tasaisesti. Auton noustessa lentoon läpät auttavat pitämään koneen ilmassa.

Johtopäätös

Nykyaikaiset lentokoneet ovat siis todellisia ilmalaivoja. Ne ovat automatisoituja ja luotettavia. Niiden liikeradat, koko lento sopivat melko yksityiskohtaiseen laskelmaan.

Suositeltava: