Подъёмная си́ла — составляющая полной аэродинамической силы, перпендикулярная вектору скорости движения тела в потоке жидкости или газа, возникающая в результате несимметричности обтекания тела потоком. Полная аэродинамическая сила — это интеграл от давления вокруг контура профиля крыла. Подъемная сила не создается для самолетов с прямым типом крыла.
Подъёмная сила | |
---|---|
![]() |
![image](https://www.wikidata.ru-ru.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEucnUtcnUubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpOHlMekkwTDBGbGNtOW1iM0pqWlhOZmNuVXVjM1puTHpJNE1IQjRMVUZsY205bWIzSmpaWE5mY25VdWMzWm5MbkJ1Wnc9PS5wbmc=.png)
![image](https://www.wikidata.ru-ru.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEucnUtcnUubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpODVMems1TDB0aGNtMWhibDkwY21WbVpuUjZMbWRwWmk4eU9EQndlQzFMWVhKdFlXNWZkSEpsWm1aMGVpNW5hV1k9LmdpZg==.gif)
где:
- Y — подъёмная сила,
- P — тяга,
- — граница профиля,
- p — величина давления,
- n — нормаль к профилю
Согласно (теореме Жуковского), величина подъёмной силы пропорциональна плотности среды, скорости потока и (циркуляции скорости) потока.
Приближённо возникновение подъёмной силы можно объяснить тем, что ввиду наличия инерции и вязкости у обтекающего крыло газа при ненулевом угле атаки, газу со стороны положительного угла атаки необходимо ускориться, преодолев инерцию, чтобы догнать «убегающую» поверхность крыла, а с другой стороны сжаться под воздействием набегающей поверхности. В результате имеем следующие составляющие подъёмной силы:
- изменение направления потока газа и его ускорение с одной стороны, замедление с другой и уравновешиваются подъёмной силой согласно (закону сохранения импульса).
- разность давлений, соответствующая разрежению с одной стороны крыла и сжатию с другой, обусловливает появление силы, направленной в сторону положительного угла атаки.
Более подробно о связи полей скоростей, давления с инерцией и вязкостью среды можно прочитать в описании уравнений (Бернулли) и уравнения Навье — Стокса.
Если скорость потока воздуха над крылом больше скорости потока воздуха под крылом, то согласно (уравнению Бернулли) это соответствует перепаду давлений . Подъёмную силу можно рассчитать по формуле , где — плотность воздуха, — площадь крыла. Обозначив скорость потока воздуха относительно крыла через , а скорость циркуляционного потока через , получим , , — (формула Жуковского).
Коэффициент подъёмной силы
(Коэффициент подъёмной силы) — безразмерная величина, характеризующая подъёмную силу (крыла) определённого профиля при известном угле атаки. Коэффициент определяется экспериментальным путём в (аэродинамической трубе), либо по (теореме Жуковского).
Кривая, показывающая зависимость величины коэффициента от угла атаки, получается обычно опытным путём, в аэродинамической трубе или при лётных испытаниях.
(Джон Смитон) уже в XVIII веке рассчитал поправочный коэффициент подъёмной силы (далее Коэффициент Смитона, в формуле не указан) для формулы расчёта подъёмной силы. Формула имеет вид:
где:
— подъёмная сила (Н),
— (коэффициент подъёмной силы), зависящий от угла атаки (получается опытным путём для разных профилей крыла),
— плотность воздуха на высоте полёта (кг/м³),
— скорость набегающего потока (м/с),
— характерная площадь (м²) (общая площадь крыла).
Формула для расчёта лобового сопротивления сходна с вышеприведённой, за исключением того, что используется коэффициент лобового сопротивления (также приведённый для общей площади крыла) вместо коэффициента подъёмной силы
.
Поправочный коэффициент, значение которого по расчётам Смитона составляло 1,005, использовался более 100 лет, и только опыты (братьев Райт), в ходе которых они обнаружили, что подъёмная сила, действующая на планёры, была слабее расчётной, позволили уточнить «коэффициент Смитона» до значения 1,0033.
Примечания
- Airflow across a wing (англ.). Дата обращения: 15 апреля 2021. 27 апреля 2021 года.
- Кабардин О. Ф., Орлов В. А., Пономарева А. В. Факультативный курс физики. 8 класс. — М.: (Просвещение), 1985. — Тираж 143 500 экз. — С. 151—152.
- Clancy L. J. Aerodynamics, Section 4.15
Ссылки
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер