Бул сүйрөө күчү учактарда абаны көтөрүү үчүн абаны башка жакка бурган канаттардан же көтөргүч корпустан улам пайда болот, ал эми абаны түшүрүү үчүн абаны кайра багыттаган канат канаттары бар унааларда пайда болот. Сэмюэл Лангли жалпак, жогорку пропорциялуу плиталардын көтөрүү жана азыраак сүйрөө жөндөмдүүлүгүн жана 1902-жылы киргизилгенин байкаган. Учактын аэродинамикалык сапаты ойлоп табылбаса, учактын заманбап дизайны мүмкүн эмес.
Көтөрүү жана жылдыруу
Денеге таасир этүүчү жалпы аэродинамикалык күч адатта эки компоненттен турат деп эсептелет: көтөрүү жана жылышуу. Аныктама боюнча, каршы агымга параллелдүү күч түзүүчүсү жылышуу, ал эми каршы агымга перпендикуляр болгон компонент көтөрүү деп аталат.
Аэродинамикалык бул негиздер канаттын аэродинамикалык сапатын талдоо үчүн чоң мааниге ээ. Көтөрүү канаттын айланасындагы агымдын багытын өзгөртүү менен өндүрүлөт. өзгөртүүбагыт ылдамдыктын өзгөрүшүнө алып келет (бир тектүү тегерек кыймылда көрүнүп тургандай, ылдамдыкта эч кандай өзгөрүү болбосо да), бул ылдамдануу. Демек, агымдын багытын өзгөртүү үчүн суюктукка күч колдонуу керек. Бул бардык учактарда даана көрүнүп турат, жөн гана Ан-2нин аэродинамикалык сапатынын схемалык сүрөттөлүшүн караңыз.
Бирок баары ушунчалык жөнөкөй эмес. Канаттын аэродинамикалык сапаты темасын улантуу менен, анын астындагы аба көтөргүчтү түзүү анын үстүндөгү аба басымынан жогору басымда экенин белгилей кетүү керек. Чектүү узундуктагы канатта бул басым айырмасы абанын астыңкы беттик канатынын тамырынан анын үстүнкү бетинин түбүнө чейин агып чыгышына себеп болот. Бул учуучу аба агымы агып жаткан аба менен биригип, ылдамдыктын жана багыттын өзгөрүшүнө алып келет, бул аба агымын бурмалап, канаттын арткы четинде куюндарды пайда кылат. Түзүлгөн куюндар туруксуз, алар тез биригип, канат куюндарын түзүшөт. Пайда болгон куюндар арткы четинин артындагы аба агымынын ылдамдыгын жана багытын өзгөртүп, аны ылдыйга буруп, ошону менен канаттын артында капкагын пайда кылат. Бул көз караштан алганда, мисалы, MS-21 учагы көтөрүү жана сүйрөө катышынын жогорку деңгээлине ээ.
Аба агымын башкаруу
Вортекстер өз кезегинде канаттын айланасындагы аба агымын өзгөртүп, канаттын көтөрүү жөндөмдүүлүгүн азайтат, андыктан ал ошол эле көтөрүү үчүн чабуулдун жогорку бурчун талап кылат, ал жалпы аэродинамикалык күчтү артка кыйшайт жана сүйрөө компонентин жогорулатат. ошол күч. Бурчтук четтөө жокко эсекөтөрүүгө таасир этет. Бирок, көтөрүү продуктысына барабар сүйрөө өсүшү жана ал четтеп улам бурч бар. Бутуунун өзү көтөргүчтүн функциясы болгондуктан, кошумча сүйрөө көтөрүлүү бурчуна пропорционалдуу, аны A320 аэродинамикасынан даана көрүүгө болот.
Тарыхый мисалдар
Тик бурчтуу планетардык канат конус же эллиптикалык канатка караганда көбүрөөк куюн термелүүсүн жаратат, ошондуктан көптөгөн заманбап канаттар көтөрүү жана сүйрөө катышын жакшыртуу үчүн конусталган. Бирок эллиптикалык аба корпусу натыйжалуураак, анткени индукцияланган жуунуу (демек, чабуулдун эффективдүү бурчу) канаттардын бүтүндөй аралыгы боюнча туруктуу. Өндүрүштүк кыйынчылыктардан улам, бир нече учактар бул планга ээ, алардын эң белгилүү мисалдары Экинчи Дүйнөлүк Согуш Spitfire жана Thunderbolt. Түз алдыңкы жана арткы четтери менен конус канаттары эллиптикалык көтөрүү бөлүштүрүүгө жакындай алат. Эреже катары, эллиптикалык канаттарга караганда түз, тарылбаган канаттар 5%, ал эми конус канаттар 1-2% көбүрөөк индукцияланган сүйрөөнү жаратат. Ошондуктан, алар жакшыраак аэродинамикалык сапатка ээ.
Пропорционалдык
Тараптарынын катышы жогору канат төмөнкү пропорциядагы канатка караганда азыраак индукцияланган сүйрөөнү жаратат, анткени узунураак, ичке канаттын учунда абанын бузулушу азыраак болот. Ошондуктан, индукцияланганкаршылык канчалык парадоксалдуу угулбасын, пропорционалдуулукка тескери пропорционалдуу болушу мүмкүн. Көтөрүүнүн бөлүштүрүлүшүн жууп, канаттарды көздөй түшүрүүнү азайтуу үчүн канатты бурап, канаттардын жанындагы аба линиясын алмаштыруу менен да өзгөртүүгө болот. Бул канаттын тамырына көбүрөөк жана канатка азыраак көтөрүүгө мүмкүндүк берет, бул канаттын бурмаларынын күчүн төмөндөтүүгө жана ошого жараша учактын аэродинамикалык сапатынын жакшырышына алып келет.
Учак конструкциясынын тарыхында
Кээ бир алгачкы учактарда канаттар куйруктун учуна орнотулган. Уюлдардын интенсивдүүлүгүн азайтуу жана максималдуу көтөрүү менен сүйрөө катышына жетишүү үчүн кийинчерээк учактардын канатынын формасы башкача болот.
Үстүндөгү дөңгөлөктөгү күйүүчү май бактары канаттын айланасында башаламан аба агымынын алдын алуу менен кандайдыр бир пайданы камсыздай алат. Азыр алар көптөгөн учактарда колдонулат. DC-10 аэродинамикалык сапаты бул жагынан татыктуу революциячыл деп эсептелген. Бирок, заманбап авиация рыногу көптөн бери алда канча өркүндөтүлгөн моделдер менен толукталган.
Сүрөп сүйрөө формуласы: жөнөкөй сөз менен түшүндүрүлгөн
Жалпы каршылыкты эсептөө үчүн мителик каршылык деп аталган нерсени эске алуу керек. Индукцияланган сүйрөө аба ылдамдыгынын квадратына (берилген көтөрүүдө) тескери пропорционал болгондуктан, паразиттик сүйрөө ага түз пропорционалдуу болгондуктан, жалпы сүйрөө ийри сызыгы минималдуу ылдамдыкты көрсөтөт. Учак,ушундай ылдамдыкта учуп, оптималдуу аэродинамикалык сапаттары менен иштейт. Жогорудагы теңдемелерге ылайык минималдуу каршылыктын ылдамдыгы индукцияланган каршылык мителик каршылыкка барабар болгон ылдамдыкта пайда болот. Бул бош жүргөн учактар үчүн оптималдуу тайып кетүү бурчуна жеткен ылдамдык. Негизсиз болбош үчүн, учактын мисалында формуланы карап көрүңүз:
Формуланын уландысы да абдан кызык (төмөндөгү сүрөттө). Аба жукараак жерде бийиктикте учуу минималдуу сүйрөө пайда болгон ылдамдыкты жогорулатат жана ушундай эле көлөмдө ылдамыраак жүрүүгө мүмкүндүк берет. күйүүчү май.
Эгер учак максималдуу уруксат берилген ылдамдыкта учса, анда абанын жыштыгы ага эң жакшы аэродинамикалык сапатты камсыз кылат. Максималдуу ылдамдыктагы оптималдуу бийиктик жана максималдуу бийиктиктеги оптималдуу ылдамдык учуу учурунда өзгөрүшү мүмкүн.
Чыдамдуулук
Максималдуу чыдамкайлык үчүн ылдамдык (б.а. абадагы убакыт) - бул эң аз күйүүчү май керектөө ылдамдыгы жана максималдуу диапазон үчүн азыраак ылдамдык. Күйүүчү майдын чыгымдалышы талап кылынган кубаттуулуктун жана кыймылдаткычка карата күйүүчү майдын салыштырма чыгымынын (кубаттын бирдигине күйүүчү майдын чыгымдалышынын) көбөйтүндүсү катары эсептелет. Керектүү күч сүйрөө убактысына барабар.
Тарых
Заманбап аэродинамикалык өнүгүү XVII-жылы гана башталганкылымдар бою, бирок аэродинамикалык күчтөрдү адамдар миңдеген жылдар бою парустук кайыктарда жана шамал тегирмендеринде колдонуп келишкен жана учуунун сүрөттөрү жана окуялары бардык тарыхый документтерде жана искусство чыгармаларында, мисалы, байыркы гректердин Икар жана Дедал уламышында кездешет. Континуум, каршылык жана басым градиенттеринин негизги түшүнүктөрү Аристотель менен Архимеддин эмгектеринде кездешет.
1726-жылы сэр Исаак Ньютон абанын каршылык теориясын иштеп чыккан биринчи адам болуп, аны аэродинамикалык сапаттар жөнүндөгү алгачкы аргументтердин бири кылган. Голландиялык-швейцариялык математик Даниэль Бернулли 1738-жылы Гидродинамика деп аталган трактат жазган, анда ал кысылбаган агым үчүн басым, тыгыздык жана агымдын ылдамдыгы ортосундагы фундаменталдуу байланышты сүрөттөгөн, азыркы учурда аэродинамикалык көтөрүүнү эсептөөнүн бир ыкмасын камсыз кылган Бернулли принциби деп аталат. 1757-жылы Леонхард Эйлер кысылган жана кысылбаган агымдарга колдонула турган жалпы Эйлердин теңдемелерин жарыялаган. Эйлер теңдемелери 1800-жылдардын биринчи жарымында илешкектүүлүктүн эффекттерин камтуу үчүн кеңейтилип, Навье-Стокс теңдемелерин пайда кылган. Уюлдун аэродинамикалык өндүрүмдүүлүгү/аэродинамикалык сапаты болжол менен ошол эле учурда табылган.
Ушул окуялардын, ошондой эле өздөрүнүн шамал туннелинде жасалган изилдөөлөрдүн негизинде, бир тууган Райттар 1903-жылдын 17-декабрында биринчи учакты учкан.
Аэродинамикалык түрлөрү
Аэродинамикалык көйгөйлөр агымдын шарттары же агымдын касиеттери, анын ичинде ылдамдык, кысылуу жана илешкектүүлүк сыяктуу мүнөздөмөлөр боюнча классификацияланат. Алар көбүнчө эки түргө бөлүнөт:
- Тышкы аэродинамика – бул ар кандай формадагы катуу нерселердин айланасындагы агымды изилдөө. Тышкы аэродинамикалык мисалдар катары учактагы көтөрүү жана сүйрөө же ракетанын мурундун алдында пайда болгон сокку толкундарын баалоо саналат.
- Ички аэродинамика – катуу объекттердеги өтмөктөр аркылуу агымды изилдөө. Мисалы, ички аэродинамика реактивдүү кыймылдаткыч же кондиционердин мору аркылуу аба агымын изилдөөнү камтыйт.
Аэродинамикалык көйгөйлөрдү үндүн ылдамдыгынан төмөн же жакын агым ылдамдыгына жараша классификациялоого болот.
Маселе мындай деп аталат:
- субсоникалык, эгерде маселедеги бардык ылдамдыктар үн ылдамдыгынан аз болсо;
- трансоникалык, эгерде үндүн ылдамдыгынан төмөн да, жогору да ылдамдыктар болсо (адатта мүнөздөмө ылдамдыгы болжол менен үн ылдамдыгына барабар болгондо);
- суперсоникалык, агымдын мүнөздүү ылдамдыгы үн ылдамдыгынан жогору болгондо;
- гиперүн, агымдын ылдамдыгы үн ылдамдыгынан бир топ жогору болгондо.
Аэродинамисттер гиперүн агымынын так аныктамасы боюнча макул эмес.
Илешкектүүлүктүн агымга тийгизген таасири үчүнчү классификацияны талап кылат. Кээ бир көйгөйлөр өтө кичинекей илешкектүү эффекттерге гана ээ болушу мүмкүн, бул учурда илешкектүүлүк анча маанилүү эмес деп эсептелинет. Бул көйгөйлөргө жакындоолор inviscid деп аталатагымдар. Илешкектүүлүгүн эске албай коюуга мүмкүн болбогон агымдар илешкектүү агым деп аталат.
Кысылуу
Кысылбаган агым - бул тыгыздыгы убакытта жана мейкиндикте туруктуу болгон агым. Бардык реалдуу суюктуктар кысылышы мүмкүн болсо да, эгерде тыгыздыктын өзгөрүшүнүн таасири эсептелген натыйжаларда аз гана өзгөрүүлөрдү пайда кылса, агым көбүнчө кысылбаган деп болжолдонот. Бул агымдын ылдамдыгы үн ылдамдыгынан бир топ төмөн болгондо көбүрөөк ыктымал. Үн ылдамдыгына жакын же андан жогору ылдамдыкта кысылышынын таасири олуттуураак болот. Mach саны кысылбоо мүмкүнчүлүгүн баалоо үчүн колдонулат, антпесе кысылуу эффекттерин камтуу керек.
Аэродинамика теориясына ылайык, агым сызык боюнча тыгыздык өзгөрсө, агым кысылышы мүмкүн деп эсептелет. Бул кысылбаган агымдан айырмаланып, тыгыздыктагы өзгөрүүлөр эске алынат дегенди билдирет. Жалпысынан алганда, бул агымдын бир бөлүгүнүн же бүтүндөй Mach саны 0,3 ашкан учурда болот.0,3 Mach мааниси абдан эркин, бирок ал колдонулат, анткени бул мааниден төмөн газ агымы тыгыздыктын 5% дан азыраак өзгөрүшүн көрсөтөт. Ошондой эле, максималдуу тыгыздыктын 5% өзгөрүшү токтоп калуу чекитинде (объекттин агымынын ылдамдыгы нөлгө барабар болгон чекит) болот, ал эми объекттин калган бөлүгүндөгү тыгыздык алда канча төмөн болот. Трансоникалык, тез жана гиперүн агымдары кысылышы мүмкүн.
Тыянак
Аэродинамика бүгүнкү күндө дүйнөдөгү эң маанилүү илимдердин бири. Ал бизди камсыз кылатсапаттуу учактарды, кемелерди, машиналарды жана күлкүлүү челнокторду куруу. Ал курал-жарактын азыркы кездеги турлерун - баллистикалык ракеталарды, кубат-тоочуларды, торпедолорду жана учкучсуз учуучу аппараттарды тузууде эбегейсиз зор роль ойнойт. Эгерде аэродинамикалык сапаттын заманбап өнүккөн концепциялары болбосо, мунун баары мүмкүн болмок эмес.
Ошентип, макаланын темасы жөнүндөгү идеялар Икар жөнүндөгү кооз, бирок жөнөкөй кыялдардан өткөн кылымдын башында пайда болгон функционалдык жана чындап иштеген учакка чейин өзгөрдү. Бүгүн биз жашообузду унаалар, кемелер жана учактарсыз элестете албайбыз жана бул унаалар аэродинамикадагы жаңы жетишкендиктер менен өркүндөтүүнү улантууда.
Планерлердин аэродинамикалык сапаттары өз убагындагы чыныгы ачылыш болгон. Адегенде бул багыттагы бардык ачылыштар абстракттуу, кээде реалдуулуктан ажыраган теориялык эсептөөлөр аркылуу жасалган, аларды француз жана немец математиктери өз лабораторияларында жүргүзүшкөн. Кийинчерээк, алардын бардык формулалары келечектеги учактын идеалдуу формасын жана ылдамдыгын эсептөө сыяктуу башка, фантастикалык (18-кылымдын стандарттары боюнча) максаттар үчүн колдонулган. 19-кылымда бул приборлор планер жана дирижабльдерден баштап көп санда курула баштаган, европалыктар акырындап учак курууга өтүшкөн. Акыркылары биринчи жолу аскердик максаттар үчүн гана колдонулган. Биринчи дүйнөлүк согуштун эйстери абада үстөмдүк кылуу маселеси ар бир өлкө үчүн канчалык маанилүү экенин көрсөттү жана согуш аралык мезгилдин инженерлери мындай учактар аскерлер үчүн гана эмес, жарандар үчүн да эффективдүү экенин аныкташкан.максаттар. Убакыттын өтүшү менен жарандык авиация биздин жашообузга бекем кирди жана бүгүнкү күндө бир дагы мамлекет ансыз иштей албайт.
