ЯК розрахувати підйомну силу крила :: Хоббі та розваги

Підйомна сила є однією зі складових повної аеродинамічної сили, яка виникає в результаті несиметричності обтікання тіла потоком. Вона перпендикулярна вектору швидкості при русі тіла в потоці газу або рідини.

Підйомна сила і характеристики крила

Підйомна сила крила виникає через різницю тисків на його нижню і верхню поверхні, вона необхідна для підтримки літака в повітрі. Повітря, що переміщається по верхній поверхні крила, здійснює більший шлях, оскільки рухається швидше, ніж той, що знаходиться під крилом. Зростання швидкості потоку призводить до зниження тиску, над крилом тиск стає нижче атмосферного, а більш високий тиск під крилом штовхає літак вгору.

Якщо відштовхуватися від законів класичної фізики, підйомна сила крила повинна бути пропорційна куту атаки, зведеному в другу ступінь. Довгий час вважалося, що створити крило невеликого розмаху з хорошими несучими характеристиками неможливо. Тільки після експериментів, проведених Бернуллі, було виявлено, що дана залежність є прямолінійною.

Кут атаки

Кут атаки - один з найважливіших параметрів польоту, він являє собою кут нахилу хорди до набігаючого потоку. Підйомна сила буде більше, якщо збільшиться кут атаки. Однак при цьому зросте лобове опір, але потужність двигуна спеціально розрахована на те, щоб його долати.

Якщо даний кут досягає свого критичного значення, потоки повітря перестають огинати крило плавно і починають завихрюватися. Відповідно, зменшується швидкість потоку і збільшується тиск на крило, це призводить до того, що підйомна сила різко падає. Даний ефект називають зривом потоку.

Формула для обчислення підйомної сили крила

Теорема Жуковського говорить про те, що величина підйомної сили пропорційна швидкості потоку і її циркуляції, а також щільності середовища. Коефіцієнтом підйомної сили називають безрозмірну величину, яка характеризує підйомну силу крила. Його можна визначити, провівши експеримент в аеродинамічній трубі, або обчислити, використовуючи теорему Жуковського.

Формула для обчислення підйомної сили має вигляд: Y = Cy * S (? * V? 2) / 2. У даній формулі Cy - це коефіцієнт підйомної сили, S - характерна площа, V - швидкість набігаючого потоку, а? - Щільність повітря на висоті польоту. Проводячи розрахунки по даній формулі, не слід плутати масову і вагову щільність повітря. Щоб обчислити підйомну силу в Ньютона, потрібно використовувати масову щільність повітря. При стандартних атмосферних умовах (при температурі + 15оС на рівні землі) вона складає 1,225 кг / м ?.