Dalam setiap biro reka bentuk penerbangan ada cerita tentang kenyataan ketua pereka. Hanya pengarang kenyataan yang berubah. Dan bunyinya seperti ini: "Saya telah berurusan dengan kapal terbang sepanjang hidup saya, tetapi saya masih tidak faham bagaimana sekeping besi ini terbang!". Lagipun, undang-undang pertama Newton belum lagi dibatalkan, dan pesawat itu jelas lebih berat daripada udara. Adalah perlu untuk memikirkan daya yang tidak membenarkan mesin berbilang tan jatuh ke tanah.
Kaedah perjalanan udara
Terdapat tiga cara untuk mengembara:
- Aerostatik, apabila mengangkat dari tanah dilakukan dengan bantuan jasad yang graviti tentunya lebih rendah daripada ketumpatan udara atmosfera. Ini ialah belon, kapal udara, kuar dan struktur lain yang serupa.
- Reaktif, iaitu kuasa kasar aliran jet daripada bahan api mudah terbakar, yang membolehkan anda mengatasi daya graviti.
- Dan, akhirnya, kaedah aerodinamik untuk mencipta daya angkat, apabila atmosfera Bumi digunakan sebagai bahan sokongan untuk kenderaan yang lebih berat daripada udara. Pesawat, helikopter, gyroplane, glider dan, dengan cara itu, burung bergerak menggunakan kaedah khusus ini.
Kuasa aerodinamik
Sebuah pesawat yang bergerak melalui udara dipengaruhi oleh empat daya berbilang arah utama. Secara konvensional, vektor daya ini diarahkan ke hadapan, ke belakang, ke bawah dan ke atas. Itu hampir angsa, kanser dan pike. Daya yang menolak pesawat ke hadapan dihasilkan oleh enjin, ke belakang ialah daya rintangan udara semula jadi, dan ke bawah ialah graviti. Nah, daripada membiarkan pesawat jatuh - lif yang dihasilkan oleh aliran udara akibat aliran di sekeliling sayap.
Suasana standard
Keadaan udara, suhu dan tekanannya boleh berbeza-beza dengan ketara di bahagian permukaan bumi yang berlainan. Sehubungan itu, semua ciri pesawat juga akan berbeza apabila terbang di satu tempat atau yang lain. Oleh itu, untuk kemudahan dan membawa semua ciri dan pengiraan kepada penyebut yang sama, kami bersetuju untuk menentukan apa yang dipanggil suasana standard dengan parameter utama berikut: tekanan 760 mm Hg di atas paras laut, ketumpatan udara 1.188 kg setiap meter padu, kelajuan bunyi 340.17 meter sesaat, suhu +15 ℃. Apabila ketinggian meningkat, parameter ini berubah. Terdapat jadual khas yang mendedahkan nilai parameter untuk ketinggian yang berbeza. Semua pengiraan aerodinamik, serta penentuan ciri prestasi pesawat, dijalankan menggunakan penunjuk ini.
Prinsip paling mudah untuk mencipta tingkatan
Jika dalam aliran udara yang akan datanguntuk meletakkan objek rata, sebagai contoh, dengan meletakkan tapak tangan anda keluar dari tingkap kereta yang bergerak, anda boleh merasakan daya ini, seperti yang mereka katakan, "pada jari anda". Apabila memusingkan telapak tangan pada sudut kecil berbanding aliran udara, ia dengan serta-merta merasakan bahawa sebagai tambahan kepada rintangan udara, daya lain telah muncul, menarik ke atas atau ke bawah, bergantung pada arah sudut putaran. Sudut antara satah badan (dalam kes ini, tapak tangan) dan arah aliran udara dipanggil sudut serangan. Dengan mengawal sudut serangan, anda boleh mengawal lif. Ia boleh dilihat dengan mudah bahawa dengan peningkatan dalam sudut serangan, daya menolak tapak tangan ke atas akan meningkat, tetapi sehingga satu titik tertentu. Dan apabila ia mencapai sudut hampir 70-90 darjah, ia akan hilang sama sekali.
Sayap pesawat
Permukaan galas utama yang menghasilkan daya angkat ialah sayap pesawat. Profil sayap biasanya berbentuk titik air mata melengkung seperti yang ditunjukkan.
Apabila udara mengalir di sekeliling sayap, kelajuan udara yang melalui bahagian atas sayap melebihi kelajuan aliran bawah. Dalam kes ini, tekanan udara statik di bahagian atas menjadi lebih rendah daripada di bawah sayap. Perbezaan tekanan mendorong sayap ke atas, mencipta daya angkat. Oleh itu, untuk memastikan perbezaan tekanan, semua profil sayap dibuat tidak simetri. Untuk sayap dengan profil simetri pada sudut serangan sifar, daya angkat dalam penerbangan aras adalah sifar. Dengan sayap seperti itu, satu-satunya cara untuk menciptanya ialah mengubah sudut serangan. Terdapat satu lagi komponen daya angkat - induktif. Diaterbentuk akibat aliran udara yang condong ke bawah oleh permukaan bawah sayap yang melengkung, yang secara semula jadi menghasilkan daya songsang ke atas yang bertindak pada sayap.
Pengiraan
Formula untuk mengira daya angkat sayap pesawat adalah seperti berikut:
Y=CyS(PV 2)/2
Di mana:
- Cy - pekali tingkatan.
- S - kawasan sayap.
- V - halaju aliran bebas.
- P - ketumpatan udara.
Jika semuanya jelas dengan ketumpatan udara, luas sayap dan kelajuan, maka pekali lif ialah nilai yang diperoleh secara eksperimen dan bukan pemalar. Ia berbeza-beza bergantung pada profil sayap, nisbah aspek, sudut serangan dan nilai lain. Seperti yang anda lihat, kebergantungan kebanyakannya adalah linear, kecuali untuk kelajuan.
Pekali misteri ini
Pekali angkat sayap ialah nilai yang tidak jelas. Pengiraan berbilang peringkat yang kompleks masih disahkan secara eksperimen. Ini biasanya dilakukan dalam terowong angin. Untuk setiap profil sayap dan untuk setiap sudut serangan, nilainya akan berbeza. Dan kerana sayap itu sendiri tidak terbang, tetapi merupakan sebahagian daripada pesawat, ujian sedemikian dijalankan pada salinan pengurangan model pesawat yang sepadan. Sayap jarang diuji secara berasingan. Mengikut keputusan pelbagai ukuran setiap sayap tertentu, adalah mungkin untuk merancang pergantungan pekali pada sudut serangan, serta pelbagai graf yang mencerminkan pergantunganangkat dari kelajuan dan profil sayap tertentu, serta dari mekanisasi sayap yang dilepaskan. Contoh carta ditunjukkan di bawah.
Malah, pekali ini mencirikan keupayaan sayap untuk menukar tekanan udara masuk kepada daya angkat. Nilai biasa adalah dari 0 hingga 2. Rekodnya ialah 6. Setakat ini, seseorang itu sangat jauh dari kesempurnaan semula jadi. Sebagai contoh, pekali ini untuk helang, apabila ia naik dari tanah dengan gopher yang ditangkap, mencapai nilai 14. Jelas daripada graf di atas bahawa peningkatan dalam sudut serangan menyebabkan peningkatan daya angkat kepada nilai sudut tertentu.. Selepas itu, kesannya hilang malah pergi ke arah yang bertentangan.
Aliran gerai
Seperti yang mereka katakan, semuanya baik secara sederhana. Setiap sayap mempunyai had tersendiri dari segi sudut serangan. Sudut serangan superkritikal yang dipanggil membawa kepada gerai di permukaan atas sayap, menghalangnya daripada daya angkat. Gerai itu berlaku secara tidak rata di seluruh kawasan sayap dan disertai dengan fenomena yang sangat tidak menyenangkan seperti gegaran dan kehilangan kawalan. Anehnya, fenomena ini tidak banyak bergantung pada kelajuan, walaupun ia juga memberi kesan, tetapi sebab utama berlakunya gerai adalah gerakan intensif, disertai dengan sudut serangan superkritikal. Disebabkan inilah satu-satunya nahas pesawat Il-86 berlaku, apabila juruterbang, ingin "menunjuk-nunjuk" dalam pesawat kosong tanpa penumpang, secara tiba-tiba mula mendaki, yang berakhir dengan tragis.
Rintangan
Berganding bahu dengan lif datang seret,menghalang pesawat daripada bergerak ke hadapan. Ia terdiri daripada tiga elemen. Ini adalah daya geseran akibat kesan udara pada pesawat, daya akibat perbezaan tekanan di kawasan di hadapan sayap dan di belakang sayap, dan komponen induktif yang dibincangkan di atas, kerana vektor tindakannya diarahkan bukan sahaja ke atas, menyumbang kepada peningkatan dalam lif, tetapi juga kembali, menjadi sekutu penentangan. Selain itu, salah satu komponen rintangan induktif ialah daya yang berlaku akibat aliran udara melalui hujung sayap, menyebabkan aliran pusaran yang meningkatkan serong arah pergerakan udara. Formula seretan aerodinamik benar-benar sama dengan formula daya angkat, kecuali untuk pekali Su. Ia berubah kepada pekali Cx dan juga ditentukan secara eksperimen. Nilainya jarang melebihi satu persepuluh daripada satu.
Nisbah lepas ke seret
Nisbah daya angkat kepada daya seret dipanggil kualiti aerodinamik. Satu ciri mesti diambil kira di sini. Oleh kerana formula untuk daya angkat dan daya seret, kecuali pekali, adalah sama, boleh diandaikan bahawa kualiti aerodinamik pesawat ditentukan oleh nisbah pekali Cy dan Cx. Graf nisbah ini untuk sudut serangan tertentu dipanggil kutub sayap. Contoh carta sedemikian ditunjukkan di bawah.
Pesawat moden mempunyai nilai kualiti aerodinamik sekitar 17-21, dan glider - sehingga 50. Ini bermakna pada pesawat daya angkat sayap berada pada keadaan optimum17-21 kali lebih besar daripada daya rintangan. Berbanding dengan pesawat Wright bersaudara, yang mendapat markah 6.5, kemajuan reka bentuk jelas, tetapi helang dengan gopher malang di kakinya masih jauh.
Mod penerbangan
Mod penerbangan yang berbeza memerlukan nisbah angkat-ke-seret yang berbeza. Dalam penerbangan aras pelayaran, kelajuan pesawat adalah agak tinggi, dan pekali lif, berkadar dengan kuasa dua kelajuan, berada pada nilai tinggi. Perkara utama di sini adalah untuk meminimumkan rintangan. Semasa berlepas dan terutamanya mendarat, pekali lif memainkan peranan yang menentukan. Kelajuan pesawat adalah rendah, tetapi kedudukannya yang stabil di udara diperlukan. Penyelesaian yang ideal untuk masalah ini ialah penciptaan sayap penyesuaian yang dipanggil, yang mengubah kelengkungannya dan juga kawasan bergantung pada keadaan penerbangan, kira-kira dengan cara yang sama seperti burung. Sehingga pereka bentuk berjaya, perubahan dalam pekali lif dicapai dengan menggunakan mekanisasi sayap, yang meningkatkan kedua-dua kawasan dan kelengkungan profil, yang, dengan meningkatkan rintangan, meningkatkan daya angkat dengan ketara. Untuk pesawat pejuang, perubahan dalam sapuan sayap digunakan. Inovasi ini memungkinkan untuk mengurangkan seretan pada kelajuan tinggi dan meningkatkan daya angkat pada kelajuan rendah. Walau bagaimanapun, reka bentuk ini ternyata tidak boleh dipercayai, dan baru-baru ini pesawat barisan hadapan telah dihasilkan dengan sayap tetap. Satu lagi cara untuk meningkatkan daya angkat sayap pesawat adalah dengan meniup sayap dengan aliran dari enjin. Ini telah dilaksanakan dalam tenteraPesawat pengangkut An-70 dan A-400M, yang, disebabkan oleh harta ini, dibezakan dengan jarak berlepas dan mendarat yang dipendekkan.
