Lift formule. Waarom vliegen vliegtuigen? Wetten van aerodynamica

Inhoudsopgave:

Lift formule. Waarom vliegen vliegtuigen? Wetten van aerodynamica
Lift formule. Waarom vliegen vliegtuigen? Wetten van aerodynamica
Anonim

Een vliegtuig is een vliegtuig dat vele malen zwaarder is dan lucht. Om te kunnen vliegen, is een combinatie van verschillende voorwaarden nodig. Het is belangrijk om de juiste invalshoek te combineren met veel verschillende factoren.

Waarom vliegt hij

In feite is de vlucht van een vliegtuig het resultaat van de werking van verschillende krachten op het vliegtuig. De krachten die op het vliegtuig werken ontstaan wanneer luchtstromen naar de vleugels toe bewegen. Ze worden onder een bepaalde hoek gedraaid. Bovendien hebben ze altijd een bijzondere gestroomlijnde vorm. Hierdoor "stijgen ze in de lucht".

Luchtstromingen
Luchtstromingen

Het proces wordt beïnvloed door de hoogte van het vliegtuig en de motoren versnellen. Bij verbranding veroorzaakt kerosine het vrijkomen van gas, dat met grote kracht uitbreekt. Schroefmotoren tillen het vliegtuig omhoog.

Over kolen

Zelfs in de 19e eeuw bewezen onderzoekers dat een geschikte aanvalshoek een indicator is van 2-9 graden. Blijkt het minder te zijn, dan is er weinig weerstand. Tegelijkertijd laten liftberekeningen zien dat het cijfer klein zal zijn.

Als de hoek steiler blijkt te zijn, wordt de weerstandgroot, en dit zal de vleugels in zeilen veranderen.

Een van de belangrijkste criteria in een vliegtuig is de verhouding tussen lift en weerstand. Dit is de aerodynamische kwaliteit, en hoe groter deze is, hoe minder energie het vliegtuig nodig heeft om te vliegen.

Over lift

Hefkracht is een component van de aërodynamische kracht, deze staat loodrecht op de bewegingsvector van het vliegtuig in de stroming en treedt op vanwege het feit dat de stroming rond het voertuig asymmetrisch is. De liftformule ziet er als volgt uit.

Deze formule
Deze formule

Hoe lift wordt gegenereerd

In de huidige vliegtuigen zijn vleugels een statische structuur. Het zal zelf geen lift creëren. Het optillen van een zware machine is mogelijk door de geleidelijke acceleratie om het vliegtuig te beklimmen. In dit geval vormen de vleugels, die onder een scherpe hoek met de stroming staan, een andere druk. Het wordt kleiner boven de structuur en neemt eronder toe.

En dankzij het drukverschil is er in feite een aerodynamische kracht, de hoogte wordt gewonnen. Welke indicatoren worden weergegeven in de formule voor de liftkracht? Er wordt gebruik gemaakt van een asymmetrisch vleugelprofiel. Op dit moment is de aanvalshoek niet groter dan 3-5 graden. En dit is genoeg voor moderne vliegtuigen om op te stijgen.

Aanvalshoek
Aanvalshoek

Sinds de oprichting van het eerste vliegtuig is hun ontwerp grotendeels veranderd. Op dit moment hebben de vleugels een asymmetrisch profiel, hun bovenste metalen plaat is convex.

De onderste bladen van de structuur zijn gelijk. Het is gemaakt voorzodat de lucht er ongehinderd doorheen stroomt. In feite wordt de liftformule in de praktijk op deze manier geïmplementeerd: de bovenste luchtstromen reizen een lange weg vanwege de bolling van de vleugels in vergelijking met de lagere. En de lucht achter de plaat blijft in dezelfde hoeveelheid. Als gevolg hiervan beweegt de bovenste luchtstroom sneller en is er een gebied met een lagere druk.

Het drukverschil boven en onder de vleugels, samen met de werking van de motoren, leidt tot de klim naar de gewenste hoogte. Het is belangrijk dat de aanvalshoek normaal is. Anders v alt de lift weg.

Hoe hoger de snelheid van het voertuig, hoe hoger de hefkracht, volgens de hefformule. Als de snelheid gelijk is aan de massa, gaat het vliegtuig in horizontale richting. Snelheid wordt gecreëerd door de werking van vliegtuigmotoren. En als de druk over de vleugel is afgenomen, is deze direct met het blote oog te zien.

Hij vliegt
Hij vliegt

Als het vliegtuig plotseling manoeuvreert, verschijnt er een witte jet boven de vleugel. Dit is het condensaat van waterdamp, dat ontstaat doordat de druk da alt.

Over kansen

De liftcoëfficiënt is een dimensieloze grootheid. Het hangt direct af van de vorm van de vleugels. De invalshoek is ook van belang. Het wordt gebruikt bij het berekenen van de hefkracht wanneer de snelheid en luchtdichtheid bekend zijn. De afhankelijkheid van de coëfficiënt van de aanvalshoek wordt duidelijk weergegeven tijdens vliegtesten.

Over aerodynamische wetten

Wanneer een vliegtuig beweegt, zijn snelheid, andere kenmerkenbewegingen veranderen, evenals de kenmerken van de luchtstromen die eromheen stromen. Tegelijkertijd veranderen ook de stromingsspectra. Dit is een onstabiele beweging.

Om dit beter te begrijpen, zijn vereenvoudigingen nodig. Dit zal de uitvoer aanzienlijk vereenvoudigen en de technische waarde blijft hetzelfde.

Ten eerste is het het beste om een constante beweging te overwegen. Dit betekent dat de luchtstromen in de loop van de tijd niet zullen veranderen.

Het is aerodynamica
Het is aerodynamica

Ten tweede is het beter om de hypothese van de continuïteit van de omgeving te accepteren. Dat wil zeggen, er wordt geen rekening gehouden met de moleculaire bewegingen van lucht. Lucht wordt beschouwd als een onafscheidelijk medium met een constante dichtheid.

Ten derde is het beter om te accepteren dat de lucht niet stroperig is. In feite is de viscositeit nul en zijn er geen interne wrijvingskrachten. Dat wil zeggen, de grenslaag wordt verwijderd uit het stromingsspectrum, er wordt geen rekening gehouden met weerstand.

Kennis van de belangrijkste aerodynamische wetten stelt je in staat wiskundige modellen te bouwen van hoe een vliegtuig door luchtstromen wordt rondgevlogen. Het stelt je ook in staat om de indicator van de belangrijkste krachten te berekenen, die afhankelijk zijn van hoe de druk over het vliegtuig wordt verdeeld.

Hoe een vliegtuig wordt gevlogen

Om het vluchtproces veilig en comfortabel te laten verlopen, zijn vleugels en een motor alleen niet voldoende. Het is belangrijk om een machine van meerdere tonnen te beheren. En nauwkeurigheid bij het opstijgen en landen is erg belangrijk.

Voor piloten wordt landen beschouwd als een gecontroleerde val. Tijdens dit proces neemt de snelheid aanzienlijk af en als gevolg daarvan verliest de auto hoogte. Het is belangrijk dat de snelheidwerd zo nauwkeurig mogelijk geselecteerd om een soepele val te garanderen. Hierdoor raakt het chassis de strip zachtjes aan.

Vrijgegeven chassis
Vrijgegeven chassis

Het besturen van een vliegtuig is fundamenteel anders dan het besturen van een grondvoertuig. Het stuur is nodig om de auto op en neer te laten kantelen, zodat er een rol ontstaat. "Toward" betekent klimmen, en "away" betekent duiken. Om van koers te veranderen, moet u de pedalen indrukken en vervolgens het stuur gebruiken om de helling te corrigeren. Deze manoeuvre wordt in de taal van piloten een "turn" of "turn" genoemd.

Om de machine in staat te stellen om te draaien en de vlucht te stabiliseren, is er een verticale kiel in de staart van de machine. Daarboven zijn "vleugels", die horizontale stabilisatoren zijn. Het is dankzij hen dat het vliegtuig niet da alt en niet spontaan hoogte wint.

Liften worden op de stabilisatoren geplaatst. Om de besturing van de motor mogelijk te maken, werden hendels op de stoelen van de piloten geplaatst. Wanneer het vliegtuig opstijgt, worden ze naar voren bewogen. Opstijgen betekent maximale stuwkracht. Het is nodig om het apparaat opstijgsnelheid te laten krijgen.

Als een zware machine gaat zitten, worden de hendels ingetrokken. Dit is de minimale stuwkrachtmodus.

Je kunt zien hoe voor de landing de achterste delen van de grote vleugels naar beneden vallen. Ze worden flappen genoemd en voeren een aantal taken uit. Terwijl het vliegtuig da alt, vertragen de uitgeschoven flappen het vliegtuig. Dit voorkomt dat ze accelereert.

Dit zijn de flappen
Dit zijn de flappen

Als het vliegtuig landt en de snelheid niet te hoog is,flappen voeren de taak uit om extra lift te creëren. Dan gaat de hoogte vrij vlot verloren. Terwijl de auto opstijgt, helpen de flappen het vliegtuig in de lucht te houden.

Conclusie

Dus moderne vliegtuigen zijn echte luchtschepen. Ze zijn geautomatiseerd en betrouwbaar. Hun trajecten, de hele vlucht leent zich voor een vrij gedetailleerde berekening.

Aanbevolen: